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 15
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 31
2.1 自然光源 31
2.1.1 太阳 31
2.1.2 月亮和行星 32
2.2 人工光源 32
2.2.1 人工光源的发明与发展 32
2.2.2 白炽灯 33
2.2.3 卤钨灯 34
2.2.4 荧光灯 35
2.2.5 低压钠灯 36
2.2.6 高压放电灯 37
2.2.7 无电极放电灯 38
2.2.8 发光二极管 39
2.2.9 照明的经济核算 40
第3章 半导体发光材料晶体导论 42
3.1 晶体结构 42
3.1.1 空间点阵 42
3.1.2 晶面与晶向 43
3.1.3 闪锌矿结构、金刚石结构和纤锌矿结构 44
3.1.4 缺陷及其对发光的影响 46
3.2 能带结构 49
3.3 半导体晶体材料的电学性质 54
3.3.1 费米能级和载流子 54
3.3.2 载流子的漂移和迁移率 55
3.3.3 电阻率和载流子浓度 56
3.3.4 寿命 56
3.4 半导体发光材料的条件 57
3.4.1 带隙宽度合适 57
3.4.2 可获得电导率高的p型和n型晶体 57
3.4.3 可获得完整性好的优质晶体 57
3.4.4 发光复合概率大 57
第4章 半导体的激发与发光 59
4.1 pn结及其特性 59
4.1.1 理想的pn结 59
4.1.2 实际的pn结 66
4.2 注入载流子的复合 68
4.2.1 复合的种类 68
4.2.2 辐射型复合 68
4.2.3 非辐射型复合 71
4.3 辐射与非辐射复合之间的竞争 72
4.4 异质结构和量子阱 72
4.4.1 异质结构 72
4.4.2 量子阱 73
第5章 半导体发光材料体系 77
5.1 砷化镓 78
5.2 磷化镓 79
5.3 磷砷化镓 80
5.3.1 GaAs0.60P0.40/GaAs 81
5.3.2 晶体中的杂质和缺陷对发光效率的影响 82
5.4 镓铝砷 82
5.5 铝镓铟磷 83
5.6 铟镓氮 84
第6章 半导体照明光源的发展和特征参量 87
6.1 发光二极管的发展 88
6.2 发光二极管材料生长方法 90
6.3 高亮度发光二极管芯片结构 91
6.3.1 单量子阱（SQW）结构 91
6.3.2 多量子阱（MQW）结构 92
6.3.3 分布布拉格反射（DBB）结构 92
6.3.4 透明衬底技术（Transparent Substrate，TS） 92
6.3.5 镜面衬底（Mirror Substrate，MS） 92
6.3.6 透明胶质黏结型 92
6.3.7 表面纹理结构 92
6.4 照明用LED的特征参数和要求 93
6.4.1 光通量 93
6.4.2 发光效率 94
6.4.3 显色指数 94
6.4.4 色温 95
6.4.5 寿命 95
6.4.6 稳定性 96
6.4.7 热阻 96
6.4.8 抗静电性能 96
第7章 磷砷化镓、磷化镓、镓铝砷材料生长 97
7.1 磷砷化镓氢化物气相外延生长（HVPE） 97
7.2 氢化物外延体系的热力学分析 99
7.3 液相外延原理 102
7.4 磷化镓的液相外延 106
7.4.1 磷化镓绿色发光材料外延生长 106
7.4.2 磷化镓红色发光材料外延生长 107
7.5 镓铝砷的液相外延 108
第8章 铝镓铟磷发光二极管 111
8.1 AlGaInP金属有机物化学气相沉积通论 111
8.1.1 源材料 111
8.1.2 生长条件 113
8.1.3 器件生长 116
8.2 外延材料的规模生产问题 119
8.2.1 反应器问题：输送和排空处理 119
8.2.2 均匀性的重要性 119
8.2.3 源的质量问题 120
8.2.4 颜色控制问题 120
8.2.5 生产损耗问题 121
8.3 电流扩展 121
8.3.1 欧姆接触的改进 122
8.3.2 p型衬底上生长 122
8.3.3 电流扩展窗层 122
8.3.4 氧化铟锡（ITO） 123
8.4 电流阻挡结构 123
8.5 光的取出 124
8.5.1 上窗设计 124
8.5.2 衬底吸收 126
8.5.3 分布布拉格反射LED 127
8.5.4 GaP晶片黏结透明衬底LED 128
8.5.5 胶质黏着（蓝宝石晶片黏结） 129
8.5.6 纹理表面结构 129
8.6 芯片制造技术 131
8.7 器件特性 131
第9章 铟镓氮发光二极管 133
9.1 GaN生长 133
9.1.1 未掺杂GaN 134
9.1.2 n型GaN 135
9.1.3 p型GaN 136
9.1.4 GaN pn结LED 136
9.2 InGaN生长 136
9.2.1 未掺 InGaN 136
9.2.2 掺杂InGaN 137
9.3 InGaN LED 138
9.3.1 InGaN/GaN双异质结LED 138
9.3.2 InGaN/AlGaN双异质结LED 139
9.3.3 InGaN单量子阱（SQ W）结构LED 139
9.3.4 高亮度绿色和蓝色LED 141
9.3.5 InGaN多量子阱（MQW）结构LED 142
9.3.6 紫外LED 142
9.3.7 AlGaN深紫外LED 143
9.3.8 硅衬底GaN蓝光LED 143
9.4 提高质量和降低成本的几个重要技术问题 144
9.4.1 衬底 144
9.4.2 缓冲层 146
9.4.3 激光剥离（LLO） 147
9.4.4 氧化铟锡（ITO） 147
9.4.5 表面纹理结构 148
9.4.6 图形衬底技术（PSS） 148
9.4.7 微矩阵发光二极管（MALED） 149
9.4.8 光子晶体（Photonic Crystal，PC）LED 150
9.4.9 金属垂直光子LED（MVP LED） 151
第10章 LED芯片制造技术 152
10.1 光刻技术 152
10.2 氮化硅生长 153
10.3 扩散 154
10.4 欧姆接触电极 156
10.5 ITO透明电极 158
10.6 表面粗化 160
10.7 光子晶体 160
10.8 激光剥离（Laser Lift-off，LLO） 161
10.9 倒装芯片技术 162
10.10 垂直结构芯片技术 163
10.11 芯片的切割 163
10.12 LED芯片结构的发展 164
第11章 白光发光二极管 167
11.1 新世纪光源的研制目标 167
11.2 人造白光的最佳化 167
11.2.1 发光效率和显色性的折中 167
11.2.2 二基色体系 169
11.2.3 多基色体系 170
11.3 荧光粉转换白光LED 171
11.3.1 二基色荧光粉转换白光LED 171
11.3.2 多基色荧光粉转换白光LED 173
11.3.3 紫外LED激发多基色荧光粉 173
11.4 多芯片白光LED 174
11.4.1 二基色多芯片白光LED 174
11.4.2 多基色多芯片白光LED 176
第12章 LED封装技术 178
12.1 LED器件的设计 178
12.1.1 设计原则 178
12.1.2 电学设计 178
12.1.3 热学设计 179
12.1.4 光学设计 180
12.1.5 视觉因素 182
12.2 LED封装技术 184
12.2.1 小功率LED封装 184
12.2.2 SMD LED的封装 187
12.2.3 芯片级封装（CSP） 188
12.2.4 大电流LED的封装 189
12.2.5 功率LED的封装 189
12.2.6 功率LED组件 195
12.2.7 铟镓氮类LED的防静电措施 196
第13章 发光二极管的测试 199
13.1 发光器件的效率 199
13.1.1 发光效率 199
13.1.2 功率效率 199
13.1.3 量子效率 199
13.2 电学参数 200
13.2.1 伏安特性 200
13.2.2 总电容 201
13.3 光电特性参数——光电响应特性 202
13.4 光度学参数 202
13.4.1 法向光强I0的测定 202
13.4.2 发光强度角分布（半强度角和偏差角） 203
13.4.3 总光通量的测量 204
13.4.4 量值传递 206
13.5 色度学参数 207
13.5.1 光谱分布曲线 207
13.5.2 光电积分法测量色度坐标 208
13.6 热学参数（结温、热阻） 208
13.7 静电耐受性 210
第14章 发光二极管的可靠性 211
14.1 LED可靠性概念 211
14.1.1 可靠性的含义 211
14.1.2 可靠度的定义 212
14.1.3 LED可靠性的相关概念 212
14.2 LED的失效分析 215
14.2.1 芯片的退化 217
14.2.2 环氧系塑料的寿命分析 220
14.2.3 管芯的寿命分析 222
14.2.4 荧光粉的退化 223
14.3 可靠性试验 224
14.3.1 小功率LED环境试验 225
14.3.2 功率LED环境试验 226
14.4 寿命试验 226
14.4.1 磷化镓发光器件的寿命试验 226
14.4.2 功率LED（白光）长期工作寿命试验 227
14.4.3 加速寿命试验 227
14.5 可靠性筛选 230
14.5.1 功率老化 230
14.5.2 高温老化 230
14.5.3 湿度试验 230
14.5.4 高低温循环 230
14.5.5 其他项目的选用 230
14.6 例行试验和鉴定验收试验 231
14.6.1 例行试验 231
14.6.2 鉴定验收试验 231
第15章 有机发光二极管 232
15.1 有机发光二极管材料 232
15.1.1 小分子有机物 232
15.1.2 高分子聚合物 233
15.1.3 镧系金属有机化合物 233
15.2 有机发光二极管的结构和原理 233
15.3 OLED实现白光的途径 233
15.3.1 波长转换 233
15.3.2 颜色混合 234
15.4 有机发光二极管的驱动 238
15.5 有机发光二极管研发现状 240
第16章 半导体照明驱动和控制 241
16.1 LED驱动技术 241
16.1.1 LED的电学性能特点 241
16.1.2 电源驱动方案 241
16.1.3 驱动电路基本方案 242
16.1.4 LED驱动器的特性 246
16.1.5 LED与驱动器的匹配 247
16.2 LED驱动器 250
16.2.1 电容降压式LED驱动器 250
16.2.2 电感式LED驱动器 251
16.2.3 电荷泵式LED驱动器 251
16.2.4 LED恒流驱动器 253
16.3 LED集成驱动电路 253
16.3.1 电荷泵驱动LED的典型电路 253
16.3.2 开关式DC/DC变换器驱动LED的典型电路 262
16.3.3 限流开关TPS2014/TPS2015 269
16.3.4 六路串联白光LED驱动电路MAX8790 271
16.3.5 集成肖特基二极管的恒流白光LED驱动器LT3591 273
16.3.6 低功耗高亮度LED驱动器LM3404 274
16.3.7 具有诊断功能的16通道LED驱动器AS1 110 276
16.3.8 高压线性恒流LED驱动电路 277
16.4 控制技术 278
16.4.1 调光 278
16.4.2 调色 279
16.4.3 调色温 280
16.4.4 智能照明 280
第17章 半导体照明应用 281
17.1 半导体照明应用产品开发原则 281
17.1.1 要从LED的优点出发开发应用产品 281
17.1.2 应用产品市场启动的判据——照明成本 282
17.1.3 应用产品的技术关键是散热 282
17.1.4 遵循功率由低到高、技术由易到难的原则 283
17.1.5 造型设计要创新 283
17.1.6 照明灯具通则 283
17.2 LED显示屏 291
17.2.1 总体发展规模 291
17.2.2 产品技术完善 291
17.2.3 新品继续拓展 292
17.3 交通信号灯 292
17.3.1 道路交通信号灯 293
17.3.2 铁路信号灯 295
17.3.3 机场信号灯 298
17.3.4 航标灯 298
17.3.5 路障灯 299
17.3.6 航空障碍灯 299
17.4 景观照明 299
17.4.1 城市景观照明的功能作用 299
17.4.2 光源选择以LED为佳 301
17.4.3 LED景观灯具 302
17.4.4 LED景观照明典型工程 308
17.4.5 景观照明走向规范化 311
17.5 手机应用 311
17.6 汽车用灯 312
17.7 LCD显示背光源 313
17.7.1 小尺寸面板背光源的技术和市场状况 314
17.7.2 中小尺寸面板背光源的技术和市场状况 314
17.7.3 中大尺寸面板背光源的技术和市场状况 314
17.7.4 大尺寸面板背光源的技术和市场状况 315
17.8 通用照明 316
17.8.1 便携式照明 316
17.8.2 室内照明 317
17.8.3 室外照明 336
17.9 光源效率和照明系统整体效率 354
第18章 半导体照明的光品质 355
18.1 色纯度 355
18.2 显色性 355
18.2.1 显色指数 355
18.2.2 光色品质量值系统 356
18.2.3 IES TM30-15光源显色性评价方法 356
18.2.4 环境对Ra值的要求 357
18.2.5 不同LED白光的显色指数 358
18.3 舒适度 359
18.4 LED色温 360
18.5 光色均匀度——色容差 360
18.6 智能化LED生物节律照明 361
第19章 半导体照明技术、市场现状和展望 362
19.1 材料 362
19.1.1 衬底 362
19.1.2 外延 363
19.1.3 芯片技术 364
19.2 制造和测试设备 365
19.3 LED器件和组件 366
19.4 照明灯具系统 368
19.5 智能控制LED照明工程系统 370
19.6 中国半导体照明产业现状 371
19.7 中国半导体照明产业发展趋势 371
19.8 全球半导体照明市场展望 372
19.9 LED的非视觉应用进展 372
19.9.1 植物生长 373
19.9.2 蓝光高亮度LED集鱼灯 373
19.9.3 医疗 373
19.9.4 LED可见光通信 374
参考文献 375