1.变更发光层结构：不在可视域LED的晶片上採用的GaInN结构，而是採用Eg更大的AlGaN或者AlGaInN。
2.回避光吸收损失：在LED的晶片结构中存在GaN或者GaInM层的话，会因为自身将光吸收而无法将光散发出去，所以利用AlGaN层为基础，来构成出全体结构层会有比较好的成果，或者利用GaN作为重要的n型底层。
3.减少结晶缺陷的：短波长LED中结晶缺陷的密度会对光输出和寿命早成很大的影响。
如果能够将上述的三个课题顺利的解决，相信利用LED作为一般照明的实用距离又能大幅度的缩短。以目前来说，GaN白光LED的效率已经可以超过了白热电灯泡和卤素灯（15∼25lm/W），但是为了能够超过拥有压倒性光亮输出相大的日光灯（50∼80lm/W以上），就需要更大幅的效率提高和光量的飞跃性增加。为了能达到与日光灯相同的光源特性，利用萤光粉发光的混色形成的白光化技术，就成为关键的因素。如果充分利用LED的效率，并且能够实现短波长化的话，利用励起光的高能量化，相信萤光粉的发光效率也会大幅攀升。
在长晶面得到均一的品质才是关键
所谓的内部发光效率是指电子变换成内光的比例。可以说是LED中心部份的发光效率。但是往往因为结晶缺陷的因素，严重的影响了LED的发光效率。当GaN长晶时，因为使用在基板上的蓝宝石基板和GaN单结晶件的格子定数差、热膨胀係数的差距，使得长晶方向出现了非常高密度的迁移缺陷。
一般来说所產生的密度是在109c㎡以上，这样的密度如果是出现在短波长LED和雷射二极体时就会成为致命伤。为了减少这种转位密度的方法大致上有2种，一种是不让转位贯通到长成方向、另一种是抑制转位现象的出现。在不让转位贯通到长成方向这一方面，可以使用Patterning加工的基板，在垂直长成时，使之往水平方向长成，将缺陷的长成边朝向水平方向弯曲，垂直方向实现贯通结果，来降低转位现象，这样的做法虽然大概能达到107c㎡以下的低转位，但是实际量產的话，要在长晶面得到均一的品质才是关键。后者的方法是将结晶缺陷密度低的Ⅲ族氮化物（nitride）基板，或者低缺陷的Ⅲ族氮化物使用在已经成膜的基板上。
原来在Ⅲ族氮化物裡是不存在单结晶Bulk，当使用蓝宝石基板进行hetero-epitaxial生成，转位高密度发生的根源就在於这种异种基板的使用，当然使用Bulk基板是最佳的解决方法。因此，在各种製作方法上的研发、量產化都在积极的开发中，也有一些已经开始进入销售的阶段了。另一方面，与终极基板Bulk基板相对的，能够实现其类似功能的是Template基板。目前好几个业者都开始小量生產，这些虽然没有像Bulk基板成本那麼高，但是成本也不低，因为考虑到高成本和效率，只能使用在雷射和电子设备，UV LED等上面。
儘管结晶缺陷非常多，但是GaN系LED元件为什麼能够达到高亮度，并且晶片不会迅速劣化，这些结构现象还是仍旧被工程师与学者在研究当中，但是并没有一个完整的理论出现。所以为了达到材料最大的限度，发挥出GaN的极限，就有必需确定发光构造的理想的层构成，以及构造设计。
如果不能实现好的长晶 一切都是白费功夫
结晶生成对於LED元件製造来说，是相当关键的技术，同时也是高效率化研发的关键。无论怎麼好的结构层设计，如果不能实现好的长晶，一切都是白费功夫。在初期，量產的GaN LED是face-up型的元件，在p侧的接触电极是採用透光性的薄膜电极，透过这个薄膜电极发光，而材料上则是使用Au合金电极，但是虽然具有透光性的特性，但是实际的透光度并不能满足实际应用的需求，因为通过电极的光係数，或者反射而无法散发出的光相当的多，使得发光效率一直无法获得提升。因此随后研发人员考量，因为face-up型的LED元件反射率很高，必须採用稳定性高的材料作为电极，将光从蓝宝石基板侧发出，来提高发光通量。
通常的LED晶片有必要透过有机材料来固定，往往伴随著这种封装材料的热量出现，会使得光的品质出现劣化，產生光输出降低的问题。另一方面flip-chip的封装之所以可以达到高发光效率，因为是将结晶层置於下方，利用bump金属材料封装在基板上，所以能够有效率的把结晶层内的热量排除，而且因为不需要连接材料，所以稳定性也相当高，用来作为照明用的大电流、大型元件，这是非常好的封装设计。
提高电极的可视光透过率 增加光通量
最近也有工程师开始利用ITO作为透明导电膜，这是因为ITO电极的可视光透过率非常高，而且电极材料自身也不大会出现光吸收现象而造成光损耗，而且在光学设计上，本身折射率是GaN折射率和Mold材料树脂的中间值，所以能够大幅增加输出效率。因为GaN系结晶折射率很高，所以在LED元件结晶内部发出的光，并没有透出而是在内部反射，最终被材料所吸收。例如n-GaN层／蓝宝石基板介面的临界角是47度，p-GaN层／mold材料的epitaxial树脂介面的临界角是38度，一般LED的输出效率至少是30％。因此如果能够将发光层发出的光全部透出的话，很有可能可以将LED的亮度增加到目前两倍以上。
LED构造逐渐固定化之后的一两年，关於这一方面的讨论相当多，包括了n-GaN层／蓝宝石基板介面以及p-GaN层表面等等。在n-GaN层／蓝宝石基板介面上，最有代表性的研究是透过介面加工，製造出光学的凹凸，并且在所形成凹凸的蓝宝石基板上生成结晶。介面作成凹凸形状的理由是，这样能够大幅减少全反射损失，如果在结晶生成初期，在加上促进水平方向长成，就能够减少结晶的缺陷，而使得发光效率大幅度的提升。
另外，也有业者正在开发，当蓝宝石基板上进行长晶后，除去蓝宝石基板以及物件介面的技术。这是因为在结晶生成后会形成反射性的电极，在这个电极上结合基板材料，然后再用雷射lift-off法除去蓝宝石基板，在露出的n-GaN层上形成n接触电极，当然这样的话，n-GaN层／mold树脂间介面的临界角会比较小，使得光输出效率非常差，为了克服这一个缺点，就必须在n-GaN表面增加光学的设计，因为设计和生產的自由度都很高，所以可能会有很大幅度的输出效率提高，也会有flip chip的优点。
在p-GaN层表面技术方面，目前有相当多业者投入开发Photonic结晶技术，所谓的Photonic结晶就是在光的波长週期性拥有折射率分佈的构造，能够实现一般物质空间种无法实现的光的应用。将p-GaN层进行蚀刻製程，在最表面形成Photonic结晶，能够大幅提高光输出效率，但是这是要求度非常高的微细製程技术，而且在对p-GaN层加工时，会造成p-GaN层破坏，所以目前还是停留在研发的阶段。Photonic结晶技术被发现后，在各领域的应用有著相当令人激赏的表现，一直是倍受研发者所关心的一项技术，因为多是期望能够迴避日亚化学的蓝光LED加萤光粉製技术专利。
其他的高效率化技术
利用增加电流也可以达到高亮度，但是单纯的将元件大型化，透过提高电流实现高光度的话，是不能提高效率的，因为虽然将LED变的更亮，但是耗电量也随之增加，并且也会损及LED的使用寿命，但是可以透过减少元件的热负荷，来进一步提高发光效率，因为即使是一般尺寸的LED，可以因为在封装基板上使用热传导性好的材料，来实现高效率化。GaN LED相关的研发，已经将基板的结构发展的相当成熟，接下来进一步的就是开发出新一代高效率LED。因为目前GaN LED的内部发光效率已经到达相当高的水準，但是光输出效率还有很大的空间可以提升，如果能够实现新一代设计的话，可以期待大幅度的光亮度提升成果，虽然有成本，寿命的诸多问题，相信新一代的超高亮度LED的量產时代已经不远了，同时也缩短了照明领域应用的时间距离。