半導體照明概論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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柴廣躍 著

圖書標籤:

• 半導體照明
• LED
• 照明工程
• 光電技術
• 半導體材料
• 照明設計
• 固態照明
• 節能技術
• 顯示技術
• 照明應用

店鋪： 電子工業齣版社官方旗艦店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121287596

商品編碼：29510592339

包裝：平塑

開本：16

齣版時間：2016-05-01

商品參數

讀者對象：

    本書知識全麵，論述深入淺齣，注重理論與實踐相結閤，可作為高等院校相關專業本科高年級學生和研究生的教材和參考書，也可作為半導體照明行業從業人員的培訓參考資料及相關工程技術人員的參考資料。

內容介紹

內容介紹：

      本書以半導體發光為主軸，將半導體照明相關知識全麵整閤，為讀者提供瞭全麵的基礎原理與應用介紹，內容集學術性與應用性為一體。讀者隻要具備大學物理、高等數學的基礎知識就可閱讀本教材。全書共分為8章，第1章簡述瞭電光源與照明的發展及半導體照明行業的概貌，第2章結閤半導體照明技術介紹瞭光度學與色度學的基礎知識，第3章介紹瞭半導體照明光源的物理基礎，第4章介紹瞭發光二極管原理、主要性能及白光源的實現，第5章介紹瞭半導體照明光源的材料與器件，第6章介紹瞭半導體照明燈具、評價與設計技術，第7章簡要介紹瞭有機發光二極管（OLED）的知識，第8章簡要介紹瞭半導體照明技術的發展與展望。

目錄

目錄：

第1章  緒論    1

1.1  光源與照明的發展曆史    2

1.2  典型電光源    3

1.2.1  白熾燈與鹵鎢燈    4

1.2.2  熒光燈、節能燈和無極燈    5

1.2.3  高壓鈉燈    6

1.2.4  半導體照明光源    7

1.3  照明的經濟核算    8

1.4  照明設計標準簡介    9

1.5  照明電器産品標準簡介    11

1.6  照明的生物安全    13

1.7  綠色照明    14

1.8  半導體照明技術與産業    15

1.8.1  技術特點    15

1.8.2  産業概述    16

1.8.3  發展與創新    19

思考題    19

參考資料    20

第2章  光度學與色度學基礎    22

2.1  人眼結構與視覺    22

2.2  光度學    23

2.2.1  視覺函數    23

2.2.2  輻射度學與基本參量    24

2.2.3  光度學與基本參量    25

2.2.4  輻射光源的光視效能與光效    27

2.3  色度學    27

2.3.1  顔色匹配函數與色度圖    27

2.3.2  色純度    33

2.3.3  白光光源色參數    34

2.3.4  顔色的混閤與顯色性    36

2.4  輻射光源的光色指標    39

思考題    41

習題    41

參考資料    42

第3章  半導體照明光源物理基礎    43

3.1  晶體學基礎    43

3.1.1  空間點陣    43

3.1.2  晶麵指數和晶嚮指數    44

3.1.3  常見晶體結構及其幾何特徵    45

3.1.4  晶體的堆垛方式    46

3.2  晶體的電子結構    47

3.2.1  晶體的結閤鍵    47

3.2.2  晶體中電子的能態    48

3.2.3  晶體的結閤能    51

3.3  半導體基礎    54

3.3.1  能帶與載流子的運動    54

3.3.2  本徵半導體    55

3.3.3  摻雜半導體    55

3.3.4  簡並半導體及能帶    57

3.3.5  外加電場下半導體的能帶圖    58

3.4  直接帶隙與間接帶隙半導體    59

3.5  pn結及特性    60

3.5.1  pn結的形成    60

3.5.2  pn結的特性    61

3.5.3  載流子的復閤    65

3.6  半導體發光材料條件    70

3.7  異質結及特性    73

3.7.1  異質結概念    73

3.7.2  異質結半導體材料特性    74

3.8  量子阱及特性    76

思考題    78

習題    79

參考資料    79

第4章  發光二極管    81

4.1  發光二極管芯片結構及原理    81

4.1.1  發光二極管芯片基本結構    81

4.1.2  光子與電子的相互作用    82

4.1.3  發光二極管原理    84

4.2  雙異質結發光二極管    86

4.3  量子阱結構發光二極管    88

4.4  發光二極管特性    89

4.4.1  電性能    89

4.4.2  光性能    92

4.4.3  熱性能    98

4.5  白光發光二極管    102

4.5.1  熒光粉轉換白光發光二極管    103

4.5.2  多芯片封裝白光發光二極管    105

4.5.3  單片集成白光發光二極管    106

4.6  照明用白光發光二極管的特徵參數與要求    108

4.6.1  光通量    108

4.6.2  發光效率    109

4.6.3  顯色指數    110

4.6.4  色溫    111

4.6.5  穩定性    112

4.6.6  熱阻對色溫的影響    112

4.6.7  抗靜電特性    115

4.6.8  典型産品    117

思考題    118

習題    118

參考資料    119

第5章  半導體照明光源材料與器件    121

5.1  半導體發光材料體係    123

5.1.1  化閤物半導體    123

5.1.2  發光二極管典型材料    124

5.2  外延技術    129

5.2.1  晶體結構與外延    129

5.2.2  典型外延技術    131

5.2.3  GaN基外延材料的MOCVD生長    138

5.2.4  外延材料的測試分析    141

5.3  芯片技術    144

5.3.1  芯片工藝流程    144

5.3.2  芯片結構與實現    148

5.4  光萃取技術    151

5.4.1  基本原理    151

5.4.2  芯片設計與光提取    151

5.5  熒光材料    159

5.5.1  發光與發光材料    159

5.5.2  照明燈用發光材料    164

5.5.3  白光LED用發光材料    165

5.6  LED封裝材料與技術    181

5.6.1  封裝材料    182

5.6.2  封裝工藝    184

5.6.3  典型封裝結構    187

5.6.4  熱管理    192

思考題    195

參考資料    196

第6章  半導體照明燈具、評價與設計技術    201

6.1  半導體照明燈具    201

6.1.1  基本構成    201

6.1.2  典型燈具及應用    202

6.2  半導體照明燈具評價    205

6.2.1  燈具配光麯綫    206

6.2.2  光束角    206

6.2.3  光通量    207

6.2.4  色溫    207

6.2.5  顯色指數    207

6.2.6  燈具遮光角    208

6.2.7  燈具發光效率    208

6.2.8  燈具利用係數    208

6.3  半導體照明燈具設計    208

6.3.1  光學設計    208

6.3.2  驅動電路設計    216

6.3.3  可靠性設計    230

6.4  照明中的控製技術    252

6.4.1  智能燈具的應用現狀    252

6.4.2  智能照明中的傳感器技術    253

6.4.3  智能照明中的MCU    254

6.4.4  智能照明中的通信網絡    258

6.5  半導體照明標準    264

6.5.1  我國半導體照明産品的標準體係    264

6.5.2  國內外標準化組織    266

6.5.3  主要標準概述    268

思考題    272

習題    272

參考資料    273

第7章  有機發光二極管    276

7.1  有機半導體發光機理    276

7.2  OLED的電氣性質    278

7.2.1  載荷子注入模型    278

7.2.2  載荷子輸運模型    278

7.3  OLED材料    279

7.4  OLED的器件結構    282

7.4.1  OLED的一般結構    282

7.4.2  OLED照明專用結構    283

7.5  OLED的製備工藝    285

7.6  OLED的封裝    288

7.7  OLED的應用    290

7.7.1  OLED的顯示應用    290

7.7.2  OLED的照明應用    292

思考題    293

第8章  半導體照明展望    294

8.1  概述    294

8.2  技術發展    295

8.2.1  LED材料、器件與封裝    296

8.2.2  可見光通信技術    297

8.2.3  非視覺照明應用技術    298

8.3  市場分析    298

8.3.1  總體市場前景趨勢    299

8.3.2  分類市場規模分析    300

參考資料    305

附錄A  中外文對照關鍵詞索引    307

璀璨科技的黎明：探索光影世界的奧秘 在人類文明的長河中，光，作為最古老、最直接的感知媒介，始終扮演著至關重要的角色。從遠古先民圍坐篝火取暖、照明，到現代社會遍布城鄉的光明網絡，人類對光明的追求從未停歇。而在這場漫長的探索與革新中，一種顛覆性的技術——半導體照明——正以其前所未有的效率、持久性與智能化，點亮著我們的現在，並以前所未有的力量塑造著我們的未來。 本書並非一本技術手冊，它旨在帶領讀者深入光影的奇妙世界，揭示隱藏在璀璨光芒背後的科學原理、工程智慧以及它對我們日常生活和社會發展産生的深遠影響。我們將一同踏上一段穿越時空的旅程，從對光的基本認識齣發，逐步深入到現代照明技術的演進，並最終聚焦於當前最令人振奮的半導體照明領域。 第一章：光的本質與早期探索 在一切技術革新之前，我們必須理解“光”本身。本章將迴顧人類對光認識的漫長而麯摺的曆程。從古希臘哲學傢們關於光的樸素猜想，到牛頓的微粒說和惠更斯的光波說之爭，再到麥剋斯韋方程組統一瞭電與磁，揭示瞭光作為電磁波的本質，我們見證瞭人類智慧在理解這個宇宙基本現象上的不懈努力。 我們將探討光的波粒二象性，這是量子力學中最令人著迷的課題之一，它解釋瞭光為何有時錶現齣粒子性，有時又錶現齣波動性。瞭解光的頻譜，從我們肉眼可見的可見光，到不可見的紫外綫和紅外綫，將幫助我們理解不同波長的光所擁有的獨特能量和應用潛力。 此外，本章還會簡要迴顧早期的人工照明技術，如油燈、蠟燭、白熾燈和熒光燈。這些技術雖然在當時是偉大的發明，但也存在著效率低下、壽命短、環境汙染等問題。通過瞭解這些先驅者的智慧和局限，我們更能體會到半導體照明的革命性意義。 第二章：半導體材料的奇跡 半導體照明的核心在於“半導體”材料。本章將為你揭開半導體材料神秘的麵紗。什麼是半導體？它為何介於導體和絕緣體之間？我們將深入淺齣地介紹半導體的能帶理論，理解電子在半導體材料中的運動規律，以及摻雜（doping）技術如何改變半導體的導電性能，從而為創造發光器件奠定基礎。 矽（Silicon）和砷化鎵（Gallium Arsenide）等常見的半導體材料將是重點介紹的對象。我們將探討它們的晶體結構、電子特性以及它們在不同應用場景下的優勢。特彆地，我們將聚焦於那些能夠發齣特定波長光綫的“化閤物半導體”，如氮化鎵（Gallium Nitride, GaN）和磷化銦（Indium Phosphide, InP），這些材料是實現高效發光二極管（LED）和激光二極管（LD）的關鍵。 本章還將簡要介紹半導體器件製造的基本工藝，如外延生長、光刻、刻蝕等。這些精密而復雜的工藝是實現高品質半導體芯片的基石，也是半導體照明技術能夠大規模生産和普及的前提。 第三章：發光二極管（LED）：點亮未來的核心 發光二極管（LED）無疑是半導體照明的明星。本章將深入剖析LED的發光原理。當電流通過PN結時，電子和空穴復閤，釋放齣能量，這些能量就以光子的形式輻射齣來。我們將詳細解釋不同材料組閤如何産生不同顔色的光，例如，氮化鎵基LED可以發齣藍色光，通過磷化物塗層可以實現白色光的産生。 LED的技術發展速度驚人，從最初隻能發齣單一顔色的指示燈，到現在能夠提供各種色溫、高亮度、長壽命的照明光源，LED經曆瞭無數次的突破。本章將梳理LED在亮度、效率、壽命、顯色性（CRI）等關鍵性能指標上的進步曆程。 我們將重點介紹“白光LED”的實現機製，這是LED照明普及的關鍵。不同於熒光燈，白光LED通常是通過藍光LED激發熒光粉來産生白光，這為實現更廣闊的光譜分布和更好的色彩還原提供瞭可能。 此外，本章還會探討LED芯片的結構、封裝技術以及如何通過優化設計來提高LED的光輸齣效率和穩定性。 第四章：激光二極管（LD）：聚焦能量之光 除瞭LED，激光二極管（LD）作為另一種重要的半導體光源，也在照明領域展現齣巨大的潛力。本章將闡述LD的發光原理，它與LED在機製上的關鍵區彆在於“受激輻射”——通過激勵原子或分子發射齣與入射光具有相同頻率、相位和方嚮的光。 我們將介紹LD的光腔結構、增益介質以及閾值電流等關鍵概念。激光的特性——單色性好、方嚮性強、相乾性高——使其在特定應用場景下具有LED無法比擬的優勢，例如，高強度聚焦照明、精確的光學測量以及一些特殊的光場應用。 雖然目前LD在通用照明中的應用不如LED廣泛，但其在一些高端照明和特殊領域（如舞颱燈光、汽車前大燈的遠光部分）的應用正在逐步興起，其高亮度和精確的光束控製能力使其備受矚目。 第五章：智慧之光：LED照明的智能化與未來 半導體照明最激動人心的特徵之一，便是其與智能化技術的完美融閤。本章將探討LED照明的智能化發展趨勢。 我們首先會介紹“可調色溫”和“可調亮度”LED的工作原理，這使得照明不再是單一的、靜態的光源，而是可以根據環境、時間甚至人的情緒進行調整的動態體驗。接著，我們將深入探討“智能照明係統”的概念，包括無綫通信技術（如Wi-Fi、藍牙、Zigbee）在控製LED網絡中的應用，以及如何通過物聯網（IoT）平颱實現對照明設備的遠程控製、場景預設和自動化管理。 智能照明不僅僅是亮度的調節，它更關乎“智能”。本章將闡述智能照明如何與傳感器（如光綫傳感器、人體感應傳感器）協同工作，實現節能和舒適性的最大化。例如，當室內光綫充足時，智能照明係統會自動降低LED的亮度，甚至關閉燈光，從而大大節約能源。 展望未來，本章還將觸及一些前沿的智能照明概念，如“情景照明”——根據特定活動（如閱讀、觀影、用餐）自動調整光綫參數，營造最佳氛圍；“健康照明”——模擬自然光的變化，調節照明的色溫和強度，以改善人們的晝夜節律，提升健康水平；甚至更具科幻色彩的“可見光通信”（Li-Fi），利用LED的光信號進行高速數據傳輸，為信息時代開闢新的通道。 第六章：不止於照明：半導體光技術的廣闊應用 半導體發光技術早已超越瞭傳統的照明範疇，在眾多領域展現齣強大的生命力。本章將拓展視野，探索半導體發光技術的廣闊應用。 我們將從LED在顯示技術中的應用談起，如LED屏幕（電視、手機、戶外廣告牌）如何憑藉其高亮度、高對比度和廣色域，徹底改變瞭我們觀看信息的方式。接著，我們將介紹LED在醫療領域的重要作用，例如，LED光動力療法（PDT）在癌癥治療中的應用，以及LED在皮膚病治療、傷口愈閤等方麵的潛力。 此外，本章還將觸及LED在農業領域的應用，如植物生長燈，通過提供特定光譜的光照，優化植物的光閤作用，加速生長，提高産量。我們還會探討LED在通信領域的應用，如LED作為激光通信的信源，以及可見光通信（Li-Fi）的發展前景。 最後，本章將目光投嚮更遙遠的未來，例如，半導體激光在工業加工、科學研究、以及太空探索中的應用。這些應用無不彰顯齣半導體發光技術作為一種通用技術，其潛力和影響力將持續擴散。 結語：擁抱光明，智啓未來 半導體照明，以其卓越的性能和無限的潛力，正在深刻地改變著我們的生活方式、工作模式乃至整個社會的麵貌。從節能減排的環保需求，到提升生活品質的舒適追求，再到賦能未來智慧社會的科技驅動，半導體照明都扮演著不可或缺的角色。 本書希望通過對光的基本原理、半導體技術的演進、LED和LD的核心機製，以及智能化與多元化應用的深入探討，為讀者構建一個關於半導體照明的全麵認知框架。我們並非要培養齣技術專傢，而是希望每一位讀者都能在閱讀後，對這片璀璨的科技領域産生濃厚的興趣，都能理解光是如何被智慧地創造和運用的，並能從中看到無限的可能性。 讓我們共同擁抱這片由半導體照明點亮的未來，感受科技進步帶來的溫暖與光明，並期待著更多突破性的創新，將我們的世界照得更加美好、更加智能。

評分☆☆☆☆☆

從內容的廣度和深度來看，這本書無疑是一部重量級的參考手冊。它所覆蓋的知識點非常全麵，從最基礎的材料特性到復雜的係統集成，幾乎形成瞭一個完整的知識閉環。作者在某些特定領域，比如器件的性能優化和失效分析方麵，提供瞭非常深入的見解和實用的分析方法，這些內容顯然是基於多年的實踐經驗總結齣來的，價值非凡。我嘗試用它來解決一個工作中的實際問題時，發現其中提供的分析框架和解決思路具有很強的普適性和操作性。唯一的不足，也許是由於內容過於龐雜，部分篇幅的更新速度可能跟不上技術迭代的飛速發展。在這個日新月異的領域，書籍的滯後性是難以避免的挑戰，如果能配閤在綫資源或定期的勘誤更新機製，那就更好瞭。但即便如此，其作為基礎理論和方法論的參考價值，在未來相當長的一段時間內依然是無可替代的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版布局是其一大亮點，清晰的邏輯結構和閤理的章節劃分，極大地提升瞭閱讀的流暢性。我特彆欣賞作者在處理復雜概念時所采用的圖文並茂的方式，那些精細繪製的示意圖和流程圖，往往能起到韆言萬語難以達到的解釋效果。特彆是那些涉及到器件結構和工作原理的部分，圖示的精確度極高，幾乎不需要讀者進行額外的想象和推斷。不過，在某些交叉學科的術語解釋上，我感覺還可以再增加一些行業內的“黑話”或者更接地氣的比喻，畢竟對於初學者來說，教科書式的語言有時會顯得過於刻闆和疏離。另外，如果能在每章的末尾設置一個“知識點迴顧與自測”的小環節，相信對於鞏固學習效果會更加有幫助，也能讓讀者更直觀地檢驗自己的掌握程度。這種細緻入微的編排，體現瞭作者對讀者學習路徑的深度思考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術態度是極其認真的，它沒有采取迎閤大眾口味的浮誇敘事，而是堅持用一種冷靜、客觀的筆觸去剖析專業問題。這種對真理的執著追求，使得這本書充滿瞭知識分子的風骨。我個人認為，真正的專業書籍，其價值不應在於它能多快教會你“做什麼”，而在於它能讓你深刻理解“為什麼會是這樣”。這本書恰恰在“為什麼”的層麵做得極其齣色，它構建瞭一個強大的理論支撐體係，讓你在麵對新的技術變革時，依然能夠憑藉紮實的理論基礎做齣準確的判斷。當然，這種深度也意味著學習的門檻相對較高，需要讀者投入大量的時間進行消化和吸收，它不是一本可以輕鬆消遣的書籍。它更像是一位沉默的、極具智慧的導師，在你需要的時候，提供最可靠的思想導航。閱讀它，更像是一場智力的攀登，迴報是堅實可靠的知識結構。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字風格頗具學術深度，語言精確、邏輯嚴密，但又不失應有的可讀性。作者在敘述理論框架時，展現齣一種深厚的功底，對於基礎原理的追溯和發展脈絡的梳理非常到位，讓人感覺知識體係是建立在堅實的曆史基礎之上的。我尤其欣賞作者在引證文獻和前沿研究成果時的嚴謹態度，每一個重要的論斷背後似乎都有詳實的數據和實驗支撐。然而，對於那些剛剛跨入這個領域的年輕讀者來說，可能需要更高的專注度和一定的背景知識儲備纔能完全跟上作者的思維節奏。有些地方的論述過於濃縮，如果能用更具啓發性的提問或者更長的鋪墊來引導，或許能更好地激發讀者的好奇心和探索欲。總的來說，這是一部可以作為“案頭字典”和“進階指導”的典範之作，但對於零基礎入門，可能需要搭配一些更淺顯的輔讀材料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計確實很吸引人，封麵的設計簡潔大氣，主色調的選用也非常符閤專業書籍的調性。剛拿到手的時候，我就被它沉甸甸的質感和精良的印刷質量所打動。內頁的紙張選擇也相當考究，閱讀起來觸感舒適，即便是長時間翻閱，眼睛也不會感到過分的疲勞。我認為，一本好的教材或參考書，除瞭內容本身的價值之外，其物理形態也是影響讀者體驗的重要因素。從這本書的整體包裝和裝幀來看，齣版方在這方麵下瞭不少功夫，體現齣對知識傳播的尊重。不過，我也注意到書脊在頻繁翻閱後可能會有些許磨損的跡象，這或許是所有精裝書籍都難以避免的通病，但如果能在書脊的粘閤工藝上再做優化，那就更完美瞭。總體而言，作為一本麵嚮專業領域的書籍，它的外觀和手感絕對是上乘之作，讓人願意時常把它擺在案頭，隨時翻閱。