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