发光二极管（Light Emitting Diode,LED）作为医疗光源具有安全、无毒、无副作用、成本低的特点。越来越多光疗仪器选用LED作为治疗光源,比如LED光源的减脂仪、治疗鲜红斑痣的光动力光疗仪。但这些光医疗产品多数体积大、笨重、操作复杂。本文研究设计的的穿戴LED光疗仪能够有效回避这些缺点。不同用途的光疗仪对光照分布要求也不同,需根据要求对面板光源进行排列分布设计。针对此问题本文根据光疗仪具体的使用要求,以光照分布作为研究重点对LED阵列光源进行合理的光学设计,可大大提升LED光医疗产品的治疗率。但随着小型LED的高密度排列,功耗增大的同时,产生的热量也随着LED光照强度的增加而增加,我们都知道芯片温度与LED寿命成反比,因此具有良好的散热系统才可以提高大功率LED面板寿命。为了获得更好的光疗效和更长的LED寿命,本文结合穿戴式LED光疗仪的使用条件、确定散热方案完成散热设计和建立大功率LED光疗仪散热实体模型,实验结果满足穿戴式光疗仪使用的基本要求。研究的主要内容与成果如下:首先,穿戴式医疗设备使用对象是人体,而人体表面本身是不规则的形状,这就需要考虑曲面治疗光源照射曲面被测物（人体）,如何设计曲面LED阵列,使其对照射部位产生均匀的照度分布具有实际的研究意义。本研究以曲面的人体为照射对象,搭建了LED光疗仪光照模型。对光照模型中的曲面LED阵列和曲面目标接收面（人体）的光场分布建立了反映照度分布的目标函数,确定此光照模型照度均匀性的影响参数。利用Trace Pro软件创建光照模型,分别模拟了两种阵列的照度分布情况,并双向组合优化LED曲面阵列分布,在曲面目标接收面上获得了均匀的照度分布。其次,完成光疗仪的曲面近场LED阵列面板散热设计,通过实验分析了多种散热材料特别是泡沫铜等对LED面板温度分布的影响,重点研究不同型号的泡沫铜对LED面板的散热作用。然后根据穿戴特性采用涡旋式柔性散热通风管道结构设计,再结合人体对温度耐受的特点,进行模拟人体热效应实验,分析在36.5℃的恒温的条件下LED面板在有无散热的条件下温度随时间的变化关系。最后,介绍了可穿戴式LED光疗仪的三大组成部分,LED发光部分、光疗仪结构部分、电路控制部分。利用Solid Works软件对光疗仪的结构部分进行设计,包括LED面板分布设计,LED面板封装设计、导风散热设计以及散热风腔设计。并利用COMSOL Multiphysics软件散热管道内部速度场进行三维模拟,利用不同主管锥度的方式来提高出风的均匀性实现快速均匀散热的目的。