为了使LED芯片发出的光能够更好地输出，得到最大程度的利用，并且在照明区域内满足设计要求，需要对LED进行光学系统的设计。其中，在封装过程中的设计被称为一次光学设计;而在LED之外进行的光学设计被称为二次光学设计，也叫二次配光设计。
一次配光设计主要是决定发光器件的出光度、光通量大小、光强大小、光强分布等。二次配光设计必须在LED发光器件一次配光设计的基础上进行。一次配光设计是保证每个LED发光器件的出光质量，考虑将LED芯片中发出的光能尽量多地取出。而二次配光设计是考虑怎样把LED器件发出的光线集中到期望的照明区域上，从而让整个系统发出的光能满足设计需要。目前，进行LED二次配光设计所使用的基本光学元件主要有透镜、反射镜和折光板等。
LED二次光学设计主要考虑的是光通量、光强、照度及亮度，而这些属于新兴学科——非成像光学的研究范围。在非成像光学中，评判系统性能的优劣不再是适用于成像光学中的像差理论和成像质量，而把光能利用率作为系统的评价标准。如何提高光能利用率也是照明系统的关键问题。当然，在照明区域的光学要求是其最根本的要求。如何对LED发出的光线最大限度利用起来并满足照明要求，这就是二次光学设计考虑的范畴。
