[發明專利]一種LED芯片光學特性預測方法及系統

有效

• 申請號: 201810769241.0
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109033587B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳煥庭;李燕;林惠川;胡俊民
• 申請（專利權）人: 閩南師范大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種LED芯片光學特性預測方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取LED芯片的材料特性參數；所述材料特性參數包括P電極邊緣處的電流密度、接觸電阻率、P型材料電阻率、N型材料電阻率、P型材料厚度、N型材料厚度、距離P電極的距離、有源層的電阻率、有源層厚度、熱導率、內量子效率、自發輻射光子的溢出系數、材料電導率、合金層厚度和PN結初始電壓；

根據所述材料特性參數建立芯片表面溫度分布預測模型；

所述芯片表面溫度分布預測模型為：

其中，J(0)為P電極邊緣處的電流密度，ρ_c為接觸電阻率、ρ_p為P型材料電阻率、ρ_n為N型材料電阻率、t_p為P型材料厚度、t_n為N型材料厚度、x為距離P電極的距離、ρ_a為有源層的電阻率、d_a為有源層厚度、K為熱導率、η_int為內量子效率、f_sp為自發輻射光子的溢出系數、σ為材料電導率、t_c為合金層厚度、V₀為PN結初始電壓、T為芯片表面距離P電極的距離為x位置的溫度；

獲取發光特性參數；所述發光特性參數包括發光效率、參考溫度、參考溫度下發光效率、發光效率-溫度系數、有源區的面積和LED芯片正向電壓；

根據所述芯片表面溫度分布預測模型和所述發光特性參數建立芯片表面亮度分布預測模型；

所述芯片表面亮度分布預測模型為：

其中，E為發光效率、T₀為參考溫度、E₀為參考溫度下發光效率、k_e為發光效率-溫度系數、S為有源區的面積和V為LED芯片正向電壓、L(x)為芯片表面距離P電極的距離為x位置的亮度；

根據所述芯片表面溫度分布預測模型和預設材料特性參數預測芯片表面溫度分布；

根據所述芯片表面亮度分布預測模型、預設發光特性參數和預設材料特性參數預測芯片表面亮度分布。

2.根據權利要求1所述的LED芯片光學特性預測方法，其特征在于，所述根據所述材料特性參數建立芯片表面溫度分布預測模型，具體包括：

根據所述材料特性參數中的P電極邊緣處的電流密度、接觸電阻率、P型材料電阻率、N型材料電阻率、P型材料厚度、N型材料厚度、距離P電極的距離，確定芯片內部點的電流密度；

獲取芯片PN結的電學模型和有源層的總熱流量；所述有源層的總熱流量包括有源層內部非輻射復合以及自發輻射吸收產生的熱量、P型材料層產生的熱量和P型材料層與電流擴展層之間歐姆接觸產生的熱量；

根據所述芯片內部點的電流密度、所述芯片PN結的電學模型和所述有源層的總熱流量，確定芯片表面溫度分布預測模型。

3.根據權利要求1所述的LED芯片光學特性預測方法，其特征在于，所述根據所述芯片表面溫度分布預測模型和所述發光特性參數建立芯片表面亮度分布預測模型，具體包括：

根據所述發光特性參數和平均結溫，確定芯片發光效率與平均結溫的關系式；

獲取芯片發光效率與平均亮度的關系式；

根據所述芯片發光效率與平均結溫的關系式、所述芯片發光效率與平均亮度的關系式和所述芯片表面溫度分布預測模型，確定芯片表面點的亮度與芯片內部點的電流密度的關系；

根據所述芯片表面點的亮度與芯片內部點的電流密度的關系，確定芯片表面亮度分布預測模型。