针对直下式LED平板光源,本文分别对等边矩形阵列LED与蜂窝状阵列LED进行均匀配光。利用对照度图的对称性分析结果来构造配光曲线,设计出一款自由曲面透镜,实现整体照度均匀。在矩形阵列条件下,采用一种基于分段式线性配光曲线来生成配光透镜。设置距高比为4.1,以方形阵列排布的直下式LED平板光源为例,通过简单优化完成配光透镜的设计,仿真结果表明,目标面上照度的均匀度高于0.85,光效达到0.9以上,并适用于扩展光源。利用对称性分析可得到上述直下式LED平板光源出光面所能达到的均匀度上限,这对LED平板光源的光学设计具有指导意义。把矩形阵列LED平板光源的设计方法应用到蜂窝状阵列LED平板光源中。目标面上的配光曲线选择分段的余弦函数曲线。这比选择线性配光曲线所能达到的均匀度0.82要高。TracePro仿真后表明其光效约为0.92,均匀度可达到0.92以上。最后还介绍了渐变折射率光学(gradient index optics,GRIN)的发展历史及研究现状,根据光线追迹方程,利用MatLab实现光源到渐变折射率透镜(GRIN透镜),再到接收面的光线轨迹计算。并利用物理场仿真软件考证该算法的可行性。