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近年来，白光LED发展迅猛。但是由于白光LED不像其他光源是均匀发光，所以白光LED在空间色温分布上还是存在着不均匀的情况。为了减少人们对于色温分布不均匀造成的不舒适感，提高白光LED的品质，改善白光LED的色温分布均匀性非常必要。本文将通过建立白光LED的光传输模型，深入的了解影响色温分布均匀性的物理机制，对白光LED封装结构进行系统的研究，提出一种改善白光LED色温分布均匀性的封装结构，在模拟的基础上，进行实验验证，证明了这种新型的封装结构能够有效地改善白光LED的空间色温分布均匀性。 本文首先建立白光LED的物理模型。物理模型包括蓝光LED的MQWs(Multiple Quantum wells)模型、Mie散射模型、荧光粉粉层的结构模型、边界模型、相关色温计算模型、白光LED传输模型。使用Monte Carlo方法模拟白光LED的光学特性。在光强自适应封装结构的基础上，提出了一种基于光强自适应的新型曲面封装优化结构。优化结构由光强自适应层和传统点胶层两层构成，第一层是光强自适应层，第二层是传统点胶层。模拟结果显示，在色温均匀性上，优化结构优于光强自适应结构。通过仿真和实验发现，优化结构色温均匀性优于光强自适应结构。平均色温5200K左右时，优化结构较光强自适应结构的ACU提高了7.85％，发光效率提高了33.3%。并将优化结构与在光强自适应层上涂覆硅胶层的封装结构进行对比，优化结构的空间色温均匀性更好，平均色温4900K时，发光效率提高12.2%。接着，研究不同工艺和结构参数对优化结构性能的影响。将自适应层厚度变化和传统点胶的浓度变化进行实验对比，研究它们对新结构的光学性能的影响。得到改进工艺和结构参数之后的优化结构，使用1A的曝光电流曝光，传统点胶层的浓度为1:9。平均色温为5500K时，优化结构的空间色温标准差为75K，发光效率达到92.1 lm/W；自适应结构的空间色温标准差为195K，发光效率为68.5 lm/W；在自适应层上涂覆硅胶层结构的空间色温标准差为135K，发光效率为83.9 lm/W。空间色温标准差分别减少61.5%和44.4%，发光效率分别提高34.4%和9.7%。优化结构在色温均匀性上提高，而且效率与自适应结构相比得到提升。最后利用边缘光线理论和能量守恒定理，设计基于自由曲面透镜的封装结构。使用Monte Carlo方法模拟后发现，其空间色温分布均匀性好。在色温为5200K时，ACU（Angular Color Uniformity）大于0.98，最大色温差为107K。