白光LEDs的效率正以飛快的速度上升中，在2004年，工程師引以為傲被問(wèn)到350mA時(shí)的功率幾乎是60 lm/W， 但在今天的研究記錄則超過(guò)130 lm/W。

　　這樣照明效率幾乎是省電燈泡（compact fluorescents）的兩倍，而且比日光燈（incandescent）效能高上10倍之多的白光LED已被定位成一般的照明應(yīng)用。然而，進(jìn)一步改善可以強(qiáng)化固態(tài)照明設(shè)備的效能，同時(shí)能實(shí)際節(jié)省能源及減少照明費(fèi)用。

　　不幸地，傳統(tǒng)白光LED所剩的效能改善空間正在縮小中，經(jīng)由下轉(zhuǎn)換式（down-converting）磷光體將晶片上的藍(lán)光或紫外光轉(zhuǎn)換成黃光的過(guò)程會(huì)浪費(fèi)能量并且局限元件的效能。舉例來(lái)說(shuō)，Nichia估算以藍(lán)光激發(fā)磷光體之最大理論功率為263 lm/W，但只有203 lm/W等值的紫外光來(lái)源。

　　根據(jù)Jeffrey Tsao以及在Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的同仁的說(shuō)法，藉由改變LED基本的架構(gòu)可以達(dá)到更高的功率。該團(tuán)隊(duì)已顯示出藉由顏色混合的方式小心選取四個(gè)不同發(fā)光波長(zhǎng)的LEDs，在演色性指數(shù)（color rendering index；CRI）為90時(shí)的理論功率可以超過(guò)400 lm/W at，Tsao說(shuō)道CRI值在90是最好的，而且可以滿足所有實(shí)質(zhì)的白光應(yīng)用。

　　起初乍看之下，所有的元件效能似乎非常令人鼓舞，但Tsao明白指出，要達(dá)到這個(gè)效能目標(biāo)是沒(méi)有捷逕的，在開(kāi)始的研究中，元件要得到近乎理論的功率需要幾乎100%的光電轉(zhuǎn)換效能。雖然已經(jīng)可以制作出80%效率的紅外線雷射，Tsao選擇了530 nm及573 nm兩個(gè)落在相對(duì)較差效能范圍的波長(zhǎng)，就是所謂的”綠光能隙”（green gap），最佳的LEDs在這個(gè)光譜范圍是無(wú)法展現(xiàn)最佳的效率（參見(jiàn)圖一）。

　　顯然實(shí)質(zhì)改善綠光能隙（green-gap）LED效能是必要的，而朝向這個(gè)目標(biāo)的第一步包括明確的建立阻礙元件輸出的原因認(rèn)知，這個(gè)問(wèn)題在科學(xué)界間是個(gè)爭(zhēng)議性的熱門(mén)話題，而Tsao推測(cè)各種類(lèi)型的缺陷皆可能扮演著某一種角色。

　　這些架構(gòu)在InGaN/GaN磊晶層（epilayers）的元件（以及它們的藍(lán)光系列元件）被做在異質(zhì)（foreign）基板（例如藍(lán)寶石（sapphire）和SiC基板），而這些基板會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力（strain）和高度貫穿式差排（Threading Dislocation； TD）密度，而典型的TD密度范圍介於5 × 108到5 × 109 cm–2之間。姑且不論這些高缺陷密度，InGaN LEDs可以產(chǎn)生的外部量子效率仍可達(dá)70%，然而有些證據(jù)推測(cè)這些缺陷仍舊會(huì)限制量子效能：陰極射線發(fā)光（cathodoluminescence）的研究已揭露出貫穿式差排結(jié)構(gòu)（TDs）是不會(huì)放光的，當(dāng)所有計(jì)算都指出螺旋錯(cuò)位（screw dislocations）會(huì)誘導(dǎo)應(yīng)力場(chǎng)（strain fields） 而局限其中一種載體，并且限制它們以幅射的方式（radiative）再結(jié)合。

　　除此之外，點(diǎn)狀缺陷（例如鎵和氮空缺及碳和氧不純物）會(huì)扮演著非放光再結(jié)合中心，GaN正子消散（positron annihilation）的研究中顯示已知的缺陷與鎵空缺結(jié)合會(huì)限制光激發(fā)發(fā)光效率。在更低的長(zhǎng)膜溫度條件下的點(diǎn)狀缺陷變得更普遍（這是高濃度的銦（indium）成份制作綠色及黃色LED所需要的制程環(huán)境），在較長(zhǎng)的發(fā)光波長(zhǎng)下，這些缺限會(huì)降低LED的效率。

　　綠光及黃光LED效率也受到本身極化場(chǎng)（intrinsic polarization fields）所沖擊， 而這個(gè)效應(yīng)會(huì)隨著更高的銦原子濃度而變得更強(qiáng)，濃度極化作用（polarization）可以幫助發(fā)光位置產(chǎn)生紅位移（red-shift）， 但是這個(gè)好處在更高的驅(qū)動(dòng)電流下會(huì)被內(nèi)部電場(chǎng)載體誘導(dǎo)屏蔽（carrier-induced screening）所抵消，這意味著發(fā)光波長(zhǎng)會(huì)隨著溫度而變化，這是色彩混合方法最主要的障礙。