光效下降现象（LED droop）

　　光效下降现象是指，向芯片输入较大电力时LED的发光效率反而会降低的现象。作为有助于削减单位光通量成本的技术，各LED厂商都在致力于抑制光效下降现象。如果能抑制该现象，使用相同的芯片，在输入较大的电力时会增加光通量。因此，可减少用于获得相同光通量的芯片数，从而削减单位光通量的成本。

　　美国飞利浦流明（Philips Lumileds Lighting）等很早就开始研究如何抑制光效下降现象。现在，日亚化学工业和德国欧司朗光电半导体（OSRAM Opto Semiconductors GmbH）等众多LED厂商也开始倾力研究。各LED厂商打算把在输入电流1A，输入功率3W时明显出现光效下降现象的电流和功率的领域扩大约3倍。

 
抑制“光效下降现象”
作为削减单位光通量成本的方法，各LED厂商纷纷致力于抑制“光效下降现象”。

　　各LED厂商均没有公布光效下降现象的发生原理及其抑制方法的详情。然而，有厂商透露，芯片的发热及电流集中等若干参数与光效下降现象有关。例如，输入较大电力时，芯片的光发生量增多，同时发热也增多。这种发热会使芯片内部的量子效率恶化，从而导致光效下降现象。因此，有LED厂商认为，为抑制光效下降现象，采用散热性高的封装构造，即使输入较大电力芯片温度也不会上升的改进会对抑制光效下降现象有效。另外，有观点认为，如果LED芯片内的电流密度变大，就容易引发光效下降现象。

    量子阱（quantum well）

　　利用带隙较宽的层夹住带隙窄且极薄的层形成的构造。带隙较窄的层的电势要比周围（带隙较宽的层）低，因此形成了势阱（量子阱）。在LED和半导体激光器中，量子阱构造用于放射光的活性层。重叠多层量子阱的构造被称为多重量子阱（MQW：multiquantum well）。

　　蓝色LED等是通过改良量子阱构造等GaN类结晶层的构造取得进展的。GaN类LED在成为MIS（metal-insulatorsemiconductor）构造，pn接合型双异质结构造，采用单一量子阱的双异质结构造以及采用多重量子阱的双异质结构造的过程中，其亮度和色纯度得到了提高。采用MIS构造的蓝色LED在还没有实现p型GaN膜时，就被广泛开发并实现了产品化。缺点是光强只有数百mcd。p型GaN膜被造出来之后，采用pn接合型双异质结构造的蓝色LED得以实现。与MIS构造相比，发光亮度达到了1cd，是前者的10倍左右。如果用多重量子阱构造来取代pn接合型双异质结构造，发光光度和色纯度会进一步提高（发光光谱的半值幅度变窄）。

 
GaN类蓝色发光二极管的构造变迁
（a）为采用MIS（metal-insulator-semiconductor）构造的蓝色LED。
（b）为采用多重量子阱（MQW ：multi quantum well）构造的蓝色LED。

　　双异质结构造是指在LED和半导体激光器等中，在活性层的两侧设置了能隙比活性层还要大的包覆层的构造。可获得将电子和空穴封闭在活性层内的效果。所以发光元件采用双异质结构造的话，可提高光输出。另外，只在活性层的一侧设置能隙较大的包覆层的构造被称为单异质结。

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