Uprkos napretku u svjetlosnoj efikasnosti, LED rasvjeta i dalje doživljava značajne gubitke energije u toku AC-DC konverzije snage (kolo pokretača), elektrooptičke konverzije (elektroluminiscencija na LED spoju) i konverzije valne dužine (Stokesov pomak na sloj fosfora). Žarulje sa žarnom niti, fluorescentne i metalhalogene sijalice pretvaraju otpadnu energiju u različite kombinacije infracrvenog zračenja (IR), ultraljubičastog zračenja (UV) i toplote. Za razliku od konvencionalnih tehnologija, sav gubitak energije koji se javlja tokom procesa emitovanja svjetlosti LED dioda se ispušta kao toplina. Sistemska efikasnost većine LED proizvoda je manja od 50 posto. Ovo se pretvara u ogroman problem toplotnog inženjeringa da se više od 50 posto ulazne snage sistema pretvara u toplinu na nivou paketa i ploče.
LED diode imaju temperaturnu zavisnost spoja od prednjeg napona, spektralne distribucije snage (SPD) i svjetlosnog toka (izlaz svjetlosti). Količina svjetlosti koju emituje LED opada kako temperatura spoja raste jer rekombinacija bez zračenja prevladava na visokim temperaturama spoja. Povećanje temperature spoja će dovesti do smanjenja energije pojasa aktivnog područja LED dioda. To rezultira smanjenjem prednjeg napona. Smanjeni prednji napon uzrokuje smanjenje električne snage, što, u kombinaciji s termičkim opadanjem, povećava gubitak u izlaznoj svjetlosti. Termički inducirani pad izlaza je praćen pomakom boje. Kako temperatura LED spoja raste, pojas između provodnog pojasa i valentnog pojasa poluvodičkih slojeva postaje uži. Pošto je talasna dužina elektromagnetnog zračenja u vidljivom opsegu određena razmakom pojasa, svaki porast temperature spoja za 10ºC će rezultirati povećanjem za jedan nanometar dominantne talasne dužine LED diode. Posljedično, bit će primjetan pomak boje prema višem kraju spektra (žuti pomak) kada LED diode rade na visokoj temperaturi. Pomeranje boje se takođe dešava na sloju fosfora kada se radi iznad nivoa fluksa zasićenja. Gubitak kvantne efikasnosti fosfora kao rezultat visoke Stokesove toplote dovodi do plavog pomaka.
Rad na visokim temperaturama u ograničenom periodu narušava privremenu efikasnost i spektralni kvalitet LED dioda. Rad LED dioda kontinuirano iznad maksimalno dozvoljene temperature na pn spoju može dovesti do nepovratnog oštećenja LED dioda. Brzina starenja LED-a obrnuto je proporcionalna temperaturi na pn spoju. Svakih 10ºC povećanje temperature spoja će rezultirati padom svjetline od 30 do 50 posto. Ovo trajno smanjenje izlazne svjetlosti iz LED diode ubrzano visokom radnom temperaturom poznato je kao deprecijacija lumena. Povišene temperature će također ubrzati proces degradacije fosfornog sloja na bazi polimera. Degradacija fosfora i karbonizacija polimera završavaju promjenom boje koja se ne može tolerirati u LED rasvjeti. Visoka temperatura spoja može uzrokovati neusklađenost visokog koeficijenta toplinskog širenja (CTE) između LED matrice i materijala za pakovanje, što uvodi značajan utjecaj na pouzdanost LED diode.
