发光二极管(Light Emitted Diode，简称LED)是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代光源，具有节能、环保、无污染等传统光源无法比拟的优势。非成像光学的设计不同于成像光学侧重于成像的质量，它的要求是将光源发出的光进行二次分配后，在接受面上形成符合要求的均匀光斑。　　本文是以非成像光学基础理论及自由曲面的理论为研究依据，按照光源的发光特点和目标照明面的光能分布需求，建立起可以实现均匀照明效果的光学透镜3D模型，并以五款已批量生产的透镜为实例，在控制光线合适走向的同时，力求实现像面照明的高均匀性和高光能利用率。　　本文采用了试错法设计了四款透镜，这四款透镜包括一款低位照明护栏灯、一款呈矩形光斑的TIR透镜、一款高亮度均匀度的路灯透镜和一款手机闪光灯透镜。低位照明透镜已正在申请专利，TIR透镜结构新颖，路灯透镜高光效节能性高，同时采用了智能调光与控制系统，手机闪光灯透镜市场研究少。采用了划分网格编程法设计了一款平凸透镜，提出了一种全新的编程建模法。利用Matlab编程，利用光学仿真软件Tracepro对其进行光效模拟分析，利用三维软件Solidworks建模，利用Dialux软件场景模拟。文中详细的叙述了设计的过程和测试过程。　　本文是以满足大批量生产为前提的研究。文中最后对光学透镜的模具设计及注塑成型做了简单的介绍，对产品的制作过程作了详细的说明。对模具省模前需要做的步骤和设备做了简单介绍。最后补充了产品的后期测试和成品灯具出口需要做的认证标准。