Accounting for coherent effects in the ray-tracing of light-emitting diodes with interface gratings via mixed-level
格子状の表面を持つLEDのコヒーレント効果を光線追跡で計算するための複合シミュレーション

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光線追跡法は長いことLEDのチップやパッケージを分析するための主流であり、取り出し効率とビーム整形能力を大きく向上させてきた。
一方で、さらなる性能向上を得るために、基板のパターン化や表面のテクスチャといったナノ/マイクロスケールの構造が研究されてきた。
このようなサブ波長領域の構造で現れるコヒーレント効果の情報を、光線追跡シミュレーションで評価することは難しい。
ここではパッケージに反射板を含む特定の条件下で、コヒーレント効果がLEDのパフォーマンスに大きな影響を与えることを示す。
さらに、波長の数倍の間隔を持つ格子のような比較的大きい構造においても、コヒーレント効果を計算する必要があることを示す。
本論文では、典型的な周期構造を持つ基板を光線追跡のみで設計した場合と、光線追跡と厳密な電磁場シミュレーションを組み合わせた複合的な手法を用いて設計した場合とで光学応答を比較する。
ここで使っている電磁場シミュレーションは波形解析と有限差分時間領域法を組み合わせたものである。
それぞれの方法で、構造の周期を変えながらいくつかの例について計算を行った。
二つの方法のシミュレーション結果には違いが見られ、背面での反射があるときに特に違いが大きくなることが示された。
このように、最新のLEDの光抽出設計においては今回紹介する複合シミュレーションが効果的かつ正確である。

Mayank Bahl(Synopsys社)様

使用ツール
光デバイス設計ソフトウェア RSoft
照明設計解析ソフトウェア LightTools

 

 


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