现今全球能源紧缺，我国也把“绿色发展建设资源节约型、环境友好型社会”作为能源发展战略写入“十二五”规划纲要。LED具有耗电量小、寿命长、体积小、无污染、易集成化等特点，在现代光电系统和照明中有着广泛的应用和良好的发展前景。由于LED的发光特性不同于传统光源，需要针对LED的发光特性来设计相应的照明系统。如何将LED光源发出来的光进行高效、低成本地传输和配光，形成高效、节能灯具，已经成为LED照明领域中需要迫切解决的问题。本文结合数值解法和试错法，基于光学设计软件ZEMAX的宏优化对非成像光学系统进行自动优化设计，来满足大视场角度范围内的照明要求。根据边缘光线原理和能量映射关系，推导出照明面上目标半径与光源入射孔径角的关系，作为宏命令编写的理论公式。对于扩展光源的优化，引入能量反馈原理，根据能量反馈函数，适当修改入射光线的孔径角，实现均匀照明的效果。该方法同样适用于准直镜的设计中。本文第一章概述了课题的研究背景，阐述了LED照明的发展历程和技术现状，介绍了LED的发光原理、应用及其光学特性，对比了利用非成像光学实现LED配光的优越性。第二章介绍了非成像光学的发展历史和基本内容，介绍了非球面的相关理论。根据能量映射关系，详细推导了宏编写的基本理论公式。第三章给出了宏优化的方法应用于透镜的设计过程，根据宏编写的理论，具体实现了对于朗伯体扩展光源，已知配光曲线的光源的优化设计。最后给出了宏优化用于准直镜的设计例子。第四章将透镜的各非球面面型数据导入光学仿真软件TracePro进行模拟验证，验证设计方法的正确性与可行性。本文最后一章，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。