[發(fā)明專利]一種LED芯片光學(xué)特性預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810769241.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109033587B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳煥庭;李燕;林惠川;胡俊民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 閩南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開(kāi)了一種LED芯片光學(xué)特性預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法包括獲取LED芯片的材料特性參數(shù)；根據(jù)所述材料特性參數(shù)建立芯片表面溫度分布預(yù)測(cè)模型；獲取發(fā)光特性參數(shù)；根據(jù)所述芯片表面溫度分布預(yù)測(cè)模型和所述發(fā)光特性參數(shù)建立芯片表面亮度分布預(yù)測(cè)模型；根據(jù)所述芯片表面溫度分布預(yù)測(cè)模型和預(yù)設(shè)材料特性參數(shù)預(yù)測(cè)芯片表面溫度分布；根據(jù)所述芯片表面亮度分布預(yù)測(cè)模型、預(yù)設(shè)發(fā)光特性參數(shù)和預(yù)設(shè)材料特性參數(shù)預(yù)測(cè)芯片表面亮度分布。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了依據(jù)芯片的特性參數(shù)預(yù)測(cè)LED芯片的溫度分布和亮度分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種LED芯片光學(xué)特性預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

GaN基LED襯底一般采用絕緣藍(lán)寶石，在不剝離襯底情況下，其P型和N型歐姆接觸電極只能制作在外延片表面的同一側(cè)，因此在實(shí)際器件內(nèi)部，經(jīng)過(guò)不同路徑傳輸?shù)臋M向電流將導(dǎo)致電流擁擠，熱流聚集在器件內(nèi)部無(wú)法及時(shí)傳導(dǎo)至外界，致使LED的發(fā)光效率降低，峰值波長(zhǎng)紅移，熒光粉轉(zhuǎn)換效率降低，進(jìn)而直接影響器件的可靠性。如何解決芯片表面電流均勻擴(kuò)展一直是國(guó)內(nèi)外研究組織關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)比較不同電極結(jié)構(gòu)芯片表面溫度與電流擴(kuò)展的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的環(huán)形叉指電極結(jié)構(gòu)的GaN基大功率LED表面溫度分布較為均勻。通過(guò)有限元方法計(jì)算LED中電流三維空間分布以及LED電流密度分布和頂層厚度的關(guān)系，可定量比較不同電極結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)LED串聯(lián)電阻為最小值時(shí)，叉指電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化參數(shù)。目前各研究小組主要是通過(guò)電流傳輸理論模型以及溫度分布，分析LED電流擴(kuò)展效應(yīng)。然而如何依據(jù)芯片的特性參數(shù)預(yù)測(cè)LED芯片的溫度分布和亮度分布成為本領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種LED芯片光學(xué)特性預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)依據(jù)芯片的特性參數(shù)預(yù)測(cè)LED芯片的溫度分布和亮度分布。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種LED芯片光學(xué)特性預(yù)測(cè)方法，所述方法包括：

獲取LED芯片的材料特性參數(shù)；所述材料特性參數(shù)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(dǎo)率、內(nèi)量子效率、自發(fā)輻射光子的溢出系數(shù)、材料電導(dǎo)率、合金層厚度和PN結(jié)初始電壓；

根據(jù)所述材料特性參數(shù)建立芯片表面溫度分布預(yù)測(cè)模型；

獲取發(fā)光特性參數(shù)；所述發(fā)光特性參數(shù)包括發(fā)光效率、參考溫度、參考溫度下發(fā)光效率、發(fā)光效率-溫度系數(shù)、有源區(qū)的面積和LED芯片正向電壓；

根據(jù)所述芯片表面溫度分布預(yù)測(cè)模型和所述發(fā)光特性參數(shù)建立芯片表面亮度分布預(yù)測(cè)模型；

根據(jù)所述芯片表面溫度分布預(yù)測(cè)模型和預(yù)設(shè)材料特性參數(shù)預(yù)測(cè)芯片表面溫度分布；

根據(jù)所述芯片表面亮度分布預(yù)測(cè)模型、預(yù)設(shè)發(fā)光特性參數(shù)和預(yù)設(shè)材料特性參數(shù)預(yù)測(cè)芯片表面亮度分布。

可選的，所述芯片表面溫度分布預(yù)測(cè)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(dǎo)率、η_int為內(nèi)量子效率、f_sp為自發(fā)輻射光子的溢出系數(shù)、σ為材料電導(dǎo)率、t_c為合金層厚度、V₀為PN結(jié)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。

可選的，所述芯片表面亮度分布預(yù)測(cè)模型為：