본 논문에서는 Circle, Triangle, Hexagonal, Square 등의 직경이 4 ㎛, 8 ㎛, 16 ㎛, 20 ㎛ 크기의 Micro-Array 구조의 LED를 설계하고, 실제 공정을 통하여 제작하였다. 그리고 Light tools 광학 프로그램을 사용하여 보다 좋은 최적의 Micro-Array 구조를 설계해 보았다. 이 Micro-Array 구조는 칩의 내부에서 일어나는 전반사 (Internal Reflections)와 재흡수 (Reabsorption)에 의한 손실을 최소화 하여 ...
본 논문에서는 Circle, Triangle, Hexagonal, Square 등의 직경이 4 ㎛, 8 ㎛, 16 ㎛, 20 ㎛ 크기의 Micro-Array 구조의 LED를 설계하고, 실제 공정을 통하여 제작하였다. 그리고 Light tools 광학 프로그램을 사용하여 보다 좋은 최적의 Micro-Array 구조를 설계해 보았다. 이 Micro-Array 구조는 칩의 내부에서 일어나는 전반사 (Internal Reflections)와 재흡수 (Reabsorption)에 의한 손실을 최소화 하여 외부 양자 효율 중 추출 효율을 증대시키기 위해 고안한 것이다. 실험 결과 일반적인 LED 보다 Micro-Array LED에서 더 좋은 Output Power를 확인 할 수 있었으며, Triangle, Hexagonal, Circle 모양의 Array에서 100mA 인가 시 각각 13.5배, 11.5배, 9.5배의 높은 Optical Power Density를 얻을 수 있었다. 또한 시뮬레이션을 통해서 Array 모양, 크기, 간격, 식각 깊이와 각도를 달리하여 최적의 Micro-Array 구조를 설계하였다. 그 결과 정삼각형 모양, 8 ㎛ 크기, 2 ㎛ 간격, 3 ㎛ 식각 깊이, 60° 식각 각도에서 일반적인 LED 보다 최소 1.7배 이상의 높은 추출 효율을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은 칩 내부에서 진행되는 광자들의 전반사에 의한 손실을 줄이는 효과에 의한 것이다. 이렇게 시뮬레이션 상에서 설계된 Blue LED를 이용하여 White LED를 구현해 본 결과 23% 이상의 Luminous Flux와 Intensity의 향상 된 결과도 확인 할 수 있었다. Epi 단계의 기술과 칩 단계의 Micro-Array 기술을 접목시킨다면 보다 좋은 고 휘도 LED를 기대할 수 있으며, 더 나아가 White LED에 적용한다면 고 휘도 백색 고체 조명을 기대할 수 있다.
본 논문에서는 Circle, Triangle, Hexagonal, Square 등의 직경이 4 ㎛, 8 ㎛, 16 ㎛, 20 ㎛ 크기의 Micro-Array 구조의 LED를 설계하고, 실제 공정을 통하여 제작하였다. 그리고 Light tools 광학 프로그램을 사용하여 보다 좋은 최적의 Micro-Array 구조를 설계해 보았다. 이 Micro-Array 구조는 칩의 내부에서 일어나는 전반사 (Internal Reflections)와 재흡수 (Reabsorption)에 의한 손실을 최소화 하여 외부 양자 효율 중 추출 효율을 증대시키기 위해 고안한 것이다. 실험 결과 일반적인 LED 보다 Micro-Array LED에서 더 좋은 Output Power를 확인 할 수 있었으며, Triangle, Hexagonal, Circle 모양의 Array에서 100mA 인가 시 각각 13.5배, 11.5배, 9.5배의 높은 Optical Power Density를 얻을 수 있었다. 또한 시뮬레이션을 통해서 Array 모양, 크기, 간격, 식각 깊이와 각도를 달리하여 최적의 Micro-Array 구조를 설계하였다. 그 결과 정삼각형 모양, 8 ㎛ 크기, 2 ㎛ 간격, 3 ㎛ 식각 깊이, 60° 식각 각도에서 일반적인 LED 보다 최소 1.7배 이상의 높은 추출 효율을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은 칩 내부에서 진행되는 광자들의 전반사에 의한 손실을 줄이는 효과에 의한 것이다. 이렇게 시뮬레이션 상에서 설계된 Blue LED를 이용하여 White LED를 구현해 본 결과 23% 이상의 Luminous Flux와 Intensity의 향상 된 결과도 확인 할 수 있었다. Epi 단계의 기술과 칩 단계의 Micro-Array 기술을 접목시킨다면 보다 좋은 고 휘도 LED를 기대할 수 있으며, 더 나아가 White LED에 적용한다면 고 휘도 백색 고체 조명을 기대할 수 있다.
In this Study, We have fabricated Micro-Array light emitting diode (LED) structures of triangular, hexagonal, circular and square shapes with each sizes of 4 ㎛, 8 ㎛, 16 ㎛ and 20 ㎛. Then we have designed the optimum Micro-Array LED structures using Light tools simulation program. This Micro-Array str...
In this Study, We have fabricated Micro-Array light emitting diode (LED) structures of triangular, hexagonal, circular and square shapes with each sizes of 4 ㎛, 8 ㎛, 16 ㎛ and 20 ㎛. Then we have designed the optimum Micro-Array LED structures using Light tools simulation program. This Micro-Array structure has been designed in order to increase the light extraction efficiency and to minimize losses due to internal reflections or re- absorption. The fabricated Micro-Array LEDs showed better output power than the Conventional LED. The optical power densities [mW/㎟] of triangular array, hexagonal array and circular array are 13.5 times, 11.5 times and 9.5 times higher than that of the Conventional LED at a driving current of 100 ㎃. According to the simulation result, the optimized Micro-Array structure (triangle shape, 8 ㎛ size, 2 ㎛ space, 3 ㎛ etching depth, 60° etching angle) showed 70% or more enhancement of the extraction efficiency than that of the conventional LED. White LED simulation using Micro-Array blue LED and yellow phosphor showed 23% or more better Luminous Flux and Luminous Intensity than those of the conventional LED. If we further concentrate on the design and fabrication optimization of LED-Array structures, we will expect higher brightness LEDs with higher light extraction efficiencies. Moreover, white LEDs with our LED-Array schemes will show a much better results.
In this Study, We have fabricated Micro-Array light emitting diode (LED) structures of triangular, hexagonal, circular and square shapes with each sizes of 4 ㎛, 8 ㎛, 16 ㎛ and 20 ㎛. Then we have designed the optimum Micro-Array LED structures using Light tools simulation program. This Micro-Array structure has been designed in order to increase the light extraction efficiency and to minimize losses due to internal reflections or re- absorption. The fabricated Micro-Array LEDs showed better output power than the Conventional LED. The optical power densities [mW/㎟] of triangular array, hexagonal array and circular array are 13.5 times, 11.5 times and 9.5 times higher than that of the Conventional LED at a driving current of 100 ㎃. According to the simulation result, the optimized Micro-Array structure (triangle shape, 8 ㎛ size, 2 ㎛ space, 3 ㎛ etching depth, 60° etching angle) showed 70% or more enhancement of the extraction efficiency than that of the conventional LED. White LED simulation using Micro-Array blue LED and yellow phosphor showed 23% or more better Luminous Flux and Luminous Intensity than those of the conventional LED. If we further concentrate on the design and fabrication optimization of LED-Array structures, we will expect higher brightness LEDs with higher light extraction efficiencies. Moreover, white LEDs with our LED-Array schemes will show a much better results.
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