大面积高功率发光二极管导光组件之设计

大面积高功率发光二极管导光组件之设计
第一章 绪論..1
1.1 LED的发展背景..1
1.2 大纲.2
第二章 大面积LED之研究.3
2.1 LED发光原理简介.3
2.2 传统小芯片LED..4
2.3 提升发光效率5
2.3.1 晶粒外型的改变.7
2.3.2 芯片黏贴(Wafer Bonding).8
2.3.3 表面粗化(Surface Roughness)9
2.3.4 覆晶封装(Flip Chip).10
2.4 白光LED11
2.4.1 RGB三颗LED混成白光..11
2.4.2 UV LED+RGB荧光粉.11
2.4.3 藍光LED+YAG荧光粉12
2.4.4 固态照明13
2.5 LUMILEDS BATWING 1W 白光LED.14
第三章 实验量测之架构.18
3.1 散射板(DIFFUSER)光学特性分析19
3.2 CCD的线性度分析.20
3.3 散角之量测..22
3.4 模拟与量测..23
第四章 复合透镜之设计.25
4.1 光源的模拟..26
4.2 LED + 复合透镜的模拟与实验..30
4.2.1 散角10度之复合透镜.31
4.2.2 散角15度之复合透镜.35
4.2.3 散角25度之复合透镜.39
4.3 复合透镜的设计44
4.3.1 散角30度之复合透镜.45
4.3.2 散角45度之复合透镜.48
4.3.3 散角60度之复合透镜.51
4.3.4 散角90度之复合透镜.55
4.4 讨論..59
图 2-1 传统式发光二极管的组件结构..4
图 2-2 双異质接面构造..6
图 2-3 传统矩形芯片(左图)光容易在芯片裡面全反射而出不來，Lumileds的TIP型芯片(右图)光会较容易从芯片出來.7
图 2-4 芯片黏贴之示意图.8
图 2-5 Osram一些提升LED光萃取率的方法.8
图 2-6 Nichia将原本平整的芯片表面(左)上，做一周期结构以破坏其平整性，增加其光萃取率..9
图 2-7 覆晶(Flip Chip)的结构图.10
图 2-8 实现白光LED的三种方法，图左是R、G、B三颗LED混光，图中为UV LED+RGB 荧光粉，图右则是藍光LED+YAG荧光粉。12
图 2-9 Lumileds设计的指叉狀电极可以使电流分布更均匀.14
图 2-10 荧光粉的涂布方式对色温的影响15
图 2-11 模拟Lumileds Batwing 1W 白光LED的三维结构图16
图 2-12 模拟Lumileds Batwing 1W 白光LED的二维照度分布图.17
图 3-1 量测LED二维照度分布之实验架构.18
图 3-2 散射板的光学特性..19
图 3-3 量测灰阶值对应能量关系的实验架构21
图 3-4 灰阶值相对能量关系量测之平均结果21
图 3-5 量测散角之实验架构图22
图 3-6 LED打到检测面的模拟示意架构图.23
图 3-7 大芯片LED发光之示意图..24
图 4-1 Batwing LED 的2D及3D构造图..26
图 4-2 Lumileds Batwing LED 散角实验量测结果.27
图 4-3 Lumileds Batwing LED 散角模拟结果27
图 4-4 Batwing LED 距離检测面1cm处的二维照度分布.28
图 4-5 Batwing LED 距離检测面2cm处的二维照度分布.28
图 4-6 Batwing LED 距離检测面3cm处的二维照度分布.29
图 4-7 Batwing LED 距離检测面4cm处的二维照度分布.29
图 4-8 Batwing LED 距離检测面5cm处的二维照度分布.29
图 4-9 Batwing LED 加复合透镜的二维照度分布量测之实验架构30
图 4-10 10度复合透镜的2D(左)及3D(右)构造图.31
图 4-11 Batwing LED 加散角10度之复合透镜的散角实验量测结果..32
图 4-12 Batwing LED 加散角10度之复合透镜的散角模拟结果.32
图 4-13 Batwing LED 加10度复合透镜距離检测面5cm处的二维照度分布 ..33