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　　本书针对过去十余年急速进步的高输出LED晶片的制作技术和採用各种萤光体的白光LED光源，就制作工艺、特性评价及其照明特性以及最新的实用化制品，从基础到应用领域，进行了详细的论述。全书内容新颖、涵盖范围广泛、概念清晰，最明显的特色在于所讨论的内容都源于技术研发和产品制作之尖端。

　　读者可从中了解到，生产具有市场竞争力的先进白光LED固态照明元件和器具，要涉及到的层面与技术、需使用的关键材料要如何掌握技术绝窍，同时还论述了目前的技术发展水平及发展动向、产业的前景趋势等。此类书籍在坊间并不多见，极适合工程技术人员和理工科大学生、研究所等专业人士研究阅读。

　　◎内容面向学者、工程师和理工科大学及研究所师生。

　　◎摒除繁琐理论分析和公式推导，本着作使用大量图表，力求图文并茂、通俗易懂。

　　◎本书内容新颖，涵盖范围广，观念清晰，具前瞻性。

作者简介

田民波

学历：
　　清华大学 工程物理系

经历：
　　日本京都大学国家公派访问学者
　　日本Kyoto Elex株式会社 特邀研究员
　　清华大学材料科学与工程系 教授

现职：
　　清华大学材料科学与工程系 教授

吕辉宗

现职：
　　建国科技大学电子工程系副教授

学历：
　　国立成功大学电机工程学系博士

温坤礼

现职：
　　建国科技大学教授(灰色系统分析研究室)
　　台湾灰色系统学会秘书长
　　计量管理期刊理事

学历：
　　逢甲大学本科毕业
　　逢甲大学硕士毕业
　　国立中央大学机械工程研究所系统组博士

科技前沿探索：下一代显示技术与材料科学新进展 图书简介 本书聚焦于当前信息显示技术和先进材料科学领域最前沿的研究方向与突破性进展，旨在为相关领域的研发人员、工程师、高校师生以及技术决策者提供一份深入且全面的技术综述与展望。内容涵盖了从基础理论到尖端应用的广泛知识体系，着重分析了驱动未来电子设备和高性能材料发展的核心技术驱动力。 --- 第一部分：下一代显示技术的核心驱动力与未来趋势 本部分深入剖析了超越传统液晶显示（LCD）和有机发光二极管（OLED）的下一代显示技术（Next-Generation Display Technologies）的原理、挑战与应用前景。 第一章：量子点显示技术的深度革新 本章详述了量子点发光二极管（QLED）和光致发光量子点（PLQD）技术的最新发展。重点探讨了无机半导体纳米晶体的合成优化，特别是如何通过精确控制尺寸和表面钝化技术，实现窄带发射光谱和高光电转换效率。 1. 胶体量子点合成的精确控制： 讨论了高温溶液合成法（如热注射法）的改进，以及在环境友好型溶剂中实现高效合成的新策略。分析了缺陷态的抑制机制及其对器件寿命的影响。 2. 电致发光量子点器件结构： 详细解析了堆叠式（Stacked）和混合结构（Hybrid Structure）中电子/空穴传输层的材料选择与界面工程。探讨了钙钛矿量子点（PQDs）因其出色的发光特性而带来的巨大潜力，以及如何解决其对湿氧的敏感性问题。 3. 印刷电子与柔性显示集成： 研究了利用喷墨打印、丝网印刷等技术实现量子点墨水沉积的工艺流程，以及在柔性基底上构建高性能量子点显示面板的机械可靠性评估方法。 第二章：微显示技术与虚拟现实（VR/AR）的融合 本章聚焦于对高分辨率、高亮度有极端要求的微显示技术，这些技术是实现沉浸式增强现实（AR）和虚拟现实（VR）体验的关键。 1. 硅基有机发光二极管（OLED on Silicon）： 阐述了如何将高密度驱动电路集成在硅衬底上，以及在微米级像素单元中实现高效率发光和均匀性的挑战。讨论了动态电源管理和热管理策略。 2. 高速光调制器阵列： 深入分析了基于反射式液晶空间光调制器（LCoS）和微机电系统（MEMS）扫描镜阵列的快速光束扫描技术。重点关注其在光场显示（Light Field Display）和全息显示中的应用潜力。 3. 衍射光学元件与光波导技术： 探讨了用于AR眼镜的光学引擎设计，特别是全息光波导（Holographic Waveguide）和衍射光学元件（DOE）在减小系统厚度和拓宽视场角（FOV）方面的最新进展。 第三章：自发光显示技术的极限探索 本章探讨了除传统OLED之外，其他具有自发光特性的新兴显示技术，特别关注其在能源效率和色彩表现上的优势。 1. 电致发光材料的新范式： 详细介绍了热激活延迟荧光（TADF）材料和超荧光（Hyperfluorescence）机制。分析了通过分子设计实现小单线态-三线态能级差（$Delta E_{ST}$）的方法，及其对实现100%内量子效率（IQE）的意义。 2. 电化学发光显示（ECLD）： 概述了基于电化学反应的自发光原理，并比较了与传统电致发光器件在驱动电压和长期稳定性方面的差异。 3. 激光显示技术的微型化： 讨论了基于半导体激光器的直接发射或间接激发显示系统，重点在于激光源的波长纯度、光束质量控制以及在超短焦投影中的集成方案。 --- 第二部分：先进功能材料的结构、性能与制造 本部分关注支撑新一代电子设备和能源系统的关键功能性材料的最新研究成果，强调材料的微纳结构设计与宏观性能之间的构效关系。 第四章：钙钛矿材料的稳定化与光电器件集成 本章集中于卤化物钙钛矿材料在光伏和光电器件中的应用进展，并着重解决其环境敏感性这一核心瓶颈。 1. 多维钙钛矿结构设计： 研究了从三维（3D）到二维（2D）以及零维（0D）钙钛矿结构调控对缺陷容忍度和抗湿气性能的影响。探讨了有机间隔物（如长链胺）在构建层状结构中的作用。 2. 界面钝化与电荷提取： 详细分析了空穴传输材料（HTM）与钙钛矿层之间的界面能级匹配。研究了有机或无机小分子添加剂在抑制离子迁移和钝化晶界缺陷中的效果。 3. 高效光伏电池的制备工艺： 比较了溶液法（如旋涂、狭缝涂布）与气相沉积法（如真空蒸发）在制备大面积、高效率钙钛矿太阳能电池方面的优缺点及工业化前景。 第五章：先进热管理材料与导热界面 随着电子器件集成度的不断提高，热管理成为制约性能和可靠性的关键因素。本章探讨了新型导热材料的设计与应用。 1. 高导热聚合物复合材料： 分析了如何通过在聚合物基体中引入高导热填料（如氮化硼纳米片、石墨烯片层）来构建三维导热网络。讨论了填料的定向排列技术以实现各向异性的热导率控制。 2. 相变材料（PCM）在热缓冲中的应用： 研究了有机和无机相变材料的筛选标准，以及如何将其集成到电子封装中以平滑瞬态热负荷。 3. 可注射和可拉伸导热凝胶： 探索了基于弹性体和导热填料的新型界面材料，它们能够在复杂或运动的表面之间提供可靠的导热接触，并讨论了其在可穿戴电子设备中的潜力。 第六章：纳米结构电极与储能器件界面 本章聚焦于下一代储能器件（如固态电池和超级电容器）中电极材料的结构创新，以提升能量密度和充放电速率。 1. 固态电解质与电极的界面阻抗： 深入分析了固态电解质与金属锂或高电压正极之间形成的界面阻抗层（SEI/CEI）的电化学特性，以及通过表面涂层技术实现低阻抗接触的方法。 2. 高比表面积碳材料： 讨论了多孔碳、石墨烯气凝胶等材料在超级电容器中的应用，重点是孔隙结构（微孔、介孔、大孔）分布对离子传输动力学的影响。 3. 新型导电添加剂： 评估了碳纳米管（CNT）和导电聚合物在改善高容量电极材料（如硅负极）导电性的同时，保持材料体积稳定性的策略。 --- 本书特色： 本书避免了对成熟技术的重复论述，而是将笔墨集中于前沿的、跨学科的材料设计、器件物理机制的深入理解以及面向未来的制造工艺挑战。通过系统梳理量子现象、纳米尺度工程与先进化学合成在光电器件和能源系统中的集成应用，为读者提供一个清晰的未来技术路线图。内容侧重于“如何做”和“为什么这样设计”，而非仅仅描述“是什么”。

前言

第一章　白光 LED 发光原理 1
1.1　LED 及相关材料 2
1.1.1　LED 的发光原理 2
1.1.2　LED 相关材料 6
1.2　LED 的基本知识 11
1.2.1　LED 的基本结构和基本方程 11
1.2.2　内部量子效率 16
1.2.3　光取出效率 19
1.2.4　配光特性 22
1.2.5　工作电压 23
1.2.6　发光光谱 25
1.2.7　热设计 28
1.3　蓝光 LED──实现白光 LED 照明之起点与关键 29
1.3.1　LED 早期发展简介 29
1.3.2　蓝光 LED 的发展 30
1.3.3　蓝光 LED 元件结构 31
1.3.4　制作蓝光 LED 元件关键技术 40

第二章　白光 LED 照明之研发与展望 45
2.1　利用 LED 照明技术之研发 46
2.2　白光 LED 照明特征与最新技术 50
2.2.1　白光 LED 之种类与特征 50
2.2.2　构造与配光特性及发光效率 56
2.2.3　最新技术动态与节能照明技术 61
2.2.4　色调可变的白光 LED 照明光源 64
2.3　应用产品与市场动态及技术研展预测 66

第三章　白光 LED 照明的种类及其特征 71
3.1　以蓝光 LED 为基础的白光 LED 72
3.1.1　以蓝光 LED 为激发的白光 LED 发光原理与构造 72
3.1.2　白光 LED 的效率 81
3.1.3　照明用高光通量白光 LED 的开发 85
3.1.4　白光 LED 显色性的改善 88
3.1.5　正在普及的半导体固体照明 92
3.2　以近紫外 LED 为基础的白光 LED 94
3.2.1　近紫外激发萤光体变换型白光 LED 研发与光品质 94
3.2.2　近紫外激发白光 LED 的特征与其他方式的比较 95
3.2.3　近紫外 LED 及其所激发的白光 LED 应需要的材料特性 99
3.2.4　近紫外激发白光 LED 的发光效率和损失 101
3.2.5　高显色性近紫外激发白光 LED 的现状 107
3.2.6　高附加值光源 113

第四章　白光 LED 照明之关键技术 115
4.1　萤光体 116
4.1.1　从萤光体看白光 LED 的历史 117
4.1.2　白色 LED 的构成及特征 118
4.1.3　白光 LED 照明用萤光体之性能 120
4.1.4　对应于蓝光 LED 的萤光体 121
4.1.5　对应于紫外或近紫外 LED 的萤光体 131
4.2　LED 材料 133
4.2.1　作为 LED 材料的萤光体 133
4.2.2　灌封用树脂材料 145
4.3　内部量子效率之评价方法 154
4.3.1　LED 的效率 154
4.3.2　内部量子效率的导出法 155
4.3.3　内部量子效率导出方法的检测实验 158
4.4　封装材料与封装技术 165
4.4.1　炮弹型 LED 166
4.4.2　炮弹型 LED 的封装材料 171
4.4.3　炮弹型 LED 的封装技术 180
4.4.4　表面安装（SMD）型 LED 187
4.4.5　SMD 型 LCD 的元件构造 188
4.4.6　SMD 型 LED 的封装技术 189
4.5　多晶片白光 LED 的种类及其特征 194
4.5.1　LED 的发展与多晶片 LED 194
4.5.2　多晶片方式与单晶片方式的比较 197
4.5.3　多晶片 LED 的构造及特征 202
4.5.4　多晶片 LED 的应用现状 206
4.5.5　多晶片 LED 的发展前景 207

第五章　外延基板和封装基板 209
5.1　外延基板 210
5.1.1　各种外延基板材料 210
5.1.2　基板材料开发的变迁 211
5.1.3　蓝宝石单晶 213
5.1.4　GaN 基板 223
5.1.5　SiC 基板和 AIN 基板 225
5.1.6　氧化镓基板 227
5.2　封装基板 230
5.2.1　大功率 LED 封装工艺进展 230
5.2.2　新型大功率 LED 封装离不开封装基板 237
5.2.3　高热导基板的分类和特点 238
5.2.4　热传递的数学物理模型 240
5.2.5　高热导聚合物基复合材料基板 245
5.2.6　金属基板（IMS） 251
5.2.7　陶瓷基板 254
5.2.8　陶瓷直接覆铜板（DBC） 258
5.2.9　其他类型的散热基板 258

第六章　白光 LED 照明的显色、色彩评价技术 261
6.1　显色性评价的基础 262
6.1.1　显色性与评价方法 262
6.1.2　显色性评价方法的变迁 264
6.1.3　CIE/JIS 显色性评价方法 265
6.2　显色、色彩评价的课题与白光 LED 的显色应用 272
6.2.1　显色评价数及其存在的问题 272
6.2.2　色彩 274
6.2.3　条件等色（metameism，条件配色同色异谱） 283
6.2.4　利用 CIELAB 对白光 LED 的评价 287
6.2.5　可变色 RGBCYM 白光 LED 292
6.3　小结 297

第七章　白光 LED 照明的应用开发 303
7.1　光源特征及设计方面的题课 304
7.1.1　关注外形的设计 304
7.1.2　关注照度的设计 307
7.1.3　关注光流量的设计 309
7.1.4　关注寿命的设计 310
7.1.5　关注效率的设计 310
7.1.6　关注显色性的设计 312
7.2　技术突破 314
7.2.1　导热及散热技术 314
7.2.2　寿命预测技术 317
7.2.3　如何减低色偏差与非均匀性 321
7.2.4　如何减低眩光（glare） 324
7.3　LED 照明器件开发的趋势 328
7.3.1　LED 器件的应用实例 329
7.3.2　LED 照明器具的价格 330
7.4　小结 331

第八章　白光 LED 照明的技术革新、经营战略与国际标准化 333
8.1　技术革新与国际竞争力 334
8.2　白光 LED 光源与传统光源的比较 341
8.3　新市场开拓与企业的经营模式 345
8.3.1　蓝光激发白光 LED 345
8.3.2　近紫外激发白光 LED 348
8.3.3　市场的变化 350
8.4　如何应对国际标准化 353
8.4.1　标准化简介 353
8.4.2　各国应对国际标准化的方针 354
8.5　小结 358

参考文献 359
白光 LED 照明技术常用缩略语注释

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《白光LED照明技术》这本书，对我来说，简直是一本“宝典”！我是一名灯光设计师，平时的工作就是为各种空间量身打造最适合的光环境。LED技术是这几年发展最快的领域之一，但市场上产品良莠不齐，如何才能挑到真正适合项目需求的LED产品，并且将其发挥到极致，一直是我思考的问题。这本书就给了我很多答案。它非常系统地介绍了LED的发光机理、各种类型的LED芯片、封装技术，以及不同LED在显色性、光效、寿命等方面的差异。我特别看重它对“光品质”的深入探讨，从CRI、GTI到TM-30，书中都给出了详细的解释和应用指南，这对于我进行高端商业空间、艺术展览等对光品质要求极高的项目来说，是极其重要的参考。而且，书中还分享了许多LED照明设计的案例，从办公空间到公共场所，都进行了细致的光学设计分析，这让我能够从大师的设计中汲取灵感，并学习他们的设计思路和方法。这本书的专业性和实用性，都让我非常满意。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我买《白光LED照明技术》这本书，更多的是出于一种好奇心。我平时不太关注科技方面的书籍，但最近家里装修，听朋友说LED照明是未来的趋势，所以就想了解一下。没想到，这本书比我想象中的要精彩很多！它没有用那些晦涩难懂的专业术语，而是用非常通俗易懂的语言，把复杂的LED技术讲清楚。我最喜欢的部分是关于“色彩表现”的讨论，书中通过对比不同LED光源下物体颜色的呈现，让我直观地感受到了LED照明对我们视觉体验的影响。它还介绍了如何通过调整LED的光谱，来模拟不同自然光源的效果，比如模拟清晨的阳光，或者黄昏的暖光，这让我对未来的智能家居照明充满了期待。而且，这本书还谈到了LED照明的健康影响，比如对睡眠、情绪的潜在作用，这让我更加重视居家照明的品质。虽然我不是专业人士，但读完这本书，我感觉自己对LED照明有了一个全新的认识，不再是仅仅停留在“亮”这个字上，而是开始关注“质”和“感”。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《白光LED照明技术》这本书真是让我大开眼界。我原本对LED照明的了解就停留在“节能”、“环保”这些标签上，对它背后的技术细节知之甚少。翻开这本书，我才意识到原来小小一个LED灯泡里蕴含着如此丰富的学问。它详细解释了LED的发光机制，从PN结的形成到载流子的注入，再到光子的产生，一步步剖析，让我这个非专业人士也逐渐领悟。让我印象深刻的是关于“光衰”和“寿命”的章节，书中通过对材料特性、工作温度、驱动电流等因素的深入分析，揭示了影响LED寿命的关键所在，这对于我评估和选择LED产品至关重要。我之前总觉得LED灯坏得很快，现在才知道很多时候是选错了产品，或者是使用不当。书中还提到了LED的散热问题，这是影响LED性能和寿命的一个重要环节，它介绍了各种散热材料和设计方案，让我明白了为什么有些LED灯具会发热严重，而有些则相对凉爽。读完这本书，我再看市面上琳琅满目的LED灯具，就不会那么盲目了，能够更有针对性地去选择适合自己需求的。

评分☆☆☆☆☆

《白光LED照明技术》这本书，我拿到手就觉得沉甸甸的，好像里面藏着什么不得了的秘密。我本身就是做这行的，开了家小小的灯具设计工作室，平常最头疼的就是LED光源的色温不稳定，还有就是怎么才能让光线看起来更舒服、更接近自然光。这本书里，从最基础的半导体发光原理讲起，一直到复杂的驱动电路设计，都讲得绘声绘色。特别是关于“显色指数”的部分，它不只是简单列出几个数字，还用很多实例，比如在餐厅、博物馆、医院里，不同场合对显色指数的要求都不一样，以及怎么通过调整LED的组成材料来提高显色性，这点对我启发很大。我之前总是凭感觉调配，现在有了这本书的指导，感觉心里更有底了。而且，它还介绍了许多最新的LED技术，比如量子点LED，虽然我目前还没有能力去应用，但了解这些前沿知识，总比闭门造车要好得多。这本书的图文并茂，很多抽象的概念通过清晰的图示都变得易于理解。我常常在晚上对着书本研究，一边看一边在自己的设计草稿上勾画，希望能把学到的知识运用到我接下来的项目中，做出更具竞争力的产品。

评分☆☆☆☆☆

《白光LED照明技术》这本书，我拿到手的时候，就觉得它是一本非常硬核的工具书。我是个在工程领域摸爬滚打多年的工程师，平时接触到最多的就是各种技术规范和设计手册。这本书的内容深度和广度，都远远超出了我的预期。它不仅仅是停留在理论层面，而是将大量的实验数据、仿真分析和工程实践结合在一起。书中关于LED的光学设计部分，对我帮助特别大。我之前在做一些特殊照明场景的设计时，常常会遇到光线分布不均匀、眩光严重等问题，而这本书详细介绍了透镜、反射杯等光学元件的设计原理和应用，以及如何通过优化这些元件来达到预期的光效和光分布。特别是它在案例分析部分，引用了很多实际的工程项目，让我能够看到理论知识如何在实际应用中落地，这对于我们工程师来说，是非常宝贵的学习经验。这本书的结构也很严谨，从基础理论到应用技术，层层递进，逻辑清晰，让人能够系统地掌握LED照明的各个方面。