光电信息科学与工程系统教材：半导体照明技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

文尚胜，姚日晖，吴玉香 等 著

图书标签:

• 光电信息科学与工程
• 半导体照明
• LED
• 照明技术
• 半导体材料
• 光电子器件
• 照明设计
• 节能照明
• 固态照明
• 照明工程

出版社： 华南理工大学出版社

ISBN：9787562340775

版次：1

商品编码：11443172

品牌：墨点

包装：平装

丛书名： 光电信息科学与工程系统教材

开本：16开

出版时间：2013-08-01

用纸：胶版纸

页数：453

字数：724000

正文语种：中文

内容简介

　　在全球性节能减排的低碳经济浪潮中，由于LED具有高效节能、绿色环保、寿命长、体积小、易于集成与智能控制等诸多优点，半导体照明正在引起全球性的照明技术革命。
　　《光电信息科学与工程系统教材：半导体照明技术》系统地介绍了照明的基础知识和LED的基本原理、基本特性和LED照明的主要技术，内容翔实丰富、简明实用。主要包括光度学、色度学、照明史、LED的基本原理、LED基本特性、LED制备技术、LED照明光学设计技术、LED照明散热设计技术、LED照明电源设计技术、LED照明测量技术、LED照明专利的应用等。
　　《光电信息科学与工程系统教材：半导体照明技术》可作为高等学校信息显示与光电技术、光电子科学与技术、半导体器件物理、应用物理、微电子物理、材料科学工程等相关专业本科生的教材，也可供相关专业科技人员、工程技术人员参考。

内页插图

目录

1 光度学与色度学基础
1.1 光度学基础
1.1.1 光的本质和基本概念
1.1.2 光的传播特性
1.1.3 光度量
1.2 色度学基础
1.2.1 CIE-RGB表色系统
1.2.2 CIE-XYZ表色系统
1.2.3 CIE色度计算
1.2.4 均匀色空间
1.2.5 与色彩有关的照明参量
1.3 人眼的视觉
1.3.1 人眼的构造
1.3.2 人眼的视觉特性

2 照明基础
2.1 照明历史
2.2 自然光源
2.3 人工光源
2.3.1 白炽灯
2.3.2 卤钨灯
2.3.3 荧光灯
2.3.4 低压钠灯
2.3.5 高压气体放电灯
2.3.6 无电极放电灯
2.3.7 照明的经济核算

3 LED基础知识
3.1 LED的发展历史
3.1.1 红光LED的诞生
3.1.2 彩色LED的发展
3.1.3 照明用LED的发展
3.2 LED的发光原理
3.2.1 发光原理
3.2.2 材料体系
3.2.3 基本电致发光结构
3.3 LED的基本特性
3.3.1 LED的电学特性
3.3.2 LED的光学特性
3.3.3 LED的热特性
3.3.4 LED的其他特性

4 LED制备技术
4.1 LED衬底选择
4.1.1 LED衬底材料的要求
4.1.2 LED衬底材料的种类
4.2 LED外延技术
4.2.1 LED对外延材料的基本要求
4.2.2 几种常用的LED外延材料
4.2.3 LED外延层的制备技术及设备
4.3 LED芯片技术
4.3.1 LED芯片制造技术
4.3.2 LED芯片优化技术
4.4 LED封装技术
4.4.1 小功率LED封装（引脚式封装）
4.4.2 表面贴装封装
4.4.3 功率型封装
4.5 LED分选技术
4.5.1 LED分选的必要性
4.5.2 LED的分选方法
4.5.3 LED分选技术的发展现状与趋势
4.6 白光LED技术
4.6.1 人造白光
4.6.2 白光LED的实现方法

5 LED照明光学设计技术
5.1 非成像光学简介
5.1.1 非成像光学的分支之一：照明非成像光学
5.1.2 非成像光学与成像光学的区别
5.1.3 非成像光学的主要基本概念——光学扩展量
5.2 自由曲面光学元件设计
5.2.1 微分方程法进行自由曲面光学元件设计的基本原理
5.2.2 自由曲面光学元件的设计方法
5.2.3 自由曲面反射镜照明系统的设计
……
6 LED照明散热设计
7 LED驱动设计
8 LED照明的测量
9 LED照明的应用
附录1 专利基础知识概述
附录2 专业词汇
参考文献

前言/序言

光电信息科学与工程系列教材：半导体照明技术 一、 前言 在当代科技发展的浪潮中，光电信息科学与工程领域扮演着举足轻重的角色，其理论与技术的创新深刻地影响着我们认识世界、改造世界的方式。在这个蓬勃发展的学科体系下，高效、节能、环保的照明技术是不可或缺的重要组成部分。本书——《半导体照明技术》，正是立足于光电信息科学与工程的宏观视角，聚焦于当前照明技术革新的核心——半导体照明，力求为相关专业的研究者、工程师以及高等院校学生提供一本全面、深入、实用的教材。 本书的编写旨在系统地阐述半导体照明的基本原理、关键技术、器件设计、系统集成以及未来的发展趋势。我们深知，半导体照明不仅是传统照明的替代，更是开启智慧照明、健康照明、艺术照明新时代的关键。因此，本书不仅关注其物理学基础和工程实现，更强调其在信息科学与工程领域的应用价值和发展潜力。 二、 内容概览 本书的章节设置逻辑清晰，循序渐进，力求覆盖半导体照明技术的各个关键环节： 第一章：引言与发展历程 本章将首先对照明技术的发展进行历史性回顾，从自然光源、白炽灯、荧光灯等传统光源的发展脉络，引出半导体照明（LED）作为新一代照明技术的核心地位。我们将探讨LED照明技术在节能减排、环保可持续发展方面的巨大优势，以及其在国民经济和社会发展中的重要意义。同时，本章还将对半导体照明的发展历程进行梳理，介绍其从最初的指示灯应用发展到如今的通用照明，再到未来更广阔的应用前景。我们将触及LED照明技术在当前全球能源转型和可持续发展战略中的战略定位。 第二章：半导体发光机理与基础理论 本章将深入探讨半导体发光的物理学基础。我们将从晶体管的PN结理论出发，详细讲解电子-空穴对的复合发光过程，包括直接带隙和间接带隙半导体的区别及其对发光效率的影响。内容将涵盖载流子注入、激子复合、俄歇复合等关键机制，并分析影响发光效率的因素，如量子效率、光提取效率等。此外，还将介绍不同半导体材料（如III-V族化合物半导体）的能带结构、带隙与发光波长的关系，以及掺杂技术对半导体发光特性的调控作用。我们将详细解析GaN、InGaN、AlGaN等关键材料体系的物理特性，以及它们在不同颜色LED制备中的作用。 第三章：LED芯片结构与制备技术 本章将聚焦于LED芯片的结构设计与制造工艺。我们将详细介绍不同类型的LED芯片结构，如外延生长结构、PN结结构、异质结结构等，并分析这些结构如何优化载流子注入和复合效率。内容将涵盖MOCVD（金属有机化学气相沉积）等关键外延生长技术，以及其在控制材料成分、掺杂浓度和界面质量方面的作用。此外，还将介绍LED芯片的制造工艺，包括光刻、刻蚀、金属化等关键步骤，以及如何通过表面形貌控制、窗口层设计等提高光提取效率。我们还会探讨垂直结构LED、倒装芯片LED等先进芯片结构的优势与应用。 第四章：LED的电学特性与驱动电路 本章将详细阐述LED的电学特性，包括正向电压、正向电流、漏电流、以及不同温度和电流下的伏安特性曲线。我们将分析LED的内阻、外量子效率、功率等关键参数，并介绍如何通过这些参数评估LED的性能。在此基础上，本章将深入讲解LED驱动电路的设计原理与实现方法。我们将介绍恒流源、恒压源驱动方式的优缺点，以及各种驱动拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost变换器等。同时，还将讨论LED驱动电路的关键技术，如功率因数校正（PFC）、调光技术（PWM、模拟调光）、过温保护、短路保护等，并分析不同驱动方案在效率、可靠性、成本等方面的权衡。 第五章：LED的光学特性与配色技术 本章将深入探讨LED的光学特性，包括光谱分布、色温、显色指数（CRI）、光效等。我们将详细解析不同LED芯片材料与结构如何影响其光谱特性，以及如何通过组合不同颜色LED实现所需的光谱。本章还将重点介绍LED的配色技术，包括三基色（红、绿、蓝）LED组合、宽光谱LED、以及如何通过光谱匹配实现高显色指数和特定应用场景的光照需求。我们将探讨如何通过精确控制各色LED的电流比例来调整输出光谱，从而获得准确的色彩还原。此外，还将介绍LED的光学设计，如透镜、反射杯等二次光学元件的设计，以实现光束角的控制、光强分布的优化和光损失的降低。 第六章：LED的热学特性与散热设计 LED工作过程中产生的热量是影响其性能、寿命和可靠性的关键因素。本章将深入分析LED的发热机理，包括电注入、复合发光、电流泄漏等产生的热量。我们将详细讲解LED结温（Junction Temperature）的概念及其对LED性能的影响，并介绍评估LED热阻的技术。在此基础上，本章将重点阐述LED散热设计的重要性与常用方法。内容将涵盖自然对流、强制对流、热传导、热辐射等多种散热方式。我们将介绍各种散热器件，如散热片、风扇、热管、相变材料等，并分析它们在不同应用场景下的适用性。此外，还将探讨PCB的散热设计、器件封装的散热优化以及整体系统的热管理策略。 第七章：LED照明系统集成与应用 本章将从系统层面探讨LED照明的设计与集成。我们将介绍LED照明灯具的基本构成，包括LED芯片、驱动电路、散热结构、光学元件、外壳等。我们将详细讲解不同类型LED灯具的设计要求与实现方法，如筒灯、射灯、灯管、面板灯、户外照明灯具等。本章还将重点关注LED照明系统在信息技术领域的应用，例如LED显示屏、智能照明系统、可见光通信（VLC）等。我们将探讨如何将LED照明与物联网（IoT）、传感器技术、控制系统相结合，实现智能化的照明控制、能源管理和信息传输。 第八章：LED照明的质量检测与可靠性评估 为了确保LED照明产品的性能和寿命，质量检测与可靠性评估至关重要。本章将介绍LED照明产品的各项关键性能指标的检测方法，包括光度学参数（光通量、照度、亮度）、色度学参数（色温、CRI、主波长）、电学参数（电压、电流、功率）以及热学参数（结温、热阻）的测量技术。我们将介绍相关的国家标准和行业标准。此外，本章还将重点探讨LED照明产品的可靠性评估方法，如加速寿命试验、恒定应力试验、循环应力试验等。我们将分析不同应力因素（如温度、湿度、电压、电流）对LED器件和系统的影响，并介绍如何通过可靠性数据预测产品寿命。 第九章：LED照明技术的发展趋势与未来展望 本章将对LED照明技术的未来发展进行前瞻性探讨。我们将关注诸如高光效LED、深紫外LED、量子点LED（QLED）、Micro-LED等前沿技术的发展动态。同时，还将探讨LED照明在智慧城市、健康照明（如仿生照明、节律照明）、植物照明、汽车照明、以及与人工智能、大数据等新兴技术的融合应用。我们将分析LED照明技术在推动节能减排、改善生活品质、促进新兴产业发展等方面的潜力，并展望其在未来光电信息科学与工程领域的广阔前景。 三、 特色与亮点 理论与实践并重： 本书在深入阐述半导体发光机理、器件结构等理论知识的同时，也注重实际工程应用，详细介绍LED芯片制备、驱动电路设计、散热技术、系统集成等关键工程问题。 学科交叉融合： 本书紧密围绕“光电信息科学与工程”的学科特点，将半导体照明技术置于更广阔的学科背景下进行阐述，强调其在信息处理、通信、显示等领域的潜在应用。 前沿技术追踪： 本书紧跟LED照明技术发展的最新动态，对量子点LED、Micro-LED等前沿技术进行了介绍，并对未来的发展趋势进行了展望。 实例分析： 书中将穿插大量的典型案例和工程实例，帮助读者更好地理解抽象的理论概念，掌握实际的工程应用技巧。 图文并茂： 为了增强可读性和理解性，本书将配以丰富的图表、示意图和实验数据，力求将复杂的知识以直观易懂的方式呈现。 四、 目标读者 本书适合高等院校电子信息工程、光电信息科学与工程、物理学、材料科学与工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事LED照明产品研发、设计、生产、销售和技术支持的工程师、科研人员。 五、 结语 半导体照明技术是当前光电信息科学与工程领域最活跃、最具发展潜力的方向之一。我们希望通过本书的编写，能够为读者搭建一个坚实的理论基础和全面的实践指导，激发大家对该领域研究的兴趣，共同推动半导体照明技术的不断进步，为构建更加绿色、智能、美好的未来贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我拿到《半导体照明技术》这本书的时候，并没有抱太高的期望，想着也许就是一本枯燥的技术手册。但出乎意料的是，这本书读起来相当有趣，而且信息量巨大。它不像是那种只讲理论的书，而是将理论与实际应用紧密结合。我尤其喜欢关于“光学设计”和“热管理”的章节，作者用通俗易懂的语言解释了这些看似复杂的问题。比如，在讲到LED的散热时，书中不仅介绍了传统的散热方法，还提到了很多创新的散热技术，并且配有大量的图示，让我能够直观地理解。这对于我在学习过程中遇到的很多实际问题，都提供了很有价值的指导。而且，书中的参考文献和案例都非常丰富，这表明作者在写作过程中做了大量的研究，并且能够将最前沿的技术和最实际的应用案例呈现给读者。我甚至觉得，这本书可以作为一名初入行者快速入门的宝典，也能帮助有一定基础的专业人士拓展视野。我还会推荐给我的朋友们，让他们也来体验一下这本书的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本《半导体照明技术》真的让我耳目一新。虽然我不是科班出身，但对这个领域一直充满好奇。书的开头部分，关于半导体材料的性质和器件的物理原理，讲得非常清晰，甚至还用了不少生动的类比，让原本晦涩的理论变得容易理解。我尤其喜欢关于PN结和载流子注入的讲解，作者用一种非常直观的方式展现了光是如何在半导体内部产生的，这一点在很多同类书籍里都很难做到。后面关于LED的结构和工作机制的描述，也详细地介绍了不同类型的LED，比如PN结LED、异质结LED等等，并解释了它们各自的优缺点以及适用场景。我以前总觉得LED就是一闪一闪发光的，现在才明白它背后有如此复杂的科学原理和精巧的设计。书中还提到了一些与LED性能密切相关的因素，比如量子效率、光提取效率等，这些概念我之前从未接触过，但通过这本书的学习，我有了初步的了解。而且，作者似乎在努力让理论与实际应用相结合，后面的章节也开始涉及LED的驱动电路和散热设计，这些都是在实际生产中非常重要的问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书《半导体照明技术》给我最大的感受就是它的系统性和前瞻性。作者在梳理了半导体照明的基础原理和核心技术之后，并没有停滞不前，而是将目光投向了未来。我特别喜欢关于“智慧照明”和“物联网”与LED结合的部分，书中详细阐述了如何通过集成传感器、控制芯片和通信模块，将LED照明系统智能化，实现远程控制、场景联动、动态调节等功能。这让我看到了LED照明不再仅仅是提供光线的工具，而是可以成为智慧家居、智慧城市的重要组成部分。书中对LED在特种照明领域的应用也做了深入探讨，比如植物照明、医疗照明、紫外LED等。这些应用方向的介绍，让我看到了LED技术的多样化和无限可能性。作者不仅关注技术本身，还对LED照明的市场前景、产业政策以及未来发展趋势进行了预测和分析，为我提供了宝贵的参考信息。整体而言，这本书的知识体系非常完整，既有深度又有广度，非常适合对半导体照明技术有浓厚兴趣的读者。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在阅读《半导体照明技术》之前，我对“光电信息科学与工程”这个领域了解不多，甚至觉得它离我的生活很遥远。然而，这本书的出现彻底改变了我的看法。它不仅仅是一本技术教材，更像是一扇窗口，让我窥见了半导体照明背后蕴含的巨大科学魅力和工程智慧。书中对于LED芯片制造工艺的介绍，虽然有些专业术语，但作者的解释非常详尽，从外延生长到芯片加工，每一步都描述得一丝不苟。我了解到，一个小小的LED灯泡，背后凝聚了多少精密的工艺和尖端的技术。更让我惊喜的是，书中还专门辟出了章节来介绍LED的可靠性与寿命问题，以及相关的测试方法和标准。这一点对于我这样的普通消费者来说，非常实用，能帮助我更好地选择和使用LED产品，避免一些不必要的损失。书中还对LED照明的节能优势进行了详细的量化分析，通过图表和数据展示了LED照明在减少碳排放、节约能源方面的巨大贡献。这让我深刻认识到，半导体照明不仅仅是为了“亮”，更是为了“更环保、更可持续”。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《半导体照明技术》，我就被它庞大的信息量给震撼了。这本书不仅仅局限于基础理论，更是深入探讨了当前半导体照明领域的前沿技术和发展趋势。我特别关注了关于“色温”和“显色指数”的章节，书中对这两个概念的阐述非常到位，不仅解释了它们的物理意义，还详细介绍了如何通过调整LED的芯片配方和封装工艺来精确控制光色和显色性能。这对于我理解市面上各种“冷白光”、“暖黄光”的LED灯具，以及它们在不同场景下的应用效果，提供了非常专业的视角。此外，书中的“照明设计”章节也让我印象深刻，它详细讲解了如何根据不同空间的功能需求，选择合适的LED光源，并进行合理的布局和配光，以达到最佳的照明效果和节能目标。从家庭照明到商业照明，再到城市景观照明，作者都提供了丰富的案例分析和实践建议，让我看到了半导体照明技术在实际应用中的巨大潜力。书中还提及了一些新兴的LED技术，例如可调光调色LED、高功率LED等，这些内容无疑为我打开了新的视野，激发了我对未来照明发展的无限遐想。