GaN基半导体近年来被大量研究，因其宽的禁带宽度（且为直接带隙）、高稳定性、高热导率等优异的材料特性，被广泛地应用于固态照明、半导体激光器、太阳能电池、紫外探测器等各种器件领域。然而efficiency droop现象（随着正向电流的逐渐增大，LED的量子效率大幅下降）严重阻碍了LED在大功率器件方面的应用。很多科研人员对此现象进行了大量研究，提出了一系列包括电子泄露、注入效率、极化场、俄歇复合和量子限制斯塔克效应的影响机制。然而，目前还没有很有效的方法解决此问题，载流子注入效率不高所导致的活性层中载流子分配不均的问题和溢出电流的问题被认为是主要原因。对此，本文对LED的结构加以改进并进行了深入的探讨。　　而在应用市场的需求下，交流发光二极管的设想被提了出来，美国、韩国和台湾的水平处于全球领先地位，大陆企业还处于技术研发阶段。研究具有可产业化的AC-LED具有重要的理论及实用价值。　　本论文采用软件理论分析的方法对改进结构的LED器件性能进行了数值模拟，并对AC-LED进行试验研究得到如下结果:　　1、当p-GaN空穴注入层被p-AlGaInN空穴注入层所代替时，光输出功率增大，漏电流降低，内量子效率随电流增加而降低的现象得到缓解，这些光电特性的改善主要是由于p-AlGaInN空穴注入层减弱了HIL与EBL界面的压电极化电场，能带弯曲程度得到缓解，提高空穴注入效率并有效的将电子限制在InGaN/GaN多量子阱中。　　2、渐变Al摩尔分数n-AlGaN/n-GaN SL EBL结构取代传统的p型EBL及n型AlGaN EBL时，p区的空穴注入到活性区域的效率显著提高，电子泄露明显地降低，而且活性区的静电场得到了相当程度的缓解。具有渐变Al摩尔分数的n-AlGaN/n-GaN SL EBL的LED获得了更佳的光电性能，如更高的IQE和更大的复合率。此外，该结构显著地改善了efficiency droop情况。　　3、高压LED蓝光芯片加入红光芯片可以提高LED的显色指数，相应的会使得发光效率有所下降。采用AC-LED芯片和合适荧光粉可得到理想效果。采用独立反射杯会比采用整体反射杯的发光效率高，因为采用整体反射杯，芯片的侧光相互吸收，影响整个COB的光效。同时采用全金属反射杯上镀银提高LED光效。