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,由于其具有传统光源无法比拟的优势,包括节能、环保、无污染等特点,各国政府相继都将其作为重点产业进行推广。目前LED在道路照明、显示屏、家用照明、汽车照明等照明领域已经进入飞速发展阶段,但由于商业竟争和技术保密,LED照明在光学设计、驱动设计、热分析和系统集成化等领域均未发展成熟,存在诸多待研发的课题和技术难点。本文基于非序列光学设计理论,借助TracePro和DIALux软件对LED在道路照明与车用灯照明方面的二次光学设计进行了大量探索性研究。其主要工作为：在介绍LED光源特性和照明光学理论的基础上,基于光源扩展度守恒、自由曲面思想与分区理论,参考道路照明国家标准和实际的配光要求,利用光机仿真软件Tracepro对单颗LED进行了路灯的配光设计,并用照明计算软件DIALux对结果进行了分析。结果表明所设计的偏光透镜的各项指标均为合格,且达到了道路照明要求的均匀矩形光斑。因为在单颗透镜满足矩形光斑的前提下,由其构成的阵列透镜路灯无论是从照度均匀性还是亮度均匀性去考察都是满足标准的,即使其中一个或几个LED闪烁或灭掉对实际照明也不会产生大的影响。对LED车用灯包括后雾灯、倒车灯和前照灯进行了二次光学设计。在分析前照灯、后雾灯、倒车灯国家标准的基础上,利用多曲面思想与基础面分区理论对传统卤钨灯前照灯进行了设计,对比出LED光学设计与传统光源的光学设计不同所在。利用抛物面特性理论设计的后雾灯与倒车灯光杯,组成光杯面型的控制线不是自由曲面,而是圆锥曲线,这样的特点无疑给加工带来了方便,并且精准性也会大大提高,结果表明该方法的可行性。最后对LED前大灯进行了探索性尝试,主要是基于投射式前照灯思想(为了很好地解决眩光问题),由于采用了挡板技术使得光效较低,因此在这方面的研究是本论文今后的方向之一最后是本文的总结,在此基础上对所做的工作进行了展望,并提出了今后的工作方向。