由于发光二极管（LED—Light Emitting Diode）本身具有功耗低、高亮度、寿命长、稳定性好、重量轻等优点，使得LED得到诸多方面的应用：固态照明、信息显示、作为背光源、手电筒、景观照明、手机、电视及汽车领域等。尤其在照明方面，白光LED更是凸显了它节能、无污染等优点，LED固态照明替代传统照明已然成为全球趋势。因此对白光LED性能的研究和改进具有重要意义。白光LED可以通过多种方式获得，主要可分为三种类型：光转换型、多色混合型及多量子型。本文针对光转换型和多色混合型这两种技术进行研究。第一种为蓝光芯片+黄色荧光粉组合，运用基于蒙特卡洛的光线追迹方法，模拟计算采用不同曲率透镜以及荧光粉层置于不同位置时大功率LED器件的光通量和光辐射功率。仿真结果表明，对于反光杯顶部采用透镜封装的LED的光通量输出和荧光粉转换效率与透镜曲率、荧光粉层位置、荧光粉粒径大小等因素有关。平面荧光粉涂层处于反光杯中不同位置时，光通量之差大于50%，而光辐射功率也有明显的差别。当透镜顶部与反光杯开口的距离为反光杯开口半径的一半时，荧光粉涂层位于反光杯中间偏下约200μｍ位置，可得到较大的光通量和荧光粉转换效率；第二种采用三芯片+多种荧光粉的组合，运用蒙特卡罗的光线追迹方法，对采用“光转换”兼“多色混合”技术的白光LED的显色指数、相关色温、光通量、光辐射功率、荧光粉颗粒密度和色坐标仿真计算和优化选择。通过改变红、绿、蓝三种LED芯片的组合方式和红、绿、黄三种荧光粉的混合方式及各色荧光粉的密度，在保证有合理的光通量输出的条件下，得到了不同色温区的高显色指数白光LED。从显色指数角度看，冷白、正白和暖白光应分别选择BBB芯片+绿、红色荧光粉、BBB芯片+黄、红色荧光粉和RBB芯片+黄色荧光粉组合。实验上测试了采用这几种组合方式的白光LED光谱、显色指数、色温、光通量和色坐标，实验数据与仿真结果基本吻合。本文结合实际建立相关几何模型和荧光粉模型，并采用光学设计仿真软件对模型进行模拟分析得到优化的参数。这可为今后同类相关产品的研发提供参考。