与传统光源一样，半导体发光二极体（LED）在工作期间也会产生热量，其多少取决于整体的发光效率。
在外加电能量作用下，电子和空穴的辐射复合发生电致发光，在PN结附近辐射出来的光还需经过芯片（chip）
本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界（空气）。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光取
出效率等，最终大概只有30-40％的输入电能转化为光能，其余60-70％的能量主要以非辐射复合发生的点阵
振动的形式转化热能。
而芯片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步消弱发光效率。因为，人们主观上认为大功率LED没有热
量，事实上确有。大量的热，以至于在使用过程中发生问题。加上很多初次使用大功率LED的人，对热问题又不
懂如何有效地解决，使得产品可靠性成为主要问题。那么，LED究竟有没有热量产生呢？能产生多少热量呢？
LED产生的热量究竟有多大？
LED在正向电压下，电子从电源获得能量，在电场的驱动下，克服PN结的电场，由N区跃迁到P区，这些电
子与P区的空穴发生复合。由于漂移到P区的自由电子具有高于P区价电子的能量，复合时电子回到低能量态，
多余的能量以光子的形式放出。发出光子的波长与能量差Eg相关。可见，发光区主要在PN结附近，发光是由于
电子与空穴复合释放能量的结果。一只半导体二极体，电子在进入半导体区到离开半导体区的全部路程中，都
会遇到电阻。简单地从原理上看，半导体二极体的物理结构简单地从原理上看，半导体二极体的物理结构源负
极发出的电子和回到正极的电子数是相等的。普通的二极体，在发生电子－空穴对的复合是，由于能级差Eg的
因素，释放的光子光谱不在可见光范围内。
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：
P ＝I2 R ＝I2（RN ＋＋RP ）＋IVTH
式中：RN是N区体电阻
VTH是PN结的开启电压
RP是P区体电阻
消耗的功率产生的热量为：
Q ＝ Pt
式中：t为二极体通电的时间。
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。它所它
所消耗的电功率为：
P LED = U LED × I LED
式中：U LED是LED光源两端的正向电压
I LED是流过LED的电流
这些消耗的电功率转化为热量放出：
Q＝P LED × t
式中：t为通电时间
实际上，电子在P区与空穴复合时释放的能量，并不是由外电源直接提供的，而是由于该电子在N区时，在
没有外电场时，它的能级就比P区的价电子能级高出Eg。当它到达P区后，与空穴复合而成为P区的价电子时，它
就会释放出这么多的能量。 Eg的大小是由材料本身决定的，与外电场无关。外电源对电子的作用只是推动它做
定向移动，并克服PN结的作用。
LED的产热量与光效无关；不存在百分之几的电功率产生光，其余百分之几的电功率产生热的关系。透过
对大功率LED热的产生、热阻、结温概念的理解和理论公式的推导及热阻测量，我们可以研究大功率LED的实
际封装设计、评估和产品应用。需要说明的是热量管理是在LED产品的发光效率不高的现阶段的关键问题，从
根本上提高发光效率以减少热能的产生才是釜底抽薪之举，这需要芯片制造、LED封装及应用产品开发各环节
技术的进步。
