光源的實體模型又稱為光源幾何造型，它是光源大小、形狀、位置、方向、材料的綜合表示，還反映光源的反射、折射、吸收等相關特性。LED內部的發光芯片是LED一次光學系統的光源，因此LED發光芯片的模型是LED整體光學建模的基礎。通常，LED芯片內部包括限制層、有源層、基底、電極等幾個部分。從有源層出射的光子是隨機的，即光子在空間各個方向都有可能出射。

光子離開LED芯片表面時的出射點在芯片表面上隨機分布，且在芯片6個面均有不同程度出射。但芯片外圍的反光碗會改變從LED芯片邊緣出射的光子路徑，同時芯片底部的電極也會吸收部分光子，因而我們用一個立方體來表示LED芯片，該立方體的上表面為主要發光源。

由于芯片的厚度相對于主要發光面非常小，芯片側面的發光可以忽略不計。發光點在主要發光面上隨機分布，也就是將六個面的發光特性集中定義在其一個面上，而這個面也同時向反射碗底出射光子。這樣可提高光線追跡效率，并保證足夠的準確度。

定義該發光面出射的光線角度分布I（θ）符合朗伯余弦定律：

I（θ）＝I0cosθ（1）