1.结温对光通量的影响

由于目前受LED芯片制造技术的限制，LED的光电转换效率还有待提高，尤其是大功率LED，因其功率较高，大约有60%以上的电能将变成热能释放（随着半导体技术的发展，光电转换效率会逐渐提高），这就要求在应用大功率LED产品的时候要做好散热工作，以确保大功率LED正常工作。

当LED的结温升高时，器件的输出光强度将逐渐减小；当结温下降时，器件的光输出强度将增大。一般情况下，这种变化是可逆与可恢复的，当温度回到原来的值，光强也会回到原来的状态。结温对光输出影响的数学表达式如式（2-22）所示：

式中，表示结温为T₂时的光通量输出；表示结温为T₁时的光通量输出；k为温度系数；ΔT=T₂−T₁。

一般情况下，k值可由实验测定，k值越大，器件的光通量随温度增加衰减得越快。对于InGaN系列的LED，光通量随温度的变化远小于InGaAlPLED。式（2-23）指出了光通量随结温变化的另一种表示形式：

式中，T₀代表一种特征温度，T₀值与材料有关，实验指出，对于红色的InGaAlPLED，T₀=85˚C；对于琥珀色的InGaAlPLED，T₀≈85˚C；而对于InGaNLED，T₀值约为84˚C，表明InGaN器件的温度系数小于InGaAlP器件，即光通量随温度增加而减小的速率要比InGaAlPLED小得多。

一般情况下，光通量随结温的增加而减小的效应是可逆的，也即当温度回到初始温度时，光通量会有一个恢复性的增长。这种效应的发生机制显然是由于材料的一些相关参数会随温度发生变化，从而导致器件参数的变化。如随温度的增加，电子与空穴的浓度会增加，禁带宽度会减小，电子迁移率也将减小。这些参量的变化必将导致器件光通量的改变。然而当温度恢复至初态时，器件参数的变化也将随之消失，光通量也会恢复至初态值。

2.高温下LED性能的衰变

在高温下，LED的光输出特性除会发生可恢复性的变化外，还将随时间产生一种不可恢复的永久性衰变。对于同一类LED器件，在工作电流相同时，结温越高LED器件的输出光强衰减得越快。对于一个确定的LED器件而言，结温的大小取决于工作电流与环境温度。工作电流固定以后，环境温度越高，结温就越高，LED器件性能的衰减速率就越快。反之，当环境温度确定后，器件的工作电流越大结温也将越高，器件性能衰减的速率就越快。当LED器件的工作电流加大时，器件的光输出特性将衰变得更快。

为确保LED器件的正常工作条件，让LED器件的结温低于某一个确定的值T_j是十分必要的。为此，当环境温度升高时，应适当减小工作电流，直至当环境温度升至临界温度T_j时，将工作电流减至零，此时结温将等于环境温度。

通常有两种原因促成高温条件下LED器件输出性能的永久性衰减，一个原因是材料内缺陷的增殖。现代的大功率LED器件通常都采用MOCVD技术在GaAs蓝宝石等异质衬底上外延生长InGaAlP或InGaN等材料制成，为提高发光效率，外延材料均含有多层结构，由于各外延层之间存在着或多或少的晶格失配，从而在界面上形成大量的诸如位错等结构缺陷，在较高温度时，这些缺陷会快速增殖、繁衍，直至侵入发光区，形成大量的非辐射复合中心，严重降低LED器件的注入效率与发光效率。另外，在高温条件下，材料内的微缺陷及来自界面与电极的快扩杂质也会引入发光区，形成大量的深能级，同样会加速LED器件的性能衰变。

高温时，封装LED环氧树脂的变性是LED性能衰变乃至失效的又一个主要原因。通常，封装LED用的环氧树脂存在着一个重要特性，即当环氧树脂温度超过一个特定温度（T_g=125˚C）时，环氧树脂的特性将从一种刚性的类似玻璃状态转变成一种柔软的似橡胶状态的物质。此时材料的膨胀系数急剧增加，形成一个明显的拐点。这个拐点所对应的温度即为环氧树脂的玻璃状转换温度，其值通常为125˚C。当器件在此温度附近或高于此温度变化时，将发生明显的膨胀或收缩，致使芯片电极与引线受到额外的压力发生过度疲劳乃至脱落损坏。此外，当环氧树脂处于较高温度时（即使未超过转变温度T_g），特别是与芯片临近部分的封装环氧树脂会逐渐变性、发黄，影响环氧树脂的透光性能，随着工作时间的延长，LED光输出将逐渐衰退。显然，工作温度越高，这种过程将进行得越快。为解决这一问题，在大功率LED器件的制作过程中，一些先进的LED封装结构已摒弃了环氧树脂材料而改用一些性能更为稳定的诸如玻璃、PC等材料制作透镜。另一个重要的方法是让环氧树脂不直接接触芯片表面，之间填充一种膠状的、性能稳定的透明硅胶。实践证明，通过如此改进，LED器件的性能与稳定度获得了明显改善。

3.结温对LED发光波长的影响(www.daowen.com)

LED的发光波长一般可分成峰值波长与主波长两类，前者表示光强最大的波长，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，结温引起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。对于一个LED器件，发光区材料的禁带宽度值直接决定了LED器件发光的波长或颜色。InGaAlP与InGaN材料属III-V族化合物半导体。它们的性质与GaAs相仿，当温度升高时，材料的禁带宽度将减小，导致器件发光波长变长，颜色发生红移。通常可将波长随结温的变化表示如下：

式中，表示结温为T₂时的波长；表示结温为T₁时的波长；K表示波长随温度变化的系数。

人眼对不同波长的颜色感知灵敏度是存在着很大的差异的，很小的波长变化就将引起人眼感觉上的变化。从而对蓝、绿、黄LED器件的温升效应提出了更高的要求。一般来说，2～5nm的波长变化人眼就可以感觉到；而对红光波长的变化，人眼的感觉就要相对迟钝一些，但也能感觉到15nm的波长差异。

4.结温对LED正向电压的影响

正向电压是LED性能的一个重要参量，它的数值取决于半导体材料的特性、芯片尺寸以及LED器件的PN结与电极制作工艺。在小电流下LED器件的正向压降可由式（2-25）表示：

V_F=(nK/q)ln(I_F/I₀)+R_SI_F （2-25）

式中，V_F为正向电压；I_F为正向电流；I₀为反向饱和电流；q为电子电荷；K是玻尔兹曼常数；R_S是串联电阻；n是表征PN结完美性的一个参量，在1～2之间。

分析式（2-25）的右边发现只是反向饱和电流I₀与温度密切相关，I₀随结温的升高而增大，导致正向电压V_F的下降。实验指出，在输入电流恒定的情况下，对于一个确定的LED器件，两端的正向压降与温度的关系可由式（2-26）表示：

V_FT=V_FT0+K(T−T₀) （2-26）

式中，V_FT与VFT0分别表示结温为T与T₀时的正向压降；K是压降随温度变化的系数。

电压随温度的变化是可恢复的，但如在高温情况下，由于结区缺陷与杂质的大量增殖与集聚，也将造成额外复合电流的增加，从而使正向电压下降。通常恒流是LED工作的较好模式，如在恒压条件下，由于温升效应使正向电压下降与正向电流增加，并形成恶性循环，最终导致LED器件损坏。