Karena sebagian besar mekanisme kegagalan LED bergantung pada suhu, suhu persimpangan semikonduktor harus dijaga tetap rendah untuk memastikan kinerja dan keandalan yang baik. Secara umum, desain sistem termal mencakup pertimbangan arus penggerak, kondisi operasi ambien, resistansi termal semua komponen di sepanjang jalur termal, dan semua resistansi antarmuka terkait. Pengoperasian LED pada arus penggerak tinggi dan suhu ambien tinggi tanpa mengurangi output cahaya dan keandalan memerlukan penghilangan panas yang efisien dari sambungan semikonduktor ke lingkungan ambien. Panas selalu mengalir dari daerah bersuhu lebih tinggi ke daerah bersuhu lebih rendah sampai tercapai kesetimbangan termal. Dengan demikian, tugas manajemen termal adalah mengurangi impedansi termal sistem pencahayaan. Impedansi termal adalah ukuran resistansi total terhadap aliran panas di sepanjang jalur termal. Ini mencakup semua resistansi termal pada level komponen dan antarmuka.
Desain termal tipikal untuk sistem pencahayaan LED terdiri dari manajemen termal tingkat paket dan tingkat sistem. Manajemen termal tingkat paket menangani ketahanan termal persimpangan-ke-substrat dan keandalan termal dari interkoneksi solder antara LED dan papan sirkuit cetak inti logam (MCPCB). Manajemen termal tingkat sistem menangani perpindahan panas dari MCPCB melalui heat sink ke lingkungan sekitar. Untuk memaksimalkan aliran panas dari MCPCB ke heat sink, bahan antarmuka termal (TIM), yang dapat berupa gemuk, epoksi, atau bantalan, ditempatkan di antara dua komponen untuk mengisi celah dan rongga udara antar muka. Peran heat sink untuk mengekstrak limbah panas dari MCPCB seefisien mungkin ke udara sekitar sehingga tidak terjadi penumpukan panas di dalam paket LED. Untuk melakukannya, laju transfer panas heat sink harus melebihi laju beban di mana energi panas dimasukkan ke sambungan.
