光线在光学系统内的传播遵循几何光学的反射定律和折射定律。LED光学系统属于非成像光学系统，光线与系统中各个界面相交的顺序是未知的，从LED芯片发出的光在出射时的位置、方向也是未知的，因此几何光学法在这里将不再适用。LED光学系统的环氧封装和二次光学设计都需要追迹大量的光线来达到光学系统性能分析的准确性。与序列光线追迹不同的是，非序列光线追迹的分析需要对从光源发出的按一定空间光强分布的随机光线的位置、方向以及行进过程中与各界面所产生的反射、折射、散射、吸收用蒙特卡罗方法来模拟。

　　LED封装的光学结构模型由芯片（光源）、反光碗、封装环氧树脂与空气界面组成，芯片出射光由球空间均匀分布随机数向量发生器模拟，反光碗、环氧树脂结构与空气界面则可以由二次曲面方程、柱面方程和反光碗的锥面方程取不同的参数和不同边界条件来获得。