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近年来，随着新技术和新型材料的发展，发光二极管（LED）以其高发光效率、低能耗、寿命长等优势，成为21世纪最具发展前景的一种新型冷光源，并逐渐渗透到现代照明领域中。LED的工作原理为在外加电场的作用下，PN结中的电子与空穴的复合发生电致辐射将一部分能量转化为光能，其余能量转化为热能。在目前LED作为照明灯具后，散热是需要解决的关键问题之一，没有良好的散热通道，会使LED基板温度升高，导致半导体材料和荧光粉的发光效率下降，并且过高的结温会引起波长红移，导致LED发光不均匀，同时会影响到LED灯具的使用寿命。据实验数据表明，LED在30℃下工作的寿命比在70℃下工作的寿命长20倍，热失效成为LED灯具主要失效形式之一。对于大功率LED来说，热设计是LED灯具结构设计的关键技术之一。本文运用有限元分析软件ANSYS对LED灯具进行模拟热分析，针对大功率LED的封装结构，散热结构，建立热传导模型，并且对LED灯具结构进行优化设计，提高散热性能。文章首先分析了LED灯具中热的产生，热特性以及热管理，散热设计对LED灯具的重要性及研究现状。结合Pro/E强大的建模功能和ANSYS完善的热分析功能，模拟分析了不同封装结构的热场分布，对比分析在同等条件下，不同封装结构的散热效果。对市场上一款7WLED灯具进行了热仿真，模拟LED灯具在室温20℃的工作环境下的散热情况，得到LED灯具的稳态温度场分布。并且与实测温度进行对比分析，结果发现模拟结果和实测数据基本一致，实验结果说明模型建立和分析过程是正确的。通过LED灯具的热分析，发现此款灯具结构的缺陷和温度场分布的不均匀性，然后在此款散热结构的基础上进行了优化设计。考虑到LED灯具传热过程包括导热和散热两个环节，从LED芯片产生热量，穿过线路层、隔离层、基板及导热硅胶到散热器，因此合理的散热器结构在LED灯具热设计中发挥着关键性的作用。所以本文又模拟仿真LED多芯片组分布结构，散热器的材料，厚度以及数量等因素对LED灯具散热效果的影响作用，优化散热结构，得到最佳的散热效果，使得LED芯片最高结温降低了2.678℃。最后，在初步探索了LED灯具散热设计的主要因素后，对优化后的灯具结构进行了最大承受功率数的研究，分别模拟仿真了5~20W灯具的热场分布。结合灯具工作场合的温度变化，分析环境温度对结温的影响。最后考虑最高工作温度为40℃，此款散热结构最大承受功率为17Ｗ。