随着现代光学设计和机械技工技术的快速发展，微光学器件特别是微透镜及微透镜阵列在众多领域被广泛的应用，例如：光通信、光学传感、光学空间技术、光信息处理以及现代照明。21世纪半导体照明技术的发展，给微光学器件的发展提供了一个新的方向，微光学器件的设计、制作和应用面临全新的挑战。本文主要围绕微透镜阵列在LED光源封装上的应用进行相关的研究。1、通过查阅大量相关文献，分析LED光源的封装设计、测试原理，对LED光源的封装结构进行优化，设计出一种新型的封装结构-多反光杯LED封装（MRCOB）结构。实验证明采用MRCOB封装的光源出光效率提高约5%，光强均匀分布、光源稳定性高。2、将微透镜阵列与传统透镜进行对比，分析微透镜及微透镜阵列在LED光源的封装上的优势。根据LED光源封装要求对微透镜阵列做了具体设计。为得到均匀照明，理论分析了微透镜阵列的参数设定和微透镜的面型设计。3、对比分析多种光刻技术，选择一种掩膜图形失真小、误差小的方法制作微透镜及微透镜阵列。先是在硅片和LED平面光源上制作了微透镜及微透镜阵列，然后制作了微透镜及微透镜阵列的薄膜模具。4、采用Trace Pro光学软件对新型封装的LED光源进行仿真，仿真数据显示平面封装结构的LED光源出光效率为40.1%，微透镜阵列封装结构的LED光源出光效率为61.9%，后者比前者提高了54.6%。同时后者的光强分布均匀度高于前者。通过调整微透镜的结构参数，观察光源光学参数的变化，总结微透镜参数与LED光源性能参数的关系。