随着人们生活品质的不断提高,智能照明控制系统越来越受到人们的青睐。发光二极管(LED)以其光效高、寿命长、易于控制等优良特性,广泛应用于智能照明控制系统。光束光斑实时可控的智能照明系统,具有降低能耗、营造氛围等优点,在分区照明、舞美灯光等领域广泛应用。如何简化照明控制系统的结构,改善系统光束光斑控制的实时性,提高目标平面光斑分布的多样性等成为研究人员较为关注的问题。本文参考集成成像原理,提出了一种基于透镜阵列的光束光斑实时可控的LED照明结构,完成了该结构的设计与仿真,并在仿真基础上搭建了实验平台进行验证。具体内容可以概括如下：提出基于透镜阵列的光束光斑可控的LED照明结构,描述了该结构的基本工作原理。针对LED光源和透镜的选型、LED点阵的排布和透镜阵列的结构等设计要素,进行理论分析；根据成像光学理论,推导透镜阵列与LED光源矩阵间距的计算公式；在完成光学设计的基础上,结合实际应用场景设计了基于透镜阵列的LED照明系统。利用光学设计软件对基于透镜阵列的LED照明系统进行建模,通过光线追迹进行照明模拟。研究透镜曲率半径、大小和LED点阵间距对目标平面光斑分布的影响规律；以分区照明为实际应用场景,分析LED点阵与目标平面光斑分布的映射关系,同时兼顾目标平面的照度均匀性,提出针对点阵不同位置处LED光强分布的优化设计,并进行验证。根据仿真结果与实际条件,设计并搭建了基于透镜阵列的LED灯具实验平台。采用高亮度LED点阵显示屏作为点阵光源,选用短焦距非球面的菲涅尔透镜拼接制成透镜阵列,并根据光源与光斑的映射关系设计显示的图案。实验结果表明本文设计的结构能够在目标平面上实现分区效果,并可以通过分别控制LED的R、G、B三色分量来呈现彩色图案。本文的设计结构可以实现目标平面光斑光束的实时控制,可以进一步衍生出动态光影照明系统,在广场气氛渲染、舞美行业都具有广泛的应用前景。