LED照明作为第四代照明光源技术，以其效率高、功耗低、寿命长、污染少、安全可靠等优势，在能源短缺和环境恶化问题日益严重的今天，发挥着举足轻重的作用。目前大功率LED照明系统的设计仍面临着各种问题。本文针对目前LED道路照明产品应用存在的出光不均匀、驱动电源寿命短这两个技术难点，对大功率LED的二次光学设计和驱动电源设计进行研究，以寻求解决这两个技术难点的有效方法，验证LED在道路照明的可行性，帮助LED照明产品的推广与应用。本文给出了大功率LED道路照明系统的背景和研究意义，回顾了大功率LED照明及其驱动电源的发展状况，展望了未来趋势，并简要介绍了LED的发光原理、电学、光学和热学特性。在此基础上，本文首先根据LED光源的光辐射特性及目标照明面的照度分布要求，设计了一款呈圆斑的均匀照明系统，其光能利用率达到了92.17%，照度均匀度达到了0.9545，远远高于国家标准。然后本文针对大功率LED照明驱动的需求，重点设计了一款基于L6561和OB2269芯片的LED驱动电源。该驱动电源采用两级驱动结构，前级为工作在临界断续模式的有源功率因数校正电路，后级为单端反激变换电路。最后，基于以上设计制作出一台输入宽电压范围100～240V、输出36V/3A的108W驱动电源，并通过实验测试，验证了所设计的照明系统及驱动电源的可行性。