参数失效指温度升高后，LED的相关性能指标降低，但仍可以使用，甚至个别参数指标在结温降低时，仍能够恢复到原来值。

1）温升对LED光通量及发光效率的影响

（1）光通量ФV与结温Tj的关系

式中　ФV（Tj1）——结温Tj1时的光通量；

ФV（Tj2）——结温Tj2时的光通量；

ΔTj＝Tj2－Tj1（Tj2＞Tj1）；

k——温度系数，一般情况下，k值可由实验测定。

图1-6为不同温度系数k时光相对输出强度随结温的变化。由图可知，LED光效温度系数k最好在2.0×10－3以下，这样由温度引起的LED光输出降低才不会很大。例如，InGaN类LED的k值约为1.2×10－3，结温125℃时光相对输出强度相对结温25℃时降低约11%。

不同材料和颜色的LED对温度的敏感程度不同（见图1-7）。目前，使用最多的GaN基白光LED的温度系数大多在2.0×10－3～4.0×10－3，有的甚至达到了5.0×10－3。k值偏大的LED更要注意控制结温。

（2）光通量ФV与室温的关系

环境温度也影响光通量（见图1-8）。ta＝100℃时，LED的光通量将下降至室温时的一半左右。LED的应用必须考虑环境温度对光通量的影响，尤其是在室外应用的路灯、广场灯、泛光灯等。

图1-6　不同温度系数k时光相对输出强度随结温的变化曲线

图1-7　各种色光LED芯片结温与出光的关系（来自LumiLEDs产品报告）

（3）发光效率ηV与温度的关系

根据发光效率公式可知，光通量ФV与发光效率直接相关，光通量ФV随着温度降低，发光效率ηV也随着温度降低。从各大厂商的产品报告里面也可以验证这个变化规律。

2）温升对LED发光波长的影响

LED的发光波长一般可分成峰值波长与主波长。峰值波长即光强最大的波长，而主波长可由X、Y色度坐标决定，反映了人眼所感知的颜色。显然，结温所引致的LED发光波长的变化将直接造成人眼对LED发光颜色的不同感受。

图1-8　光通量随室温的变化情况

对于一个LED器件，发光区材料的禁带宽度值直接决定了器件发光的波长或颜色。但材料的禁带宽度会随温升而降低（见前一节分析），将会影响发光波长，导致芯片的蓝光波峰红移。

通常可将波长随结温的变化表示为：

式中　λt和λt0——温度为t和t0时的发射光主波长；

k＝Δλ／Δtj为LED波长随结温变化速率（有时也称为波长-结温飘移率）。(www.daowen.com)

一般情况下，长波长LED的波长变化率大于短波长LED的。例如，InGaAsP／InP（1 500 nm）、AlGaAs／GaAs（850 nm）和InGaN／GaN（450 nm）的峰值波长温度系数分别为0.9 nm／K［4］、0.28 nm／K和0.080 7 nm／K［5］。

以蓝光来说，芯片的结温每上升10℃，芯片发光的主波长将向长波方向移动0.8 nm左右，这就改变了芯片发光的相对光谱组成，将对整体器件发出光产生两方面的影响［6］。

（1）由于荧光粉失配造成的整体光输出的下降

目前，在通用白光照明中应用最多是采取蓝光加黄色荧光粉的方式。因此这种的光效受芯片和荧光粉两方面的影响。图1-9是常用来和蓝色LED实现白光的荧光粉的光谱响应曲线，在可见光的范围内，其响应值随着入射光波长的增加而降低。而蓝光的发光主波长一般在460 nm左右，因此随着结温的上升，发光主波长的红移，势必会因为荧光粉的响应失配从而造成光通量输出的下降。

综上所述，温度上升一方面使芯片的内量子效率下降，另一方面对采用荧光粉二次发光的白光会降低二次激发效率而使最终光输出下降。

图1-9　YAG荧光粉光谱响应曲线

（2）由于主波长的移动造成输出光的相关色温参数的变化

芯片发光主波长向长波方向的移动，再与荧光粉的综合作用，会导致器件输出光的相对光谱的改变，因此器件输出光的色度发生变化，包括色温与色坐标的变化，而这两项都是普通照明的重要指标。Osram公司实验室S.Muthu等人选一款RGB白光LED分别在结温为0～120℃（间隔为20℃）的条件下将其点亮，然后测量其光谱特性，并计算器件的色温，发现随着结温的升高，器件发光的相对色温会逐步升高（见图1-10）［7］。

图1-10　RGB三色LED，u、v坐标随色温改变情况（CCT＝3 500K，tj＝60℃）

3）温升对LED正向压降Vf的影响

正向电压是判定LED性能的一个重要参量，其大小取决于半导体材料的特性、芯片尺寸，以及器件的成结与电极制作工艺。

实际的二极管可以看作一个理想二极管与等效电阻串联而成，LED工作时的额定电流往往达到十几毫安，甚至上千毫安，串联电阻引起的压降也不能忽略。

在AlGaInP材料系LED中，等效串联电阻比较小，其随温度的变化对电压随温度变化系数的影响也很小。GaN基LED的p型层电阻很大，导致GaN基LED的等效串联电阻比较大，其变化对电压随温度变化系数影响也大。一般在一定温度范围内（315～345K）等效串联电阻基本保持不变［8］，此时K为定值，LED结电压与温度具有良好的线性关系（见图1-11）［9］，随着环境温度的升高，LED两端正向压降值单调减小，二者可以近似表示为：

式中　VFT——环境温度为T时LED两端的电压；

VF0——环境温度为T0时LED两端的电压；

K——电压随温度变化系数。

图1-11　某厂家芯片在不同电流下正向电压随温度变化关系

当电流固定时，温度升高，LED正向电压会下降。由于正向电压与温度的关系接近线性，所以大多数LED热阻测试仪器利用LED的这一特性测量其热阻或结温。

4）温升对LED出光通道的影响

加速出光通道物质的老化；降低通道物质的透光率；改变出光通道物质的折射率，影响光线的空间分布；严重时改变出光通道结构热对LED电通道（欧姆接触／固晶界面）的影响，引起封装物质的膨胀或收缩；产生的形变应力，使欧姆接触／固晶界面的位移增大，造成LED开路和突然失效。

5）温升对LED寿命的影响

LED寿命会随着结温的变化急剧下降。当LED结温高于65℃时，每增加10℃，使用寿命减小一半。图1-12为某品牌灯珠使用寿命随结温升高的变化情况。