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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／GaAs78

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LED124

8.5.4 GaP晶片黏结透明衬底LED125

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GaN131

9.1.2 n型GaN132

9.1.3 p型GaN133

9.1.4 GaN pn结LED133

9.2 InGaN生长133

9.2.1未掺InGaN133

9.2.2掺杂InGaN134

9.3 InGaN LED135

9.3.1 InGaN／GaN双异质结LED135

9.3.2 InGaN／AlGaN双异质结LED136

9.3.3 InGaN单量子阱（SQW）结构LED136

9.3.4高亮度绿色和蓝色LED138

9.3.5 InGaN多量子阱（MQW）结构LED139

9.3.6紫外LED139

9.3.7 AlGaN深紫外LED140

9.3.8硅衬底GaN蓝光LED140

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）LED146

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LED168

11.3.1二基色荧光粉转换白光LED168

11.3.2多基色荧光粉转换白光LED170

11.3.3紫外LED激发多基色荧光粉170

11.4多芯片白光LED171

11.4.1二基色多芯片白光LED171

11.4.2多基色多芯片白光LED173

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／TPS2015272

16.3.4六路串联白光LED驱动电路MAX8790274

16.3.5集成肖特基二极管的恒流白光LED驱动器LT3591276

16.3.6低功耗高亮度LED驱动器LM3404277

16.3.7具有诊断功能的16通道LED驱动器AS1110279

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——HBLED323

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LED366

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