光電信息科學與工程係統教材：半導體照明技術 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　在全球性節能減排的低碳經濟浪潮中，由於LED具有高效節能、綠色環保、壽命長、體積小、易於集成與智能控製等諸多優點，半導體照明正在引起全球性的照明技術革命。
　　《光電信息科學與工程係統教材：半導體照明技術》係統地介紹瞭照明的基礎知識和LED的基本原理、基本特性和LED照明的主要技術，內容翔實豐富、簡明實用。主要包括光度學、色度學、照明史、LED的基本原理、LED基本特性、LED製備技術、LED照明光學設計技術、LED照明散熱設計技術、LED照明電源設計技術、LED照明測量技術、LED照明專利的應用等。
　　《光電信息科學與工程係統教材：半導體照明技術》可作為高等學校信息顯示與光電技術、光電子科學與技術、半導體器件物理、應用物理、微電子物理、材料科學工程等相關專業本科生的教材，也可供相關專業科技人員、工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

1 光度學與色度學基礎
1.1 光度學基礎
1.1.1 光的本質和基本概念
1.1.2 光的傳播特性
1.1.3 光度量
1.2 色度學基礎
1.2.1 CIE-RGB錶色係統
1.2.2 CIE-XYZ錶色係統
1.2.3 CIE色度計算
1.2.4 均勻色空間
1.2.5 與色彩有關的照明參量
1.3 人眼的視覺
1.3.1 人眼的構造
1.3.2 人眼的視覺特性

2 照明基礎
2.1 照明曆史
2.2 自然光源
2.3 人工光源
2.3.1 白熾燈
2.3.2 鹵鎢燈
2.3.3 熒光燈
2.3.4 低壓鈉燈
2.3.5 高壓氣體放電燈
2.3.6 無電極放電燈
2.3.7 照明的經濟核算

3 LED基礎知識
3.1 LED的發展曆史
3.1.1 紅光LED的誕生
3.1.2 彩色LED的發展
3.1.3 照明用LED的發展
3.2 LED的發光原理
3.2.1 發光原理
3.2.2 材料體係
3.2.3 基本電緻發光結構
3.3 LED的基本特性
3.3.1 LED的電學特性
3.3.2 LED的光學特性
3.3.3 LED的熱特性
3.3.4 LED的其他特性

4 LED製備技術
4.1 LED襯底選擇
4.1.1 LED襯底材料的要求
4.1.2 LED襯底材料的種類
4.2 LED外延技術
4.2.1 LED對外延材料的基本要求
4.2.2 幾種常用的LED外延材料
4.2.3 LED外延層的製備技術及設備
4.3 LED芯片技術
4.3.1 LED芯片製造技術
4.3.2 LED芯片優化技術
4.4 LED封裝技術
4.4.1 小功率LED封裝（引腳式封裝）
4.4.2 錶麵貼裝封裝
4.4.3 功率型封裝
4.5 LED分選技術
4.5.1 LED分選的必要性
4.5.2 LED的分選方法
4.5.3 LED分選技術的發展現狀與趨勢
4.6 白光LED技術
4.6.1 人造白光
4.6.2 白光LED的實現方法

5 LED照明光學設計技術
5.1 非成像光學簡介
5.1.1 非成像光學的分支之一：照明非成像光學
5.1.2 非成像光學與成像光學的區彆
5.1.3 非成像光學的主要基本概念——光學擴展量
5.2 自由麯麵光學元件設計
5.2.1 微分方程法進行自由麯麵光學元件設計的基本原理
5.2.2 自由麯麵光學元件的設計方法
5.2.3 自由麯麵反射鏡照明係統的設計
……
6 LED照明散熱設計
7 LED驅動設計
8 LED照明的測量
9 LED照明的應用
附錄1 專利基礎知識概述
附錄2 專業詞匯
參考文獻

前言/序言

光電信息科學與工程係列教材：半導體照明技術 一、 前言 在當代科技發展的浪潮中，光電信息科學與工程領域扮演著舉足輕重的角色，其理論與技術的創新深刻地影響著我們認識世界、改造世界的方式。在這個蓬勃發展的學科體係下，高效、節能、環保的照明技術是不可或缺的重要組成部分。本書——《半導體照明技術》，正是立足於光電信息科學與工程的宏觀視角，聚焦於當前照明技術革新的核心——半導體照明，力求為相關專業的研究者、工程師以及高等院校學生提供一本全麵、深入、實用的教材。 本書的編寫旨在係統地闡述半導體照明的基本原理、關鍵技術、器件設計、係統集成以及未來的發展趨勢。我們深知，半導體照明不僅是傳統照明的替代，更是開啓智慧照明、健康照明、藝術照明新時代的關鍵。因此，本書不僅關注其物理學基礎和工程實現，更強調其在信息科學與工程領域的應用價值和發展潛力。 二、 內容概覽 本書的章節設置邏輯清晰，循序漸進，力求覆蓋半導體照明技術的各個關鍵環節： 第一章：引言與發展曆程 本章將首先對照明技術的發展進行曆史性迴顧，從自然光源、白熾燈、熒光燈等傳統光源的發展脈絡，引齣半導體照明（LED）作為新一代照明技術的核心地位。我們將探討LED照明技術在節能減排、環保可持續發展方麵的巨大優勢，以及其在國民經濟和社會發展中的重要意義。同時，本章還將對半導體照明的發展曆程進行梳理，介紹其從最初的指示燈應用發展到如今的通用照明，再到未來更廣闊的應用前景。我們將觸及LED照明技術在當前全球能源轉型和可持續發展戰略中的戰略定位。 第二章：半導體發光機理與基礎理論 本章將深入探討半導體發光的物理學基礎。我們將從晶體管的PN結理論齣發，詳細講解電子-空穴對的復閤發光過程，包括直接帶隙和間接帶隙半導體的區彆及其對發光效率的影響。內容將涵蓋載流子注入、激子復閤、俄歇復閤等關鍵機製，並分析影響發光效率的因素，如量子效率、光提取效率等。此外，還將介紹不同半導體材料（如III-V族化閤物半導體）的能帶結構、帶隙與發光波長的關係，以及摻雜技術對半導體發光特性的調控作用。我們將詳細解析GaN、InGaN、AlGaN等關鍵材料體係的物理特性，以及它們在不同顔色LED製備中的作用。 第三章：LED芯片結構與製備技術 本章將聚焦於LED芯片的結構設計與製造工藝。我們將詳細介紹不同類型的LED芯片結構，如外延生長結構、PN結結構、異質結結構等，並分析這些結構如何優化載流子注入和復閤效率。內容將涵蓋MOCVD（金屬有機化學氣相沉積）等關鍵外延生長技術，以及其在控製材料成分、摻雜濃度和界麵質量方麵的作用。此外，還將介紹LED芯片的製造工藝，包括光刻、刻蝕、金屬化等關鍵步驟，以及如何通過錶麵形貌控製、窗口層設計等提高光提取效率。我們還會探討垂直結構LED、倒裝芯片LED等先進芯片結構的優勢與應用。 第四章：LED的電學特性與驅動電路 本章將詳細闡述LED的電學特性，包括正嚮電壓、正嚮電流、漏電流、以及不同溫度和電流下的伏安特性麯綫。我們將分析LED的內阻、外量子效率、功率等關鍵參數，並介紹如何通過這些參數評估LED的性能。在此基礎上，本章將深入講解LED驅動電路的設計原理與實現方法。我們將介紹恒流源、恒壓源驅動方式的優缺點，以及各種驅動拓撲結構，如Buck、Boost、Buck-Boost變換器等。同時，還將討論LED驅動電路的關鍵技術，如功率因數校正（PFC）、調光技術（PWM、模擬調光）、過溫保護、短路保護等，並分析不同驅動方案在效率、可靠性、成本等方麵的權衡。 第五章：LED的光學特性與配色技術 本章將深入探討LED的光學特性，包括光譜分布、色溫、顯色指數（CRI）、光效等。我們將詳細解析不同LED芯片材料與結構如何影響其光譜特性，以及如何通過組閤不同顔色LED實現所需的光譜。本章還將重點介紹LED的配色技術，包括三基色（紅、綠、藍）LED組閤、寬光譜LED、以及如何通過光譜匹配實現高顯色指數和特定應用場景的光照需求。我們將探討如何通過精確控製各色LED的電流比例來調整輸齣光譜，從而獲得準確的色彩還原。此外，還將介紹LED的光學設計，如透鏡、反射杯等二次光學元件的設計，以實現光束角的控製、光強分布的優化和光損失的降低。 第六章：LED的熱學特性與散熱設計 LED工作過程中産生的熱量是影響其性能、壽命和可靠性的關鍵因素。本章將深入分析LED的發熱機理，包括電注入、復閤發光、電流泄漏等産生的熱量。我們將詳細講解LED結溫（Junction Temperature）的概念及其對LED性能的影響，並介紹評估LED熱阻的技術。在此基礎上，本章將重點闡述LED散熱設計的重要性與常用方法。內容將涵蓋自然對流、強製對流、熱傳導、熱輻射等多種散熱方式。我們將介紹各種散熱器件，如散熱片、風扇、熱管、相變材料等，並分析它們在不同應用場景下的適用性。此外，還將探討PCB的散熱設計、器件封裝的散熱優化以及整體係統的熱管理策略。 第七章：LED照明係統集成與應用 本章將從係統層麵探討LED照明的設計與集成。我們將介紹LED照明燈具的基本構成，包括LED芯片、驅動電路、散熱結構、光學元件、外殼等。我們將詳細講解不同類型LED燈具的設計要求與實現方法，如筒燈、射燈、燈管、麵闆燈、戶外照明燈具等。本章還將重點關注LED照明係統在信息技術領域的應用，例如LED顯示屏、智能照明係統、可見光通信（VLC）等。我們將探討如何將LED照明與物聯網（IoT）、傳感器技術、控製係統相結閤，實現智能化的照明控製、能源管理和信息傳輸。 第八章：LED照明的質量檢測與可靠性評估 為瞭確保LED照明産品的性能和壽命，質量檢測與可靠性評估至關重要。本章將介紹LED照明産品的各項關鍵性能指標的檢測方法，包括光度學參數（光通量、照度、亮度）、色度學參數（色溫、CRI、主波長）、電學參數（電壓、電流、功率）以及熱學參數（結溫、熱阻）的測量技術。我們將介紹相關的國傢標準和行業標準。此外，本章還將重點探討LED照明産品的可靠性評估方法，如加速壽命試驗、恒定應力試驗、循環應力試驗等。我們將分析不同應力因素（如溫度、濕度、電壓、電流）對LED器件和係統的影響，並介紹如何通過可靠性數據預測産品壽命。 第九章：LED照明技術的發展趨勢與未來展望 本章將對LED照明技術的未來發展進行前瞻性探討。我們將關注諸如高光效LED、深紫外LED、量子點LED（QLED）、Micro-LED等前沿技術的發展動態。同時，還將探討LED照明在智慧城市、健康照明（如仿生照明、節律照明）、植物照明、汽車照明、以及與人工智能、大數據等新興技術的融閤應用。我們將分析LED照明技術在推動節能減排、改善生活品質、促進新興産業發展等方麵的潛力，並展望其在未來光電信息科學與工程領域的廣闊前景。 三、 特色與亮點 理論與實踐並重： 本書在深入闡述半導體發光機理、器件結構等理論知識的同時，也注重實際工程應用，詳細介紹LED芯片製備、驅動電路設計、散熱技術、係統集成等關鍵工程問題。 學科交叉融閤： 本書緊密圍繞“光電信息科學與工程”的學科特點，將半導體照明技術置於更廣闊的學科背景下進行闡述，強調其在信息處理、通信、顯示等領域的潛在應用。 前沿技術追蹤： 本書緊跟LED照明技術發展的最新動態，對量子點LED、Micro-LED等前沿技術進行瞭介紹，並對未來的發展趨勢進行瞭展望。 實例分析： 書中將穿插大量的典型案例和工程實例，幫助讀者更好地理解抽象的理論概念，掌握實際的工程應用技巧。 圖文並茂： 為瞭增強可讀性和理解性，本書將配以豐富的圖錶、示意圖和實驗數據，力求將復雜的知識以直觀易懂的方式呈現。 四、 目標讀者 本書適閤高等院校電子信息工程、光電信息科學與工程、物理學、材料科學與工程等相關專業的本科生、研究生，以及從事LED照明産品研發、設計、生産、銷售和技術支持的工程師、科研人員。 五、 結語 半導體照明技術是當前光電信息科學與工程領域最活躍、最具發展潛力的方嚮之一。我們希望通過本書的編寫，能夠為讀者搭建一個堅實的理論基礎和全麵的實踐指導，激發大傢對該領域研究的興趣，共同推動半導體照明技術的不斷進步，為構建更加綠色、智能、美好的未來貢獻力量。