¿La “salida luminosa” del LED sigue una curva continua hasta Vf = 0, es decir, sigue la corriente directa?

Sí, podrías, sin embargo, sería extremadamente crudo e inestable. Los LED envejecen, por lo que la lectura disminuirá con el tiempo y cambiará con la temperatura. Como los fotodiodos son mucho más estables, un enfoque es iluminar dos fotodiodos con un solo LED y usar retroalimentación para estabilizar la salida del LED, de modo que el fotodiodo aislado lea un número más estable y predecible. Tal vez si solo quiere saber la diferencia entre 120 VCA y 240 VCA, podría estar bien (con un ajuste para cada unidad), pero sería mejor usar un diodo Zener + opto y evitar el trimpot.

Una forma mejor en estos días es usar un amplificador de aislamiento especialmente diseñado.