半导体发光二级管及固体照明 史光国,崔凯 校 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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• 半导体发光二极管
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• 光电材料
• 半导体物理
• 照明工程
• 电子技术
• 史光国
• 崔凯
• 高等教育教材

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030187314

商品编码：29696633290

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

开本：

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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半导体发光二极管与固体照明：照亮未来，变革生活 引言： 光，是人类文明的基石，是夜空中最璀璨的星辰，也是现代生活不可或缺的能量。从古老的火把到电灯泡，人类对光的追求从未停止。然而，传统光源的能耗高、寿命短、显色性差等缺点，在日益增长的能源危机和对生活品质的追求下，显得尤为突出。正是在这样的背景下，半导体发光二极管（LED）技术应运而生，并以前所未有的速度，开启了人类照明史上的新纪元——固体照明。 第一章：半导体发光二极管（LED）的物理奥秘 要理解固体照明的革命性，我们首先需要深入探究其核心——半导体发光二极管。LED并非简单的“电一亮就发光”的装置，它蕴含着深刻的半导体物理原理。 半导体材料的奇妙世界： LED的发光机制，根植于半导体材料的独特电子特性。从硅、锗等元素，到更复杂的化合物半导体如砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）、氮化镓（GaN）等，这些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，其电子行为可以通过掺杂等方式进行精确调控。 PN结的诞生与电子-空穴的舞蹈： LED的核心结构是一个PN结，即P型半导体和N型半导体的结合。P型半导体中存在大量带正电的“空穴”，而N型半导体则富含带负电的自由电子。当在PN结上施加正向电压时，电子和空穴分别向PN结区域扩散，并在那里发生复合。 能量的释放——光的诞生： 电子在复合过程中，会从高能级跃迁到低能级，这个过程中释放出的能量，并非全部转化为热能，其中一部分就会以光子的形式辐射出来。光子的能量（颜色）与半导体材料的禁带宽度直接相关。例如，GaN材料及其合金，能够发出蓝光、绿光，通过掺杂和结构设计，还可以实现红光、黄光等。 不同颜色LED的发光机制： 不同的化合物半导体材料，拥有不同的禁带宽度，因此能发出不同波长的光。例如，GaAsP材料主要发出红光和黄光；GaP材料主要发出绿光和红光；而GaN及其合金（如InGaN、AlGaN）则能够发出从紫外到蓝绿光区域的光，这为实现全彩LED奠定了基础。 LED的效率与驱动： LED的发光效率，即输入的电能转化为光能的比例，是衡量其性能的关键指标。通过优化材料、结构和制造工艺，LED的内量子效率和外量子效率不断提升。同时，LED的工作电流、电压等参数需要精确控制，通常需要专门的LED驱动电路来保证其稳定工作和寿命。 第二章：从实验室到生活——LED技术的飞跃 早期的LED，主要用于指示灯等低端应用，其亮度、效率和光谱特性都存在诸多限制。然而，随着材料科学、器件制造工艺和封装技术的不断进步，LED技术实现了跨越式发展，并逐渐渗透到我们生活的方方面面。 高亮度LED的突破： 通过改进外延生长技术，如金属有机化学气相沉积（MOCVD），以及优化芯片结构，使得LED的亮度得到了数个数量级的提升。这使得LED不再局限于指示功能，而是能够胜任照明的重任。 白光LED的实现： 自然界的光线绝大多数是白光，而LED最初只能发出单一颜色的光。实现白光LED，是LED照明普及的关键。目前主流的白光LED实现方式有两种： 荧光粉转换技术： 将蓝光LED与黄色、绿色或红色荧光粉结合。蓝光激发荧光粉，使其发出不同颜色的光，蓝光与荧光粉发出的光混合后形成白光。通过调整荧光粉的配比和厚度，可以得到不同色温的白光，满足各种照明需求。 三基色LED混合技术： 直接将红光LED、绿光LED和蓝光LED集成在一起，通过精确控制它们的亮度比例，混合出白光。这种方式的色温可调范围更广，但技术难度和成本相对较高。 LED的优势分析： 相较于传统的白炽灯、荧光灯，LED拥有无可比拟的优势： 高能效： LED的光效（每瓦输出的光通量）远高于传统光源，这意味着更少的能源消耗，显著降低电费开支。 长寿命： LED的工作寿命通常可达数万小时，远超传统光源，减少了更换灯泡的频率和成本。 环保健康： LED不含汞等有毒有害物质，且在工作中产生的紫外线和红外线辐射极少，对人体和环境更加友好。 响应速度快： LED能够瞬时点亮，无须预热，且开关次数不受限制。 方向性强： LED发光方向性好，易于定向照明，减少了光线损耗，提高了照明效率。 易于控制： LED的亮度、颜色都可以通过电子方式精确控制，为智能照明和动态照明提供了可能。 第三章：固体照明的多元应用与未来展望 LED技术的成熟，催生了“固体照明”这一全新的照明概念，它不仅是照明技术的革新，更是对我们生活方式的深刻变革。 通用照明领域的颠覆： 从家庭照明、办公照明到商业照明、城市道路照明，LED灯具已经取代了绝大多数传统光源。LED筒灯、射灯、灯带、吸顶灯等产品，以其节能、环保、美观的特性，成为现代建筑和家居的首选。 特殊照明需求的解决方案： 植物照明： LED能够发出特定光谱的光，为植物生长提供最佳的光照条件，解决了室内种植的光照限制。 医疗照明： LED的高显色性、低热辐射等特点，使其成为手术室、检查室等对光线要求极高的场所的理想选择。 显示照明： LED的精确色彩控制能力，使其成为LED显示屏、电视、手机屏幕等背光源的核心，带来了更清晰、更生动的视觉体验。 智能照明的时代： LED与物联网、人工智能等技术的结合，正在开启智能照明的新篇章。通过手机App、语音助手，我们可以远程控制灯光的开关、亮度、颜色，甚至可以根据环境光线、作息时间自动调节照明。智能照明不仅提升了生活的便利性，更能有效节能，并营造更加舒适、个性化的生活空间。 未来展望： 随着技术的不断进步，LED照明将继续朝着更高效率、更长寿命、更低成本的方向发展。同时，基于LED的新型照明应用也将不断涌现，例如： Li-Fi（光保真通信）： 利用LED的光信号进行高速数据传输，实现无处不在的无线网络。 可穿戴照明： 将LED集成到服装、饰品中，提供个性化照明和安全保障。 生物照明： 探索LED光照对人体生物节律和情绪的影响，开发具有健康促进作用的照明方案。 柔性LED： 制造出可弯曲、可折叠的LED灯，为设计带来更多可能性。 结论： 半导体发光二极管（LED）作为一种革命性的发光技术，已经成功驱动了固体照明的蓬勃发展。从物理原理的精妙，到技术的不断突破，再到如今多元化的应用，LED照明正以其卓越的性能和无限的潜力，深刻地改变着我们的生活方式，照亮着人类可持续发展的未来。这不仅仅是一次照明技术的升级，更是一场关于效率、环保与生活品质的深刻变革。

评分☆☆☆☆☆

从定价和出版社来看，这似乎是一本由国内权威机构出版的、面向国内高等院校和科研机构的教材或专业参考书。这种背景通常意味着它在内容上会更贴合国内的研究热点和教学体系。我期望这本书在色彩管理和人眼健康方面也有所着墨。现代照明已经超越了简单的“照亮”概念，它涉及到CCT（相关色温）、CRI（显色指数）乃至更复杂的TM-33指标。如何通过调配不同波长的芯片组合（例如红、绿、蓝，或者红黄光辅助蓝光），精确控制光谱输出以满足特定场景（如医疗、农业照明）的需求，是一个复杂的系统优化问题。如果书中能用清晰的数学模型阐述光谱匹配和色温漂移的机制，并讨论如何利用先进的驱动和反馈控制技术来保证长期运行下的色彩稳定性，那么它就不仅仅是一本器件物理的书，而是一本面向未来照明应用的设计指南。这种对应用端需求的深刻理解，正是区分一本普通参考书和一本经典著作的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的初步感觉是，它在结构上似乎做了非常精心的安排。我猜想，开篇应该会花大力气建立起半导体PN结和发光机理的理论框架，这部分必须得扎实，就像盖楼打地基一样。如果基础不牢，后面讲解高亮度、高效率的氮化物半导体（如GaN基LED）时，读者会非常吃力。我个人关注的重点之一是关于材料生长和器件制造工艺的描述。毕竟，再好的理论，也得通过精密的工艺才能在现实中展现出来。不知道书中是否涵盖了MOCVD或MBE等关键外延技术的细节，比如气氛控制、温度梯度对晶体缺陷的影响，以及如何通过掺杂实现p型和n型的有效导电。这些“黑箱”操作的背后，往往隐藏着决定器件寿命和稳定性的关键因素。同时，对于光提取效率的提升策略，例如表面粗化、微米结构阵列化或者使用内反射膜等光学设计，这本书的态度会是如何？是仅仅罗列技术，还是深入分析每种方法的优缺点及其适用场景？如果能有对比性的数据图表支撑，那就更好了。毕竟，在实际产品开发中，成本、良率和性能之间需要做出艰难的权衡，一本好的参考书应该能提供这种决策支持的洞察力，而不是冰冷的公式堆砌。我希望它能像一位经验丰富的导师，在关键节点给出恰到公允的建议。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和排版风格，透露出一种低调的、务实的理工科气质，没有花哨的装饰，重点全放在了内容的传递上。这种朴素往往意味着作者将所有精力都投入到了内容的打磨之中。我特别感兴趣的是，它如何处理当前照明领域最热门的挑战——光效的“效率滚降”（Efficiency Roll-off）问题。这是一个困扰业界多年的顽疾，理论上载流子浓度越高，光子产出效率应该越高，但实际中亮度增加到一定程度后，效率反而下降。究竟是俄歇复合增加，还是由于过热导致的载流子束缚态逃逸？书中是否能提供最新的研究成果，特别是针对InGaN量子阱结构中，如何通过调节组分或井宽来抑制这种非辐射复合机制？如果能提供作者团队或业内最新的实验数据来佐证某一主流理论，那这本书的价值就不可估量了。对于我们这些在实验室摸索的人来说，能第一时间接触到经过同行认可的、有深度的数据支撑的理论，比阅读大量尚未经过充分验证的会议摘要要高效得多。我期待它能成为我攻克当前实验瓶颈的“金钥匙”。

评分☆☆☆☆☆

作为一本可能面向工程应用的书籍，我非常看重它在“可靠性与寿命”方面的阐述深度。半导体照明产品要取代传统光源，其长寿命特性是核心卖点。影响LED寿命的因素是多方面的，包括电迁移、晶格缺陷的扩展（如位错的滑移和扩展）、封装材料的热膨胀失配导致的机械应力积累，以及蓝光引起的环氧树脂黄变等。我希望这本书能系统地梳理这些失效模式，并提供相应的加速老化测试方法和预测模型。例如，对于高亮度LED在极端工作条件下的寿命评估，教科书式的理想模型往往会失效，需要更贴近现实的物理模型。如果书中能收录一些经典或创新的加速寿命测试方案（ALT），并且指出不同失效机制在寿命曲线中的主导阶段，那对于从事产品认证和质量控制的人员来说，绝对是不可替代的工具书。它应该提供的是一套完整的、可操作的可靠性工程学框架，而不仅仅是故障现象的罗列，这点至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本《半导体发光二级管及固体照明》的书，光是书名就透着一股专业和严谨，让人一看就知道这不是那种浮于表面的科普读物，而是深入到技术核心的专业教材或参考书。我作为一个刚刚接触这个领域的研究生来说，确实需要这样一本能够系统梳理理论基础和前沿技术的宝典。从作者的名字来看，史光国和崔凯，两位想必在半导体领域是颇有建树的专家，这更让人对内容的深度和准确性充满信心。我特别期待书中对于器件物理层面的讲解，比如异质结的能带结构如何影响发光效率，载流子的注入和复合过程中的各种损耗机制。很多现有的资料往往只是蜻蜓点水地提一下，但真正的工程实现中，这些微观过程的理解是至关重要的。如果这本书能对这些物理过程进行详尽的数学推导和实验验证的对比分析，那无疑会极大地帮助我理解LED性能优化的瓶颈所在。另外，关于“固体照明”这一部分，我希望看到它不仅仅停留在单个器件层面，而是能扩展到整个模组和系统集成，例如热管理、驱动电路设计以及光谱调控等实际应用中的挑战和解决方案。这种理论与实践紧密结合的深度，才是一个优秀技术书籍的标志。我已经在为我的毕业设计寻找突破口，这本书或许能提供关键的理论指引，帮助我跨越那些看似难以逾越的技术壁垒，真正做出有创新性的工作。