远程荧光粉涂覆的LED光源相对传统点胶的白光LED具有光效高、散热性好等优点,是LED照明光源发展的一个重要方向。带反射器的远程荧光粉涂覆光源中,荧光粉层与LED芯片间的空间充满空气,这种结构使光线被困于反射器、荧光粉、LED芯片之间导致光效降低,并且由于蓝光光强和黄光光强的不匹配,导致中间色温高边缘色温低的不均匀现象。本文仿真研究了单个LED芯片时不同角度反射器对远程荧光粉涂覆LED光源的光学品质影响,发现随着反射器倾角的减小,光效逐渐增大直至平稳状态,而角色温均匀性则表现先增加后减小再增加的趋势。为改善普通光源角色温曲线中间色温高边缘色温低的现象,本文设计了一自由曲面反射器大大改善了光源的角色温均匀性且使光源效率略微增加。利用光学软件对荧光粉片进行模拟,获得荧光粉层出射的黄光光强分布,据此设计了多芯片的自由曲面反射器的远程荧光粉涂覆一体化LED光源模组,封装实验结果表明,与传统反射器相比,自由曲面反射器使光效从109lm/w提高到了121lm/w,并大大改善了光源的角色温均匀性,但在大角度仍存在一定的黄斑。为此,对不同倾斜角的反射器对光源光效及角色温均匀性的影响进行分析,结果发现随着反射器倾斜角的减小,光效逐渐增加直到保持稳定状态,而角色温偏离则呈现先增大后减小的趋势。通过在荧光粉层上设置扩散板,消除了大角度黄光边缘的黄斑。尽管光效降低了8lm/w,但角色温均匀性获得进一步改善。本文简化了远程荧光粉涂覆的一体化光源模型,提出了两种带微结构的荧光粉模型,通过模拟发现,带微结构荧光粉层虽然使光效有所降低但是能大幅提高光源的角色温均匀性。同半球形微结构相比,棱锥形微结构更有利于光的散射,导致部分光线被散射被反射器、LED芯片吸收,使光效从87.5lm/w下降到了81.4lm/w,但是其角色温偏离从1085K下降到了77K,大大改善了光源的光色品质,相应的实验也验证了仿真结果,带微结构的荧光粉结构能改善光源的色温均匀。