本发明属于LED封装技术，为一种自由曲面透镜及其实现保形涂覆的方法。自由曲面透镜的外表面为自由曲面，作为光学出射面，内表面为向透镜外表面延伸的平底凹槽，作为自由曲面透镜的光学入射面。在完成固定LED芯片和电路连接工序后，将自由曲面透镜安装在基板上，在自由曲面透镜内表面与基板或支架之间的间隙内填充满荧光粉胶，通过调节凹槽的高度控制荧光粉层的厚度，达到保形涂覆的效果。本发明提供的自由曲面透镜，可以利用内表面实现荧光粉层的保形涂覆，利用其外表面实现光束可控，达到不同的照明效果。本发明方法具有工艺简单，适用面广的特点，可以应用于LED支架式、板上芯片、阵列式、系统封装、印刷电路板封装和硅基封装等封装形式。