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近年来,白光LED发展迅猛。但是由于白光LED不像其他光源是均匀发光,所以白光LED在空间色温分布上还是存在着不均匀的情况。为了减少人们对于色温分布不均匀造成的不舒适感,提高白光LED的品质,改善白光LED的色温分布均匀性非常必要。本文将通过建立白光LED的光传输模型,深入的了解影响色温分布均匀性的物理机制,对白光LED封装结构进行系统的研究,提出一种改善白光LED色温分布均匀性的封装结构,在模拟的基础上,进行实验验证,证明了这种新型的封装结构能够有效地改善白光LED的空间色温分布均匀性。首先,建立白光LED的物理模型。物理模型包括蓝光LED的MQWs(Multiple Quantum wells)模型、Mie散射模型、荧光粉粉层的结构模型、边界模型、相关色温计算模型、白光LED传输模型。使用Monte Carlo方法模拟白光LED的光学特性。在光强自适应封装结构的基础上,提出了一种基于光强自适应的新型曲面封装优化结构。优化结构由光强自适应层和传统点胶层两层构成,第一层是光强自适应层,第二层是传统点胶层。模拟结果显示,在色温均匀性上,优化结构优于光强自适应结构。通过仿真和实验发现,优化结构色温均匀性优于光强自适应结构。平均色温5200K左右时,优化结构较光强自适应结构的ACU提高了7.85%,发光效率提高了33.3%。并将优化结构与在光强自适应层上涂覆硅胶层的封装结构进行对比,优化结构的空间色温均匀性更好,平均色温4900K时,发光效率提高12.2%。接着,研究不同工艺和结构参数对优化结构性能的影响。将自适应层厚度变化和传统点胶的浓度变化进行实验对比,研究它们对新结构的光学性能的影响。得到改进工艺和结构参数之后的优化结构,使用1 A的曝光电流曝光,传统点胶层的浓度为1:9。平均色温为5500K时,优化结构的空间色温标准差为75K,发光效率达到92.1 Wlm/;自适应结构的空间色温标准差为195K,发光效率为68.5Wlm/;在自适应层上涂覆硅胶层结构的空间色温标准差为135K,发光效率为83.9Wlm/。空间色温标准差分别减少61.5%和44.4%,发光效率分别提高34.4%和9.7%。优化结构在色温均匀性上提高,而且效率与自适应结构相比得到提升。最后利用边缘光线理论和能量守恒定理,设计基于自由曲面透镜的封装结构。使用Monte Carlo方法模拟后发现,其空间色温分布均匀性好。在色温为5200K时,ACU(Angular Color Uniformity)大于0.98,最大色温差为107K。