Die effizientesten, bereits verfügbaren weißen LEDs erreichen derzeit (Stand Januar 2009) eine Lichtausbeute von knapp über 100 Lumen/Watt. Die Lichtausbeute liegt damit bereits deutlich über der von Glüh- und Halogenlampen mit ca. 17 bzw. 30 lm/W und gleichauf mit der von Leuchtstofflampen, die etwa 60?110 lm/W erreichen. Da durch die Messung in der Einheit Lumen die Eigenschaften des menschlichen Auges berücksichtigt werden (vgl. Hellempfindlichkeitskurve), erreichen LEDs in den Farben Grün bis Rot besonders hohe Werte, während beispielsweise blaue LEDs deutlich schlechter abschneiden. Im rein physikalischen Wirkungsgrad, also der Umwandlung von elektrischer Energie in Licht, sind blaue LEDs nicht zwangsläufig schlechter. Hier sind zurzeit bis zu 25 % erreichbar.

Die Leuchtdiodenhersteller arbeiten intensiv an der weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades. Da dieser schon seit einiger Zeit deutlich über dem von Halogenlampen liegt, schreitet die Anwendung im Automobilbereich immer weiter voran. Für Blinker, Rück- und Bremsleuchten sowie Tagfahrlichter (vgl. LED-Scheinwerfer) sind Leuchtdioden seit 2004 im Einsatz, als Hauptscheinwerfer aufgrund höherer Anforderungen erst seit 2008.

Bereits jetzt ist die LED dabei, die Glühlampe in etlichen Spezialanwendungen zu verdrängen. Die Vorteile gegenüber der herkömmlichen Glühlampe: Die LED verbraucht weniger Energie, erzeugt weniger Wärme, ist unempfindlich gegenüber Erschütterungen, erreicht deutlich kürzere Schaltzeiten und hat, eine niedrige Sperrschicht-Temperatur vorausgesetzt, eine hohe Lebensdauer. Die Lichtstärke einer gebündelten 1-Watt-Glühlampe entspricht etwa der einer LED mit 12 cd. So wird erwartet, dass Leuchtdioden in den nächsten Jahren die Glühlampe als Lichtquelle für Taschenlampen weitgehend ersetzen.

Für den großen Durchbruch müssen LEDs allerdings noch hinsichtlich ihrer Effizienz (Lumen pro Watt), ihrer Leistung pro Einheit und der Herstellungskosten verbessert werden. Bei der Effizienz gab es Ende 2006 einen Durchbruch: Die Firmen Seoul Semiconductors und Cree kündigten Leuchtdioden mit 100 lm/W an, welche lediglich noch durch einige wenige Gasentladungslampen mit bis zu 200 lm/W übertroffen werden. Mittlerweile (2009) sind LEDs mit über 100 lm/W auch tatsächlich erhältlich.

Weitere Meilensteine: Mitte Dezember 2006 erreichte eine LED von Nichia in Labortests 150 lm/W. Dies entspricht bereits der Effizienz von Natriumdampf-Hochdrucklampen. Im September 2007 gelang es Cree im Labor, eine kaltweiße LED mit über 1000 lm bei einer Effizienz von 72 lm/W zu betreiben, die warmweiße Variante kam bei 52 lm/W immer noch auf 760 lm Lichtausbeute.

2007 galt für die Lichtausbeute handelsüblicher LED-Leuchten die Faustregel: Leistung der LED(s) multipliziert mit 4 ergibt die Leistung in Watt einer klassischen Glühlampe. 2009 wird der Faktor 4 für den Vergleich mit den doppelt so effizienten Halogenlampen gelten.

Ab 2007 kamen von vielen Herstellern LED-Lampen für die üblichen E27- und E14-Glühlampensockel auf den Markt. Allerdings erreichten viele maximal 300 Lumen Helligkeit, was etwa einem 30 Watt starken konventionellen Leuchtmittel entspricht. Neben der für viele Zwecke ungenügenden Helligkeit wurde auch oft die bläuliche ("kalte") Lichtfarbe kritisiert. Während die Lichtfarbe immer noch ein Problem darstellt, ist eine ausreichend starke Beleuchtung mittlerweile möglich. Seoul Semiconductor etwa gab Ende Februar 2008 die Entwicklung und Markteinführung ultraheller LEDs bekannt, welche 900 Lumen bei 10 Watt leisten. Dies kommt etwa einer Glühlampe mit 75 Watt, respektive Energiesparlampen mit 17 Watt gleich.

Zur tatsächlichen Anwendung von Hochleistungs-LEDs muss das optische System mit Primär- und Sekundärlinsen ausgelegt werden. Die hohen Ströme (typisch 350 mA und Vielfache davon, z. B. 1,4 Ampere) als Konstantstrom verlangen spezielle Treiberbausteine (Integrierte Schaltungen, Schaltregler) und elektronische Lösungen zur Ansteuerung. Der Betrieb mit niederfrequenter PWM genügt nicht allen Ansprüchen. Das thermische Management bekommt aufgrund der hohen Leistungen auf sehr kleiner Fläche (wenige mm²) und erforderlicher geringer Sperrschichttemperatur große Bedeutung ? eine höhere Sperrschichttemperatur Tj (von englisch junction) hat eine Verminderung von Lebensdauer und Lichtleistung zur Folge. Eine ?OSTAR LED? nimmt beispielsweise bis zu 27 Watt auf (Lichtabgabe bis zu 1120 lm, Stand Januar 2009), was über thermische Substrate (beispielsweise Metallkernleiterplatte) und einen Kühlkörper an die Umgebung abgeführt werden muss.