目前大功率LED正处于大力推广应用阶段,为解决目前大功率LED光源在应用过程中普遍存在的散热不良、照明灯具设计复杂等问题,针对本课题组所自主研发一种新型大功率片式COB光源应用相关技术进行研究,主要完成了以下工作:首先,从大功率片式COB光源的封装结构入手,对片式COB光源的整个封装制造流程进行研究,确保所封装出的光源具有较好的光品质,特别对封装过程中的荧光粉的状态对片式COB光源的整体光色指标的影响及变化规律进行了探讨。其次,对大功率片式COB光源本身的散热性能进行研究,揭示出目前COB光源普遍存在热集中问题,对片式COB光源的温度场分布特点进行研究。针对片式COB光源的自身特点,提出了夹持式的散热方案,利用正交实验法研究了散热器的翅片厚度、翅片间距、翅片长度、翅片高度、翅片片数、基底厚度这六个参数对片式COB光源的结温和成本的影响规律,利用极差分析法,得出各因素对片式COB光源结温和成本的影响程度大小。提出线型加权模型,综合考虑片式光源结温和成本的影响,优化出了15W大功率片式COB光源模组的最佳散热器形状尺寸。针对COB光源普遍存在的热集中现象,提出了在散热器基底中央部位加装导热筋的解决办法。并且利用“烟囱效应”对所优化的散热器结构进一步改进,提出合理设置空气对流通道,增强散热器自然对流强度的方法。再次,针对大功率片式COB光源的二次光学设计问题进行深入研究,利用边缘光线法,分别设计了实现均匀圆形光斑和均匀矩形光斑的自由曲面透镜。在设计片式COB光源的均匀圆形光斑和均匀矩形光斑的自由曲面透镜时,先按照点光源的的设计方法设计一个基本的自由曲面透镜雏形,然后将其用于片式COB光源,根据实际模拟结果,通过修改目标平面的面积单元的网格划分多次修正每个网格的面积,来优化出适合于片式COB光源的自由曲面透镜透镜。最后,基于大功率片式COB光源的封装、散热和光学方面的研究成果,设计了一款应用于道路照明的LED路灯,和一款应用于装饰照明、商业照明的LED射灯,并制作了相应的样灯,对其光、热性能进行了测量。并参照《城市道路照明标准》,应用所设计LED路灯,设计了一条双向四车道宽14米的城市道路的均匀照明的解决方案。