半导体发光二级管及固体照明 9787030187314 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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史光国，崔凯 校 著

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• 照明技术

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030187314

商品编码：29657678794

包装：平装

出版时间：2007-04-01

基本信息

书名：半导体发光二级管及固体照明

定价：35.00元

作者：史光国,崔凯 校

出版社：科学出版社

出版日期：2007-04-01

ISBN：9787030187314

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

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商品重量：0.341kg

编辑推荐

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内容提要

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固体照明用白光发光二极管由于可以节省能源减少污染且体积小、寿命长，因此已被全世界重视，中、美、日、韩及欧洲各国均积极参与研发工作。
本书系统地介绍有关白光发光二极管的制造方法及固体照明。本书内容详细丰富，包括固体照明概述，发光二极管光取出原理及方法，高功率红光发光二极管，高功率蓝光及绿光发光二极管，高功率紫外线及紫光发光二极管，白光发光二极管及荧光粉，发光二极管封装及固体照明发展趋势与展望等。
本书可供固体照明领域的研发人员、技术人员，以及高校相关专业的师生阅读参考。

目录

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1　固体照明概述
　1.1 照明技术的变迁
　1.2 半导体发光二极管的基本原理
　1.3 照明技术基本参数
　1.4 高亮度发光二极管的应用
　参考文献
2　发光二极管的光取出原理及方法
2.1 发光二极管光取出原理
2.2 增加光取出效率的方法
　　2.2.1　增加内部量子效率
　　2.2.2　改进内部结构
　　2.2.3　改变表面结构及外形
　　2.2.4　基本结构的改变
参考文献
3　高功率红光发光二极管
　3.1 采用斜边结构增加光输出功率
　3.2 组织结构的粗糙面
　3.3 组织粗糙面加斜边结构
　3.4 小反射镜LED
　3.5 连接在有金属反射镜的衬底上
　参考文献
4　高功率蓝光及绿光发光二极管
　4.1 大面积
　4.2 FC LED
　4.3 组织粗糙面
　4.4 几何变形结构
　4.5 薄膜LED
　4.6 图形衬底
　参考文献
5　高功率紫外线及紫光发光二极管
　5.1 UVLED
　5.2 紫光LED
　参考文献
6　白光发光二极管
　6.1 基本考虑
　6.2 白光发光二极管的制作方法
　　6.2.1 利用颜色光二极管
　　6.2.2 蓝光LED加荧光粉
　　6.2.3 紫外线及紫光LED加荧光粉
　　6.2.4 其他方法
　参考文献
7　荧光粉、发光二极管封装及固体照明发展趋势与展望
　7.1 荧光粉
　7.2 发光二极管的封装
　7.3 固体照明发展趋势与展望
　参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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量子跃迁的艺术：光的诞生与现代照明的变革 本书并非一本关于半导体发光二极管（LED）及其在固体照明领域应用的专业技术手册，也无意深入探讨ISBN号为9787030187314的特定著作。相反，我们旨在为您呈现一场关于“光”的宏大叙事，从其最根本的诞生机制——量子跃迁，延展至其如何彻底颠覆我们对照明的认知，并构建出当下及未来的固体照明图景。这是一次跨越物理学、材料科学、工程学乃至美学与人文的探索之旅，旨在揭示光为何如此迷人，以及人类如何利用其最精妙的物理原理，点亮世界的每一个角落。 第一章：微观世界的奇迹——量子跃迁与光子的诞生 在物质的微观层面，存在着一种精妙绝伦的能量转换过程，它赋予了我们看见世界的能力，也孕育了现代照明的基石。这个过程，便是“量子跃迁”。想象一下，原子或分子中的电子，它们并非静止不动，而是 Occupy 着特定的能量“轨道”。当这些电子从一个较高的能量轨道“跳跃”到一个较低的能量轨道时，它们会释放出多余的能量。这种能量的释放，是以一种极其微小且离散的单位——“光子”的形式存在的。 每一个光子都携带着特定量的能量，而这个能量值，决定了它所能发出的光的颜色。红光、绿光、蓝光……这些我们熟悉的色彩，正是不同能量光子的集合。量子跃迁的本质，是物质内部分子或原子能量状态的离散性，以及能量在光子形式下的守恒。这种微观层面的能量转移，如同宇宙最精巧的钟表，精确而有序地敲击着光的诞生。 理解量子跃迁，是理解一切发光现象的起点。它解释了火焰为何发光，荧光灯管为何闪耀，以及我们即将深入探讨的，半导体材料如何在内部实现这种微观世界的“跳跃”，从而发出我们所需要的光。这是一个关于能量转化、物质属性以及宇宙基本规律的迷人故事。 第二章：从半导体材料到“冷光源”——LED的诞生之路 半导体材料，以其独特的导电性能，在现代电子工业中扮演着至关重要的角色。而当这些材料被巧妙地设计和加工，便能成为神奇的发光器件——发光二极管，即LED。LED的发光原理，正是基于前一章所阐述的量子跃迁。 在LED的PN结（P型半导体和N型半导体结合的部分），当施加正向电压时，电子和空穴（电子的缺失）会在PN结区域相遇并复合。在这个复合的过程中，电子会从高能级跌落到低能级，释放出能量，而这部分能量，就以光子的形式发射出来。与传统的白炽灯通过加热灯丝产生光不同，LED的光是电子在半导体材料内部能量跃迁直接产生的，因此被称为“冷光源”，其能量损耗极小，发热量低，效率极高。 LED的光色，在很大程度上取决于其所使用的半导体材料的种类和掺杂（注入其他元素）的方式。通过调整材料的晶体结构和化学成分，科学家们能够精确地控制电子跃迁时释放的能量，从而产生不同波长的光，也就是不同颜色的光。从最初的红光、绿光、黄光，到如今可以发出近乎全光谱的白光，LED材料科学的发展，是其发光特性的关键驱动力。 第三章：点亮世界的“智慧之光”——LED在固体照明领域的革命 “固体照明”一词，强调了LED作为一种固态器件的发光特性，与之相对的是传统的气体放电灯（如荧光灯）或白炽灯。LED的出现，不仅仅是一种新的光源技术，更是一场深刻的照明革命，它改变了我们对照明的理解和使用方式。 首先，卓越的能源效率是LED最显著的优势之一。相较于传统光源，LED能够以更低的能耗产生同等甚至更高的亮度，这意味着巨大的节能潜力。这不仅能显著降低电力消耗，减少碳排放，对环境保护做出贡献，也能为用户节省可观的电费开支。 其次，长寿命与高可靠性让LED在维护成本上具有压倒性优势。LED的寿命可以达到数万小时，远超白炽灯的千小时级别，这意味着用户无需频繁更换灯泡，大大减少了人力和物力成本，尤其是在大型场所或难以触及的区域，这一点尤为重要。 第三，精巧的设计与灵活性为照明设计开辟了无限可能。LED体积小巧，可以被集成到各种形状和尺寸的灯具中，实现前所未有的设计自由度。从纤细的照明灯管，到嵌入式射灯，再到可以弯曲和定制的柔性灯带，LED能够满足各种复杂和创意性的照明需求，为建筑、室内设计、艺术装置等领域带来了全新的视觉体验。 第四，可调性和色彩丰富性赋予了照明“智慧”的内涵。通过驱动电路的控制，LED可以实现亮度、色温（光的冷暖程度）乃至颜色的任意调节。这使得照明不再是简单的“照亮”，而是可以根据不同场景、时间、甚至情绪进行个性化设置。例如，在家庭中，可以根据早晨的需要调整为明亮的白光，傍晚则可以切换为温暖的黄光，营造舒适的居家氛围。在商业空间，动态的色彩变化和亮度调节，能够有效地吸引顾客，提升商品展示效果。 第五，即时亮起与频繁开关的优势也是LED的独特之处。与需要预热才能达到全亮度的气体放电灯不同，LED在接通电源的瞬间就能达到最大亮度，且能够承受频繁的开关操作而不影响其寿命，这使得其在智能控制、传感器联动等方面具有天然的优势。 第四章：不止于“亮”——LED照明的多重价值 LED照明的价值，早已超越了单纯提供光线的物理功能，它已经渗透到我们生活的方方面面，带来多重深远的价值： A. 提升视觉舒适度与健康： 现代LED技术能够提供高质量的光谱，接近自然光，减少了传统光源可能带来的频闪问题，有效缓解眼部疲劳，提升视觉舒适度。某些特定光谱的LED，甚至被研究用于改善情绪、调节生物钟，对人体健康产生积极影响。例如，模拟日出日落的光照变化，有助于改善睡眠质量。 B. 赋能智慧城市与物联网： LED的低功耗、易于控制的特性，使其成为构建智慧城市和物联网的关键节点。集成LED的智能路灯，不仅能提供照明，还能搭载传感器，监测交通流量、空气质量、环境噪声等，并将数据回传至城市管理平台。通过无线通信技术，可以实现远程控制、故障诊断和能耗管理，提升城市运行效率和居民生活品质。 C. 驱动文化艺术与消费体验： LED技术的色彩表现力，为舞台演出、电影制作、主题公园、展览展示等领域带来了前所未有的创意空间。艺术家们能够利用LED灯光创造出令人惊叹的视觉效果，为观众带来沉浸式的体验。在零售业，高显色性LED能够真实还原商品色彩，提升商品的吸引力，刺激消费。 D. 促进可持续发展与节能减排： LED照明的广泛应用，是实现全球能源可持续发展目标的重要途径。通过替换传统高能耗光源，LED能够显著降低能源消耗，减少温室气体排放，为应对气候变化贡献力量。其长寿命特性也减少了废弃物的产生，符合循环经济的理念。 E. 拓展应用边界，创新无限： LED的应用早已不再局限于照明。如今，LED技术正被广泛应用于显示屏（如电视、手机屏幕）、指示灯、医疗设备、农业（植物生长灯）、甚至汽车照明等领域。其快速的发展和技术的不断突破，预示着未来LED将解锁更多令人兴奋的应用场景。 结语：光明的未来，触手可及 光，是宇宙中最古老、最美好的馈赠之一。而LED，则是人类利用这一馈赠，点亮现代文明的智慧结晶。从微观世界的量子跃迁，到宏观世界的智能照明，LED技术的发展，是一部关于科技创新、能源革新和生活品质提升的宏大篇章。 当我们抬头仰望夜空中璀璨的星辰，或是低头凝视城市中闪烁的霓虹，我们都在感受着光的力量。而LED，正在以其前所未有的效率、灵活性和智能化，不断重塑着我们与光的关系，点亮一个更加节能、健康、多彩、智慧的未来。这本书所描绘的，是光明的过去、现在，以及那更加辉煌的未来，它属于我们每一个人。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，它不像许多技术书籍那样充斥着生硬的术语和复杂的数学推导，反而带着一种沉稳而富有逻辑的叙事感。作者似乎非常懂得读者的心境，总能在关键的理论节点处设置“小贴士”或“历史回顾”，这种穿插使得阅读过程充满了发现的乐趣。比如，在介绍异质结界面缺陷的形成机制时，作者插入了一段关于早期砷化镓器件研发过程中的几次重要突破，这不仅丰富了知识的背景，也让人对半导体材料研究的艰辛历程有了更直观的体会。这种叙述方式极大地降低了阅读的枯燥感，让原本严肃的物理化学过程变得像是在聆听一位经验丰富的工程师在娓娓道来他的心路历程。此外，书中的插图质量极高，每一张能带图或电荷分布图都经过了精心绘制，标注清晰，准确无误，这对于视觉学习者来说，简直是福音，省去了自己反复在草稿纸上绘制和确认的麻烦，阅读效率因此大大提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和排版简直是教科书级别的典范，色彩搭配沉稳而不失活力，字体选择清晰易读，无论是对于初学者还是行业资深人士来说，都展现出了极高的专业水准。光是翻阅前几页的目录和结构梳理，就能感受到作者在内容组织上的匠心独运。比如，它对基础物理原理的阐述并非干巴巴的理论堆砌，而是巧妙地融入了大量生动的类比和图示，使得那些原本晦涩难懂的半导体能带结构和激射机制，一下子变得立体起来，仿佛伸手就能触摸到电子在晶体中跳跃的轨迹。尤其是书中对不同材料体系（如氮化物、磷化物等）的对比分析，那种细致入微的剖析，着实让人佩服作者对材料科学的深刻理解。装帧质量也令人印象深刻，纸张的厚度和韧度都非常到位，即便是经常翻阅和做笔记，也不用担心封面或内页受损，这种对细节的关注，无疑提升了阅读体验的整体质感。这本书不仅仅是一本技术手册，它更像是一件精心打磨的工艺品，值得在书架上占据一个显眼的位置，时不时地拿出来把玩和品味一番。

评分☆☆☆☆☆

我最近在忙活一个关于新型固态照明系统集成的项目，说实话，一开始对如何从微观粒子层面理解LED的效率衰减问题感到十分头疼，网上的零散资料更是五花八门，让人无从下手。直到我发现了这本书，它的结构设计简直是为我量身定制的“导航图”。它没有急于展示那些光鲜亮丽的应用案例，而是扎扎实实地从量子效率的提升瓶颈入手，层层递进地探讨了载流子注入、复合过程的速率方程，以及界面钝化技术如何影响器件寿命。我尤其欣赏其中关于“热管理”那一章节的论述，作者不仅列举了传统的散热方案，还深入分析了热致淬灭对色坐标漂移的非线性影响，这种深度挖掘问题的态度，远超出了我预期的技术深度。读完这部分内容，我立刻找到了优化我们现有模组中封装材料热阻的新思路，可以说是直接解决了项目中的一个关键技术瓶颈。这种理论指导实践的有效性，是那些只停留在表面介绍新器件的“科普读物”所无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名从事照明行业标准制定的工作者，我关注的重点往往在于参数的规范化和长期可靠性评估。这本书在固体照明可靠性一章的处理上，展现出了极强的系统性和前瞻性。它不仅涵盖了传统的寿命测试标准（如L70/B50），更深入地探讨了当前行业内最具挑战性的问题——蓝光LED在高温高湿环境下的加速老化模型。作者构建了一个多因素耦合的衰减模型，将电致老化、光致老化和热致老化进行了量化分析，这种跨学科的整合能力令人赞叹。更重要的是，书中还讨论了未来光效提升过程中可能遇到的物理极限，例如载流子注入效率随电流密度的饱和效应，并提出了通过表面等离子体激元增强（SPP）来突破这些瓶颈的潜在方向。阅读这些内容，感觉自己仿佛站在了半导体照明技术的最前沿，提前触摸到了未来十年技术发展的脉络。它不是在总结过去，而是在构建未来。

评分☆☆☆☆☆

我非常喜欢这本书在处理“发光”这个核心概念时所展现出的哲学思辨和工程实践的完美结合。很多教材只是告诉你“电子和空穴复合会发光”，但这本书却细致地剖析了为什么某些波长比其他波长更难高效产生，以及如何通过材料的化学计量比来微调能隙，从而实现对颜色的精准控制。它用详尽的数据和精密的实验设计展示了“量子尺寸效应”在纳米结构LED中的实际应用，这不仅仅是理论的展示，更是对工程化控制能力的肯定。书中对“白光”产生的复杂性讨论，更是精彩绝伦，它没有简单地推荐某一种荧光粉，而是对比了基于RGB三基色混合、近紫外LED+黄光粉以及新型量子点转换技术的优缺点及其在色温、显色指数（CRI）和光效之间的权衡。这本书的价值在于，它教会你如何思考，而不是简单地提供答案，它让你从一个“使用灯泡的人”进化成一个“设计光子源的工程师”。