采用蒙特卡罗（Monte Carlo）计算机模拟仿真方法对用于光源的传统常规形式的发光二极管（小信号级LED光源）进行建模和模型求解。这种方法较之现有的几何光学和数值分析的方法更适合于对复杂光学结构的求解，所得结果不仅形象且数值解具有一定的精确度，在提高LED光学结构设计的目的性和效率上具有优势，是LED封装光学结构设计的一种有效方法。LED封装光学结构采用MC方法模拟可以输出光分布点图、光照度分布三维图、光强分布（配光分布）图三种有用的光分布信息，也可以输出具体的统计光子数值。以此可以计算得出LED光源光分布的数值解。本文详细地介绍和分析了LED光源相关的理论和技术，包括LED光源的特性、几何光学、非像光学及光源设计的常用理论和方法，MC模拟的过程和数据处理等问题，以及实验测量和比较分析，新型的高聚光效率LED光学结构形式的提出等。论文对MC模拟仿真算法准确性密切相关的随机数构造、检验和LED MC模型的建立和数学描述，数据统计方法等几个问题重点进行分析和讨论。LED MC模型采用了通用的二次曲面数学描述，给出了模型求解所需的数学量。以向量和矩阵形式化简求解过程，方便计算机的运算，加快计算速度并可避免计算机数值运算可能存在的不收敛问题。通过比较分析和多次的试验，找到了形式简单且特性优良的利用四个线性同余法产生的［0，1］间均匀分布的随机数构成的向量模拟球空间均匀分布随机向量的方法，给出了保证所产生的随机数弱相关所采用的参数。通过数学上的推导，得到了矢量和矩阵运算形式的MC求解模型。向量的加减代替了乘除运算，避免了计算机求解数值问题可能出现的求解不收敛情况。采用二次曲面系数矩阵A统一描述任意二次曲面，给定系数矩阵A1,A2…,An，（n为小于10的正整数），和描述曲面范围的条件，就描述了一个完整的LED光学结构模型供模拟。根据验证和分析比较不同LED光学结构的需要，制作了有代表性的19种管型的样管，分别对其模拟仿真输出配光曲线图和测试，在模拟光子数设定为10000000个，1000次反射无出射视为光子被吸收等参数条件下，得到模拟和测试所得配光曲线在一定的误差范围内是相同的。LED结构的参数变化时，模拟曲线的变化趋势与实验情况吻合较好。其中存在的不同和误差必需根据LED管型的真实参数适当调整模拟参数和条件解决，有待进一步改进。在LED结构对光分布的影响进行充分分析后，提出了新型的LED封装结构，对其进行的模拟表明了其光强分布特性将有较大改善。