新型LED固体光源以其固有的安全可靠性强、耗电量少、发光效率高、适用性强、稳定性好、响应时间短、颜色可变化、有利于环保的优点正在广泛应用于照明领域。整个照明耗电量中道路照明约占20％-30％，因此将LED应用于道路照明剧具有巨大的经济价值和市场前景。在LED道路照明的推广应用中，光学设计和散热设计成为亟待解决的关键问题。 本文针对LED路灯的光学设计和散热设计进行了深入研究。取得的主要创新成果如下： (1)对已有的LED光源进行了模拟实验，验证和完善LED光源的详细参数；设计出一款出光角度为600C出光效率高的LED光源，并对影响一次光学设计的关键参数进行了分析。 (2)对自由曲面设计的几种方法进行了深入研究，分析了微分方程法、多参数优化法和多表面同时设计法的原理、特点。为LED路灯的二次光学设计奠定了理论基础。 (3)根据道路照明的技术要求、对LED路灯二次光学设计方法、二次光学设计、散热设计进行了优化设计研究。其中二次光学设计包括反光杯设计和阵列设计。反光杯设计利用微分法设计了出光角度为60°的自由曲面的反光杯；阵列设计采用区域分割法的思想进行了设计。散热设计利用ANSYS软件进行了模拟仿真。 本文根据非成像光学设计理论和散热理论，研制开发出三款LED路灯，光学效果通过Tracepro软件仿真和实际测量均达到了道路照明标准中第二级别主干路的要求；散热效果经过ANSYS软件仿真和实际测量均达到了LED路灯在恶劣环境下的使用要求。其中的两款已获得实用新型国家专利证书。 实践证明，本文开发的LED路灯，具有良好配光效果和散热效果。解决了限制LED路灯推广应用中的光学和散热难题。具有良好的市场推广价值。