灯具的设计需要考虑泡壳和透镜的透过率、溢出光损失等因素，以确保符合标准的光分布。对于大功率照明，透镜的作用是扩散平行光束。设计时，将灯具外罩分割成矩形小单元，以打碎光波波面，实现均匀外观。每个小单元采用椭球面，其水平和垂直两个方向的曲率半径可调节，以达到不同的扩散效果，提高光通量的合理利用。
透镜的双向曲率设计允许根据需求自由调节光输出，减少眩光。通过调整单元大小和曲率，可以调配出射光在不同立体角范围内的分布，确保照明效果均匀。透镜单元投影为矩形，使得排列整齐。入射光束经过折射后，水平和垂直方向形成均匀扩散。
在选择透镜时，需考虑实际需求，如透镜高度、角度、材质，以及内纹（小单元分割）可能由厂家预做。光源位置也影响效率，置于焦点内侧可优化系统，但透镜的焦距和曲率半径需平衡，以减少像差和成本。透镜材料折射率和孔径固定时，选择焦距较大、透镜较薄的方案更为理想，但需避免过度追求大焦距导致尺寸增加。
LED透镜一般为硅胶透镜，因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上。一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm。并且LED透镜一般与LED紧密联系在一起，它有助于提升LED的出光效率、透镜改变LED的光场分布的光学系统。