Ker je večina mehanizmov okvar LED odvisnih od temperature, mora biti temperatura polprevodniškega spoja nizka, da se zagotovi dobro delovanje in zanesljivost. Na splošno zasnova toplotnega sistema vključuje upoštevanje pogonskega toka, delovnih pogojev okolja, toplotnih uporov vseh komponent vzdolž toplotne poti in vseh povezanih uporov vmesnikov. Delovanje LED pri visokih pogonskih tokovih in visokih temperaturah okolice brez ogrožanja svetlobne moči in zanesljivosti zahteva učinkovito odvajanje toplote iz polprevodniškega spoja v okolje. Toplota vedno teče iz območij z višjo temperaturo v območja z nižjo temperaturo, dokler ni doseženo toplotno ravnovesje. Tako je naloga toplotnega upravljanja zmanjšati toplotno impedanco sistema razsvetljave. Toplotna impedanca je merilo celotnega upora proti toku toplote vzdolž toplotne poti. Vključuje vso toplotno odpornost na ravni komponent in vmesnikov.
Tipična toplotna zasnova za sistem LED razsvetljave je sestavljena iz upravljanja toplote na ravni paketa in ravni sistema. Upravljanje toplote na ravni paketa obravnava toplotno odpornost med spojem in podlago ter toplotno zanesljivost spajkalne medsebojne povezave med diodami LED in tiskanim vezjem s kovinskim jedrom (MCPCB). Toplotno upravljanje na sistemski ravni skrbi za prenos toplote iz MCPCB prek hladilnega telesa v okolico. Da bi povečali toplotni tok od MCPCB do hladilnega telesa, je med obe komponenti nameščen toplotni vmesnik (TIM), ki je lahko mast, epoksi ali blazinica, da zapolni medfazne zračne reže in praznine. Vloga hladilnega telesa je čim bolj učinkovito odvajanje odpadne toplote iz MCPCB v okoliški zrak, tako da v paketih LED ne pride do kopičenja toplote. Da bi to dosegli, morajo hitrosti toplotnega prenosa hladilnega telesa prehiteti stopnjo obremenitve, pri kateri se toplotna energija vnese v spoj.
