目 录

译者序

原书前言

鸣谢

作者简介

第1章 导论1

1.1概述1

1.2照明知识基础2

1.2.1光学研究简史2

1.2.2照明基础概论2

1.2.3照明的定量参数3

1.2.3.1色度指标3

1.2.3.2亮度、照度和空间光分布6

1.2.3.3工程师和制造商常用照明指标集7

1.3照明技术8

1.3.1概述8

1.3.2荧光灯8

1.3.2.1紧凑型荧光灯8

1.3.2.2毒性9

1.3.2.3高强度放电灯9

1.3.3白炽灯10

1.3.3.1卤素灯11

1.3.3.2其他照明技术11

1.3.4LED灯12

1.4理解照明12

1.4.1深入理解照明参数14

1.4.2对于LED照明特别重要的参数15

1.4.3测量单位15

1.5理解能量效率16

1.5.1“绿色”能量解决方案16

1.5.2发光功效与发光效率17

1.5.3确定最大功效18

1.5.4光源的效率18

1.5.5LED灯具的功效19

1.6LED工业：现状和前景19

1.6.1全球增长19

1.6.2高亮度LED20

1.6.3LED的应用20

1.6.4LED行业的挑战和局限21

第2章 LED照明器件24

2.1概述24

2.2半导体光电子学基础25

2.2.1半导体中的光发射25

2.2.2LED——半导体二极管26

2.2.3LED器件结构28

2.2.4白光LED的构造和挑战29

2.2.5蓝光LED的特殊挑战30

2.2.6基于氮化物的LED基底32

2.3化合物半导体材料和制造工艺的挑战32

2.3.1成品率或分选效应对成本的影响33

2.3.2自动化生产34

2.3.3标准化的实现34

2.3.4芯片生产和库存管理35

2.3.5化合物半导体的技术进步36

2.3.5.1LED材料科学36

2.3.6大规模生产的工艺控制37

2.4确定和改进LED照明功效37

2.4.1LED效率和功效的定量化37

2.4.2荧光粉效率的确定41

2.4.3估算白光LED功效的极限41

2.4.3.1理论功效极限41

2.4.3.2实际功效极限42

第3章 LED模组制造44

3.1概述44

3.2LED照明部件和子系统44

3.2.1基于功率的LED模组配置45

3.2.2LED子系统的配置46

3.2.2.1印刷电路板子系统47

3.2.2.2板上芯片封装子系统48

3.2.2.3驱动电源49

3.3热管理和寿命研究52

3.3.1热传输机制52

3.3.2LED的结温53

3.3.3热分析和建模54

3.3.3.1热阻54

3.3.4热仿真55

3.3.4.1仿真技术55

3.3.4.2与热测量的结合56

3.3.5关于寿命和光衰的研究58

3.3.5.1定义LED灯的寿命58

3.3.5.2寿命周期内的光通量维持特性59

3.4为制作平台优化模组设计60

3.4.1如何进行热设计60

3.4.1.1模组散热片61

3.4.1.2板散热技术61

3.4.1.3挤压成形散热器61

3.4.1.4粘合材料63

3.4.1.5利用对流63

3.4.1.6优化LED数量和驱动电流63

3.4.1.7主动式制冷64

3.4.2关于光学设计的思考65

3.4.2.1LED发光器件的光抽取65

3.4.2.2光分布整形65

3.4.2.3颜色参数65

3.4.3电气设计要求66

3.4.3.1正、负电极的制备66

3.4.3.2LED位置分布的设计66

3.4.3.3电气控制功能66

3.4.4机械设计要求67

第4章 灯的测量和表征68

4.1概述68

4.2通用照明参数的测量和表征68

4.2.1主要照明指标和测量68

4.2.2辅助照明参数69

4.2.3辐射度量和光度量的转换方法70

4.2.3.1单色辐射71

4.2.3.2多色辐射72

4.2.4常用光度测量72

4.2.4.1光通量Φ72

4.2.4.2亮度L73

4.2.4.3照度Ev74

4.2.4.4光出射度M74

4.2.4.5光通量分布75

4.2.4.6发光能效和发光效率78

4.2.5常用色度测量78

4.2.5.1CIE标准照明体79

4.2.5.2CIE标准颜色空间79

4.2.5.3CIE标准色度图79

4.3标准光度学与色度学在LED灯中的应用81

4.3.1灯的测量和比较82

4.3.1.1氛围灯的测量82

4.3.1.2工作灯的测量87

4.3.2LED照明评价的建议和指南96

4.3.2.1零售灯规格指引96

4.4LED专有半导体照明特性的测量和表征97

4.4.1LED的光电测量和表征97

4.4.2不同热条件下的照明参数表征97

4.4.3光度测量的标准化活动99

第5章 LED灯的设计思考101

5.1概述101

5.2照明应用以及对灯的要求101

5.2.1住宅和商业应用中的环境照明102

5.2.2住宅和商业应用中的射灯105

5.2.3工业环境的大型空间照明106

5.2.4提供可视度的户外照明108

5.2.5受限表面的超高亮度照明109

5.3适合照明应用的设计111

5.3.1照明质量因子112

5.3.1.1颜色112

5.3.1.2明亮度112

5.3.1.3分布113

5.3.2一般照明用LED灯的设计思考113

5.3.2.1环境照明设计要素114

5.3.2.2射灯照明设计要素115

5.3.2.3大空间照明设计要素116

5.3.2.4户外照明设计要素117

5.3.2.5超亮聚光照明设计要素118

5.4LED灯设计参数和取舍119

5.4.1LED灯特有的取舍119

5.4.2从瞬态数据研究LED取舍120

5.4.3LED技术改进路线图122

第6章 LED照明设计和仿真124

6.1概述124

6.2LED光输出的模拟124

6.2.1封装后LED的照明模拟基础125

6.2.2LED发光强度在极坐标系中分布的模拟126

6.2.3模拟实际测量的探测器输出127

6.2.4照明设计师用的照度分布仿真129

6.3将光分布扩展到大空间130

6.3.1单和双LED仿真 131

6.3.2不同距离处双LED系统的仿真132

6.3.3使用不同探测器尺寸的亮度分析133

6.3.4仿真输出结果的选择：亮度或非相干照度136

6.3.5LED照明特性总结136

6.4产生均匀、多向或各向同性LED照明分布139

6.4.1电磁理论在LED和标准灯中的应用139

6.4.2LED和曲面灯的照明比较140

6.4.3产生多向和扩散LED光分布的方法142

6.4.3.1用光管和复合曲面光学元件匀光及扩展LED光输出143

6.4.3.2用楔形波导匀光及获得各向同性LED灯149

6.5预期LED光分布特性的实验验证153

6.5.1筒灯数据的测量和比较153

6.5.2环境灯数据的测量和比较155

6.5.3灯具三维分布光度数据的测量和比较157

第7章 LED取代白炽灯和直管荧光灯160

7.1概述160

7.2家用灯具的比较及替换因素160

7.2.1为什么爱迪生发明的白炽灯仍被广泛使用160

7.2.2LED取代白炽灯的机遇161

7.2.3LED、CFL和白炽灯的节能性对比162

7.3为什么荧光灯在商业照明中应用广泛163

7.3.1直管荧光灯的特性和优点164

7.3.1.1直管荧光灯的能效164

7.4替换用直管LED灯的开发166

7.4.1美国能源部对直管灯具的CALiPER测试166

7.4.2一种取代直管荧光灯的新型LED灯具设计168

7.4.2.1新型LED替换灯的特性和优点168

7.4.2.2克服新型LED灯具制造中的挑战171

7.5各种管形灯具测试数据的对比171

7.5.1直管LED替换灯具和直管荧光灯具被测样品的描述171

7.5.1.1用LED灯替换现有荧光灯具的灯管172

7.5.2T8灯的照度数据对比174

7.5.3 T8灯的亮度数据对比176

7.5.4T8灯的色度数据对比177

7.5.5T8灯的分布光度数据对比179

7.6总结184

参考文献1852100433B