Въпреки пробива в светлинната ефективност, LED осветлението все още изпитва значително количество загуба на енергия в хода на преобразуване на AC-DC мощност (верига на драйвера), електрооптично преобразуване (електролуминесценция на LED кръстовището) и преобразуване на дължината на вълната (Стоксово изместване при фосфорния слой). Лампите с нажежаема жичка, флуоресцентните и металхалогенните лампи преобразуват отпадъчната енергия в различни комбинации от инфрачервено лъчение (IR), ултравиолетово лъчение (UV) и топлина. За разлика от конвенционалните технологии, цялата загуба на енергия, възникваща по време на процеса на излъчване на светлина от светодиодите, се разрежда като топлина. Ефективността на системата на повечето LED продукти е под 50 процента. Това означава огромен проблем с термичното инженерство, тъй като повече от 50 процента от входящата мощност на системата се преобразува в топлина на ниво пакет и платка.
Светодиодите имат зависимост от температурата на прехода на напрежението в права посока, спектралното разпределение на мощността (SPD) и светлинния поток (изход на светлина). Количеството светлина, излъчвано от светодиода, намалява с повишаване на температурата на прехода, тъй като нерадиационната рекомбинация преобладава при високи температури на прехода. Увеличаването на температурата на преход ще доведе до намаляване на енергията на забранената лента на активната област на светодиодите. Това води до намаляване на предното напрежение. Намаленото изправено напрежение причинява намаляване на електрическата мощност, което, комбинирано с термично спадане, усложнява загубата на светлинен поток. Термично индуцираният спад на мощността е придружен от промяна на цвета. Тъй като температурата на светодиодния преход се повишава, зазорът между проводящата лента и валентната лента на полупроводниковите слоеве става по-тесен. Тъй като дължината на вълната на електромагнитното излъчване във видимия диапазон се определя от забранената лента, всяко повишаване на температурата на прехода с 10ºC ще доведе до увеличение с един нанометър в преобладаващата дължина на вълната на светодиода. Следователно ще има забележимо изместване на цвета към по-високия край на спектъра (жълто изместване), когато светодиодите работят при висока температура. Изместване на цвета се получава и при фосфорния слой, когато той работи над нивото на потока на насищане. Загубата на квантовата ефективност на фосфора в резултат на висока Стоксова топлина води до синьо изместване.
Работата при висока температура за ограничен период от време влошава временната ефективност и спектралното качество на светодиодите. Постоянната работа на светодиоди над максимално допустимата температура на pn прехода може да доведе до необратима повреда на светодиодите. Скоростта, с която LED старее, е обратно пропорционална на температурата на pn прехода. Всяко увеличение с 10ºC на температурата на свързване ще доведе до спад на яркостта от 30 до 50 процента през целия живот. Това постоянно намаляване на светлинния поток от светодиода, ускорено от висока работна температура, е известно като амортизация на лумена. Повишените температури също ще ускорят процеса на разграждане на базирания на полимер фосфорен слой. Разграждането на фосфора и карбонизацията на полимера завършват с промяна на цвета, която не може да бъде толерирана в LED осветлението. Високата температура на свързване може да причини висок коефициент на топлинно разширение (CTE) несъответствие между LED матрицата и опаковъчните материали, което оказва значително влияние върху надеждността на LED.
