半导体照明技术复习资料
半导体照明技术(第十讲)
一个刺到相应的位置上。
手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同 的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。
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（6）自动装架
导
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明
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术
自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤：
先在LED支架上点上银胶（绝缘胶）， 然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置， 再安置在相应的支架位置上。
自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的
沾胶及安装精度进行调整。 在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面 的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤 芯片表面的电流扩散层。
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（7）烧结
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术
烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防
止批次性不良。
式中RT为两点间的热阻， T 为两点间的温度差，PD为两点 间的热功率流。热阻单位为°C/W或K/W
半
2、结构层热阻
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术
结构层热阻RT正比于层的厚度L，反比于材料的热导率λ 和 层的面积S：
RT
3、扩展热阻
L S
当一热流通过一小面积进入无限固体中时，所产生的热阻 称为扩散热阻。
它的大小除与其无限固体的热导率有关外，还与接触面积 和形状有关。面积一定时，细长形接触的扩展热阻低于方形， 环形的小于椭圆形的，更小于圆形的。
引脚式封装；
平面式封装； 表面贴装式SMD LED； 食人鱼Piranha LED。
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三、引脚式封装
（一）引脚式封装结构 LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外型的引脚，常见 的是直径为5mm的圆柱型（简称Φ 5mm）封装。
半导体照明技术(第九讲)
白光LED 于1998年开发成功。这种LED是将GaN芯片 和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光
（λp=465nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受
此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基 片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约
此荧光粉便产生与蓝光互补的555nm波长黄光，再利用透镜原
理将互补的黄光、蓝光予以混合，得到白光。白光LED开发基 础在于蓝光技术，目前在蓝光LED技术方面仍以日亚化学领先， 拥有众多专利权。 第二种是日本住友电工开发出以ZnSe为材料的白光LED， 不过发光效率较差，但由于目前白光LED市场热销，仍呈现供 不应由求现象。
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第十一章
白光发光二极管
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。 研制
白光发光二极管是半导体照明的主要目标，替代白炽灯、 荧光灯这些白光光源是半导体照明工程的最终目标。
半 第一节
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新世纪光源的研制目标
人们对新世纪光源的要求是高效、高显色性和环保。照明用
白光LED的具体技术要求如下：
1、发光效率：要求最终达到200lm/W以上。 2、显色指数：希望达到100，一般要求也在80以上。 3、色温：2500-6000K之间。 4、寿命：5万-10万小时。
5、光通量：希望达到1Klm以上。
6、环保：要求不使用对人体有害、会污染环境的有害物质，如 汞、铅、镉等。
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二、白光LED概述
半
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半导体照明技术(第一章)
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。
半导体照明技术
半导体照明技术
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
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。
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，即LED，是由 半导体材料制成的光电器件，可将 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 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、 荧光灯之后的又一场照明光源的革 命。
2014年厦门光电产业实现总产值1218亿元，占厦门工业总产 值20%左右，占全省光电总产值的一半以上，厦门已成为海西光 电产业最大、最重要的集聚地和辐射地。目前，全市光电企业数 量300多家。其中光电高新技术企业120家，实现产值657.6亿元， 占光电产业总产值的54%，成为推动我市光电产业转型升级的中 坚力量。
半导体照明职业资格考试光学方向—上机复习
半导体照明职业资格考试光学方向—上机复习题一、1）利用TRACEPRO 设计一个”单透镜”a)单透镜中心位于（0,0,0）位置b)透镜参数：以半径为单位c)透镜中心厚度为4.5mm，d)透镜材料为肖特玻璃(SCHOTT)，牌号为K10e)第一个面半径为59.46f)第二个面半径为-47.33g)半孔径：10g)”光源”参数设置：i. 光源大小为半径为10mm的圆形发光面，出射平行光ii．中心位置（0，-50,0）,（0, 0,-50）iii．光源形式：光通量1watts 总光线数：1000iv．波长：0.5461 umv．场角分布：垂直发光表面发光场型h)接收器参数设置：i.在距离透镜36mm的地方接收光线ii.接收面的尺寸为100mm*100mm(h)效果图要求：i.观察空间光强分布曲线：采用灯具模式；光强分布的参数设置为平滑度为50；水平方向角度数目为50ii.辐照度/光照度图：辐照度；描绘光线：入射；平滑化：图示计数50通过Cadala plot 选项设置使配光曲线的法线为0度。
步骤：1.构建模型：单透镜，光源，接收面2.设置属性：1）LED面发光属性定义单透镜材料透镜中心厚度为4.5mm，透镜材料为肖特玻璃(SCHOTT)，牌号为K10 第一个面半径为59.46第二个面半径为-47.33半孔径：103.进行光线追迹4.修改必要参数，获得配光曲线，并导出IES文件。
5.获得接收面的照度分布题二、利用DIALUX模拟室内照明设计效果一、基本参数a) 房间长84m、宽27米、高13米;b) 灯具安装高度11米，c) 采用给定灯具d) 照度要求大于200Luxe) 天棚、墙壁、地面的反射率分别为50%、50%、20%f) 维护系数0.8g) 工作面高度0.75。
h）工作面的照度均匀度大于0.4。
二、自行选择灯具，获得以下结果：i. 照明器具表ii. 等照度图iii.点照度表iv. 结果目录v. 3D图步骤：1.建立新的室内设计案，选用3D视图2.天棚、墙面、地面反射率分别为50%、50%、20%3.使用灯具为Thorn 96 207 107 OPTUS IV DI 2x54W HFS GRY DSB ML [STD]，在天花板上黏贴一枚灯具，计算地板上的照度情况若要在地面形成平均照度200lx以上，则至少需要128枚灯具。
半导体照明技术(第三讲)
以上各色即均是按照基色光等量相加的结果；若改变它们
之间的混合比例，经相加可获得各种颜色的彩色。
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1853年格拉斯曼（H.Grasman）教授总结了下列相加混色定 律： 1、补色律：自然界任一颜色都有其补色，它与它的补色按一 定比例混合，可以得到白色或灰色。 2、中间律：两个非补色相混合，便产生中间色。其色调决定 于两个颜色的相对数量，其彩度决定于二者在颜色顺序上的 远近。 3、代替律：相似色混合，混合色仍相似 。 可用公式表示如下： 颜色A=颜色B，颜色C=颜色D，颜色(A+C)=颜色(B+D) 代替律表明，在混色中，某种颜色用外貌相同的另外颜色代 替，最后效果不变。 4、亮度相加律：混合色的亮度等于各分色的亮度之和。
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色调则是围绕中央轴依次按红(5R)、黄红(5YR)、黄(5Y)、 黄绿(5GY)、绿(5G)、蓝绿(5BG))、蓝(5B)、蓝紫(5PB)、紫 (5P)、红紫(5RP)分成10个主色调。每一主色调又等分成10 个相近色调。共有40个不同的色调。 孟塞尔表色系统按颜色的三个基本特性的组合来表征颜色。 彩色系列的表达式为：
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二、颜色的分类
1、非彩色 是指黑色、白色和介于两者之间的深浅不同的灰色。 非彩色可以排成一个系列，称作黑白系列或无色系列，从黑 色开始，依次逐渐地到深灰色、中灰色、浅灰色、直到白色。
2、彩色 是指黑白系列以外的各种颜色。 根据波长不同，彩色可以依次排成一个系列，称为彩色系列。 波长由长到短依次为：红、橙、黄、绿、青、篮、紫。
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半导体照明工程师光学初级笔试复习题
半导体照明认证初级光学笔试复习题考试时间180分钟一、填空题1.光按照激发方式不同分为如下几类：生物发光，化学发光，，阴极射线发光，燃烧发光，。
2.道路照明中很窄的路段应使用布灯方式，照度均匀度和纵向照度均匀度都很好的布灯方式有和，道路两侧有茂密树木的情况下应考虑布灯。
3.某灯具的输入功率为18W，光通量为1512 lm，则次灯的光效为。
4.在相同的使用条件下，灯具发出的总光通量与灯具内所有光源发出的总光通量之比，称为。
5.当电流流过LED 器件时，PN结的温度将上升，我们把PN结区得温度定义为；其温度越高，LED的光输出，发光波长，发生红移。
6.光的反射通常包括三种，分别为、、。
7.如果光线的入射角大于临界角，那么就没有折射光线，入射光线的能量都被反射了，这种现象叫做。
二、选择题1．下面那一种材料可以用来制作蓝光发光二极管（）。
A.铝磷化镓(AlGaP)B.磷化镓(GaP)C.氮化镓(GaN)D.氮化铝(AlN)2．以下哪种措施不能减少反射眩光？( )A.限制灯具亮度B.采用漫反射墙面C.同等功率时选用宽光束灯具替换窄光束的D.采用高光效光源3．某均匀漫反射表面的反射比为，则该表面的亮度与照度的关系为：（）。
A.B.C.D.4．考虑国家照明标准和节能，教室照明采用以下哪种规划最好？( )A.平均照度250lx，LPD 8w/m2B.平均照度350lx，LPD 11.5w/m2C.平均照度285lx，LPD 8.5w/m2D.平均照度300lx，LPD 10.5w/m25．安装灯具时要考虑距高比，这是因为要( )。
A.保证工作面平均照度B.控制照度均匀度C.减少维护次数D.减少眩光6．荧光灯汞齐技术的优势在于( )。
A.提高光源显色性B.提高光源寿命C.放宽工作温度范围D.降低启动电压7．一盏出光面为40cm×80cm的LED灯具，测量其光强分布时，以下最合适的LED灯具到光度探头的距离是：（）。
半导体照明知识入门
高节能性 绿色照明大功率半导体(LED)灯与传统灯相比节约电能在50%以上; 长寿命性 绿色照明大功率半导体(LED)灯配置的LED光源可靠工作寿命在50000小时以上; 高显色性 绿色照明大功率半导体(LED)灯显色指数在70以上,同时白光LED的波峰在蓝光区域,人眼比较敏感,有效提高在地铁运营的安全性与舒适性;
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演讲人姓名
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主 题
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半导体（LED）照明介绍
演讲人姓名
半导体（LED）照明简介
第一部分
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1.半导体（LED）照明简介
全球半导体照明工程
02
人类光源发展历史
01
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1.1 人类光源发展历史
火 蜡烛 煤油灯 1.1.1 人类进入文明时代
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1.1 人类光源发展历史
1.1.2 人类进入电光源时代
第一代电光源: 白炽灯 第二代电光源: 荧光灯 第三代电光源: 高强度气体放电灯 第四代电光源: 半导体(LED)光源
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1.1 人类光源发展历史
1.1.2.1 白炽灯 Thomas Edison 1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
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1.1 人类光源发展历史
1.1.2.1 白炽灯
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1.1 人类光源发展历史
无极荧光灯 无极荧光灯是利用高频电磁场激发发电腔内低气压汞蒸汽和惰性气体放电产生紫外线，紫外线再激发放电腔内壁上的荧光粉而发出可见光无极荧光灯是采用电磁感应技术在灯管内产生电磁回路，它的创新点为：通过以高频感应磁场的方式将能量耦合到灯泡内，这些能量使灯泡内的气体雪崩电离形成等离子体，而这些受激发的等离子体原子当其返回原始状态时，会将原来所获得的能量以253.7nm的紫外线形式辐射出来，完成一个能量转换过程，灯泡内壁的荧光粉受紫外线激发而发出可见光。
半导体照明技术(第一讲)
半导体照明技术
等厚干涉
杨氏干涉
等倾干涉
牛顿环
图1-9 各种干涉条纹
半导体照明技术
2)光的衍射 光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物，绕过障
碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。 只有当小孔、 单缝或小屏的尺寸小于波长或和波长差不多时，才能观察到 明显的衍射现象．
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＝10-9m)的电磁波，作 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。
单色光: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。不同波长的可见光， 在视觉上会形成不同的颜色。 通常将可见光分为： 红(780~630nm)、橙(630~600nm)、黄(600~570nm)、 绿(570~490nm)、青(490~450nm)、蓝(450~430nm)和 紫(430~380nm)等七种单色光。 将可见光按波长从380~780nm依次展开，光将分别呈现紫、蓝、 青、绿、黄、橙、红色。
LED构造图
半导体照明技术
三、LED产业链 LED产业链大致可分为五部分：原材料，LED上游产业，LED 中游产业，LED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 化镓、铟镓铝磷、铟镓氮等。它们大部分是III—V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6N以上。
图1-7 光的漫反射
图1-8 光的漫透射
半导体照明技术
（7）光的偏振 振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于
LED复习资料讲解
二——_LED.PPT1、什么是半导体照明（固态照明），半导体照明是第几代照明光源，又是第几代电光源？（1）用半导体材料制作白光LED 称为固态照明。
（2）第四代 （3）第三代2、LED 产业的上游、中游和下游各做哪些工作？（1）上游：材料生长、结构设计；（2）中游：芯片制备；（3）下游：封装。
3、什么是等电子中心(等电子陷阱)？什么的材料的发光是基于这种物理效应？（1）等电子中心指半导体中的一种深能级杂质产生的一种特殊的束缚态，有时在禁带中可产生起陷阱作用的深能级，故又称为“等电子陷阱”。
（2）GaP 系和GaAsP 系是基于这种物理效应。
4、半导体材料能制作成发光芯片的要求和性能提升的原因是什么？（1）要求：制作低缺陷的高质量薄膜；控制p 型和n 型的电子传导性；制作高效的发光结构。
（2）原因：材料生长的改进；掺杂的改进；结构的改进。
（pn 结--异质结--双异质结--量子阱）5、目前， AlGaAs （填材料）适用于高亮度红光和红外LED 。
AlGaInP 适用于高亮度红、橙、黄及黄绿LED 。
GaInN 适用于高亮度深绿、蓝、紫和紫外LED 。
三_——LED.PPT1、在半导体中电子分布须遵循哪些基本原则和规则？（1）最低能量原理：先填充低能级轨道，使原子系统能量最低；（2）泡利不相容原理：每个轨道最多容纳两个自旋相反的两个电子；（3）洪德规则：能级简并的轨道上，电子尽可能自旋平行地分占不同的轨道；全填满、半填满和全空状态比较稳定。
2、直接带隙和间接带隙半导体有哪些区别？并分别给出一个实际的例子。
（1）直接带隙：(a)价带极大值和导带极小值都位于k 空间的原点;(b)价带的电子跃迁到导带时，只要求能量的改变，而电子的准动量不发生变化，称为直接跃迁(c)直接跃迁对应的半导体材料称为直接禁带半导体。
例子：GaAs ，GaN ，ZnO（2）间接带隙：(a)价带的极大值和导带的极小值不位于k 空间的原点上;(b)价带的电子跃迁到导带时，不仅要求电子的能量要改变，电子的准动量也要改变，称为间接跃迁;(c)间接跃迁对应的半导体材料称为间接禁带半导体。
半导体照明与显示技术考试试题及答案
半导体照明与显示技术考试试题及答案第一部分：选择题1.以下关于半导体照明的说法正确的是：A. 半导体照明是指利用半导体材料发光的技术B. 半导体照明只适用于室内照明C. 半导体照明不包括LED照明技术D. 半导体照明的效率低，不符合环保要求答案：A. 半导体照明是指利用半导体材料发光的技术2.下列哪个不属于半导体发光二极管的主要特点？A. 高亮度B. 高效率C. 长寿命D. 高电压需求答案：D. 高电压需求3.以下关于半导体显示技术的说法错误的是：A. OLED是一种常见的半导体显示技术B. TFT-LCD是一种常见的半导体显示技术C. LED显示屏是一种常见的半导体显示技术D. 半导体显示技术具有高对比度和快速响应的特点答案：C. LED显示屏是一种常见的半导体显示技术（正确的说法是LED是一种常见的半导体照明技术）4.以下哪种技术不是半导体照明和显示中常见的驱动方式？A. 平板驱动B. 矩阵驱动C. 串行驱动D. 并行驱动答案：A. 平板驱动第二部分：简答题1.请简要解释半导体照明的工作原理。
答：半导体照明利用半导体材料在电流通入时发光的特性。
当正向电流通过半导体材料时，半导体内的电子与空穴结合并重新组合，放出能量以光的形式释放出来，从而发光。
半导体照明的发光颜色根据所使用的半导体材料和杂质掺入类型的不同而有所区别。
2.半导体发光二极管相比传统照明源的优势有哪些？答：半导体发光二极管相比传统照明源具有以下优势：- 高亮度：半导体发光二极管具有高亮度，能够产生明亮的光线。
- 高效率：半导体发光二极管的能量转化效率较高，能够将电能转化为光能的比例较高，相比传统照明源更节能。
- 长寿命：半导体发光二极管具有较长的使用寿命，一般可达到几万到几十万小时，远远超过传统照明源的寿命。
- 快速响应：半导体发光二极管具有快速响应的特点，开关速度快，瞬间亮灭。
3.请简要解释半导体显示技术中的TFT-LCD和OLED。
半导体照明技术(第二讲)精选全文
半导体照明技术
3．眩光 当视野内由于亮度分布或亮度不适宜，或存在着极端的亮度对
比，以致引起不舒适感觉和降低目标可见度的视觉现象，统称为眩 光。
可见度是指人眼辨认物体存在或物体形状的难易程度。
通常将眩光分为不舒适眩光和失能眩光： (1)不舒适眩光：产生不舒适感觉，但并不一定是降低视觉功效 或可见度的眩光。 (2)失能眩光：降低视觉功效和可见度的眩光。
半导体照明技术
五、视觉功效 人们完成视觉工作的效率称为视觉功效。用来定量评价视觉器 官完成给定视觉作业的能力。其主要的评价指标有以下几个方面：
半导体照明技术
3、光度量
光是能量的一种存在形式，光对物质的作用是与光能量的转化 相关的。在照明技术中，由于光作用于人的眼睛所产生的视觉强度， 不仅与光能量的大小有关，还与光的波长有关，所以在照明技术中， 为了更好地研究光在照明工程中的应用，通常采用的是以视觉效果 来评价光辐射的量——光度量。在照明工程中，常用的光度量有光 通量、发光强度、照度和亮度等。
位是：瓦（W）。
P dQe dt
半导体照明技术
（3）辐射强度J 单位时间在单位立体角内所辐射的能量，单位为：W/sr。
J dp
d
对于点辐射源，在整个空间的辐射通量P为：
2
P Jd o d 0 J sind
如果辐射通量在空间分布均匀，即J φθ不随φ和θ而改变，则：
P 4J
半导体照明技术
向θ变化，就称这些面辐射源是遵守朗伯定律的辐射源。这种源 又称为余弦辐射体或朗伯光源，对于这些表面，所有方向亮度
半导体照明期末复习题
1.吉尔德实验选择的波长分别为630nm(红)、540nm(绿)、460nm(蓝)的光谱色为三原色。
2.显色性：特殊显色指数Ri为光源对某一种标准样品的显色指数，其表达式为Ri=100-4.6△Ei，一般来说，Ra在80到100之间，其显色效果最优；在50到80之间，其显色效果一般；Ra小于50，其显色效果为差。
3.直接带隙与间接带隙半导体：直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和价带最大值在k空间中同一位置。
电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴(形成半满能带)只需要吸收能量。
直接带隙半导体的重要性质:当价带电子往导带跃迁时，电子波矢不变，在能带图上是竖直地跃迁，这就意味着电子在跃迁过程中，动量可保持不变--满足动量守恒定律。
相反，如果导带电子下落到价带(即电子与空穴复合)时，也可以保持动量不变--直接复合，即电子与空穴只要一相遇就会发生复合(不需要声子来接受或提供动量)。
因此，直接带隙半导体中载流子的寿命必将很短;同时，这种直接复合可以把能量几乎全部以光的形式放出(因为没有声子参与，故也没有把能量交给晶体原子)一发光效率高(这也就是为什么发光器件多半采用直接带隙半导体来制作的根本原因)。
直接带隙半导体的例子:GaAs、InP半导体。
相反，Si、Ge 是间接带隙半导体。
间接带隙半导体材料(如Si、Ge)导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。
形成半满能带不只需要吸收能量，还要改变动量。
间接带隙半导体材料导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。
k 不同，动量就不同，从一个状态到另一个必须改变动量。
与之相对的直接带隙半导体则是电子在跃迁至导带时不需要改变动量。
锗和硅的价带顶 Ev都位于布里渊区中心，而导带底Ec则分别位于<100>方向的简约布里渊区边界上和布里渊区中心到布里渊区边界的0.85 倍处，即导带底与价带顶对应的波矢不同。
这种半导体称为间接禁带半导体。
半导体照明(LED)
半导体照明（LED）百题问答上海市光电子行业协会二OO五年二月1、光的本质是什么，物体发光有哪几种方式？ 42、谓电致发光？半导体发光为何属冷光？ 54、简单介绍一下LED的发展历史好吗？55、请问照明光源的基本种类与主要性能有哪些？66、如何描述LED的基本特性？67、传统光源相比，LED光源有哪些优点？89、何谓绿色照明光源？它有哪些特点？810、为什么说21世纪将迎来照明产业自爱迪生发明白炽灯以来又一次产业革命？912、哪些产业是LED产业链的构成部分？1018、当前我国LED产品与国际先进相比，主要差距在哪里？1019．LED的发光源是——PN结，是如何制成的？哪些是常用来制造LED的半导体材料？1122、当前生产超高亮LED的外延方法主要有几种？什么是MOCVD？1127、请可否能深入浅出地介绍一下LED芯片的制造流程。
1229、通过哪些芯片制造过程中的工艺技术措施，可以提高芯片发光强度与出光效率？1330、LED的芯片为什么要分成诸如8mil，9mil…13至22mil，40mil等不同的尺寸？尺寸大小对LED光电特性有哪能些影响？1534、请介绍一下“透明电极”芯片的结构与它的特点？1635、什么是“倒装装芯片”（Flip Chip）?它的结构如何？它有哪些优点？ 1636、用于半导体照明的芯片技术的发展主流是什么？1737、LED芯片封装成发光二极管一般可以分成哪几种形式？他们在结构上各有什么不同？1738、LED芯片封装成器件一般的制造程是什么？1839、为什么要将芯片进行封装？封装后的器件比裸芯在性能上有什么不同？1841、何谓“一次光学设计”？LED封装中有哪几种出光透镜？他们有何特点？1942、大功率LED的封装形式目前常见的有哪几种？他们各自有哪些异同？2046、能否简单介绍一下芯片粘结工艺中的“合金粘结”工艺？2048、白光LED是通过哪些方法来实现的？2149．当前制造白光LED的主流方法是什么？2250．白光LED当前具有代表性的产品的水平如何？2251．什么是色温？什么是显色指数？2252．照明领域对白光LED的光电性能有哪些基本要求？2354．LED光源取代传统光源从目前来看还需克服哪些障碍和基本技术关键？2355．白光LED的光谱与单色光（红、黄、蓝、紫等）的光谱有些什么区别？2556．为什么用太阳能电池与白光LED组合的照明系统被称为“真正的绿色照明”系统？2659．什么是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？2660、LED PN结有源层发出的光子能否100%逸出到空气中？2762、能否简述一下提高LED芯片电一光转换效率的意义何在？2863、衡量LED器件光电转换优劣的参数主要有哪些？2964、单个LED的流明效率与用LED作光源构成的灯具的流明效率有什么异同？3065、什么是人眼对光的视觉函数？3166、人眼对光的视觉函数这一特点对我们了解LED有什么作用？3267、为什么一个蓝光LED在涂上特殊的荧光粉构成白光LED后，其辐射光通量会比蓝光的高出几倍基至十几倍？3268、LED在照明应用中，往往要知道这个LED的照度是多少，请问照度的定义是什么？知道了这个LED的辐射光通量，能否求出它的照度？3370、请问LED光通量φ与发光强度即光强是否能相互转换？3471、LED的发光强度Iv与照度E之间如何进行换算？ 3472、为什么说用积分球来测量LED的光通量时，可以认为：在积分球内表面任一点位置上得到的由另一部分反射出的照度，不受点的位置的影响？3573、为什么LED PN结上温度升高会引起它的光电参数退化？3675、衡量LED长期使用性能退化的主要指标是什么？3676、什么是LED的结温，它是如何产生的？3777、简述结温对LED光输出的影响3879．当结温上升时，LED的发光波长与颜色如何变化？3980．简述什么是热阻？它的定义和单位是什么？4081．LED PN结上最高结温的含义是什么？4082．试述LED器件的热阻模型，它由哪些部分构成？各有什么特点？4183．为什么说提高光效可降低结温，试述提高光效的主要途径4284．试述热阻在功率LED光源应用中的作用4385、如何减小LED的热阻值4486．请简单介绍一下目前常用的热阻测试方法：4587．何谓功率型LED，请介绍一下它的发展概况：4690．LED工作时，较好的驱动方法是什么方法？4791.有哪些常用的恒流驱动LED的方法？请作简单介绍。
半导体照明复习提纲及答案PPT课件
的获取主要有三种方式：1. 1-pc-LED；2. 2-pc-LED3. 3-pc-LED。
20.晶体结构的测定-粉末X射线衍射。粉末X 射线衍射（XRD），1,粉末X 射线
衍射图。2. JCPDS 卡片，测得衍射图，常常采用比对法确认未知样品的化合物
的所属晶系。
21.粒度。粉体荧光材料的粒度检测，属材料形貌分析。粒度常以“粒径”或“
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26.发光亮度的测量。一般采用照度计法测定荧光粉的相对亮度。所谓“相对 亮度”，是指“在特定波长光稳定激发下，待测荧光粉与同一牌号的参比荧 光粉（光谱功率分布相同）的亮度之比”。由测量结果计算出相对亮度：
B=(Ic /I)×100%
27.定域能级。在实际晶体中，由于存在各种杂质、缺陷以及晶体表面和界面 ，都有可能破坏晶格的周期性。而在这些周期性遭到破坏的地方，有可能产 生一些特殊的能量，在禁带中形成某些束缚态。当部分电子或空穴被束缚在 这些区域附近时，形成了一些能量值在禁带中的特殊能级，称为定域能级。
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19.荧光体转换白光LED的获取方式。荧光体转换的白光LED 获取的方法是：将
一块半导体芯片与荧光体组合，通过荧光体将芯片发出的短波长的光，部分地
或全部地转换成可见光，最后复合成白光。这种光能量转换属高能量向低能量
转换，即属下转换。这种荧光体转换的白光LED，通常缩写成pc-LED。pc-LED
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41.硅酸盐发光材料的应用特性。1. 激发波长较宽，在300nm～500nm 均为 有效激发，可以被近紫外、紫光及蓝光芯片所激发，所以作为白光LED 的应 用极为广泛。2. 发光颜色极为丰富，覆盖从505nm 的蓝色光区到560nm 的 黄色光区，可以满足不同的应用要求。3. 硅酸盐发光材料物理、化学性能 稳定，抗潮，不与封装材料、半导体芯片等发生作用，耐紫外光子长期轰击， 有更低的光衰。4. 光转化效率高，结晶体透光性好。
半导体照明基础知识培训资料
半导体照明基础知识笫一部分光源基础1.光致发光有大量材料受到紫外线的激发而辐射出可见光, 称为光致发光荧光这个词用来表示材料受到激发后立即发光. 荧光灯属.光致发光2.电致发光将电能直接转化为光能的一种物理现象. 光-电转换不需经过其他物理过程.如:LED 发光属电致发光.3 .光源分类热辐射: 白炽灯, 卤钨灯气体放电: 高压气体放电灯:汞灯. 钠灯. 舍金卤化物灯.低压气体放电灯: 钠灯, 荧光灯.电致发光: 发光二极管（LED）4.性能参数光效: 光源将其他形式的能量转化为可见光的能力的量,光源所发出的光通量和光源所消耗的电功率之比。
即Ф/Pi 单位: ml/w光源寿命: 全寿命, 平均寿命, 有效寿命。
有效寿命是指光源的光通量下降到初始值的70%5．光通维持率在规定条件下对LED照明产品进行燃点，在寿命期间内燃点达到一特定时间时所发出的光通量与初始光通量的比值，用百分数表示。
6. 光分布光源的分布分为漫射性和指向性。
笫二部分光度学基础1. 光通量光通量: 光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量用Φ表示。
单位: ml 2．发光强度光源在某一方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向上的发光强度。
（简称光强）用符号:I表示, 单位: (cd) 表示3. 光照度光照度(简称照度)是表征表面被照明程度的量,是单位表面接受到的光通量用符号:E 表示, 单位:lx, 例: 晴天中午地面照度为了100000 lx 4. 亮度光源在某一方向的亮度(L)是光源在该方向上的单位投影面在单位立体角中发射的光通量.笫三部分色度学基础1.CIE标准色度学系统规定RGB系统的三色光波长700.0nm(红光R) 546.1nm(绿光G) 435.8nm(蓝光B)2. 色温将标准黑体加温，黑体颜色将由：红，橙红，黄，黄白，蓝白依次变化。
光源色温定义为和黑体颜色相近时的黑体温度。
用热力学温度K表示。
色温用 CT 表示, 单位:K当光源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度称为该光源的颜色温度,简称：色温3.相关色温光源发出的光的颜色和各种温度下的黑体辐射的颜色都不完全相同，通常选用与其光颜色最为接近的黑体的温度为该光源的相关色温，用CCT表示单位:K4. 显色指数光源对物体颜色的还原能力用显色指数表示。
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x X/(X Y Z) 0.338 y Y/(X Y Z) 0.270
1.3.2.3 均匀色度标尺
• CIE 1931色度图X，Y坐标转换为CIE 1960 均匀 色度标尺(UCS)图u, v坐标，用公式
4X u X 15Y 3Z
6Y v X 15Y 3Z
• 当光源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的 颜色接近时，黑体温度就称为该光源的相关色温。 • 当（u,v）色度图上，等温线和色温曲线通常是垂 直的
1.3.3.2 显色指数
光源 显色指数 97 80-94 75-85 80-90 95-99 60~80 85~95 22-51 20-30 60-65
5.5 铝镓铟磷
• 间接带隙材料AlP和GaP和直接带隙的InP组成合金 时能产生直接带隙的四元AlGaInP单晶。 • (AlxGa1-x)yIn1-yP的y约为0.5时晶格常数与GaAs相 匹配，一般固定y=0.5，采用GaAs作为衬底。 • 直接带隙到间接带隙的转变出现在x约为0.65时， 增加x，可使其发光从红扩展到绿 • AlGaInP材料采用MOCVD系统生长 •AlGaInP系材料是目 前高亮度红光 (625 nm), 橙光(610 nm) 和 黄光 (590 nm)LED产 品的主要体系
• 显色指数：表明光源 发射的光对被照物颜 色正确反映的量称为 显色指数
白炽灯 日光色荧光灯 白色荧光灯 暖白色荧光灯 卤钨灯 白光LED（两色混合）
• 显指（CRI）是白光光 源质量的重要参量。
白光LED（三色混合） 高压汞灯 高压钠灯 金属卤化物灯
作业
1. 假设InGaN蓝光LED芯片是一折射率为2.5 的薄层，放置在空气中，请计算其全反射 角的大小，并计算由LED的其中一个平面 出去到空气中的光功率的百分比。 2. 某个RGB白光LED，其光谱可简化看成是 0.25W的460nm蓝光、0.2W的540nm绿 光和0.25W的650nm红光组成，请计算其 光通量（明视觉）大小，色度坐标（x,y） 和(u,v)，并根据色温等温线，估算此光源 的色温。
ΔEc p Eg1 Eg2 Eg1 n ΔEc ΔEv p p Eg2 Eg1
n
ΔEv
4.4 异质结构和量子阱
• 双异质结的有源层厚度下降到与电子的德 布罗意波可比拟时（纳米量级），载流子 被量子局域在很窄的势垒内，被称为量子 阱结构。单量子阱和多量子阱是高亮度LED 的通用结构。
5.0 半导体发光材料的条件
阴极射线致发光（Schubert, 1995）
液相外延时，高温下Si占据Ga 形成施主，低温下Si占据As形 成受主，发光峰值为940nm。
GaAs中的线位错（X W Liu,1999）
5.2 磷化镓
• GaP是闪纤矿结构，典型的间接带隙半导体，通过掺入不同 的等电子陷阱发光中心，可发红、绿等颜色的光，成为20 世纪90年代前发光效率最高的可见光材料 • 影响材料质量主要是位错和化学计量比偏离造成的缺陷，主 要是镓空位。 • VI族元素硫、硒、碲为常用的N型掺杂剂；II族的锌、镉、 镁是常用的P型掺杂剂 • 绿色LED：N取代P作为等电子陷阱。N俘获激子，产生复 合。液相外延生长，效率为0.7% • 黄色LED: 气相外延法生长时，可形成高浓度的氮掺杂，发 光向长波长移动，峰值波长为590nm。 • 红色LED：掺入ZnO对等电子陷阱，激子复合发光峰值在 700nm,发光效率可达15%。
2.1 自然光源 太阳
到达地球表面的太阳 光的波长范围： 290 ～ 1700 nm ，波 长短于 290nm 的部分 被臭氧所吸收，而波 长大于1700 nm的部 分则被大气层中的水 气和二氧化碳强烈吸 收。 可见光的波长范围： 380～780 nm之间。 部分太阳光具有与约 5700K 的黑体辐射能 变几乎一致的连续分 布
成为半导体发光材料的条件：
• 高质量的单晶材料。要求缺陷密度低，以III-V族材 料为主 • 半导体带隙与可见和紫外光子能量相匹配 1239 .5 (nm) hv(eV ) • 直接带隙半导体。具有较高的辐射复合概率 • 可形成N、P型材料，可制备异质结构和量子阱结 构。
5.1 砷化镓
GaAs为闪纤矿结构，直接带 隙半导体，带隙宽度1.42eV 缺陷主要是位错和化学计量比 偏离造成的缺陷。镓空位对发 光效率的影响很大，氧和铜是 重要的有害杂质。
4.2 注入载流子的复合
（1）辐射型复合 ① 电子和空穴由于碰撞而复合（直接和间接） ② 通过杂质能级复合 ③ 通过相邻能级的复合 ④ 激子复合 （2）非辐射复合 ① 伴随多数的声子的复合 ② 俄歇复合 ③ 器件表面的复合
4.4 异质结构和量子阱
• 异质结：两块具有不同带隙能量的单晶半 导体连接而成的。 • 异质结的界面会由于晶格和热应力失配造 成的缺陷，影响异质结的质量。 • 单异质结 双异质结
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光通量：按照 CIE 规定的人眼的视觉特性（ CIE 标 准光度观察者）来评价的辐通量，即用光谱灵敏度 为 V(λ) 函 数 的 物 理 探 测 器 所 评 价 的 辐 通 量 。 符号Fλ，单位：流明（lm） 1975年，流明的定义为：频率为540×1012赫兹， 辐 通 量 为 1/683W 的 单 色 辐 射 的 光 通 量 。 540×1012赫兹的波长是555nm
2.2.1 人工光源的发明与发展
• Roland Haitz从1965年LED商业化至今的发展历程观察得 出，LED的价格每10年将为原来的1/10，性能则提高20 倍,这个规律被业界称为Haitz定律 • 2020年左右，半导体照明光源的效率可能达到200lm/W
2.2.4 荧光灯 Fluorescent Lamp
• 灯内填充钠金属和少量Ne和Ar 混合的惰性气体。 • Na原子受激电离，产生共振辐 射，D线：589nm和589.6nm • 外套管内壁镀有反射红外线的氧 化铟膜 • 功率18~180W，光输出 1800~33000lm，寿命值为 14000~18000小时 • 缺点是显色指数低。
2.2.6 高压放电灯
• 高压放电中，原子和离子被加速到很高的速度，等离 子体的温度在4000~6000K范围内，热辐射部分降低， 谱线增宽，显色性大大提高 高压汞灯：汞蒸气在0.2~1MPa下，发光光谱红移且 有连续本底，通过在内壁涂覆红色荧光粉，显指提高 到50。光效为20~50lm/W 高压钠灯：提高钠蒸气压，D线变宽，显指可达到60 或更高，但发光效率和寿命会下降。光效100lm/W左 右，主要用于道路照明。 金属卤化物灯：放电管内添加金属卤化物，可得到全 光谱光源。金属和卤素原子通过扩散-分解-扩散-分解 过程重复进行。光效可达到90-95lm/W，显指94。可 作为一般照明和重点照.5 0.9163 0.5745
380
• 考虑一简化的发光光谱，在460nm处的功率为0.4W， 580nm处的功率为0.5W，其它波长功率为0，试计 算该光谱的色度坐标 780
780 380
Y PY ( )d 0.4 0.06 0.5 0.87 0.459 Z P Z ( )d 0.4 1.6692 0.5 0.0011 0.6682
1.3.2 国际照明委员会色度学系统
• 国际照明委员会规定三原色标准为 X , Y , Z 如表1-3所示
X 780P X ( )d 380 780 Y 380 PY ( )d 780 Z 380 P Z ( )d
色度坐标计算示例
5.4 镓铝砷
• Ga1-xAlxAs是GaAs和AlAs的固溶体。在x=0.35时 由直接跃迁变成间接跃迁。 • GaAs和AlAs的晶格常数很接近，固溶体的晶格 失配的问题很小 • 最佳发光效率在640~660nm之间，相应的 x=0.34~0.4，内量子效率在50%左右。 • 双异质结结构N-Ga0.35Al0.65As/PGa0.65Al0.35As/P-Ga0.35Al0.65As,外量子效率达到 16%，发光强度5cd。 • 镓铝砷体系可用液相外延法大批量生产。生成氧 化钝化层可以减少Al的氧化，提高器件寿命。
光照度：投射在单位面积上的光通量。单位： 勒克斯（lx），1 lx＝1 lm/m2 朗伯发光：某些面辐射源或理想的漫射面， 辐射强度与表面法线和给定方向间夹角 Ө 的 余弦成正比
dF I d
I I 0 cos
1.3.1 颜色的性质
• 三原色原理认为：人眼的视网膜是三种不 同感色物质镶嵌而成。其分别对应于蓝(B)、 绿(G)、红（R)光的特定波长。 • 颜色叠加原理：任何颜色都是由三原色合 成的: C=XR+YG+ZB
2 nair 2 4ns
*
I I 0 exp(ax)
1.1.3 人眼的光谱灵敏度
人眼的光谱灵敏度随环境亮度的改变而变化 • 明视觉：亮度超过10cd（坎德拉）.m-2. • 暗视觉：环境亮度低于10-2cd/m2.
1.1.4 光度学及测量
辐通量（辐射功率）：以辐射形式发射、传输或 接收的功率。 单位：W； 总的辐射功率为： P P d
Red + Green =Yellow Red + Blue =Magenta Green + Blue =Cyan Red + Green + Blue =White
1.3.1 颜色的性质
采用归一化 x=X/(X+Y+Z) y=Y/(X+Y+Z) z=Z/(X+Y+Z) x+y+z=1
颜色可以使用坐标（x,y）来确定
• 由放电产生的紫外辐射激发荧光粉而发 光的放电灯，它是一种低电压汞蒸气弧 光放电灯 • 灯内含有低气压的汞蒸气和少量的惰性 气体，管内壁涂有荧光粉层 • 汞蒸气将输入电能转化成波长为 253.7nm的紫外辐射，照射到荧光粉上 • 光效为60~80lm/W,寿命约8000~10000 小时