半导体照明概论

第1章 绪论 1

1.1 光源与照明的发展历史 2

1.2 典型电光源 3

1.2.1 白炽灯与卤钨灯 4

1.2.2 荧光灯、节能灯和无极灯 5

1.2.3 高压钠灯 6

1.2.4 半导体照明光源 7

1.3 照明的经济核算 8

1.4 照明设计标准简介 9

1.5 照明电器产品标准简介 11

1.6 照明的生物安全 13

1.7 绿色照明 14

1.8 半导体照明技术与产业 15

1.8.1 技术特点 15

1.8.2 产业概述 16

1.8.3 发展与创新 19

思考题 19

参考资料 20

第2章 光度学与色度学基础 22

2.1 人眼结构与视觉 22

2.2 光度学 23

2.2.1 视觉函数 23

2.2.2 辐射度学与基本参量 24

2.2.3 光度学与基本参量 25

2.2.4 辐射光源的光视效能与光效 27

2.3 色度学 27

2.3.1 颜色匹配函数与色度图 27

2.3.2 色纯度 33

2.3.3 白光光源色参数 34

2.3.4 颜色的混合与显色性 36

2.4 辐射光源的光色指标 39

思考题 41

习题 41

参考资料 42

第3章 半导体照明光源物理基础 43

3.1 晶体学基础 43

3.1.1 空间点阵 43

3.1.2 晶面指数和晶向指数 44

3.1.3 常见晶体结构及其几何特征 45

3.1.4 晶体的堆垛方式 46

3.2 晶体的电子结构 47

3.2.1 晶体的结合键 47

3.2.2 晶体中电子的能态 48

3.2.3 晶体的结合能 51

3.3 半导体基础 54

3.3.1 能带与载流子的运动 54

3.3.2 本征半导体 55

3.3.3 掺杂半导体 55

3.3.4 简并半导体及能带 57

3.3.5 外加电场下半导体的能带图 58

3.4 直接带隙与间接带隙半导体 59

3.5 pn结及特性 60

3.5.1 pn结的形成 60

3.5.2 pn结的特性 61

3.5.3 载流子的复合 65

3.6 半导体发光材料条件 70

3.7 异质结及特性 73

3.7.1 异质结概念 73

3.7.2 异质结半导体材料特性 74

3.8 量子阱及特性 76

思考题 78

习题 79

参考资料 79

第4章 发光二极管 81

4.1 发光二极管芯片结构及原理 81

4.1.1 发光二极管芯片基本结构 81

4.1.2 光子与电子的相互作用 82

4.1.3 发光二极管原理 84

4.2 双异质结发光二极管 86

4.3 量子阱结构发光二极管 88

4.4 发光二极管特性 89

4.4.1 电性能 89

4.4.2 光性能 92

4.4.3 热性能 98

4.5 白光发光二极管 102

4.5.1 荧光粉转换白光发光二极管 103

4.5.2 多芯片封装白光发光二极管 105

4.5.3 单片集成白光发光二极管 106

4.6 照明用白光发光二极管的特征参数与要求 108

4.6.1 光通量 108

4.6.2 发光效率 109

4.6.3 显色指数 110

4.6.4 色温 111

4.6.5 稳定性 112

4.6.6 热阻对色温的影响 112

4.6.7 抗静电特性 115

4.6.8 典型产品 117

思考题 118

习题 118

参考资料 119

第5章 半导体照明光源材料与器件 121

5.1 半导体发光材料体系 123

5.1.1 化合物半导体 123

5.1.2 发光二极管典型材料 124

5.2 外延技术 129

5.2.1 晶体结构与外延 129

5.2.2 典型外延技术 131

5.2.3 GaN基外延材料的MOCVD生长 138

5.2.4 外延材料的测试分析 141

5.3 芯片技术 144

5.3.1 芯片工艺流程 144

5.3.2 芯片结构与实现 148

5.4 光萃取技术 151

5.4.1 基本原理 151

5.4.2 芯片设计与光提取 151

5.5 荧光材料 159

5.5.1 发光与发光材料 159

5.5.2 照明灯用发光材料 164

5.5.3 白光LED用发光材料 165

5.6 LED封装材料与技术 181

5.6.1 封装材料 182

5.6.2 封装工艺 184

5.6.3 典型封装结构 187

5.6.4 热管理 192

思考题 195

参考资料 196

第6章 半导体照明灯具、评价与设计技术 201

6.1 半导体照明灯具 201

6.1.1 基本构成 201

6.1.2 典型灯具及应用 202

6.2 半导体照明灯具评价 205

6.2.1 灯具配光曲线 206

6.2.2 光束角 206

6.2.3 光通量 207

6.2.4 色温 207

6.2.5 显色指数 207

6.2.6 灯具遮光角 208

6.2.7 灯具发光效率 208

6.2.8 灯具利用系数 208

6.3 半导体照明灯具设计 208

6.3.1 光学设计 208

6.3.2 驱动电路设计 216

6.3.3 可靠性设计 230

6.4 照明中的控制技术 252

6.4.1 智能灯具的应用现状 252

6.4.2 智能照明中的传感器技术 253

6.4.3 智能照明中的MCU 254

6.4.4 智能照明中的通信网络 258

6.5 半导体照明标准 264

6.5.1 我国半导体照明产品的标准体系 264

6.5.2 国内外标准化组织 266

6.5.3 主要标准概述 268

思考题 272

习题 272

参考资料 273

第7章 有机发光二极管 276

7.1 有机半导体发光机理 276

7.2 OLED的电气性质 278

7.2.1 载荷子注入模型 278

7.2.2 载荷子输运模型 278

7.3 OLED材料 279

7.4 OLED的器件结构 282

7.4.1 OLED的一般结构 282

7.4.2 OLED照明专用结构 283

7.5 OLED的制备工艺 285

7.6 OLED的封装 288

7.7 OLED的应用 290

7.7.1 OLED的显示应用 290

7.7.2 OLED的照明应用 292

思考题 293

第8章 半导体照明展望 294

8.1 概述 294

8.2 技术发展 295

8.2.1 LED材料、器件与封装 296

8.2.2 可见光通信技术 297

8.2.3 非视觉照明应用技术 298

8.3 市场分析 298

8.3.1 总体市场前景趋势 299

8.3.2 分类市场规模分析 300

参考资料 305

附录A 中外文对照关键词索引 307

本书以半导体发光为主轴，将半导体照明相关知识全面整合，为读者提供了全面的基础原理与应用介绍，内容集学术性与应用性为一体。读者只要具备大学物理、高等数学的基础知识就可阅读本教材。全书共分为8章，第1章简述了电光源与照明的发展及半导体照明行业的概貌，第2章结合半导体照明技术介绍了光度学与色度学的基础知识，第3章介绍了半导体照明光源的物理基础，第4章介绍了发光二极管原理、主要性能及白光源的实现，第5章介绍了半导体照明光源的材料与器件，第6章介绍了半导体照明灯具、评价与设计技术，第7章简要介绍了有机发光二极管(OLED)的知识，第8章简要介绍了半导体照明技术的发展与展望。