半导体照明技术PDF电子书下载

第1章 光视觉颜色 1

1.1光 1

1.1.1光的本质 1

1.1.2光的产生和传播 3

1.1.3人眼的光谱灵敏度 6

1.1.4光度学及其测量 8

1.2视觉 13

1.2.1作为光学系统的人眼 13

1.2.2视觉的特征与功能 14

1.3颜色 19

1.3.1颜色的性质 19

1.3.2国际照明委员会色度学系统 20

1.3.3色度学及其测量 24

第2章 光源 28

2.1自然光源 28

2.1.1太阳 28

2.1.2月亮和行星 29

2.2人工光源 29

2.2.1人工光源的发明与发展 29

2.2.2白炽灯 30

2.2.3卤钨灯 31

2.2.4荧光灯 32

2.2.5低压钠灯 33

2.2.6高压放电灯 34

2.2.7无电极放电灯 35

2.2.8发光二极管 36

2.2.9照明的经济核算 37

第3章 半导体发光材料晶体导论 39

3.1晶体结构 39

3.1.1空间点阵 39

3.1.2晶面与晶向 40

3.1.3闪锌矿结构、金刚石结构和纤锌矿结构 41

3.1.4缺陷及其对发光的影响 43

3.2能带结构 46

3.3半导体晶体材料的电学性质 51

3.3.1费米能级和载流子 51

3.3.2载流子的漂移和迁移率 52

3.3.3电阻率和载流子浓度 53

3.3.4寿命 53

3.4半导体发光材料的条件 54

3.4.1带隙宽度合适 54

3.4.2可获得电导率高的P型和N型晶体 54

3.4.3可获得完整性好的优质晶体 54

3.4.4发光复合概率大 54

第4章 半导体的激发与发光 56

4.1 PN结及其特性 56

4.1.1理想的PN结 56

4.1.2实际的PN结 63

4.2注人载流子的复合 65

4.2.1复合的种类 65

4.2.2辐射型复合 65

4.2.3非辐射型复合 68

4.3辐射与非辐射复合之间的竞争 69

4.4异质结构和量子阱 69

4.4.1异质结构 69

4.4.2量子阱 70

第5章 半导体发光材料体系 74

5.1砷化镓 75

5.2磷化镓 76

5.3磷砷化镓 77

5.3.1 GaAs0.60P0.40／GaAs 78

5.3.2晶体中的杂质和缺陷对发光效率的影响 79

5.4镓铝砷 79

5.5铝镓铟磷 80

5.6铟镓氮 81

第6章 半导体照明光源的发展和特征参量 84

6.1发光二极管的发展 85

6.2发光二极管材料生长方法 87

6.3高亮度发光二极管芯片结构 88

6.3.1单量子阱（SQW）结构 88

6.3.2多量子阱（MQW）结构 89

6.3.3分布布拉格反射（DBR）结构 89

6.3.4透明衬底技术（Transparent Substrate，TS） 89

6.3.5镜面衬底（Mirror Substrate，MS） 89

6.3.6透明胶质黏结型 89

6.3.7表面纹理结构 89

6.4照明用LED的特征参数和要求 89

6.4.1光通量（lm／灯） 90

6.4.2发光效率（lm／W） 90

6.4.3显色指数（CR1、Ra） 91

6.4.4色温 92

6.4.5寿命 92

6.4.6稳定性 93

6.4.7热阻 93

6.4.8抗静电性能 93

第7章 磷砷化镓、磷化镓、镓铝砷材料生长 94

7.1磷砷化镓氢化物气相外延生长（HVPE） 94

7.2氢化物外延体系的热力学分析 96

7.3液相外延原理 99

7.4磷化镓的液相外延 103

7.4.1磷化镓绿色发光材料外延生长 103

7.4.2磷化镓红色发光材料外延生长 104

7.5镓铝砷的液相外延 105

第8章 铝镓铟磷发光二极管 108

8.1 AlGaInP金属有机物化学气相沉积通论 108

8.1.1源材料 108

8.1.2生长条件 110

8.1.3器件生长 113

8.2外延材料的规模生产问题 116

8.2.1反应器问题：输送和排空处理 116

8.2.2均匀性的重要性 116

8.2.3源的质量问题 117

8.2.4颜色控制问题 117

8.2.5生产损耗问题 118

8.3电流扩展 118

8.3.1欧姆接触的改进 119

8.3.2 p型衬底上生长 119

8.3.3电流扩展窗层 119

8.3.4氧化铟锡（ITO） 120

8.4电流阻挡结构 120

8.5光的取出 121

8.5.1上窗设计 121

8.5.2衬底吸收 123

8.5.3分布布拉格反射LED 124

8.5.4 GaP晶片黏结透明衬底LED 125

8.5.5胶质黏着（蓝宝石晶片黏结） 126

8.5.6纹理表面结构 126

8.6芯片制造技术 128

8.7器件特性 128

第9章 铟镓氮发光二极管 130

9.1 GaN生长 130

9.1.1未掺杂GaN 131

9.1.2 n型GaN 132

9.1.3 p型GaN 133

9.1.4 GaN pn结LED 133

9.2 InGaN生长 133

9.2.1未掺InGaN 133

9.2.2掺杂InGaN 134

9.3 InGaN LED 135

9.3.1 InGaN／GaN双异质结LED 135

9.3.2 InGaN／AlGaN双异质结LED 136

9.3.3 InGaN单量子阱（SQW）结构LED 136

9.3.4高亮度绿色和蓝色LED 138

9.3.5 InGaN多量子阱（MQW）结构LED 139

9.3.6紫外LED 139

9.3.7 AlGaN深紫外LED 140

9.3.8硅衬底GaN蓝光LED 140

9.4提高质量和降低成本的几个重要技术问题 141

9.4.1衬底 141

9.4.2缓冲层 143

9.4.3激光剥离（LLO） 144

9.4.4氧化铟锡（ITO） 144

9.4.5表面纹理结构 145

9.4.6图形衬底侧向外延技术（LEPS） 145

9.4.7微矩阵发光二极管（MALED） 146

9.4.8光子晶体（Photonic Crystal，PC）LED 146

9.4.9金属垂直光子LED（MVP LED） 148

第10章 LED芯片制造技术 149

10.1光刻技术 149

10.2氮化硅生长 150

10.3扩散 151

10.4欧姆接触电极 153

10.5 ITO透明电极 155

10.6表面粗化 157

10.7光子晶体 157

10.8激光剥离（Laser Lift-off，LLO） 158

10.9倒装芯片技术 159

10.10垂直结构芯片技术 160

10.11芯片的切割 160

10.12 LED芯片结构的发展 161

第11章 白光发光二极管 164

11.1新世纪光源的研制目标 164

11.2人造白光的最佳化 164

11.2.1发光效率和显色性的折中 164

11.2.2二基色体系 166

11.2.3多基色体系 167

11.3荧光粉转换白光LED 168

11.3.1二基色荧光粉转换白光LED 168

11.3.2多基色荧光粉转换白光LED 170

11.3.3紫外LED激发多基色荧光粉 170

11.4多芯片白光LED 171

11.4.1二基色多芯片白光LED 171

11.4.2多基色多芯片白光LED 173

第12章 LED封装技术 175

12.1 LED器件的设计 175

12.1.1设计原则 175

12.1.2电学设计 175

12.1.3热学设计 176

12.1.4光学设计 177

12.1.5视觉因素 179

12.2 LED封装技术 181

12.2.1小功率LED封装 181

12.2.2 SMD LED的封装 184

12.2.3大电流LED的封装 185

12.2.4功率LED的封装 185

12.2.5功率LED组件 194

12.2.6铟镓氮类LED的防静电措施 197

第13章 发光二极管的测试 200

13.1发光器件的效率 200

13.1.1发光效率 200

13.1.2功率效率 200

13.1.3量子效率 200

13.2电学参数 201

13.2.1伏安特性 201

13.2.2总电容 202

13.3光电特性参数——光电响应特性 203

13.4光度学参数 203

13.4.1法向光强I0的测定 203

13.4.2发光强度角分布（半强度角和偏差角） 204

13.4.3总光通量的测量 205

13.4.4量值传递 207

13.5色度学参数 208

13.5.1光谱分布曲线 208

13.5.2光电积分法测量色度坐标 209

13.6热学参数（结温、热阻） 209

13.7静电耐受性 211

第14章 发光二极管的可靠性 212

14.1 LED可靠性概念 212

14.1.1可靠性的含义 212

14.1.2可靠度的定义 213

14.1.3 LED可靠性的相关概念 213

14.2 LED的失效分析 216

14.2.1芯片的退化 218

14.2.2环氧系塑料的寿命分析 221

14.2.3管芯的寿命分析 223

14.2.4荧光粉的退化 223

14.3可靠性试验 225

14.3.1小功率LED环境试验 226

14.3.2功率LED环境试验 227

14.4寿命试验 227

14.4.1磷化镓发光器件的寿命试验 227

14.4.2功率LED（白光）长期工作寿命试验 228

14.4.3加速寿命试验 228

14.5可靠性筛选 231

14.5.1功率老化 231

14.5.2高温老化 231

14.5.3湿度试验 231

14.5.4高低温循环 231

14.5.5其他项目的选用 231

14.6例行试验和鉴定验收试验 232

14.6.1例行试验 232

14.6.2鉴定验收试验 232

第15章 有机发光二极管 233

15.1有机发光二极管材料 233

15.1.1小分子有机物 233

15.1.2高分子聚合物 234

15.1.3镧系金属有机化合物 234

15.2有机发光二极管的结构和原理 234

15.3 OLED实现白光的途径 234

15.3.1波长转换 234

15.3.2颜色混合 235

15.4有机发光二极管的驱动 239

15.5有机发光二极管研发现状 241

15.6白光OLED发展趋势和实用化预测 242

第16章 半导体照明驱动和控制 244

16.1 LED驱动技术 244

16.1.1 LED的电学性能特点 244

16.1.2电源驱动方案 244

16.1.3驱动电路基本方案 245

16.1.4 LED驱动器的特性 249

16.1.5 LED与驱动器的匹配 250

16.2 LED驱动器 253

16.2.1电容降压式LED驱动器 253

16.2.2电感式LED驱动器 254

16.2.3电荷泵式LED驱动器 254

16.2.4 LED恒流驱动器 256

16.3 LED集成驱动电路 256

16.3.1电荷泵驱动LED的典型电路 256

16.3.2开关式DC／DC变换器驱动LED的典型电路 265

16.3.3限流开关TPS2014／TPS2015 272

16.3.4六路串联白光LED驱动电路MAX8790 274

16.3.5集成肖特基二极管的恒流白光LED驱动器LT3591 276

16.3.6低功耗高亮度LED驱动器LM3404 277

16.3.7具有诊断功能的16通道LED驱动器AS1110 279

16.3.8 LED集成驱动电路资料摘编 280

16.4控制技术 282

16.4.1调光 282

16.4.2调色 283

16.4.3调色温 284

16.4.4智能照明 284

第17章 半导体照明应用 285

17.1半导体照明应用产品开发原则 285

17.1.1要从LED的优点出发开发应用产品 285

17.1.2应用产品市场起动的判据——照明成本 286

17.1.3应用产品的技术关键是散热 286

17.1.4遵循功率由低到高、技术由易到难的原则 287

17.1.5造型设计要创新 287

17.1.6照明灯具通则 287

17.2 LED显示屏 295

17.2.1总体发展规模 295

17.2.2产品技术完善、新品继续拓展 295

17.3交通信号灯 296

17.3.1道路交通信号灯 297

17.3.2铁路信号灯 299

17.3.3机场信号灯 302

17.3.4航标灯 302

17.3.5路障灯 302

17.3.6航空障碍灯 302

17.4景观照明 303

17.4.1城市景观照明的功能作用 303

17.4.2光源选择以LED为佳 305

17.4.3 LED景观灯具 305

17.4.4 LED景观照明典型工程 312

17.4.5景观照明走向规范化 316

17.5手机应用 316

17.6汽车用灯 317

17.7 LCD显示背光源 318

17.7.1 LED背光源的技术和市场状况分类概述 318

17.7.2 LED背光LCD TV的技术进展 320

17.8微型投影机 323

17.8.1微型投影之光源——HBLED 323

17.8.2微型显示器件 323

17.8.3微型投影机研发现状和市场前景 325

17.9通用照明 326

17.9.1便携式照明 326

17.9.2室内照明 327

17.9.3室外照明 342

17.10光源效率和照明系统整体效率 361

第18章 半导体照明技术、市场现状和展望 363

18.1 LED外延 363

18.1.1衬底 363

18.1.2 InGaN MOCVD设备的发展 364

18.1.3外延工艺进展 364

18.2 LED芯片技术 364

18.3 LED封装技术 365

18.4 LED发光效率的发展 365

18.4.1功率LED 366

18.4.2功率LED的研制方向 366

18.4.3功率LED组件——应用热管技术 366

18.5市场现状和预测 366

18.5.1高亮度LED市场现状和预测 366

18.5.2中国LED应用市场现状和预测 367

18.6半导体照明发展目标 368

参考文献 369