Comme la majorité des mécanismes de défaillance des LED dépendent de la température, la température de jonction du semi-conducteur doit être maintenue basse afin d'assurer de bonnes performances et une bonne fiabilité. En général, la conception d'un système thermique prend en compte le courant d'entraînement, les conditions ambiantes de fonctionnement, les résistances thermiques de tous les composants le long du chemin thermique et toutes les résistances d'interface associées. Le fonctionnement des LED à des courants d'entraînement élevés et à des températures ambiantes élevées sans compromettre le rendement lumineux et la fiabilité nécessite une évacuation efficace de la chaleur de la jonction semi-conductrice vers l'environnement ambiant. La chaleur circule toujours des régions à température plus élevée vers les régions à température plus basse jusqu'à ce qu'un équilibre thermique soit atteint. Ainsi, la tâche de la gestion thermique est de réduire l'impédance thermique du système d'éclairage. L'impédance thermique est la mesure de la résistance totale au flux de chaleur le long d'un chemin thermique. Il inclut toutes les résistances thermiques au niveau des composants et des interfaces.
Une conception thermique typique pour un système d'éclairage à LED consiste en une gestion thermique au niveau du boîtier et au niveau du système. La gestion thermique au niveau du boîtier gère la résistance thermique jonction-substrat et la fiabilité thermique de l'interconnexion de soudure entre les LED et la carte de circuit imprimé à noyau métallique (MCPCB). La gestion thermique au niveau du système gère le transfert de chaleur du MCPCB via un dissipateur de chaleur vers l'environnement environnant. Pour maximiser le flux de chaleur du MCPCB au dissipateur thermique, un matériau d'interface thermique (TIM), qui peut être une graisse, un époxy ou un tampon, est placé entre les deux composants pour remplir les vides et les vides d'air interfaciaux. Le rôle du dissipateur thermique est d'extraire la chaleur perdue du MCPCB aussi efficacement que possible dans l'air ambiant afin qu'aucune accumulation de chaleur ne se produise dans les boîtiers LED. Pour ce faire, les taux de transfert thermique du dissipateur thermique doivent dépasser le taux de charge auquel l'énergie thermique est introduite dans la jonction.
