白光LED的聚光系统－Micro Lens
白光led的聚光系统－micro lens
一、设计目的（design objective）
随着发光二极管的发展，发光效率也比往年大幅的提高，gelcore预测白光led于2005年会达到70lm/w以上。现今白光led早已超过白帜灯泡的效率。因led寿命长、体积小、易封装的优点，未来期待可以应用于照明领域而取代传统灯源。而要达到高亮度就必须从led制程着手，进而注意如何封装以达到最佳的发光效率，免得再未提升发光效率反而使得发光效率变差。因此要设计高亮度发光二极管专用lens以提高发光效率，并以实际模拟的方式来证明；led
外部量子效率本身是由内部量子效率与光学效率（optical efficiency）所决定。
二、透镜设计理论（lens design theory）
led lens的聚光最基本的原理为曲率设计的技巧，我们知道led的光源为一点光源，要如何将一点光源变成一束聚合的光源，这就需要仰赖lens的聚光特性。在led lens design上，通常都是利用平凸透镜、凹凸透镜两种来做为提升外部量子效率的透镜系统。所以lens能否提供最佳的量子效率完全取决于透镜的曲率弧度，因此曲率弧度设计时的优、劣会影响到光的行进改变与光的反射系数和穿透系数，因此，曲率的变化（指微小的改变）会使得光线就产生巨大的改变，进而影响到发光强度；因此接下来就要开始来探讨上述两个公式，由此为基础开始来设计一个适合的lens。再除了上述的因素外，仍需考虑的一项重要问题就是lens对光波的吸收率、穿透性等两个重点。当lens有入射光时，在界面的地方会有部份光线被lens反射回来，剩余光波就穿透到lens内部，而光波在lens内部到达另一面接口时又有部份光线被lens反射回来，剩余光波就穿透到lens到达外部，在lens内部被反射的光波及转为热能而成为光的损耗，称之为吸收性。
图八：薄膜层沉积厚度
由上述原理做为基础与制程设备来开发磊芯片，
目前初期成果先预设在芯片所成长出来的磊芯片，经
量测设备量测后，其波段可以再近紫外光波段即可，
在往后将着重于先前磊芯片结构中quantum well thin film与透明电极层的改良，因为quantum well的膜厚度得不同会使之产生有不同的quantum efficiency产生，改善内部量子效率的条件有下列：
○1 调整ii-vi族材料调配比例。
○2 改善制程时薄膜层沉积厚度（图八）。
○3 找寻降低ii-vi族材料高能隙的替代材料。
而荧光体的开发则由上述原理作方式来制造r（红）、g（绿）、b（蓝）三种荧光体光体，利用c.i.e.色坐标图来混合、调制出白光用荧光体，而r、g、b三色荧光体材料是分别由ii-vi族材料中doping其它不同价的材料来制作而成。
最后白光led制程末端的透镜设计，先采用理论的计算与绘图说明光经过
lenses的行进方向与穿透率、吸收率及反射率的状况，而在此处的设计初步可以得知有两种lenses可以作为改善外部量子效率的方法，往后会逐步的将两种lenses做更深入的设计、研究与探讨。
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○2 改善制程时薄膜层沉积厚度（图八）。
○3 找寻降低ii-vi族材料高能隙的替代材料。
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