Aangezien de meeste led-uitvalmechanismen temperatuurafhankelijk zijn, moet de temperatuur van de halfgeleiderovergang laag worden gehouden om goede prestaties en betrouwbaarheid te garanderen. Over het algemeen houdt het ontwerp van een thermisch systeem rekening met de aandrijfstroom, de omgevingscondities, de thermische weerstanden van alle componenten langs het thermische pad en alle bijbehorende interfaceweerstanden. Om LED's te laten werken bij hoge aandrijfstromen en hoge omgevingstemperaturen zonder afbreuk te doen aan de lichtopbrengst en betrouwbaarheid, is een efficiënte afvoer van warmte van de halfgeleiderverbinding naar de omgeving vereist. Warmte stroomt altijd van hogere temperatuurgebieden naar lagere temperatuurgebieden totdat een thermisch evenwicht is bereikt. De taak van thermisch beheer is dus om de thermische impedantie van het verlichtingssysteem te verminderen. Thermische impedantie is de maat voor de totale weerstand tegen de warmtestroom langs een thermisch pad. Het omvat alle thermische weerstand op component- en interfaceniveau.
Een typisch thermisch ontwerp voor een LED-verlichtingssysteem bestaat uit thermisch beheer op pakket- en systeemniveau. Thermisch beheer op pakketniveau zorgt voor de thermische weerstand van knooppunt naar substraat en thermische betrouwbaarheid van soldeerverbinding tussen de LED's en de printplaat met metalen kern (MCPCB). Thermisch beheer op systeemniveau zorgt voor de warmteoverdracht van de MCPCB via een koellichaam naar de omgeving. Om de warmtestroom van de MCPCB naar het koellichaam te maximaliseren, wordt een thermisch interfacemateriaal (TIM), dat een vet, epoxy of kussentje kan zijn, tussen de twee componenten geplaatst om luchtspleten en holtes in het grensvlak op te vullen. De rol van het koellichaam om de afvalwarmte van de MCPCB zo efficiënt mogelijk naar de omgevingslucht af te voeren, zodat er geen thermische opbouw plaatsvindt binnen de LED-pakketten. Om dit te doen, moeten de thermische overdrachtssnelheden van het koellichaam hoger zijn dan de belastingssnelheid waarmee thermische energie naar de kruising wordt geleid.
