半导体照明技术(第六讲)孟
半导体照明技术
半导体照明技术第一篇：半导体照明技术在照明行业中的应用半导体照明技术是目前照明行业中最为先进的技术之一，它使用半导体发光二极管（LED）作为光源，具有节能、环保、寿命长等优点。
半导体照明技术的应用涵盖了各个领域，包括室内照明、室外照明、特殊场合照明等。
室内照明是半导体照明技术应用最广泛的领域之一。
在室内照明中，半导体照明技术可以通过LED灯管、LED面板灯等产品实现。
与传统照明产品相比，半导体照明产品的功率较小，但是亮度却不差，而且其寿命远远超过传统照明产品。
这些优点使得半导体照明技术的应用在室内照明领域中得到了广泛的认可。
室外照明是半导体照明技术应用的另一个重要领域。
在室外照明领域中，半导体照明技术不仅可以用于普通路灯、景观灯等传统产品，还可以运用在智能路灯、太阳能路灯等高新产品上。
这些丰富的产品形态使得半导体照明技术在室外照明领域中具有广泛的应用前景。
此外，半导体照明技术还可以用于特殊场合照明，如舞台灯光等。
相比传统舞台灯光，半导体照明技术使用的LED灯具功率小、体积小、寿命长、色彩饱和度高等优点，使得其在舞台灯光领域中的应用日益广泛。
相信随着半导体照明技术的不断发展和创新，其在特殊场合照明领域的应用将会越来越多样化。
总之，半导体照明技术的应用范围非常广泛，在室内照明、室外照明、特殊场合照明等各个领域都有着重要的地位和作用。
随着半导体照明技术的不断进步和发展，相信其在照明行业中的应用前景将越来越广阔。
第二篇：半导体照明技术的发展历程半导体照明技术的发展可以追溯到20世纪60年代，此时LED还没有被广泛应用于照明行业。
在20世纪70年代，LED开始被用于数字显示器等场合，但是其在照明领域中的应用还不成熟。
直到80年代末和90年代初，半导体照明技术才开始在照明行业中得到广泛应用。
1992年，美国专利局颁发了一项LED照明专利，这在某种程度上标志着半导体照明技术正式开始跨入实用阶段。
随着技术不断成熟，LED的亮度逐渐提高，功率也逐渐降低，这使得LED照明成为了一种先进的、高效的照明方式。
半导体照明技术
知识创造未来
半导体照明技术
半导体照明技术是一种利用半导体材料发光的照明技术。
常见的半导体照明技术包括LED（Light Emitting Diode，发光二极管）照明和OLED（Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管）照明。
LED照明是目前最常见和广泛应用的半导体照明技术。
LED 是一种能够将电能直接转换为光能的器件，具有高效能、
寿命长、耐震动、环保等优点。
LED照明应用范围广泛，
包括室内和室外照明、汽车照明、背光源等，已经逐渐代
替了传统的白炽灯和荧光灯。
OLED照明是一种新兴的照明技术，其原理是利用有机化合物在电流的激发下发出光线。
OLED具有薄、轻、柔性等特点，可以制成灵活的显示屏和照明设备。
OLED照明还具有自发光、均匀照明、色彩饱满等优点，适用于室内照明、
商业照明、装饰照明等领域。
半导体照明技术具有能源高效、寿命长、环保等优势，正
在逐渐成为未来照明的主流技术。
随着技术的发展和成本
的下降，半导体照明技术受到越来越广泛的应用和推广。
1。
半导体照明技术的发展和应用
半导体照明技术的发展和应用一、引言随着人类文明的进步，照明技术也在不断地发展变革。
在过去的几十年中，传统的照明方式主要是以白炽灯、荧光灯等为主流，但这些灯泡所使用的材料和制造工艺已逐渐落后于时代的要求。
随着半导体技术的不断发展，半导体照明技术逐渐成为人们的新选择。
半导体照明技术具有能耗低、发光效率高、寿命长、色彩还原度高等优点，已经成为现代照明的主流技术，并逐渐渗透到城市照明、道路照明、景观照明等领域。
本文将从半导体照明技术发展的历程、应用领域和未来展望等方面来探讨这一新兴技术。
二、半导体照明技术的历程半导体照明技术的历程可以追溯到1960年代初期，当时日本的研究人员首次提出使用半导体材料来制造照明器件。
但是，由于当时材料不完善，制造工艺困难，这项技术并没有得到广泛的应用。
直到20世纪90年代，半导体照明技术才开始进入快速发展的阶段，这也得益于高亮度发光二极管（LED）的发明。
同时，蓝宝石材料的研究也得到了突破，这使得人们可以通过材料的多层堆叠实现白色光源输出。
此外，各种半导体发光器件的制造工艺也得到了长足的进展，如外延生长、金属有机化学气相沉积（MOCVD）、量子点等技术的发展，极大地提高了器件的品质和亮度。
近年来，半导体照明技术的发展日趋成熟。
各种新材料和新技术的出现，不仅极大地提高了照明器件的亮度和寿命，并且进一步降低了制造成本，使得半导体照明技术可以大规模地应用到照明市场。
三、半导体照明技术的应用领域1. 现代城市照明现代城市化建设的蓬勃发展，对城市照明提出了更高的要求。
传统的照明方式在省电、寿命等方面无法满足要求，因此各个城市逐渐采用了半导体照明技术。
这种技术不仅可以实现城市照明的节能和亮度要求，同时其寿命还比传统灯具要长得多。
2. 景观照明景观照明是城市美化工程中的重要组成部分。
采用半导体照明技术可以实现各种不同颜色的灯光，能够使景观更加美观，吸引游客。
与传统的照明方式相比，半导体照明技术能够进行精细的控制，可以根据需要定制各种不同的灯光。
半导体照明技术
半导体照明技术
6、透明胶质黏结型 利用旋涂式玻璃将AlGaInP外延片与透明衬底蓝宝石黏结，
然后再将GaAs衬底腐蚀移除，并在其上形成n型欧姆接触电极， 同时部分刻蚀至p型电路分布层而形成另一个p型欧姆接触电极。 两个电极位于同一方向，由于蓝宝石透光性能极好，LED的发光 效率得以大幅度提升。
半导体照明技术
第五章 半导体发光材料体系
半导体发光材料是发光器件的基础，如果没有砷化镓、磷 化镓、磷砷化镓等材料的研究进展，发光器件也绝不可能会 取得今天这样大的发展，今后器件性能的提高也很大程度取 决于材料的进展。
成为半导体发光材料的条件：
1、半导体带隙宽度与可见和紫外光子能量相匹配。
2、只有直接带隙半导体才有较高的辐射复合概率。
3、磷化镓的缺陷，除位错外，化学计量比偏离造成的缺陷较为 严重。其中主要是镓空位，它的浓度增加时器件效率降低，特别 是影响绿光器件的效率。
4、氧是磷化镓中的一种主要杂质，孤立的氧在导带下方0.8ev处 引入一个施主能级。氧还能与镓空位、杂质硅等相互作用形成复 合体，使发光效率下降。另一有害杂质是铜。
5、寿命 寿命有不同方法定义，因光源而异。半导体照明光源现常
取光通量流明值下降到初始值的50%或70%的时间来定义。 目前，对于一些高光通量的LED来说，寿命为5万—7.5万小 时。
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6、稳定性 一般情况下，光源的光通量和色度、色温都要求稳定，但
视照明环境要求而定。例如娱乐场所的彩色变化动态照明，其 亮度和颜色处于变化之中，对稳定性就没有要求；景观照明的 稳定性要求也不高；但对于展览馆和阅览室则要求稳定性较高， 否则会影响观察和阅读效果。
半导体照明技术
半导体照明技术半导体照明技术是近年来光电子领域的一项重要技术，也是照明行业的一次革命性突破。
其与传统的照明技术相比，具有更高的效率、更长的寿命以及更低的能耗，被广泛应用于室内照明、汽车照明、背光源以及市政照明等领域。
半导体照明技术的核心是发光二极管（LED）。
LED通过电流的通过，使得半导体材料产生电子和空穴的复合，从而发出光辐射。
相比传统的白炽灯或荧光灯，LED具有更高的能源转换效率。
根据目前的研究数据，LED的工作效率可达到50-60%，而传统的白炽灯仅为10%，荧光灯为20%左右。
这意味着LED可以用更少的电能产生更强的光亮，从而减少了能源的浪费，降低了能源的消耗，有助于保护环境。
除了高效率之外，半导体照明技术还具有更长的使用寿命。
目前市场上的LED灯具寿命可达到20,000到50,000小时，远远超过了白炽灯的1000小时和荧光灯的5000小时。
这就意味着，在同样的使用时间内，LED灯可以减少更多的灯泡更换和维修成本。
同时，长寿命也减少了废旧灯泡的数量，降低了环境污染。
半导体照明技术的另一个优势是调光性能。
传统的白炽灯和荧光灯需要使用外接设备来调节亮度，而LED可以通过调节电流直接实现亮度的调节。
这使得LED灯具具备更好的可调性和光色表现，可以满足不同应用场景的需求。
例如，室内照明可以根据不同的情况调节亮度，达到更加舒适和节能的效果。
车辆照明则可以根据不同的驾驶条件调整灯光的亮度和颜色，提升行车安全性。
在市政照明领域，半导体照明技术也发挥了重要作用。
传统的路灯大多使用高压钠灯作为光源，虽然具有较高的亮度，但能效低，污染环境。
而LED路灯则具有高效节能、长寿命、可调光等特点，成为城市照明更新换代的首选。
根据国内外一些城市的统计数据，应用LED 照明技术后，能源消耗可以降低50%以上。
这不仅减缓了城市的用电压力，同时也对环境产生了积极的影响。
然而，半导体照明技术也存在一些挑战和限制。
首先是成本问题。
半导体照明技术
半导体照明技术半导体照明技术一、基础知识篇•1．光的本质是什么，物体发光有哪几种方式？•2．何谓电致发光？半导体发光为何属冷光？•3．照明光源的发展经历了哪几个阶段？•4．LED的工作原理与基本结构是什么？•5．LED光源有哪些优势？•6．在主要性能方面，目前白光LED与传统光源相比有哪些优缺点？•7．什么是色温？什么是显色指数？•8．通用照明对白光LED的光电性能有哪些基本要求？•9．什么是人眼对光的视觉敏感曲线？•10．人眼对光的视觉敏感曲线对我们了解LED照明有什么作用？•11．LED的发展经历了哪几个阶段？•12．何谓LED的伏安特性？LED的电功率是如何计算的？•13．LED的基本特性是什么？•14．何谓LED的电―光转换？如何表述光电转换效率？•15．LED单色光（红、黄、蓝、绿等）的光谱与白光的光谱有什么区别？•16．在通用照明领域，LED取代传统光源从目前来看还需克服哪些障碍？•17．LED取代传统光源还有哪些需要攻克的课题，当前国际上LED发展的趋势如何？•18．何谓绿色照明光源？它有哪些特点？•19．为什么说21世纪照明产业将迎来自爱迪生发明白炽灯以来的又一次产业革命？•20．哪些产业是LED产业链的构成部分？•21．LED上游产业是指哪些产业？•22．LED中游产业是指哪些产业？•23．LED下游产业是指哪些产业？•24．LED产业的发展，可以带动哪些相关产业的产品升级换代和技术创新？•25．用半导体光源取代传统光源对我国这样一个照明光源生产与出口大国的重要意义何在？•26．当前我国LED产品与国际先进水平相比，主要差距在哪里？•27．我国发展半导体照明产业的优势何在？政府主管部门出台了哪些推进这一产业发展的重要举措？•二、外延芯片篇•28．LED的发光有源层――PN结是如何制成的？哪些是常用来制造LED的半导体材料？•29．什么是LED的内量子效率？不同的发光波长，假定内量子效率达100％，其电―光效率有何不同？•30．LED PN结有源层发出的光子能否100％逸出到空气中？•31．有哪些生长LED有源层的外延方法？它们各自有什么特点？•32．哪些材料可以用做生长外延层的衬底材料？它们各自有哪些优缺点？•33．当前，生产超高亮LED的外延方法主要有几种？什么是MOCVD？•34．当前，用做半导体照明光源的高效LED的外延层结构有何创新和发展？它们的结构如何？•35．当前的GaAs、GaP、GaAlAs、GaInAlP以及InGaN等均是无机半导体材料，除此之外，还有哪些无机材料可以制造发光二极管？目前研发的进展如何？•36．简述有机半导体发光二极管发展历程，0LED等能否进入照明领域？•37．国内LED外延产业的状况与发展趋势如何？•38．LED芯片的制造流程是怎样的？•39．LED芯片制造工序中，哪些工序对其光电性能有较重要的影响？•40．芯片制造过程中通过哪些工艺技术措施可以提高芯片发光强度与出光效率？•41．LED芯片为什么要分成诸如8mil，9mil…13～22mil，40mil等不同的尺寸？尺寸大小对LED光电特性有哪些影响？•42．LED大功率芯片一般指多大面积的芯片？为什么？大功率芯片的版图设计有哪些特殊考虑？•43．制造GaN外延材料的芯片工艺和加工设备与GaP、GaAs、InGaAlP相比有哪些不同的要求？为什么？•44．什么是“激光剥离技术”？它在LED芯片制造中起什么作用？它主要用在哪类芯片制造中？•45．“透明电极”芯片的结构与它的特点是什么？•46．什么是“倒装芯片（Flip-Chip）”？它的结构如何？它有哪些优点？•47．用于半导体照明的芯片技术的发展主流是什么？三、封装篇•48．提高LED芯片光子逸出率的途径有哪些？为什么说通过封装设计和封装材料改进可以提高LED光子逸出效率？•49．简述提高LED芯片电―光转换效率的重要意义。
半导体照明原理与技术
半导体照明原理与技术
照明是人类重要的需求之一，不仅需要照明，更需要安全、舒适、健康的照明。
目前，世界各国都在努力研制高质量的照明产品。
随着半导体材料、器件及制造技术的进步，半导体照明将会有更大的发展。
什么是半导体照明？
半导体照明就是以半导体材料为基础制成的一种新型光源，它利用半导体能带结构的特点来进行发光。
传统照明主要依靠白炽灯、荧光灯、高压钠灯等光源，它们都属于固体发光。
但这些光源均有一个共同的缺点——发光效率低、寿命短。
半导体材料制成的光源就能解决这些问题。
与传统照明相比，半导体照明具有以下优点：
1.能耗低：与白炽灯、荧光灯相比，由于没有灯丝，所以不会造成灯丝的污染，不需要加热和冷却设备，因而能耗低。
2.寿命长：与白炽灯、荧光灯相比，由于没有灯丝，所以不会造成灯丝的污染和老化，其寿命是白炽灯的5-10倍，荧光灯的1000小时以上。
3.高效节能：与高压钠灯相比，由于没有灯丝和玻璃壳，所以可以大大提高发光效率。
—— 1 —1 —。
半导体照明技术(1~10章)
半导体照明技术
鸟巢景观照明
半导体照明技术
篔筜湖畔的LED照明
半导体照明技术
中山路商业街的LED照明
半导体照明技术
位于湖滨北路的中闽大厦
半导体照明技术
5、测试仪器和生产设备
测试仪器主要有：外延材料方面的X射线双晶衍射仪、荧 光谱仪、卢瑟福背散射沟道谱仪等；芯片、器件测试仪器方 面的 LED光电特性测试仪、光谱分析仪等。
2、LED上游产业 主要是指LED发光材料外延制造和芯片制造。由于外延工艺的
高度发展，器件的主要结构如发光层、限制层、缓冲层、反射层 等均已在外延工序中完成，芯片制造主要是做正、负电极和完成 分割检测。
半导体照明技术
3、LED中游产业 是指LED器件封装产业。根据用于现实、照明、通信等不同场 合，封装出不同颜色、不同形状的品种繁多的LED发光器件。 4、LED下游产业 是指应用LED作为显示或照明器件后形成的产业。主要的应用 产业有LED显示屏、LED交通信号灯、LED航标灯、 LED景观灯 饰、液晶背光源、LED车灯、LED特殊照明等。
大陆地区光电产业快速发展的重要城市 。 厦门生产LED外延片、芯片的企业有四家，即厦门三安光电、
联厦光电、明达光电、乾照光电，芯片总产量约占祖国大陆自产 芯片的25%。封装企业有十几家，下游应用企业有50多家，还有 与之配套的荧光粉、环氧树脂、塑料镜头、蓝宝石外延材料、各 种辅助材料和模具等生产厂，形成了较完整的产业链。
生产设备包括金属有机化合物化学气相淀积仪(Metalorganic Chemical Vapor DePosition ，缩写MOCVD) 、
液相外镀炉、光刻机、划片机、全自动固晶机、金丝球焊机、 硅铝丝超声压焊机、灌胶机、真空烘箱、芯片计数仪、芯片 检测仪、倒膜机、光色点全自动分选机等。
半导体发光技术在照明领域的应用
半导体发光技术在照明领域的应用半导体发光技术（Semiconductor Lighting technology）是利用半导体材料（semiconductor materials）通过电子等能级跃迁（electron transition）发射出的光线实现照明的一种技术。
随着当前各行业普遍实现科技崛起，特别是日益发展的光电技术（Optoelectronics technology），半导体发光技术的应用也受到了越来越多的关注。
本文将重点介绍半导体发光技术在照明领域的应用，分析其特点、优势以及潜在发展方向。
一、半导体发光技术的原理和特点1. 原理半导体发光原理就是将电子注入到具有P型和N型材料垒的半导体结构中，使得电子和空穴在发生复合的过程中放出光子。
这样的光子分布在材料的能带上，平凡和束缚下的光子激发出太阳光谱范围内的各种颜色，形成光谱分布连续而对比强烈的照明光。
2. 特点半导体发光技术有以下几个重要特点：1. 色彩纯度高。
因为半导体发光源只能在光谱分布中以狭窄的频带放出光子，所以不像传统的白炽灯和荧光灯，分散在频带上，对我们的视觉有较大的折射和衍射，使得部分光线失去了效果。
半导体发光源却能以狭窄的颜色频带放出非常纯净、亮丽的颜色光线；2. 光效高。
半导体发光源的光谱范围很窄，可根据人类眼睛的亮度适应特性制作出多种波长的半导体发光二极管，从而使得灯具的光效更适合人类的视觉反应；3. 耐久性好。
半导体发光源光路短，采用固态照明，内部材料更不易受外部运输和使用环境的影响，使用寿命远远大于传统的荧光灯，一般达到了5~10万小时；4. 适应性强。
半导体发光源形态多样，可根据不同使用环境设计不同样式和类型的发光二极管；5. 节能环保。
半导体发光源而日益得到应用的原因正是因为对电能的利用效率要比传统光源更高，节省的能源成本也更低，同时也避免了对环境的污染问题。
二、半导体发光技术在照明领域的应用半导体发光技术的应用范围与需求日益扩大，并逐渐形成庞大的产业链。
半导体照明技术在舞台照明中的应用研究
半导体照明技术在舞台照明中的应用研究半导体照明技术是一种新兴的光源技术，迅速的在各个领域中得到了广泛的应用。
其中，在舞台照明领域，半导体照明技术因其绿色环保、低能耗等特点，越来越受到舞台照明师的青睐。
本文就舞台照明中半导体照明技术的应用进行探究。
1. 半导体照明技术概述半导体照明技术是利用半导体材料的电致发光原理，将电能转化为可见光能量的一种新型照明技术。
与传统光源相比，半导体照明技术具有光效高、寿命长、耗能低的显著优势，并且不含汞等有害物质，环保无污染。
2. 半导体照明技术在舞台照明中的优势半导体照明技术的优势在于能够提供高亮度的光线，同时可以根据需要进行颜色的调整。
而在舞台照明中，颜色和亮度的调整是非常重要的，因为这直接关系到舞台上演出的效果。
此外，半导体照明技术具有灵活性高、操作简便等优势，更适合在舞台照明中使用。
舞台灯光需要根据演出场景的需要进行快速调整，而半导体照明技术却能够更快更准确地满足要求。
3. 半导体照明技术在舞台照明中的具体应用3.1 LED舞台灯光LED舞台灯光是目前使用较为广泛的半导体照明技术，其灯具种类也十分丰富。
LED灯具可以根据不同的颜色需求进行配色，靠近光谱的设计，更符合人类的视觉认知，能够提供更加真实、自然的颜色效果。
此外，由于LED灯具本身尺寸较小，装置灵活性较高，可以在舞台上形成各种形状，使得整个舞台的灯光效果更加生动鲜活。
3.2 OLED屏幕OLED屏幕作为另一种新型的半导体照明形式，也在舞台照明中得到了应用。
OLED屏幕能够提供更加真实的图像效果，同时可以根据需要进行实时调整，更适用于舞台上需要频繁更换背景的演出。
与传统的舞台幕布相比，OLED屏幕更轻便，可以根据需要随意摆放或者悬挂，节省了人力和物力的成本。
4. 半导体照明技术在舞台照明中的前景展望随着技术的不断发展，半导体照明技术在舞台照明中的应用也将不断拓展。
未来，半导体照明技术有望进一步提高光效，降低功率，同时还能提供更加多元化的光源效果。
半导体照明应用的原理
半导体照明应用的原理什么是半导体照明半导体照明是一种基于半导体材料的照明技术。
相比传统的光源如白炽灯、荧光灯等，半导体照明具有更高的能效、更长的寿命、更好的颜色表现以及更小的体积等优势。
半导体照明应用广泛，包括家庭照明、商业照明、汽车照明等。
半导体照明的工作原理半导体照明的工作原理基于半导体材料中的特殊物理现象。
以下是半导体照明的工作原理的简要说明：1.半导体材料的带隙: 半导体材料具有一个禁带，禁带内电子不能自由移动，导带和价带之间的能量差称为带隙。
半导体材料根据带隙大小可以分为导电性能不同的P型和N型材料。
典型的半导体材料有硅(Si)和氮化镓(GaN)等。
2.注入载流子: 当P型和N型半导体相接触时，由于带隙的影响，电子从N型半导体的导带跃入P型半导体的价带，形成N-P结。
这个过程称为注入载流子。
3.复合辐射: 在N-P结中，电子和空穴会发生复合辐射的过程。
在这个过程中释放出能量，这些能量以光的形式辐射出来。
4.光出射: 在半导体材料中，光线由高折射率的材料向低折射率的材料中传播时，会出现全反射现象。
通过在半导体材料的一侧加入一个光学结构，可以改变光的传播路径，使光能够从半导体材料中出射。
半导体照明的优势半导体照明相比传统的光源有以下的优势：•能效高: 半导体照明的能效远远高于传统光源。
半导体发光二极管(LED)的光电转换效率可以达到70%以上，而白炽灯只有不到10%的光电转换效率。
•寿命长: 半导体照明的寿命非常长，可以达到几万小时甚至更久。
这是因为半导体照明没有像传统光源那样使用脆弱的灯丝或气体放电管，因此可以避免因灯丝烧毁或放电管损坏而导致的灯泡失效。
•颜色表现好: 半导体照明可以通过调整半导体材料的成分和结构来实现各种颜色的发光，色彩饱和度高、色温可调节，可以满足不同应用场景对颜色的要求。
•体积小: 半导体照明的器件体积非常小，可以实现灵活的设计和集成。
这使得半导体照明可以应用于各种复杂的环境和场景中。
半导体照明技术
半导体照明技术半导体照明技术是一种以半导体材料作为发光源的照明方式，它将电能转化为光能，具有高效节能、环保、寿命长等优点，被广泛应用于室内照明、户外照明、汽车照明等领域。
半导体照明技术的核心是发光二极管（LED），它是一种基于固体半导体物理特性的半导体器件。
相比传统的白炽灯和荧光灯，LED具有更高的发光效率，更低的功耗和更长的寿命。
首先，LED照明技术的发光效率高达80-90%，相比于传统的白炽灯仅有10%的效率，可实现更高的亮度输出。
其次，LED照明技术的功耗较低，因为它只需要很少的电能就能产生明亮的光线，相较之下，传统的白炽灯和荧光灯产生光线时需要消耗大量的电能。
最后，LED灯的寿命长达数万小时，而传统的白炽灯和荧光灯一般只有数千小时的寿命，因此在使用寿命上，LED照明技术更加持久可靠。
除此之外，半导体照明技术还具备其他一些优点。
首先，LED灯是固态光源，不含汞等有害物质，在使用和废弃的过程中不会对环境造成污染。
相比于荧光灯和日光灯等传统光源，LED灯更加环保。
其次，LED照明技术具备快速开关特性，可以通过洛伦兹的光学开关实现高速调光和快速闪烁，因此可以被广泛应用于广告、汽车灯光、信号灯等需要频繁调光和快速闪烁的领域。
此外，半导体照明技术具有发光均匀、可远程控制、体积小等特点，方便安装和应用。
然而，半导体照明技术仍然存在一些挑战和问题。
首先，LED灯的成本相对较高，尤其是高亮度的LED灯。
虽然随着技术的进步，LED灯的成本正在逐渐下降，但仍然存在一定的差距。
其次，LED灯的光线色彩和色温需要进一步改良。
随着人们对光环境的要求不断提高，LED灯的光线质量也需要持续改进。
此外，由于LED灯在制造和使用过程中需要较高的技术要求，缺乏相关专业技术人才也是一个亟待解决的问题。
为了克服这些问题，我们需要持续加大对半导体照明技术的研究和发展，进一步提高LED灯的发光效率、降低成本、改良光线品质。
同时，应加强对相关专业技术人才的培养和引进，吸引更多的人才加入到半导体照明技术的研究和应用中来。
半导体照明课件 8 第6章 半导体照明光源的发展和特征参量
一、发光二极管的发展
一、发光二极管的发展
Haita在总结过去30多年来单个LED封装器 件输出光通量的进展后得到了Haita’s定律：单 个LED光通量每18-24个月翻一番。
二、LED的产品分类 按发光颜色分：可分成红色、橙色、绿色（又细分黄
绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极 管中包含二种或三种颜色的芯片。 根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无 色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、 无色透明、有色散射和无色散射四种类型。 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、 侧向管、表面安装用微型管等。 圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、 φ8mm、φ10mm及φ20mm等。
中村修二于1993年在日本日亚化学工业株式会社(Nichia Corporation) 就职期间，基于GaN开发了高亮度蓝色LED，从而广为人知。当时，开 发一种蓝色LED被认为是不可能的，此前的20年间只有红色和绿色LED。
2014年10月7日赤崎勇、天野弘和中村修二因发明“高效蓝色发光二极管” 获得2014年诺贝尔物理学奖。
来用到InGaN倒装芯片上非常有效，硅取代了导热的蓝 宝石衬底，再加上金属反射效果，适合于功率LED制造。
6、透明胶质黏结型 利用旋涂式玻璃将AlGaInP外延片与透明衬底蓝宝石
黏结，然后再将GaAs衬底腐蚀移除，并在其上形成n型欧 姆接触电极，同时部分刻蚀至p型电路分布层而形成另一 个p型欧姆接触电极。两个电极位于同一方向，由于蓝宝 石透光性能极好，Led的发光效率得以大幅度提升。
二、LED的产品分类
（1）高指向性：半值角为5°～20°或更小。 2）标准型：其半值角为20°～45°。 3）大角度。
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧 封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
半导体照明技术的应用及发展前景
半导体照明技术的应用及发展前景半导体照明技术是近年来兴起的一种新型照明技术，它通过半导体材料来实现光电转换，将电能转化为光能。
相对于传统照明方式，半导体照明技术具有节能、环保以及长寿命等优点，因此在国内外得到了快速的发展和广泛的应用。
本文将从技术原理、应用领域和发展前景三个方面来简要论述半导体照明技术。
一、技术原理半导体照明技术是利用半导体材料具有的特殊性质实现的。
一般来说，半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间，当加上适量电压时，它可以被激发产生光。
这主要是通过半导体材料中的“禁带宽度”来实现的，禁带宽度指的是电子在材料中进行跃迁的能量范围。
在照明中，半导体选用的主要材料是氮化镓（GaN）以及磷化铟镓（InGaN）等，它们的能带宽度可以通过微调来实现不同波长的发光，从而满足不同照明需求。
半导体照明技术所用到的半导体材料需要通过特定的工艺制成半导体芯片，即LED芯片。
该芯片由载流子注入层、耐久层以及透明封装层等多个层次组成。
在工作过程中，直流电通过LED芯片时，载流子在注入层产生复合释放出能量，最终转化为光能输出。
这种光能主要表现为单色性，呈现出非常纯净的光质，因此可以应用于特定场合，比如医疗、科学研究等需要高精度光源的领域。
二、应用领域半导体照明技术所包含的LED芯片具有一系列优势，比如更高效、更耐用、更创新等，因此在各个领域中得到了广泛应用。
1、照明应用LED光源由于能够低耗能地提供高质量的光照，因此成为节能环保照明的首选。
在建筑、道路、办公室等场所，LED照明已经成为主流趋势，并获得了广泛的应用。
2、汽车照明LED肆虐于汽车照明中，可以用作高光、卷曲等。
与传统汽车照明设备相比，LED车灯具有更高的能量转换效率、更长的寿命和更好的可靠性等优势。
另外，由于它们可以通过微调来实现不同波长的发光，因此可以为汽车照明系统提供更多的变化选择。
3、工业应用半导体照明技术不仅可以应用于常规照明，还可以用于工业生产中，如出版、半导体制造、电子生产等领域。
半导体照明技术在照明系统中的应用
半导体照明技术在照明系统中的应用Ⅰ、引言照明技术一直是人们关注的话题，半导体照明技术的出现改变了传统照明技术的格局，使得照明更加节能、环保，同时也带来了更多的灵活性和创新性。
本文将介绍半导体照明技术及其在照明系统中的应用情况。
Ⅱ、半导体照明技术A. 概述半导体照明技术是指采用半导体器件来发光的照明技术。
半导体发光二极管(LED)是目前半导体照明技术的主流，其优点包括能量效率高、寿命长、响应速度快等。
B. 工作原理在LED中，电子通过半导体材料中的价带与导带之间的能隙跃迁而发出光子，这是因为在材料中的半导体束缚所带来的能量量子化效应。
LED采用直接发光的方式，光的方向性强、光谱窄，可通过不同材料和结构的设计来实现不同颜色的光。
C. 灯珠技术灯珠技术是指将LED芯片、基板、封装等组合起来形成的LED光源，是半导体照明技术中的重要环节。
在灯珠的制作过程中需要考虑以下因素：良率、亮度、色温、色纯度、视觉效果等，同时LED芯片的制造工艺也对灯珠的性能有重要影响。
Ⅲ、半导体照明技术在照明系统中的应用A. 家居照明半导体照明技术在家居照明中具有广泛的应用，采用LED灯具可以实现色彩温暖、能效高、环保等特点。
例如，应用在厨房等需要较高亮度的环境中，可选用LED吸顶灯；应用在书房等需要高亮度、柔和光线的环境中，可选用LED落地灯等。
B. 商业照明商业照明中的使用场景多种多样，需要根据不同的应用环境选择合适的照明解决方案。
半导体照明技术在商业照明中应用最多的是LED筒灯、LED射灯等。
例如，应用在商场等集中型场所中，可选用LED筒灯，达到高亮度效果；应用在展厅等需要精准照明的场所中，可选用LED射灯等。
C. 公共照明公共照明中的使用场景也非常广泛，需要根据不同的应用环境选择合适的照明解决方案。
半导体照明技术在公共照明中应用最多的是LED路灯、LED投光灯等。
例如，在公共区域需要照亮大面积的区域时，可以选择LED投光灯，达到高亮度效果；在道路上需要提高夜间行车安全性时，可以选择LED路灯等。
半导体照明技术
半导体照明技术半导体照明技术是指利用半导体材料来实现照明的一种技术。
随着科技的不断发展和人们对能源节约的追求，半导体照明技术在近年来得到了广泛的应用和重视。
本文将从半导体照明技术的原理、优势以及应用前景等方面进行探讨。
半导体照明技术的原理是基于半导体材料的发光性质。
当电流通过半导体材料时，半导体材料中的电子和空穴被激发到较高的能级，并在重新回到基态时释放出光子，产生可见光。
因此，通过加电流的方式，可以实现半导体材料的发光。
与传统的白炽灯和荧光灯相比，半导体照明技术具有高效能、长寿命、快速启动、可调光等优势。
首先，半导体照明技术具有高效能的特点。
由于半导体材料的发光原理，该技术可以将电能高效地转化为光能，而且产生的热量较少。
相比之下，传统的白炽灯和荧光灯产生大量的热量，能源的利用效率较低。
高效能的特点使得半导体照明技术在能源消耗和环境保护方面具有巨大的潜力。
其次，半导体照明技术具有长寿命的特点。
半导体材料作为光源，其使用寿命可以达到几万小时甚至更长。
相比之下，传统的白炽灯和荧光灯的使用寿命较短，需要频繁更换灯泡。
长寿命的特点使得半导体照明技术在减少人力、材料和维修成本方面具有显著的优势。
此外，半导体照明技术具有快速启动和可调光的特点。
半导体材料在接通电源时可以立即亮起，并可以根据需要进行调光操作。
相比之下，传统的白炽灯和荧光灯需要一定的预热时间，启动较慢，并且调光效果不理想。
快速启动和可调光的特点使得半导体照明技术在应急照明和创造舒适环境方面具有优势。
半导体照明技术的应用前景十分广阔。
随着科技的不断进步，半导体材料的成本逐渐降低，照明效果不断改善。
目前，半导体照明技术已经在室内照明、路灯、车灯、背光源等领域得到了广泛应用。
同时，半导体照明技术还有望应用于植物生长照明、医疗照明和照明装饰等领域。
半导体照明技术的应用前景表明了它的巨大潜力和市场需求。
综上所述，半导体照明技术作为一种新兴的照明技术，其原理简单而又高效。
半导体照明技术共25页
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
半导体照明技术
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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半
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照
明
技
术
第四节
异质结构
异质结是由两块不同带隙能量的单晶半导体连接而成的。 异质结分为同型（n-n或p-p）和异型（p-n）异质结两种。理 想异质结的界面是突变的，实际的异质结存在一个缓变区，虽 然很小，不足10μ m，但会改变一些异质结的特性，却不会破 坏有用性质。 理想的异质结是由晶格参数失配很小（小于0.1%的）的 材料制成，在发光器件中有如下作用： 1、同型异质结可以由透明的（带隙较高）导电衬底和包含器 件的有源区的外延层构成。 2、同型异质结能够提供一个很靠近有源区的透明层，以降低 如果采用一个自由表面时的表面复合速度。起钝化作用。
式中，Kθ 为声子的能量，也就是晶格振动的热能。
注：声子就是晶格振动的简正模能量量子。
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2、通过杂质能级的复合 首先含有杂质的半导体在常温附近大部分的杂质被离子化, 在空的杂质能级上导带的电子被俘获；其次，必须使杂质的能 级俘获的电子再吸收热能，在回到导带之前和空穴复合。 3、相邻能级的复合
（2）热击穿（不可逆）
反向电压
反向电流
结温
热激发
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3、PN结的电容效应 在PN结内的耗尽层中，存在相对的正负电荷，根据外加电压 能改变耗尽层的宽度，因而电容量也随之变化，因此PN结具有 的电容效应。 在突变结的情况下：
C j C0 (1
V
V
)
1 2
在缓变结的情况下：
C j C0 (1
未饱和共价键，则电子空 穴成对消失，称为复合。
本征激发和复合的过程
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（四）杂质半导体
1、N型半导体 四价的本征半导体(Si、Ge等)，掺入少量五价的杂质元素(如 P、As等)形成电子型半导体，称N型半导体。也称电子型半导体。
因五价杂质原子中只
有四个价电子能与周围四 个半导体原子中的价电子 形成共价键，而多余的一 个价电子因无共价键束缚
最后,多子的扩散和少子的漂移达
止电子和空穴进一步扩散，记作 E阻 。
到动态平衡。对于P型半导体和N型半 导体结合面，离子薄层形成的空间电 荷区称为PN结。在空间电荷区，由于 缺少多子，所以也称耗尽层。
E阻
P-N结
半
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P-N结
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2、PN结处存在电势差Uo。
电势曲线
它阻止P区 带正电的空穴进 一步向N区扩散；
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3、同型异质结能形成限制载流子的势垒来有效地缩短载流 子的扩散长度，从而缩短复合区。
4、异型异质结可通过改变两侧带隙能量的相对大小来提高 电子或者空穴的注入效率。
5、同型或异型异质结提供一个折射率突变，从而形成一个 光波导的界壁。 6、同型异质结可以在金属接触的表面提供一层带隙能量小 的材料，有助于制作欧姆接触。
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术
作业：
1、如何高效地产生电子和空穴？
2、以什么方式复合产生高效的光辐 射？
这一现象称为本征激发，也称热激发。
半
2、空穴
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自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一
个空位，原子的电中性被破坏，呈现出正电性，其正电量与 电子的负电量相等，人们常称呈现正电性的这个空位为空穴。 3、电子空穴对
因热激发而出现的自
由电子和空穴是同时成对 出现的，称为电子空穴对。
游离的部分自由电子落入
击穿电压
I （微安） -30 -20
V(伏)
-１０
反向
-２０
-３０
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（1）电击穿（可逆） 齐纳(Zener)击穿： 较强的内电场将空间电荷区共价键中的价电子拉出。产 生大量的电子空穴对，使空间电荷区的高阻性变差而击穿。 掺杂浓度高易击穿。 雪崩击穿：
少数载流子在强电场作用下碰撞电离并产生连锁效应， 造成空间电荷区中的载流子数目剧增，使Is突然增大。
而很容易形成自由电子。
N型半导体结构示意图
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在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提
供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。 提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子，因
此五价杂质原子也称为施主杂质。
2、P型半导体
在本征半导体中掺入三价
杂质元素(如硼[B]、铟[In] 等)形成了P型半导体，也称
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第四章
半导体的激发与发光
半导体发光二极管能将电能直接转变为光能。其原理是电 能造成比热平衡时更多的电子和空穴，同时，由于复合而减
少电子和空穴，造成新的热平衡，在复合过程中，能量以光
的形式放出。 本章主要介绍PN结及其特性、注入载流子的复合、异质结 构等内容。
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第一节 半导体PN结及其特性
为空穴型半导体。因三价杂
质原子在与硅原子形成共价 键时，缺少一个价电子而在
共价键中留下一个空穴。
P型半导体的结构示意图
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P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成； 电子是少数载流子，由热激发形成。
空穴很容易俘获电子，使杂质原子成为负离子，三价杂质因
而也称为受主杂质。 3、N型化合物半导体 例如，化合物GaAs中掺Te(碲 )，六价的Te替代五价的As可 形成施主能级，成为n型GaAs杂质半导体。
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电子能量变换成热能的过程称为俄歇过程。它是非辐射型的 复合过程。俄歇过程是在自由载流子的浓度比较高的情况下和有 晶格缺陷的情况下发生。 3、表面复合
在晶体表面，可以想象到存在着比内部还要多的缺陷，因此， 在表面引起的各种非辐射性复合的概率比晶体内部还要高。
发光二极管的发光效率、寿命、可靠性都与表面密切相关。
三、非辐射型复合
1、阶段地放出声子的复合 作为半导体发光材料，从发光波长来考虑，禁带宽度必须在 1eV以上，而声子的能量在0.06eV左右，导带的电子落入满带时, 电子的能量假如全部生成声子，则必须有20个以上的声子生成， 这么多的声子同时生成的概率几乎等于零。因此，声子也就阶段 性地产生。
半
2、俄歇过程
一、半导体基础知识 （一）半导体的晶体结构
硅和锗是四价元素，在原
子最外层轨道上的四个电子
称为价电子。它们分别与周 围的四个原子的价电子形成
共价键。共价键中的价电子
为这些原子所共有，并为它 们所束缚，在空间形成排列 共价键
硅原子空间排列 及共价键结构平面示意图
Hale Waihona Puke 有序的晶体。半导
体
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（二）本征半导体: 纯净的结构完整的半导体。
)
1 3
式中C0是无外加电压时耗尽层的电容量。
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第二节
一、复合的种类
注入载流子的复合
复合分为两大类，一个是伴随光的辐射的复合(辐射型复合)； 一个是不伴随光辐射的复合(非辐射型复合)。前者是由于空穴和 电子的复合以光能的形式辐射能量，即对发光二极管来说是有用 的复合，不伴随光辐射的复合对发光二极管来说是有害的复合。
（２） 反向偏压 在ＰＮ结的P型区接电源负极，N型区接电源正极， 叫反向偏压。
E
I
p型 n型
E阻
阻挡层势垒增大、变宽， 不利于空穴向Ｎ区运动， 也不利于电子向P区运动， 没有正向电流。 PN结表现 为大电阻。 但是，由于少数载流子 的存在，会形成很弱的反 向电流，这个电流也称为 反向饱和电流。
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第三节 辐射与非辐射复合之间的竞争
少数载流子既可辐射复合也可非辐射复合，二者之间的竞
争决定了发光二极管的内量子效率。
i
1 N t 0 p Et E L 1 exp N I n KT
由式可见，发光中心密度大，非辐射复合中心密度小，发光中 心浅、自由电子密度越大，则内量子效率越高。
电子的波动函数跨越两个能级，引起电子的跃迁，这样两
个能级间的能量差以光的形式辐射出来。 4、激子复合 （1）激子：激子是库仑引力束缚在一起的电子—空穴对，也 是一种激发的能量状态。自由激子能在晶体内部运动，而束缚
激子则可受到施主、受主、等电子陷阱、晶体缺陷等的束缚。
半
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（2）在半导体晶体中，除了固定在晶格原子上的电子和能自由 地在晶体中运动的电子外，还有处于它们中间能量的固定在格子 上的电子，这就是处于激发态的电子，随之与空穴产生空穴—电 子对，这个激子就可因扩散而转移到另一个原子上去。这个带有 能量的电子—空穴对由于复合释放出能量，以光的形式向外辐射。 （如GaP发红光、绿光）
半
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PN结正偏时，呈现低电阻，
具有较大的正向扩散电流；
IF
PN结反偏时，呈现高电阻， 具有很小的反向漂移电流。
反 偏
由此可以得出结论：PN结具 有单向导电性。
IR
I F I R