单颗大功率LED路灯，因其节能、环保、寿命长、易配光等优势将成为未来户外照明的主打光源。但单颗大功率LED的芯片热量难以快速导出，使其P-N结温度急剧上升，从而引起发光效率降低、可靠性变差、使用寿命降低等。因此，散热问题是目前必须解决的一个关键问题。本论文借助理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对LED芯片与散热连接结构进行改进和优化，重点分析新型单颗大功率LED路灯的散热性能。基于LED热问题的理论分析，首先，为改进LED灯珠与散热器的传统压接方式，提出一种基于冷喷涂的直焊技术并分析其对散热的影响。进一步通过单颗大功率LED路灯散热结构的设计、比较和分析，寻求一种最佳的尽可能满足多方面要求的散热器结构，并分析其在额定工况和超额负荷工况下的散热性能。最后，对所设计的单颗大功率LED路灯进行二次配光，使设计的LED灯具发挥最大光效。针对单颗大功率LED路灯散热性能的改善，本论文所提出的冷喷涂直焊技术和具有优良散热效果和二次配光的新型散热器结构，将为目前单颗大功率LED散热问题提供一有效的解决途径。