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內容簡介： 本书在介绍半导体照明器件———发光二极管的材料、机理及其制造技术的同时，详细讲解了器件的光 电参数测试方法，器件的可靠性分析、驱动和控制方法，以及各种半导体照明的应用技术。本书内容系统、 全面，通过理论联系实际，重点突出了 “半导体照明”主题，反映了国内外*的应用技术。 關於作者： 方志烈，1938年2月出生于江苏江阴。1961年毕业于复旦大学并留校任教，现任该校教授。中国发光学会理事。上海市通信学会光通信专业委员会委员。 目錄： 第1章光视觉颜色 11光 111光的本质 112光的产生和传播 113人眼的光谱灵敏度 114光度学及其测量 12视觉 121作为光学系统的人眼 122视觉的特征与功能 13颜色 131颜色的性质 132国际照明委员会色度学系统 133色度学及其测量 第2章光源 21自然光源 211太阳 212月亮和行星 22人工光源 221人工光源的发明与发展 222白炽灯 223卤钨灯 224荧光灯 225低压钠灯 226高压放电灯 227无电极放电灯 228发光二极管 229照明的经济核算 第3章半导体发光材料晶体导论 31晶体结构 311空间点阵 312晶面与晶向 313闪锌矿结构、金刚石结构和纤锌矿结构 314缺陷及其对发光的影响 32能带结构 33半导体晶体材料的电学性质 331费米能级和载流子 332载流子的漂移和迁移率 333电阻率和载流子浓度 334寿命 34半导体发光材料的条件 341带隙宽度合适 342可获得电导率高的p型和n型晶体 343可获得完整性好的优质晶体 344发光复合概率大 第4章半导体的激发与发光 41pn结及其特性 411理想的pn结 412实际的pn结 42注入载流子的复合 421复合的种类 422辐射型复合 423非辐射型复合 43辐射与非辐射复合之间的竞争 44异质结构和量子阱 441异质结构 442量子阱 第5章半导体发光材料体系 51砷化镓 52磷化镓 53磷砷化镓 531GaAs060P040GaAs 532晶体中的杂质和缺陷对发光效率的影响 54镓铝砷 55铝镓铟磷 56铟镓氮 第6章半导体照明光源的发展和特征参量 61发光二极管的发展 62发光二极管材料生长方法 63高亮度发光二极管芯片结构 631单量子阱（SQW）结构 632多量子阱（MQW）结构 633分布布拉格反射（DBR）结构 634透明衬底技术（Transparent Substrate，TS） 635镜面衬底（Mirror Substrate，MS） 636透明胶质黏结型 637表面纹理结构 64照明用LED的特征参数和要求 641光通量 642发光效率 643显色指数 644色温 645寿命 646稳定性 647热阻 648抗静电性能 第7章磷砷化镓、磷化镓、镓铝砷材料生长 71磷砷化镓氢化物气相外延生长（HVPE） 72氢化物外延体系的热力学分析 73液相外延原理 74磷化镓的液相外延 741磷化镓绿色发光材料外延生长 742磷化镓红色发光材料外延生长 75镓铝砷的液相外延 第8章铝镓铟磷发光二极管 81AlGaInP金属有机物化学气相沉积通论 811源材料 812生长条件 813器件生长 82外延材料的规模生产问题 821反应器问题：输送和排空处理 822均匀性的重要性 823源的质量问题 824颜色控制问题 825生产损耗问题 83电流扩展 831欧姆接触的改进 832p型衬底上生长 833电流扩展窗层 834氧化铟锡（ITO） 84电流阻挡结构 85光的取出 851上窗设计 852衬底吸收 853分布布拉格反射LED 854GaP晶片黏结透明衬底LED 855胶质黏着（蓝宝石晶片黏结） 856纹理表面结构 86芯片制造技术 87器件特性 第9章铟镓氮发光二极管 91GaN生长 911未掺杂GaN 912n型GaN 913p型GaN 914GaN pn结LED 92InGaN生长 921未掺InGaN 922掺杂InGaN 93InGaN LED 931InGaNGaN双异质结LED 932InGaNAlGaN双异质结LED 933InGaN单量子阱（SQW）结构LED 934高亮度绿色和蓝色LED 935InGaN多量子阱（MQW）结构LED 936紫外LED 937AlGaN深紫外LED 938硅衬底GaN蓝光LED 94提高质量和降低成本的几个重要技术问题 941衬底 942缓冲层 943激光剥离（LLO） 944氧化铟锡（ITO） 945表面纹理结构 946图形衬底技术（PSS） 947微矩阵发光二极管（MALED） 948光子晶体（Photonic Crystal，PC）LED 949金属垂直光子LED（MVP LED） 第10章LED芯片制造技术 101光刻技术 102氮化硅生长 103扩散 104欧姆接触电极 105ITO透明电极 106表面粗化 107光子晶体 108激光剥离（Laser Liftoff，LLO） 109倒装芯片技术 1010垂直结构芯片技术 1011芯片的切割 1012LED芯片结构的发展 第11章白光发光二极管 111新世纪光源的研制目标 112人造白光的最佳化 1121发光效率和显色性的折中 1122二基色体系 1123多基色体系 113荧光粉转换白光LED 1131二基色荧光粉转换白光LED 1132多基色荧光粉转换白光LED 1133紫外LED激发多基色荧光粉 114多芯片白光LED 1141二基色多芯片白光LED 1142多基色多芯片白光LED 第12章LED封装技术 121LED器件的设计 1211设计原则 1212电学设计 1213热学设计 1214光学设计 1215视觉因素 122LED封装技术 1221小功率LED封装 1222SMD LED的封装 1223芯片级封装（CSP） 1224大电流LED的封装 1225功率LED的封装 1226功率LED组件 1227铟镓氮类LED的防静电措施 第13章发光二极管的测试 131发光器件的效率 1311发光效率 1312功率效率 1313量子效率 132电学参数 1321伏安特性 1322总电容 133光电特性参数光电响应特性 134光度学参数 1341法向光强I0的测定 1342发光强度角分布（半强度角和偏差角） 1343总光通量的测量 1344量值传递 135色度学参数 1351光谱分布曲线 1352光电积分法测量色度坐标 136热学参数（结温、热阻） 137静电耐受性 第14章发光二极管的可靠性 141LED可靠性概念 1411可靠性的含义 1412可靠度的定义 1413LED可靠性的相关概念 142LED的失效分析 1421芯片的退化 1422环氧系塑料的寿命分析 1423管芯的寿命分析 1424荧光粉的退化 143可靠性试验 1431小功率LED环境试验 1432功率LED环境试验 144寿命试验 1441磷化镓发光器件的寿命试验 1442功率LED（白光）长期工作寿命试验 1443加速寿命试验 145可靠性筛选 1451功率老化 1452高温老化 1453湿度试验 1454高低温循环 1455其他项目的选用 146例行试验和鉴定验收试验 1461例行试验 1462鉴定验收试验 第15章有机发光二极管 151有机发光二极管材料 1511小分子有机物 1512高分子聚合物 1513镧系金属有机化合物 152有机发光二极管的结构和原理 153OLED实现白光的途径 1531波长转换 1532颜色混合 154有机发光二极管的驱动 155有机发光二极管研发现状 第16章半导体照明驱动和控制 161LED驱动技术 1611LED的电学性能特点 1612电源驱动方案 1613驱动电路基本方案 1614LED驱动器的特性 1615LED与驱动器的匹配 162LED驱动器 1621电容降压式LED驱动器 1622电感式LED驱动器 1623电荷泵式LED驱动器 1624LED恒流驱动器 163LED集成驱动电路 1631电荷泵驱动LED的典型电路 1632开关式DCDC变换器驱动LED的典型电路 1633限流开关TPS2014TPS2015 1634六路串联白光LED驱动电路MAX8790 1635集成肖特基二极管的恒流白光LED驱动器LT3591 1636低功耗高亮度LED驱动器LM3404 1637具有诊断功能的16通道LED驱动器AS1110 1638高压线性恒流LED驱动电路 164控制技术 1641调光 1642调色 1643调色温 1644智能照明 第17章半导体照明应用 171半导体照明应用产品开发原则 1711要从LED的优点出发开发应用产品 1712应用产品市场启动的判据照明成本 1713应用产品的技术关键是散热 1714遵循功率由低到高、技术由易到难的原则 1715造型设计要创新 1716照明灯具通则 172LED显示屏 1721总体发展规模 1722产品技术完善 1723新品继续拓展 173交通信号灯 1731道路交通信号灯 1732铁路信号灯 1733机场信号灯 1734航标灯 1735路障灯 1736航空障碍灯 174景观照明 1741城市景观照明的功能作用 1742光源选择以LED为佳 1743LED景观灯具 1744LED景观照明典型工程 1745景观照明走向规范化 175手机应用 176汽车用灯 177LCD显示背光源 1771小尺寸面板背光源的技术和市场状况 1772中小尺寸面板背光源的技术和市场状况 1773中大尺寸面板背光源的技术和市场状况 1774大尺寸面板背光源的技术和市场状况 178通用照明 1781便携式照明 1782室内照明 1783室外照明 179光源效率和照明系统整体效率 第18章半导体照明的光品质 181色纯度 182显色性 1821显色指数 1822光色品质量值系统 1823IES TM30-15光源显色性评价方法 18241 內容試閱： 序言 半导体照明是指用全固态发光器件（发光二极管，即ＬＥＤ，是由半导体材料制成的光电器 件，可将电能转换为光能）作为光源的照明，具有高效、节能、环保、寿命长、易维护等显著特 点，是近年来全球最具发展前景的高新技术领域之一，是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后 的又一场照明光源的革命。半导体照明有着巨大的市场与技术创新空间，对提升传统照明工 业、带动相关产业发展、扩大就业、培育新的经济增长点意义重大。 自 ２０ ０３年 ６月启动国家半导体照明工程以来，以节能、环保，实现绿色照明，促进传统照 明产业升级，培育有国际竞争力的半导体照明新兴产业为目标，以政府引导、企业主体、市场 化运作为原则，经过几年努力，已经形成了从上游材料、芯片到中、下游封装、应用的比较完 整的研发与产业体系。２ ００８年，我国半导体照明产业产值已达 ７ ００亿元，芯片国产化率接近 ５ ０％，企业总数突破 ３０００家。我国已成为 ＬＥＤ全彩屏、太阳能 ＬＥＤ灯、景观照明等应用产品 世界最大的生产和出口国，以及国际重要的 ＬＥＤ器件封装基地。我国半导体照明产业进入了 自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇期，正迎来蓬勃发展的春天。预计２０１０年，产业规 模将达 １０ ００亿元。 本书作者从事发光二极管科研和教学工作近４ ０年，曾于 １ ９９ ２年编著出版《半导体发光 材料和器件》一书，以信息显示为主要内容。近２ ０年的发展，ＬＥＤ发光效率提高了 １０ ０倍，特 别是蓝光和白光 ＬＥＤ的发展，使之成为照明领域的新秀。半导体照明科研和产业的发展迫切 需要一本半导体照明技术方面的专著。本书从半导体发光器件和照明两个角度，在介绍半导 体照明器件发光二极管的材料、机理及其制造技术的同时，详细阐述了器件的光电参数测 试方法、器件的可靠性分析、驱动和控制方法，以及各种半导体照明的应用技术。 本书内容系统、全面，理论联系实际，重点突出了半导体照明主题，反映了国内外最新 的技术进展。书中有些内容也反映了作者及其同事们在这一领域的科研成果。 我们希望本书对半导体照明的研发和应用感兴趣的相关人员有所帮助。本书可供高等学 校相关专业的教师和学生阅读，也可供从事半导体照明研究和制造的科研人员和生产技术人 员参考。 国家半导体照明工程研发及产业联盟秘书长 吴玲 北京新材料科技促进中心主任 ２０ ０９年５月４日 第二版前言 ２ ０１ ４年１０月７日，诺贝尔物理学奖揭晓，赤崎勇、天野浩、中村修二因发明高亮度蓝色 发光二极管而荣获瑞典皇家科学院授予的２０ １ ４年度诺贝尔物理学奖。颁奖词称：蓝光 ＬＥＤ 的出现使得我们可以用全新的方式创造白光。随着 ＬＥＤ灯的诞生，我们有了更加持久、更加 高效的新技术来取代古老的光源。白炽灯照亮２ ０世纪，而ＬＥＤ灯将照亮２１世纪。此次获奖 是对半导体照明产业巨大价值予以的最大肯定，也是对我国半导体照明产业界的充分肯定和 莫大鼓舞。 我国自２００３年６月启动国家半导体照明工程以来，在薄弱的基础上，努力拼搏，团结奋 进，建成了从上游材料、芯片到中、下游封装应用，以及制造设备、测试仪器完整的产业链。 ２ ０１ ７年，半导体照明总产值达６５ ３０亿元，与通用照明启动的半导体照明元年２ ０１０年产值 的１２ ００亿元相比增长了４ ３倍。通用照明已占应用市场的４７ ９％，成为应用市场的第一驱动 力。已有四五家企业超过５ ０亿元营收规模，向１ ００亿元进军。全年ＬＥＤ照明产品产量达１ ０６ 亿只，同比增长３４％。国内市场渗透率达６ ５％。ＬＥＤ已成为主流光源。全年节电１９ ８３亿千 瓦时，全年出口达１２９亿美元，国际市场上８ ０％以上的产品产自中国。产业拥有ＭＯＣＶＤ设备 超过１７ ００台，占国际拥有量首位，而且国内已有多家企业批量生产 ＭＯＣＶＤ设备，并投入使 用。全套芯片、器件、灯具的自动化生产设备已能批量生产。我们已经成为半导体照明大国， 并且正在做强，照明强国雏形已现。我们已从早春二月，创造出阳春三月，正在创造ＬＥＤ照明 的四月艳阳天，从胜利走向辉煌，实现半导体照明的中国梦！ 《半导体照明技术》自２ ０ ０９年出版以来共印一万多册，深得读者之厚爱。更值得欣慰的 是，书中所述各种技术已基本实现，仅有全ＬＥＤ白光和光子晶体这两项技术尚待最后突破。 ２ ００ ９年以来半导体照明产业的蓬勃发展，不仅充实和丰富了原书提出的技术内容，还出 现了许多如芯片级封装（ＣＳＰ）、智能灯具、ＣＯＢ组件、Ｍｉ ｃ ｒ ｏ－ＬＥＤ等新技术和新产品，显色指 数、中间视觉、色容差等研究成果也开始付诸应用，大量的 ＬＥＤ照明灯具开始进入千家万户， 而科研和产业的发展还有更大的空间，预计到２０ ２ ０年左右，总产值将达万亿元。电子工业出 版社副总编辑赵丽松建议，对原版修改和增补，以新的面貌再版，使之更能反映当前该领域的 科技进步和最新科技成果，展示半导体照明研发和产业的发展方向。 本书可供半导体照明领域的科研人员和工程技术人员参考，也可作为高等院校相关专业 的教学参考书。 我对电子工业出版社的建议和鼎力支持深表感谢！限于时间仓促，书中不当和欠缺之处 在所难免，请读者批评指正。 复旦大学　方志烈 ２０ １８年３月于上海

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