LED基本結構是一個半導體的PN結。當電流流過LED器件時，PN結的溫度將上升，嚴格意義上說，就把PN結區的溫度定義為LED的結溫。通常由于器件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結溫。

　　當PN結的溫度(例如環境溫度)升高時，PN結內部的雜質電離加快，本征激發加速。當本征激發產生的復合載流子的濃度遠遠超過雜質濃度時，本征載流子的數量增大的影響較之遷移率減小的半導體電阻率變化的影響更為嚴重，導致內量子效率下降，溫度升高又導致電阻率下降，使同樣IF下，VF降低。如果不用恒流源 驅動LED，則VF降將促使IF指數式增加，這個過程將使LED PN結上溫升更加快，最終溫升超過最大結溫，導致LED PN結失效，這是一個正反饋的惡性過程。

　　PN結上溫度升高，使半導體PN結中處于激發態的電子/空穴復合時從高能級向低能級躍遷時發射出光子的過程發生退化。這是由于PN結上溫度升高時，半導體 晶格的振幅增大，使振動的能量也發生增加，當它超過一定值時，電子/空穴從激發態躍遷到基態時會與晶格原子(或離子)交換能量，于是成為無光子輻射的躍 遷，LED的光學性能退化。

　　另外，PN結上溫度升高還會引起雜質半導體中電離雜質離子所形成的晶格場使離子能級裂變，能級分裂受PN結溫度的影響，這就意味著由于溫度影響晶格振動， 使其晶格場的對稱性發生變化，從而引起能級分裂，導致電子躍遷時產生的光譜發生變化，這就是LED發光波長隨PN 結溫升而變化的原因。

　　綜上所述，LEN PN結上的溫升會引起它的電學、光學和熱學性能的變化，過高的溫升還會引起LED封裝材料(例如環氧、熒光粉等)物理性能的變化，嚴重時會導致LED失效，所以降低PN結溫升，是應用LED的重要關鍵所在。