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研究生:賀培誠
研究生(外文):Pei-Chen Ho
論文名稱:陣列式氮化鎵發光二極體光萃取效率之研究
論文名稱(外文):Light extraction analysis of light-emitting diodes array
指導教授:陳念波
指導教授(外文):Nien-Po Chen
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:光電工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:光萃取效率LED陣列LED
外文關鍵詞:Light extraction efficiencyLight-emitting diodes (LEDs) arrayLED.
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本研究中,我們針對GaN LED的幾何結構和蒙地卡羅光線追跡法為基礎,建立GaN LED光萃取效率之光學模型,之後利用此模型分析3 x 3 GaN LED 陣列在不同晶粒間的間距下時,裸晶與含矽膠封裝下,其光萃取效率的變化。進而探討對於不同結構的晶粒,當晶粒彼此之間距改變時,其對於整體LED array之光萃取效率影響;最後,我們將模擬與實驗數據結果進行比較,探討對於不同結構的LED 陣列,尋找出最佳光萃取效率之矽膠形狀和最佳間距參數。

In this study, we build the optical model for GaN LED to study light extraction efficiency of LEDs based on the simulation with Monte Carlo ray tracing. According to this model, we change the LED-to-LED spacing of 3 × 3 LEDs array to analyze the light extraction efficiency with or without silicon. We analyze the light extraction efficiency for GaN LEDs array with different type of LED and LED-to-LED spacing. Finally, we compare the experiment with simulation results, and present the optimum enhancement of light extraction efficiency with different silicon shape parameters in each type of GaN LED.

中文摘要 IV
Abstract IV
致謝 V
目錄 IVI
圖索引 X
表索引 XVIII
第一章 緒論 1
1-1 前言.. 1
1-2 研究動機 4
1-3 論文大綱 5
第二章 LED光學特性介紹 6
2-1 LED發光原理 6
2-2 LED發光效率 10
2-3 LED光萃取效率 16
2-3-1 全反射損耗(Total Internal Reflection, TIR) 16
2-3-2 Fresnel損耗(Fresnel Loss) 18
2-3-3 LED材料吸收損耗 19
2-4 LED光萃取結構 20
2-4-1 底部反射層(Bottom Reflector) 20
2-4-2覆晶接合(Flip Chip) 22
2-4-3 圖案式藍寶石基板(Patterned Sapphire Substrate, PSS) 24
2-4-4 薄膜型LED (Thin-GaN LED) 25
2-4-5 表面粗化(Surface Texture, ST) 27
2-4-6 封裝(Package) 29
2-4-7 陣列晶片系統(chip array) 31
第三章 LED光學模型建立 34
3-1 蒙地卡羅光線追跡法(Monte Carlo Ray Tracing Method) 34
3-2 Wire bond and flip chip array光源模型與模擬參數 35
3-3 Thin-GaN chip array光源模型與模擬參數 39
第四章 LEDs陣列系統之光萃取效率分析 45
4-1 Wire bond chip array 光萃取效率分析 45
4-1-1 Wire bond chip array無矽膠封裝下,改變LEDs間距之 光萃取效率模擬分析 45
4-1-2 Wire bond chip array在矽膠封裝下,改變LEDs間距 之光萃取效率模擬分析 50
4-1-3 基板反射率之量測 57
4-1-4 Wire bond chip array光萃取效率量測與模擬結果之差異度分析 60
4-1-5 結論 70
4-2 Thin-GaN chip array 光萃取效率分析 72
4-2-1 Thin-GaN chip array無矽膠封裝下,改變LEDs間距之光萃取效率模擬分析 72
4-2-2 Thin-GaN chip array在矽膠封裝下,改變LEDs間距之光萃取效率模擬分析 77
4-2-3 Thin-GaN chip array光萃取效率量測與模擬結果之差異度分析 84
4-2-4 結論 95
4-3 Flip chip array 光萃取效率分析 97
4-3-1 Flip chip array無矽膠封裝下,改變LEDs間距之光萃取效率模擬分析 97
4-3-2 Flip chip array在矽膠封裝下,改變LEDs間距之光萃取效率模擬分析 103
4-3-3 結論 110
第五章 結論 113
參考文獻 116
中英文名詞對照表 120


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