Como la mayoría de los mecanismos de falla de los LED dependen de la temperatura, la temperatura de la unión del semiconductor debe mantenerse baja para garantizar un buen rendimiento y confiabilidad. En general, el diseño de un sistema térmico incluye la consideración de la corriente de excitación, las condiciones ambientales de operación, las resistencias térmicas de todos los componentes a lo largo de la ruta térmica y todas las resistencias de interfaz asociadas. El funcionamiento de los LED a altas corrientes de excitación y altas temperaturas ambientales sin comprometer la salida de luz y la confiabilidad requiere una eliminación eficiente del calor de la unión del semiconductor al entorno ambiental. El calor siempre fluye de regiones de mayor temperatura a regiones de menor temperatura hasta que se alcanza un equilibrio térmico. Por tanto, la tarea de la gestión térmica es reducir la impedancia térmica del sistema de iluminación. La impedancia térmica es la medida de la resistencia total al flujo de calor a lo largo de un camino térmico. Incluye toda la resistencia térmica a nivel de componente e interfaz.
Un diseño térmico típico para un sistema de iluminación LED consiste en una gestión térmica a nivel de paquete y a nivel de sistema. La administración térmica a nivel de paquete maneja la resistencia térmica de la unión al sustrato y la confiabilidad térmica de la interconexión de soldadura entre los LED y la placa de circuito impreso de núcleo metálico (MCPCB). La gestión térmica a nivel del sistema maneja la transferencia de calor desde el MCPCB a través de un disipador de calor al entorno circundante. Para maximizar el flujo de calor del MCPCB al disipador de calor, se coloca un material de interfaz térmica (TIM), que puede ser grasa, epoxi o almohadilla, entre los dos componentes para llenar los espacios de aire y los vacíos de la interfaz. El papel del disipador de calor para extraer el calor residual del MCPCB de la manera más eficiente posible al aire ambiente para que no se produzca una acumulación térmica dentro de los paquetes de LED. Para hacerlo, las tasas de transferencia térmica del disipador de calor deben superar la tasa de carga a la que se introduce la energía térmica en la unión.
