Die Steigerung der Lichtausbeute von LEDs geht primär auf eine Steigerung der Wandlungseffizienz zurück. Diese findet bei Weißlicht-LEDs in zwei Stufen statt: Zunächst erzeugt der eigentliche LED-Chip bei Stromfluss eine blaue Emission. Sie trifft auf eine fluoreszierende Substanz, die in der Branche oft als »Phosphor« bezeichnet wird, obwohl die Substanz gar keinen Phosphoranteil enthält. Je nach chemischer Zusammensetzung leuchtet die Substanz in unterschiedlichen Gelbtönen. Mischt man dieses Licht mit dem primären Blau, ergibt sich ein Weißlicht, dessen korrelierte Farbtemperatur im Bereich von etwa 2300 K (rötlich) bis 10.000 K (bläulich) liegen kann.
Die Messgröße für die LED-Effizienz ist das Verhältnis der zugeführten elektrischen Leistung zur austretenden Strahlungsleistung. Sie ist bei Kaltweiß (hoher Farbtemperatur) am günstigsten. Cree gibt für das Spitzenmodell XLamp MK-R für Kaltweiß 51,6 Prozent (161 lm/W) an. Das gilt bei einer (praxisfremden) Grenzschichttemperatur von 25 °C. Bei eher realistischen 55 °C liegt die Wandlungseffizienz noch bei 45 bis 50 Prozent (entsprechend 150 lm/W).
Die Differenz zwischen zugeführter und abgestrahler Leistung bleibt zunächst in der LED und muss abgeführt werden, damit die LED-Grenzschicht nicht zu heiß wird. Je höher die Effizienz also ist, umso weniger Leistung muss man für einen bestimmten Lichtstrom zuführen und umso weniger thermische Leistung gilt es abzuführen. Das zeigt, wie wichtig, die Steigerung der Wandlungseffizienz ist und bleibt: Mehr Licht bei weniger Abwärme bedeutet, dass die Bauform schrumpfen kann. Das spart Strom, Platz und Material.