led的基本結構是一個半導體的pn結。實驗指出，當電流流過led器件時，pn結
的溫度將上升。以嚴格意義上說，是把pn結區的溫度視為結溫的。通常由于器件芯片均
具有很小的尺寸，所以也可把led芯片的溫度視為結溫。
    當led的結溫升高時，器件輸出的光強度將逐漸減小，而在結溫下降時，輸出光的
強度將增大。led在工作時，以下四種情況會促使結溫不同程度上升。
    (1)器件不良的電極結構，窗口層襯底或結區的材料及導電銀膠等均存在一定的電阻值，這些電阻相互壘加，構成了led器件的串聯電阻。當電流流過pn結時，同時也
會流過這些電阻，從而產生焦耳熱，導致芯片溫度或結溫的升高。
    (2)由于pn結不可能極端完美，所以器件的注入效率不會達到100u/o。也就是說，
在led工作時除p區向n區注入電荷（空穴）外，n區也會向p區注入電荷（電子）。
一般情況下，后一類電荷注入不會產生光電效應，而以發熱的形式消耗掉了。即使有用的
那部分注入電荷，也不會全部變成光，而是有一部分與結區的雜質或缺陷相結合，最終也
變成了熱。
    (3)實踐證明，出光效率的限制是導致led結溫升高的主要原因。目前，先進的材
料生長與器件制造工藝已能使led的絕大多數輸入電能轉換成光輻射能。然而由于led
芯片材料與周圍介質相比，具有大得多的折射系數，所以致使芯片內部產生的絕大部分光
子(>90%)無法順利地溢出界面，而在芯片與介質面產生全反射，返回芯片內部并通過
多次內部反射最終被芯片材料或襯底吸收，并以品格振動的形式變成熱，從而最終促使結
溫升高。
    (4) led器件的熱散失能力是決定結溫高低的又一個關鍵條件。散熱能力強時，結
溫下降：反之，散熱能力差時，結溫將土升。由于環氧膠是低熱導材料，所以pn結處產
生的熱量很難通過透明環氧向上散發到環境中去，大部分熱量將通過襯底、銀漿、管殼、
環氧粘接層、pcb與熱沉（微型散熱裝置）等途徑向下發散。顯然，相關材料的導熱能
力將直接影響器件的熱散失效率。一個普通型的led，從pn結區到環境溫度的總熱阻在
300～600℃/w之間。一個具有良好結構的功率型led器件，其總熱阻約為15～30℃/w。
巨大的熱阻差異表明普通型器件只有在很小的輸入功率條件下才能正常工作，而功率型器
件的耗散功率可大到瓦級甚至更高。
    17. pn結最高結溫的含義是什么？
    所謂最高結溫是指一個led器件在正常工作條件
下所能承受的最高溫度。在最高結溫下，led的出光效
率除會發生可恢復性的變化外，還將隨時間產生一種不
可恢復的永久性的衰變。換言之，白光led器件在最
高結溫下工作，一方面會導致芯片的出光效率有所下
降，另一方面則會引起熒光粉效率的衰減.為此，當環境溫度升高時，應適當減小工作電流，
直至環境溫度升至臨界溫度，此時工作電流減至零．結溫等于環境溫度。
    通常有兩種原因促使高溫下led的輸出性能發生永久性衰減。一個原因是材料本身
的內缺陷。眾所周知，高亮led器件通常都采用mocvd技術在gaas、藍寶石等異質
襯底上通過外延生長ingaaip或ingan等工藝制成，為提高發光效率，外延材料均含有
多層結構，由于各外延層之間存在著或多或少的晶格失配，從而在界面上形成了大量的諸
如位錯等結構缺陷。在較高溫度時，這些缺陷會快速增殖、繁衍，直至侵入發光區，形成
大量的非輻射復合中心，嚴重降低器件的注入效率與發光效率。另一個原因是在高溫條件
下，材料內的微缺陷及來自界面與電極的快擴散雜質也會引入發光區，形成大量的深能級
（指靠邊導帶的空穴束縛態，或能量很接近價帶頂的電子束縛），同樣會加速led器件性
能的衰變。高溫時，led封裝環氧存在著一個重要特性，即當環氧溫度超過一個特定溫
度（tg=125℃）時，封裝環氧將從一種鋼性的類玻璃狀態轉變成一種柔軟的似橡膠態狀
的物質。此時材料的膨脹系數急劇增加，形成一個明顯的拐點，這個拐點所對應溫度即為
環氧樹脂的玻璃狀轉化溫度，其值通常為125℃。當器件在此溫度附近或高于此溫度變化
時，將發生明顯的膨脹或收縮，致使芯片電極與引線受到額外的應力而發生過度疲勞乃至
脫落損壞。
    此外，當環氧處于較高溫度時（即使未超過轉變溫度tg），封裝環氧（特別是與芯片
臨近部分的）會逐漸變性，發黃，影響封裝環氧的透光性能。這是一個潛移默化的過程，
隨著工作時間的延長，led衷面將逐漸失去光澤。顯然工作溫度越高，這種過程將進行
得越快。為解決這一困難，特別是在大功率器件的制作過程中，一些先進的封裝結構已摒
棄了環氧材料而改用一些性能更為穩定的諸如玻璃、pc等材料來制作透鏡；另一個重要
方法是讓環氧不直接接觸芯片表面，中間填充一種膠狀的性能穩定的透明硅膠。實踐證明，
通過如此改進，led器件的性能與穩定度獲得了明顯改善。