文档介绍：提高LED的发光效率
LED的发展概论
90年代，四远系ALGaInP/GaAs晶格匹配材料的使用，使得LED的发光效果提高几十流明、瓦。美国惠普公司利用倒金字塔管芯结构设计的红光LED发光效率达到100lm/W。
近年来，LED有了很大的突破。以致在过去几年中，白光LED引起LED产业界和学术界的广泛重视，日本日亚公司利用蓝光LED激发黄粉和红粉得到白光LED，发光效率达到了60lm/W。
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美国Cree公司利用SiC衬底生长的GaN的白光LED发光效率达到了70lm/W。同时功力型白光LED的封装也被厂商所重视，而美国的Lumileds公司的进展最为迅速，他们已经使用flip-chip工艺研制出了4组1*1mm蓝光芯片用黄粉封装的LED灯，1400mA电流下的光通量达到了187lm.
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优化LED的意义
一：利用各种原理对LED进行优化设计，能充分提高了芯片的出光效率，能够为生产提供一定的理论指导。
二：利用电极优化或者光子晶体等来改善器件GaN LED电流的扩展特性，提高电流分布的均匀性，减少电流的聚集效应，实现提高芯片的出光效率和转化效率，提高器件的光电效应，提升产品的性能。
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三:优化LED可以提高光输出强度，使资源的利用率更高。
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优化LED的原理
一：基本概念： LED在理想情况下，每注入一个电子便会发出一个光子，但在实际情况下，第由于内部损耗造成，注入的电子并不能全部转化为光子，而产生的光子也不能全部从LED中射出，这便引出一个量子效率的问题。
注入有源层的电子并不一定全部用来产生的光子，于是产生了内量子效率(Internal quantum efficiency)，通常定义为从LED有源层产生的光子数与LED的注入电子数的比值，其表达式可以用式1-1表示。
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其中Pint。表示有源层产生的光功率，而，表示注入电流。
有源层产生的光子在理想情况下，将全部射向自由空间，但由于存在内部Fresnel反射以及重吸收作用(如电极和衬底)，使得产生的光并不能全部射出，这时所产生的效率为提取效率(Extraction efficiency)，定义式为(1-2)。
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P表示射向自由空间的光功率。提取效率通常是LED出光效率最大的限制。
外量子效率则定义为射向自由空间的光子数与注入的电子数的比值。即内量子效率和提取效率的乘积，定义式为(1-3)。
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另外通常所说的出光效率(Powerefficiency,WaUplug efficiency)定义为：
目前，由于MOCVD外延生长技术和多量子阱结构(MQW)的引入，使LED的内量子超过80％，提高的空间不大，反而在提取效率方面，主要由于内部反射的原因，提取效率一直非常低，成为遏制外量子效率不能提高的主要原因，下面就重点阐述导致提取效率低下的主要原因，以及目前国内外的一些改善方法。
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目前LED优化设计取得的成果
一：LED形状的设计
在芯片形状设计上，科研人员设计了各式各样的形状以提高出光，最为典型的是长方体形和圆柱形，如图1-1所示。
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