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研究生:林世堯
研究生(外文):Shih-Yao Lin
論文名稱:經由光子晶體結合LED封裝以改變LED光源光形之研究
論文名稱(外文):Studying and Changing Light Patterns of LED Light Sources with Integration of Photonic Crystals to LED Packaging
指導教授:王仲淳
指導教授(外文):Jong-Chwen Wang
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:電機工程學系
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:159
中文關鍵詞:光子晶體發光二極體發光二極體晶片幾何透鏡
外文關鍵詞:Photonic CrystalLED (Light Emitting Diodes)LED ChipGeometry Lens
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本論文為光子晶體結合發光二極體(Light Emitting Diodes,簡稱LED)封裝以改變LED光源光形之研究,首先討論光子晶體與發光二極體之基本原理,進而介紹發光二極體製造、設計與封裝技術,進而延伸至光子晶體特性與應用,利用光子晶體改變光徑的特性與LED結合的研究,可取代幾何透鏡於LED光源調控其光形的功能,而達成元件微型化的目標。
最後,在研究中利用TracePro光學模擬軟體,建立LED元件架構,改變發光二極體的透鏡形狀、大小與LED Chip之間的距離,來說明利用幾何透鏡來模擬二維光子晶體改變LED光源光形的特性,並同時作一相關之分析與研究,加以驗證二維光子晶體取代傳統幾何透鏡的可行性。
This thesis focuses on LED (Light Emitting Diodes) encapsulation to change light patterns of LED light sources with integration of Photonic Crystals to LED packaging. This work involve the discussions of the basic principles of Photonic Crystals and LED at first, and then introduces LED to process and design and encapsulation technology, and then extends to Photonic Crystals characteristic and applications. By utilizing combinations of Photonic Crystals and LED, and research of 2-D Photonic Crystal structures of characteristic to change light patterns. We can replace the geometry lens structure to change light patterns of LED light sources, and to attain the objectives of the component’s thinness.

Finally, this research utilizes the TracePro optics simulation software to establish LED element model. This tool is able to change LED lens parameters, types of lens and the distances between LED chip and lens. And, we can use geometrical lens to simulate 2-D Photonic Crystal structures to change light patterns of LED light sources using this methodology to analyze the performance characteristics. In addition, we can study the feasibility of substituting 2-D Photonic Crystals to the traditional geometrical lens.
書 名 頁 I
審 定 書 II
授 權 書 III
中文摘要 IV
英文摘要 V
誌 謝 VII
目 錄 VIII
圖 目 錄 XI
表 目 錄 XVIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容 4
1.4 內容大綱 5
第二章 固態照明之演進與發展 7
2.1 固態照明之起源 7
2.2 照明技術之分類 11
2.3 光學的專有名詞介紹 23
2.4 固態照明之未來發展 26
第三章 光子晶體與發光二極體之基本原理 29
3.1 光子晶體特性介紹 29
3.2 光子晶體製程介紹 40
3.3 LED出光原理 47
3.4 LED製程與封裝 56
3.5 光子晶體之應用 63
第四章 模擬架構設計 66
4.1 討論 66
4.2 LED光源之模擬架構說明 67
4.3 透鏡架構介紹 68
4.4 模擬條件設計說明 69
4.5 光子晶體結合LED之結構說明 71
第五章 研究分析一~幾何透鏡分析與凸透鏡光形之模擬研究 75
5.1 討論 75
5.2 無透鏡與改變幾何透鏡結構模擬結果比較 76
5.3 改變LED Chip與雙凸透鏡之間距離 88
5.4 改變雙凸透鏡曲率模擬結果比較 104
5.5 結論 106
第六章 研究分析二~ 光子晶體光形與雙凹透鏡光形之模擬研究 107
6.1 討論 107
6.2 改變LED Chip與雙凹透鏡之間距離 108
6.3 改變雙凹透鏡曲率模擬結果比較 121
6.4 結論 125
第七章 研究分析三~模擬結果驗證 127
7.1 討論 127
7.2 雙凸透鏡與雙凹透鏡之模擬結果比對驗證 128
7.3 改變雙凸透鏡與雙凹透鏡折射率之驗證 136
7.4 模擬光形與實際量測光形之驗證與補償 144
7.5結論 149
第八章 結果與未來展望 150
8.1 總結 150
8.2 未來展望 152
參考文獻 153
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