على الرغم من الاختراق في فعالية الإنارة ، لا تزال إضاءة LED تتعرض لقدر كبير من فقدان الطاقة في سياق تحويل طاقة التيار المتردد AC-DC (دائرة السائق) ، والتحويل الكهروضوئي (اللمعان الكهربائي عند تقاطع LED) ، وتحويل الطول الموجي (تحول Stokes عند طبقة الفوسفور). تعمل مصابيح الهاليد المتوهجة والفلورية والمعدنية على تحويل الطاقة المهدرة إلى مجموعات مختلفة من الأشعة تحت الحمراء (IR) والأشعة فوق البنفسجية (UV) والحرارة. على عكس التقنيات التقليدية ، يتم تفريغ كل فقدان الطاقة الذي يحدث أثناء عملية انبعاث الضوء لمصابيح LED كحرارة. كفاءة النظام لمعظم منتجات LED أقل من 50 بالمائة. يُترجم هذا إلى مشكلة هندسة حرارية ضخمة تتمثل في تحويل أكثر من 50 بالمائة من مدخلات طاقة النظام إلى حرارة على مستوى الحزمة واللوحة.
تعتمد مصابيح LED على درجة حرارة الوصلة للجهد الأمامي وتوزيع الطاقة الطيفية (SPD) والتدفق الضوئي (خرج الضوء). تنخفض كمية الضوء المنبعثة من LED مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة لأن إعادة التركيب غير الإشعاعي يسود في درجات حرارة عالية للتقاطع. ستؤدي الزيادة في درجة حرارة الوصلة إلى انخفاض في طاقة فجوة النطاق للمنطقة النشطة لمصابيح LED. ينتج عن هذا انخفاض في الجهد الأمامي. يؤدي انخفاض الجهد الأمامي إلى انخفاض في الطاقة الكهربائية ، مما يؤدي ، إلى جانب التدلي الحراري ، إلى تفاقم فقدان ناتج الضوء. يترافق انخفاض الناتج المستحث حراريًا مع تغير اللون. مع ارتفاع درجة حرارة تقاطع LED ، تصبح فجوة النطاق بين نطاق التوصيل وحزام التكافؤ لطبقات أشباه الموصلات أضيق. نظرًا لأن الطول الموجي للإشعاع الكهرومغناطيسي في النطاق المرئي يتم تحديده بواسطة فجوة النطاق ، فإن كل ارتفاع بمقدار 10 درجات مئوية في درجة حرارة الوصلة سيؤدي إلى زيادة نانومتر واحد في الطول الموجي السائد لمصباح LED. وبالتالي ، سيكون هناك تحول ملحوظ في اللون باتجاه الطرف الأعلى من الطيف (التحول الأصفر) عندما تعمل مصابيح LED في درجة حرارة عالية. يحدث تغير اللون أيضًا في طبقة الفوسفور عندما يتم تشغيلها فوق مستوى تدفق التشبع. يؤدي فقدان الكفاءة الكمومية للفوسفور نتيجة لارتفاع حرارة ستوكس إلى التحول إلى اللون الأزرق.
يؤدي تشغيل درجات الحرارة المرتفعة خلال فترة محدودة إلى إضعاف الكفاءة المؤقتة والجودة الطيفية لمصابيح LED. يمكن أن يؤدي تشغيل LEDs باستمرار فوق الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها عند تقاطع pn إلى تلف لا رجعة فيه لمصابيح LED. يتناسب معدل عمر مؤشر LED عكسياً مع درجة الحرارة عند تقاطع pn. ستؤدي كل زيادة بمقدار 10 درجات مئوية في درجة حرارة الوصلة إلى انخفاض في السطوع بنسبة تتراوح بين 30 في المائة و 50 في المائة. يُعرف هذا الانخفاض الدائم في ناتج الضوء من LED المتسارع بسبب ارتفاع درجة حرارة التشغيل باسم استهلاك اللومن. ستعمل درجات الحرارة المرتفعة أيضًا على تسريع عملية تحلل طبقة الفوسفور القائمة على البوليمر. يؤدي تحلل الفوسفور وكربنة البوليمر إلى تحول في اللون لا يمكن تحمله في إضاءة LED. يمكن أن تتسبب درجة حرارة الوصلة العالية في عدم تطابق معامل التمدد الحراري العالي (CTE) بين قالب LED ومواد التغليف ، مما يؤدي إلى إحداث تأثير كبير على موثوقية LED.
