LED与传统的汽车灯具光源相比，具有响应时间短、效率高、节能、环保、体积小、寿命长、抗震性好、设计与制造简单等多项优势，因而受到众多汽车制造商、灯具厂家以及消费者的青睐，也成为当前各国半导体照明领域研究的热点。本文结合佛山市国星光电科技有限公司承担的项目开发任务，围绕LED用于汽车后组合灯具的光学设计、结构设计、散热设计等关键技术进行了研究，并研制出一款卡车LED后组合灯和多曲面轿车后组合灯的样品，具体完成的工作归纳如下： 1、研究了LED器件的光学特性、热学特性、电学特性等，分析了国家标准关于LED后组合灯的要求和规定，概述了汽车灯具的设计方法和过程，并研究了采用球带系数法估算汽车灯具的总光通量及所需LED的数目。 2、分析了光学追踪的原理和光学模型的意义，采用光学仿真软件TracePro寻找出两种不同的建立LED光源模型的方法，并比较了两种方法各自的利弊；然后，结合项目具体研究开发的卡车LFD后位灯，详细阐述了光学结构的设计方案和过程，并在结构软件Catia中建立灯具的三维模型，用TracePro模拟验证了整个灯具的光学效果，最后研制出了卡车用的LED后位灯与刹车灯的样品，经检测已经达到国家标准要求，并已实现了小批量生产。 3、研究了多曲面车灯的工作原理和设计方法，借助ReflectorCAD完成了后雾灯多曲面反射腔的软件反求，并对曲面进行了光滑处理和调整，接着在TraccPro对所设计的多曲面反射腔体进行了配光模拟试验，最后采用快速成型的方式置备出了反射腔的样品，并在灯具检测中心进行了检测，验证了此设计方案的可行性。 4、分析了PN结温度升高对LED性能的影响，讨论了LED灯具散热的重要性；研究了LED灯具散热的途径，建立了LED车灯散热系统的理论模型和等效计算模型，从热学的角度评估LED灯具的可行性，分析了影响LED车灯散热的主要因素，以后雾灯为例阐述了LED灯具热阻的测试步骤，并归纳了改善LED灯具散热性能的主要措施。 最后，对全文的工作进行了总结，并对本课题未来的研究进行了展望，提出了需要进一步研究的问题。