半导体照明技术(第一讲)

半导体照明技术(第一讲).txt不怕偷儿带工具，就怕偷儿懂科技！ 1品味生活，完善人性。

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半导体照明技术半导体照明技术参考书目：参考书目： 1、谢秀颖.郭宏祥，《电气照明技术》第二版，中国电力出版社，2007年11月 2、王晓东，《电气照明技术》，机械工业出版社，2004 年1月 3、陈元灯.李元密，《LED制造技术与应用》，电子工业出版社，2007年7月 4、刘木清.周小丽，《照明自动控制技术》，机械工业出版社，2007年8月半导体照明技术半导体照明概述一、半导体照明半导体照明是指用全固态发光器件（发光二极管，器件（发光二极管，即LED，是由，半导体材料制成的光电器件，半导体材料制成的光电器件，可将电能直接转换为光能）电能直接转换为光能）作为光源的照明，具有高效、节能、环保、寿照明，具有高效、节能、环保、命长、易维护等显著特点，命长、易维护等显著特点，是近年来全球最具发展前景的高新技术领域之一，是人类照明史上继白炽灯、域之一，是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。

半导体照明 (LED)半导体照明技术二、LED（Light Emitting Diode ）（ LED，是一种固态的半导体器件, ，是一种固态的半导体器件它可以直接把电转化为光。

它可以直接把电转化为光。

LED的心的心脏是一个半导体的晶片，脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，附在一个支架上，整个晶片被环氧树脂封装起来。

脂封装起来。

半导体晶片由两部分组一部分是P型半导体型半导体，成，一部分是型半导体，空穴占主导地位，另一端是N型半导体型半导体，导地位，另一端是型半导体，主要是电子。

是电子。

这两种半导体相连就形成一结个“P-N结”。

当电流通过导线作用于这个晶片的时候，于这个晶片的时候，电子就会被推向 P区，在P区里电子跟空穴复合，然后区里电子跟空穴复合，区区里电子跟空穴复合就会以光子的形式发出能量，就会以光子的形式发出能量，这就是 LED发光的原理。

发光的原理。

发光的原理LED构造图半三、LED产业链产业链导体照明技术LED产业链大致可分为五部分：原材料，LED上游产业，LED 产业链大致可分为五部分：原材料，上游产业，产业链大致可分为五部分上游产业中游产业，下游产业，中游产业，LED下游产业，测试仪器和生产设备。

下游产业测试仪器和生产设备。

1、原材料、LED的原材料包括衬底材料砷化镓、氮化铝、磷化镓、磷砷的原材料包括衬底材料砷化镓、氮化铝、磷化镓、的原材料包括衬底材料砷化镓化镓、铟镓铝磷、它们大部分是III—V族化合物半导化镓、铟镓铝磷、铟镓氮等。

它们大部分是族化合物半导体单晶，生产工艺比较成熟。

原材料的纯度一般都要在以上以上。

体单晶，生产工艺比较成熟。

原材料的纯度一般都要在6N以上。

2、LED上游产业、上游产业主要是指LED 发光材料外延制造和芯片制造。

由于外延工艺的发光材料外延制造和芯片制造。

主要是指发光材料外延制造和芯片制造高度发展，器件的主要结构如发光层、限制层、缓冲层、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、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。

分割检测。

半导体照明技术3、LED中游产业、中游产业是指LED器件封装产业。

根据用于现实、照明、通信等不同场器件封装产业。

是指器件封装产业根据用于现实、照明、封装出不同颜色、不同形状的品种繁多的LED发光器件。

发光器件。

合，封装出不同颜色、不同形状的品种繁多的发光器件4、LED下游产业、下游产业是指应用LED作为显示或照明器件后形成的产业。

主要的应用作为显示或照明器件后形成的产业。

是指应用作为显示或照明器件后形成的产业产业有LED显示屏、LED交通信号灯、LED航标灯、 LED景观灯显示屏、交通信号灯、航标灯、产业有显示屏交通信号灯航标灯景观灯液晶背光源、车灯、特殊照明等。

饰、液晶背光源、LED车灯、LED特殊照明等。

车灯特殊照明等水立方景观照明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：外延材料方面的射线双晶衍射仪射线双晶衍射仪、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、光谱仪、卢瑟福背散射沟道谱仪等；芯片、器件测试仪器方光电特性测试仪、面的 LED光电特性测试仪、光谱分析仪等。

光电特性测试仪光谱分析仪等。

生产设备包括金属有机化合物化学气相淀积仪(Metal生产设备包括金属有机化合物化学气相淀积仪organic Chemical Vapor DePosition ，缩写MOCVD) 、缩写液相外镀炉、光刻机、划片机、全自动固晶机、金丝球焊机、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、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。

检测仪、倒膜机、光色点全自动分选机等。

半导体照明技术MOCVD系统目前国际上MOCVD的价格在每台的价格在每台440万美元左右，按人民币万美元左右，目前国际上的价格在每台万美元左右计算接近3000万元。

生产企业主要有：德国的公司、计算接近万元生产企业主要有：德国的Aixtron公司、公司美国的Emcore公司、英国的公司、公司等。

美国的公司英国的Thomas Swan公司等。

公司等半导体照明技术四、厦门市LED产业简介厦门市产业简介厦门为中国七大LED产业基地之一，首批4个半导体照明工程产业基地之一，首批个半导体照明工程厦门为中国七大产业基地之一产业化基地之一（大连、上海、），已经成为中国产业化基地之一（大连、上海、南昌和厦门），已经成为中国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、外延片、厦门生产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，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，下游应用企业有多家，还有多家，芯片的。

封装企业有十几家，下游应用企业有50多家与之配套的荧光粉、环氧树脂、塑料镜头、蓝宝石外延材料、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。

种辅助材料和模具等生产厂，形成了较完整的产业链。

2009年厦门市光电产业实现产值年厦门市光电产业实现产值404.39亿元，首次突破亿元，年厦门市光电产业实现产值亿元首次突破400亿亿销售收入398.72亿元。

2009年，产值及销售同时超亿的厦门亿元。

元，销售收入亿元年市光电企业有29家市光电企业有家。

2009年厦门市节能灯照明出口占有量继续保年厦门市节能灯照明出口占有量继续保持全球市场20%以上，为全球高端节能照明的制造和出口基地。

以上，持全球市场以上为全球高端节能照明的制造和出口基地。

半导体照明技术第一章光视觉光颜色本章主要介绍光、视觉、颜色等与照明技术有关的基础知识。

本章主要介绍光、视觉、颜色等与照明技术有关的基础知识。

第一节一、光的本质照明技术的实质主要是光的控制与分配技术。

照明技术的实质主要是光的控制与分配技术。

1、“什么是光，光的本质是什么？”这个问题很早就引、什么是光，光的本质是什么？起了许多学者的关注，直到17世纪基本上形成了两种学说：世纪，起了许多学者的关注，直到世纪，基本上形成了两种学说：惠更斯提出的波动说，一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说，认为光是某种振动，在弹性介质中以波的形式向周围传播。

种振动，在弹性介质中以波的形式向周围传播。

另一种牛顿支持的微粒说牛顿支持的微粒说，另一种牛顿支持的微粒说，认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播。

物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播。

半导体照明技术历史上许多著名科学家都加入这一论战，包括牛顿、胡克、历史上许多著名科学家都加入这一论战，包括牛顿、胡克、惠更斯、托马斯．菲涅耳等。

直到1905 1905年惠更斯、托马斯．杨、菲涅耳等。

直到1905年3月，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文他认为对于时间的平均值对于时间的平均值，推测性观点》的论文他认为对于时间的平均值，光表现为波动对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。

性；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。

这是历史上第一次揭示光的波动性粒子性的统一即波粒二象性。

波动性和的统一，揭示光的波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。

这一科学理论最终得到了学术界的广泛接受。

论最终得到了学术界的广泛接受。

1921年，爱因斯坦因光电效应研究而获得奖诺贝尔物理年学奖。

学奖。

光的波动说与微粒说之争从十七世纪初开始，光的波动说与微粒说之争从十七世纪初开始，至二十世纪初以光的波粒二象性告终，前后共经历了三百多年的时间。

以光的波粒二象性告终，前后共经历了三百多年的时间。

半导体照明技术2、光的波动性，是指光是一种电磁波。

光的波动性，是指光是一种电磁波。

电磁波包括微波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线、电磁波包括微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线、宇宙射线等，如图1 所示。

电磁波能量的传播称为辐射，宙射线等，如图1-1所示。

电磁波能量的传播称为辐射，辐射在通过物质时一般不改变频率，速度则随物质而改变。

在真空中，光速是物质时一般不改变频率，速度则随物质而改变。

在真空中，一常数c=2.9979 c=2.9979×一常数c=2.9979×108m/s，光的速度、频率与波长之间的关系为：，光的速度、频率与波长之间的关系为： c=λν图1-1 电磁波谱和可见光谱半导体照明技术在电磁波谱中，波长为380~780nm(1nm＝ m)的电磁波的电磁波，在电磁波谱中，波长为380~780nm(1nm＝10-9m)的电磁波，作 380~780nm(1nm 用于人眼能产生视觉，这部分电磁波叫可见光可见光。

用于人眼能产生视觉，这部分电磁波叫可见光。

可见光只占电磁波谱极小的一部分。

波谱极小的一部分。

单色光:由单一波长组成的光。

单色光由单一波长组成的光。

由单一波长组成的光可见光按波长依次排列可以得到可见光谱。