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专利号: 2018107692410
申请人: 闽南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种LED芯片光学特性预测方法,其特征在于,所述方法包括:

获取LED芯片的材料特性参数;所述材料特性参数包括P电极边缘处的电流密度、接触电阻率、P型材料电阻率、N型材料电阻率、P型材料厚度、N型材料厚度、距离P电极的距离、有源层的电阻率、有源层厚度、热导率、内量子效率、自发辐射光子的溢出系数、材料电导率、合金层厚度和PN结初始电压;

根据所述材料特性参数建立芯片表面温度分布预测模型;

所述芯片表面温度分布预测模型为:

其中,J(0)为P电极边缘处的电流密度,ρc为接触电阻率、ρp为P型材料电阻率、ρn为N型材料电阻率、tp为P型材料厚度、tn为N型材料厚度、x为距离P电极的距离、ρa为有源层的电阻率、da为有源层厚度、K为热导率、ηint为内量子效率、fsp为自发辐射光子的溢出系数、σ为材料电导率、tc为合金层厚度、V0为PN结初始电压、T为芯片表面距离P电极的距离为x位置的温度;

获取发光特性参数;所述发光特性参数包括发光效率、参考温度、参考温度下发光效率、发光效率‑温度系数、有源区的面积和LED芯片正向电压;

根据所述芯片表面温度分布预测模型和所述发光特性参数建立芯片表面亮度分布预测模型;

所述芯片表面亮度分布预测模型为:

其中,E为发光效率、T0为参考温度、E0为参考温度下发光效率、ke为发光效率‑温度系数、S为有源区的面积和V为LED芯片正向电压、L(x)为芯片表面距离P电极的距离为x位置的亮度;

根据所述芯片表面温度分布预测模型和预设材料特性参数预测芯片表面温度分布;

根据所述芯片表面亮度分布预测模型、预设发光特性参数和预设材料特性参数预测芯片表面亮度分布。

2.根据权利要求1所述的LED芯片光学特性预测方法,其特征在于,所述根据所述材料特性参数建立芯片表面温度分布预测模型,具体包括:根据所述材料特性参数中的P电极边缘处的电流密度、接触电阻率、P型材料电阻率、N型材料电阻率、P型材料厚度、N型材料厚度、距离P电极的距离,确定芯片内部点的电流密度;

获取芯片PN结的电学模型和有源层的总热流量;所述有源层的总热流量包括有源层内部非辐射复合以及自发辐射吸收产生的热量、P型材料层产生的热量和P型材料层与电流扩展层之间欧姆接触产生的热量;

根据所述芯片内部点的电流密度、所述芯片PN结的电学模型和所述有源层的总热流量,确定芯片表面温度分布预测模型。

3.根据权利要求1所述的LED芯片光学特性预测方法,其特征在于,所述根据所述芯片表面温度分布预测模型和所述发光特性参数建立芯片表面亮度分布预测模型,具体包括:根据所述发光特性参数和平均结温,确定芯片发光效率与平均结温的关系式;

获取芯片发光效率与平均亮度的关系式;

根据所述芯片发光效率与平均结温的关系式、所述芯片发光效率与平均亮度的关系式和所述芯片表面温度分布预测模型,确定芯片表面点的亮度与芯片内部点的电流密度的关系;

根据所述芯片表面点的亮度与芯片内部点的电流密度的关系,确定芯片表面亮度分布预测模型。

4.一种LED芯片光学特性预测系统,其特征在于,所述系统包括:

材料特性参数获取单元,用于获取LED芯片的材料特性参数;所述材料特性参数包括P电极边缘处的电流密度、接触电阻率、P型材料电阻率、N型材料电阻率、P型材料厚度、N型材料厚度、距离P电极的距离、有源层的电阻率、有源层厚度、热导率、内量子效率、自发辐射光子的溢出系数、材料电导率、合金层厚度和PN结初始电压;

温度分布预测模型建立单元,用于根据所述材料特性参数建立芯片表面温度分布预测模型;

所述芯片表面温度分布预测模型为:

其中,J(0)为P电极边缘处的电流密度,ρc为接触电阻率、ρp为P型材料电阻率、ρn为N型材料电阻率、tp为P型材料厚度、tn为N型材料厚度、x为距离P电极的距离、ρa为有源层的电阻率、da为有源层厚度、K为热导率、ηint为内量子效率、fsp为自发辐射光子的溢出系数、σ为材料电导率、tc为合金层厚度、V0为PN结初始电压、T为芯片表面距离P电极的距离为x位置的温度;

发光特性参数获取单元,用于获取发光特性参数;所述发光特性参数包括发光效率、参考温度、参考温度下发光效率、发光效率‑温度系数、有源区的面积和LED芯片正向电压;

亮度分布预测模型建立单元,用于根据所述芯片表面温度分布预测模型和所述发光特性参数建立芯片表面亮度分布预测模型;

所述芯片表面亮度分布预测模型为:

其中,E为发光效率、T0为参考温度、E0为参考温度下发光效率、ke为发光效率‑温度系数、S为有源区的面积和V为LED芯片正向电压、L(x)为芯片表面距离P电极的距离为x位置的亮度;

温度分布预测单元,用于根据所述芯片表面温度分布预测模型和预设材料特性参数预测芯片表面温度分布;

亮度分布预测单元,用于根据所述芯片表面亮度分布预测模型、预设发光特性参数和预设材料特性参数预测芯片表面亮度分布。

5.根据权利要求4所述的LED芯片光学特性预测系统,其特征在于,所述温度分布预测模型建立单元具体包括:芯片内部点的电流密度确定子单元,用于根据所述材料特性参数中的P电极边缘处的电流密度、接触电阻率、P型材料电阻率、N型材料电阻率、P型材料厚度、N型材料厚度、距离P电极的距离,确定芯片内部点的电流密度;

总热流量获取子单元,用于获取芯片PN结的电学模型和有源层的总热流量;所述有源层的总热流量包括有源层内部非辐射复合以及自发辐射吸收产生的热量、P型材料层产生的热量和P型材料层与电流扩展层之间欧姆接触产生的热量;

温度分布预测模型确定子单元,用于根据所述芯片内部点的电流密度、所述芯片PN结的电学模型和所述有源层的总热流量,确定芯片表面温度分布预测模型。

6.根据权利要求4所述的LED芯片光学特性预测系统,其特征在于,所述亮度分布预测模型建立单元具体包括:芯片发光效率与平均结温的关系式确定子单元,用于根据所述发光特性参数和平均结温,确定芯片发光效率与平均结温的关系式;

芯片发光效率与平均亮度的关系式获取子单元,用于获取芯片发光效率与平均亮度的关系式;

芯片表面点的亮度与芯片内部点的电流密度的关系确定子单元,用于根据所述芯片发光效率与平均结温的关系式、所述芯片发光效率与平均亮度的关系式和所述芯片表面温度分布预测模型,确定芯片表面点的亮度与芯片内部点的电流密度的关系;

亮度分布预测模型确定子单元,用于根据所述芯片表面点的亮度与芯片内部点的电流密度的关系,确定芯片表面亮度分布预测模型。