LED光源作为第四代固体冷光源，与传统光源相比具有几大优势：亮度和色彩的动态控制比较容易；外形尺寸相对小，寿命长，光束中不含有紫外线与红外线，节能，有很强的方向性等。近年来，随着半导体固态照明技术迅速发展和各国对绿色环保照明的大力推广，LED光源在照明领域占据的地位愈来愈突出。LED光源（即LED芯片）作为系统的组成部分，其光源建模的准确性直接影响目标面的光场及能量分布，同时它也是整个光学系统的设计、辅助优化的基础，因而光源准确建模是LED灯具技术研究的重点之一。本文针对现有LED光源建模适用条件及可靠性不确定性的问题，对紧凑型LED配光元件设计中光源模型可靠性进行了研究。本文采用非成像光学理论，以ray文件光源模型作为对比标准。针对目标面照明目的的不同，分别对指向型系统和匀光系统进行了分析。在指向型系统中以全反射式透镜为例，通过优化建模不同比例透镜光源模型及替换分析的方法，对点光源、表面光源、ray文件光源建模三种建模方式分别在大(±15°)、中(±10°)、小(±5°)三种指向型系统中的差异及可靠性进行了进一步的研究。最终得出，指向型系统：光束角为±15°，模型比大于36:2时，表面光源建模可代替ray文件光源建模；光束角±10°，透镜光源直径比为44:2时，表面光源建模可代替ray文件光源建模；光束角为±5°，透镜光源直径比为82:2时，表面光源建模可代替ray文件光源建模。但是在±2%误差范围内，点光源无论何种透镜光源直径比，任何光束角下均不能代替ray文件光源。在匀光系统中，采用透射式透镜作为二次配光元件，光束角为57.8°，研究方法与指向型系统一致。最终得出，匀光系统：光束角为57.8°，透镜光源直径比为15时，点光源模拟、表面光源模拟与ray文件光源模拟的差异在2%之内，可代替ray文件光源模拟。这一结果为系统设计提供了依据，同时解决了采用ray文件光源建模进行辅助优化设计耗时较长的问题，为相关研究提供了参照依据。本文第一章首先介绍了LED照明的发展历程和目前市场状况，同时对LED的基础知识（发光原理、配光特性）进行了简要介绍。第二章介绍了非成像光学的发展历程和基本内容，叙述了LED照明系统组成及简要介绍设计所学软件。第三章介绍点光源、表面光源、ray文件光源的获取方式及差异，并给出本论文的基本设计思路。第四章针对紧凑结构中以指向型为目标的系统，研究点光源、表面光源、ray文件光源的可靠性。第五章针对紧凑结构中以匀光为目标的系统中，研究点光源、表面光源、ray文件光源的可靠性。第六章对本课题的研究工作进行总结，给出了作者对未来发展的一些看法。