LED及其应用技术

LED及其应用技术

课程名称：LED及其应用技术（LED and Its Application） 课程编码：082056 学 分：3

总 学 时：40学时，其中，理论学时：40学时

适用专业：物理学，应用物理学，光电信息科学与技术 先修课程：大学物理，光学，电子技术 执 笔 人：熊艳 审 订 人：邓艳红

一、课程的性质、目的与任务

LED是一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯之后的第四代新光源，是一种典型的节能、环保绿色照明技术。LED被公认为是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一。LED及其应用技术是光电信息科学与技术及相关方向学生必备的专业技能。

本课程的任务是使学生了解LED产业链结构，掌握LED的原理、材料、芯片、封装等知识，能应用相关知识解决实际问题，着重于学生专业技能的培养。

二、教学内容与学时分配

第一章 电光源综述 （2

学时）

本章重点和难点：几种主要电光源； LED的优势 1.1光源发展史

1.2几种主要电光源简介 白炽灯；荧光灯；HID

1.3 LED的优势——与传统光源比较

LED光源的主要特点；LED光源推进的关键因素

第二章 LED的发光原理 （4

学时）

本章重点和难点：LED发光原理 2.1 LED发光原理简介

P.N结；零偏置PN结；正向偏置PN结；电子与空穴的复合；能级理论；异质结和量子阱

2.2 LED发光效率

内量子效率；外量子效率；电子注入效率；光电效率；电源效率；光源光效

第三章 LED的材料体系 （2

学时）

本章重点和难点：发光条件 3.1 发光条件 3.2 材料体系

GaP/GaAsP材料体系；AlGaAs/GaAs材料体系；AlGaInP材料体系；AlGaInN/GaN材料体系

第四章 LED的光取出 （2

学时）

本章重点和难点：影响LED光取出效率的因素

4.1 影响LED光取出效率的因素

材料内部的吸收；菲涅尔损失(反射损失)；全反射损失 4.2 提高LED出光效率

加中间层；透明衬底技术；分布布拉格反射层(DBR)结构；金属膜反射技术；表面粗化技术；电流阻挡层；采用TCL或ITO；非平面结构芯片；图形化蓝宝石衬底技术；光子晶体

第五章 LED的芯片制造技术 （4

学时）

本章重点和难点：LED外延片的制造技术；LED芯片的制造技术 5.1 LED外延片的制造技术

历史发展；外延设备；衬底材料；LED发光部分的结构 5.2 LED芯片的制造技术

几种相关的工艺制程介绍；芯片的制作流程

第六章 LED的封装技术 （4

学时）

本章重点和难点：LED封装的目的；LED封装工艺基本流程 6.1 LED封装简介

LED封装的目的；LED封装的两个关键问题 6.2 LED封装形式的发展

DIP封装；SMD封装；大功率LED封装；COB多芯片集成封装；其他封装形式 6.3 LED封装工艺

小功率LED封装；大功率LED封装 6.4 LED封装材料

大功率LED封装基板；其他大功率LED封装材料

第七章 白光LED （2

学时）

本章重点和难点：白光LED技术 7.1 三基色白光LED

7.2 紫外芯片加三基色荧光粉白光LED 7.3 蓝光LED加黄色荧光粉的方法 7.4 视觉照明对于LED技术的需求

第八章 LED器件的性能 （2

学时）

本章重点和难点：LED伏安特性曲线；LED的主要电参数 8.1 光参数

光度学参数；色度学参数 8.2 电参数

LED伏安特性曲线；LED的主要电参数 8.3 热参数

第九章 LED光及热特性的测试 （4

学时）

本章重点和难点：LED特性测试方法 9.1 LED光特性测试

分布光度计测量法；光电积分测量法；光电积分法测量LED光通量的问题及解决；目

前的一些新型测试方法 9.2 LED热特性的测量

LED的热测量方法；测试结温的其他方法

第十章 LED的光学设计 （2

学时）

本章重点和难点：LED光学设计的方法 10.1 LED光学设计的特点

10.2 几种主要的LED灯具光学系统形式 10.3 自由曲面的二次光学设计

第十一章 LED的驱动与控制技术 学时）

本章重点和难点：LED的驱动与控制实现方案 11.1 LED驱动的一般特点

限流电路；线性恒流电路；开关型直流驱动电路 11.2 开关型直流驱动电路

降压变换器；升压变换器；升.降压变换器；设计要点 11.3 交流驱动电路 11.4 LED的控制技术

LED的调光控制；信号线型控制；无线网络控制；LED大规模控制技术

第十二章 LED灯具的散热 学时）

本章重点和难点：LED灯具的散热的基本原理； LED散热的主要方法 12.1 热量对LED性能的影响

结温对光效的影响；结温升高对寿命的影响；结温升高对波长的影响 12.2 LED灯具的散热

散热的基本原理；LED灯具散热的关键 12.3 目前LED灯具散热的主要方法

主动型散热；被动型散热；其他散热新技术

第十三章 LED的主要应用领域之一中小功率灯具 学时）

本章重点和难点：中小功率LED的主要应用领域 13.1 中小功率LED灯具的一般特点 13.2 几种重要的LED室内照明灯具

LED球泡灯；LED投射灯；LED直管灯；LED筒灯

第十四章 LED的主要应用领域之二大功率灯具 学时）

本章重点和难点：大功率LED的主要应用领域 14.1 大功率LED灯具的一般特点 14.2 几种主要的LED灯具形式

LED路灯；隧道灯；LED厂矿灯；大功率LED投光灯 14.3 大功率LED灯具使用案例 14.4 大功率LED的模组化趋势

第十五章 LED的信号显示与背光应用 学时）

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（ （ （ （ （本章重点和难点：LED的应用优势 15.1 LED交通信号灯 15.2 LED背光源 15.3 LED电视背光源

电视背光源的主要要求；LED电视背光源的主要技术难点

第十六章 LED的非视觉应用 （2

学时）

本章重点和难点：LED的应用 16.1光源的视觉与非视觉应用 16.2 LED用于种植业补光 16.3 LED用于医疗领域 16.4 LED用于通信领域 三、教学基本要求

教学过程中，对学生的要求： 1．了解LED的产业链结构； 2．熟练掌握LED的发光原理；

3．掌握LED的器件性能及测试方法，白光LED技术；

4．理解LED的芯片制造技术、封装技术、驱动与控制技术、光学设计、散热技术； 5．了解LED的应用，能正确运用。

课堂教学应力求使学生弄清基本概念，熟练掌握基本内容。在了解基本概念的基础上，应当结合专业特点，理论联系实践。

四、大纲说明

本大纲适用于理学，应用物理学，光电信息科学与技术本科专业。教学总时数为40学时。课堂教学以教学参考书为参考材料，按照本大纲的内容进行教学。

五、教学参考书

［1］刘木清. LED及其应用（第一版）[M]. 化学工业出版社，2013年.

［2］毛兴武，张艳雯，周建军，祝大卫. 新一代绿色光源LED及其应用技术（第一版）[M]．人民邮电出版社，2008年.