LED基本结构是一个半导体的PN结。当电流流过LED器件时，PN结的温度将上升，严格意义上说，就把PN结区的温度定义为LED的结温。通常由于器件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。
当PN结的温度(例如环境温度)升高时，PN结内部的杂质电离加快，本征激发加速。当本征激发产生的复合载流子的浓度远远超过杂质浓度时，本征载流子的数量增大的影响较之迁移率减小的半导体电阻率变化的影响更为严重，导致内量子效率下降，温度升高又导致电阻率下降，使同样IF下，VF降低。如果不用恒流源 驱动LED，则VF降将促使IF指数式增加，这个过程将使LED PN结上温升更加快，最终温升超过最大结温，导致LED PN结失效，这是一个正反馈的恶性过程。
PN结上温度升高，使半导体PN结中处于激发态的电子/空穴复合时从高能级向低能级跃迁时发射出光子的过程发生退化。这是由于PN结上温度升高时，半导体 晶格的振幅增大，使振动的能量也发生增加，当它超过一定值时，电子/空穴从激发态跃迁到基态时会与晶格原子(或离子)交换能量，于是成为无光子辐射的跃 迁，LED的光学性能退化。
另外，PN结上温度升高还会引起杂质半导体中电离杂质离子所形成的晶格场使离子能级裂变，能级分裂受PN结温度的影响，这就意味着由于温度影响晶格振动， 使其晶格场的对称性发生变化，从而引起能级分裂，导致电子跃迁时产生的光谱发生变化，这就是LED发光波长随PN 结温升而变化的原因。
综上所述，LEN PN结上的温升会引起它的电学、光学和热学性能的变化，过高的温升还会引起LED封装材料(例如环氧、荧光粉等)物理性能的变化，严重时会导致LED失效，所以降低PN结温升，是应用LED的重要关键所在。
