1）非辐射复合

外延层中的缺陷限制了LED的内量子效率。从LED的工作原理可知，发光二极管是靠电子与空穴的辐射复合发光。但电子与空穴还存在另外一种复合机制——非辐射复合（见图3-15）。当电子与空穴发生非辐射复合时，多余的能量以声子（晶格振动）的形式传递给附近的原子，增加了原子的动能。从宏观上讲，使得LED温度升高。

图3-15　电子和空穴的辐射复合和非辐射复合示意图

非辐射复合与外延层中的缺陷有关。当外延层中存在缺陷时，在缺陷处会形成复合中心，在该复合中心处更容易发生非辐射复合。缺陷密度越高，这种复合中心也越多，则会有更多的复合载流子发生非辐射复合。因此，在缺陷集中区域，发光强度较弱。

非辐射复合一般包括以下几种类型：

（1）多声子跃迁

晶体中的电子与空穴复合时，可以激发多个声子，从而释放出其能量，由于发光半导体通常在1 eV以上，而一个声子的能量通常为0.06 eV，因此电子-空穴复合可以通过杂质、缺陷产生多声子跃迁。多声子跃迁是一个概率很低的多级过程。

（2）俄歇复合

电子-空穴复合时，把多余的能量传输给第三个载流子，使其在导带或价带内部激发，第三个载流子在能带的连续态中的多声子跃迁，并耗散其多余的能量，回至其初始的状态，这种复合过程称为俄歇复合（Auger Recombination）。

（3）表面复合或界面态复合

晶体表面的晶格中断，产生悬链，能够产生高浓度深的和浅的能级，它们可以充当复合中心。表面复合时通过表面连续的跃迁进行。

以上因素可归结为LED晶片内量子效率不高产生的热量。随着生产工艺和控制手段的提高，目前LED晶片的内量子效率可达90%以上。

2）材料对光线的吸收产生热量(www.daowen.com)

①芯片PN结处发出的光子在通过芯片表面的时候，由于芯片的折射率远大于空气和封装用的硅胶，存在全反射的现象，导致到达表面的光子被反射回芯片内部，最终转换成了热量。

②制作白光单元的时候，由于荧光粉存在激发效率，也存在部分激发能量转换为热量。

③不合理的光学设计也会导致产品出光效率低下，未出射的光能转化为热能。

以上因素都可以归结为光取出效率较低产生的热量。目前，光取出效率为30%～40%，因此仍有很大的改进空间。

3）焦耳热

电子在二极体内部的路途中，都会因电阻的存在而消耗功率。所消耗的功率符合电子学的基本定律：

式中　RN——N区体电阻；

VTH——PN结的开启电压；

RP——P区体电阻。

本质上，LED依然是一只半导体二极体。因此，LED在正向工作时，它的工作过程符合上面的叙述。所消耗的电功率可按式（3-21）计算。这些消耗的电功率转化为热量放出：

式中　t——通电时间。

由此可见，LED芯片及封装过程中都会有焦耳热产生。