在照明之應用領域中使用LED已是司空見慣的現(xiàn)況，包含指示燈、手機顯示器、平板計算機及電視。因LED提供高效率、低能耗、高可靠度、高顯色性及體積小等對上述應用之重要條件。

由于LED的非相干性，使得數(shù)值模擬無法有效地被應用。因為多數(shù)的傳統(tǒng)模擬技術是以直接或推導解麥克斯韋方程式為基礎，因此無法有效地處理非同調(diào)光。此外，因LED具界面多重、材料新穎、結(jié)構(gòu)特殊、表面粗糙、色散及利用格柵增強效率等條件，使得其光學設計更加地復雜。

此文介紹參考文獻1中如圖1所示之3D GaN-based 結(jié)構(gòu)之LED仿真，此LED于上方蝕刻六角排列之光子晶體（Photonic crystal, PhC）。

 

圖1.圖案式LED結(jié)構(gòu)。圖—a)截面、b)光子晶體（PhC）及c)RSoft CAD中建立之結(jié)構(gòu)。

圖1c所示之結(jié)構(gòu)由光子晶體對象所組成，而光子晶體利用動態(tài)縮放數(shù)組、PEC邊界及內(nèi)建材料數(shù)據(jù)庫之GaN材料特性所建立。

在前兩組模擬中使用單波長之連續(xù)波（CW），分別設定具光子晶體及無光子晶體（平面），遠場之模擬結(jié)果如圖2所示。

 

圖2.遠場計算之結(jié)果—a)光子晶體范例及b)平面范例。

接著進行的兩組模擬則使用具一波長范圍之脈波，遠場結(jié)果如圖3所示，光萃取率則如圖4所示。

 

圖3.脈波模擬之結(jié)合遠場圖—a)光子晶體范例及b)平面范例。

 

圖4.光子晶體與平面范例脈波仿真之光萃取率對，a)頻率及b)波長之關系。