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到350mA時的功率幾乎是60 lm/W， 但在今天的研究記錄則超過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用。然而，進一步改善可以強化固態照明設備的效能，同時能實際節省能源及減少照明費用。

　　不幸地，傳統白光LED所剩的效能改善空間正在縮小中，經由下轉換式（down-converting）磷光體將晶片上的藍光或紫外光轉換成黃光的過程會浪費能量并且局限元件的效能。舉例來說，Nichia估算以藍光激發磷光體之最大理論功率為263 lm/W，但只有203 lm/W等值的紫外光來源。

　　根據Jeffrey Tsao以及在Sandia國家實驗室的同仁的說法，藉由改變LED基本的架構可以達到更高的功率。該團隊已顯示出藉由顏色混合的方式小心選取四個不同發光波長的LEDs，在演色性指數（color rendering index；CRI）為90時的理論功率可以超過400 lm/W at，Tsao說道CRI值在90是最好的，而且可以滿足所有實質的白光應用。

　　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，要達到這個效能目標是沒有捷逕的，在開始的研究中，元件要得到近乎理論的功率需要幾乎100%的光電轉換效能。雖然已經可以制作出80%效率的紅外線雷射，Tsao選擇了530 nm及573 nm兩個落在相對較差效能范圍的波長，就是所謂的”綠光能隙”（green gap），最佳的LEDs在這個光譜范圍是無法展現最佳的效率（參見圖一）。

　　顯然實質改善綠光能隙（green-gap）LED效能是必要的，而朝向這個目標的第一步包括明確的建立阻礙元件輸出的原因認知，這個問題在科學界間是個爭議性的熱門話題，而Tsao推測各種類型的缺陷皆可能扮演著某一種角色。

　　這些架構在InGaN/GaN磊晶層（epilayers）的元件（以及它們的藍光系列元件）被做在異質（foreign）基板（例如藍寶石（sapphire）和SiC基板），而這些基板會產生應力（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可以產生的外部量子效率仍可達70%，然而有些證據推測這些缺陷仍舊會限制量子效能：陰極射線發光（cathodoluminescence）的研究已揭露出貫穿式差排結構（TDs）是不會放光的，當所有計算都指出螺旋錯位（screw dislocations）會誘導應力場（strain fields） 而局限其中一種載體，并且限制它們以幅射的方式（radiative）再結合。

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

　　綠光及黃光LED效率也受到本身極化場（intrinsic polarization fields）所沖擊， 而這個效應會隨著更高的銦原子濃度而變得更強，濃度極化作用（polarization）可以幫助發光位置產生紅位移（red-shift）， 但是這個好處在更高的驅動電流下會被內部電場載體誘導屏蔽（carrier-induced screening）所抵消，這意味著發光波長會隨著溫度而變化，這是色彩混合方法最主要的障礙。