LED器件選型與評價

《LED器件選型與評價》是2021年中國電力出版社出版的圖書，作者是康玉柱，楊恆，林太峰。本書主要介紹設計LED照明產品時常用的LED器件評價與選型的基礎知識和實操方法。全書共分為5章，分別介紹照明基礎知識、LED器件原理、LED器件可靠性、LED器件的選型以及套用案例。全書內容由淺入深，以LED器件的評價方法為主線貫穿全書，各章節又自成體系，可跳躍閱讀。本書附有大量的實際案例的計算程式，需要的讀者可加入讀者QQ群下載。本書適合大專以上的學生、工程師閱讀，也可供大專院校師生參考。

基本介紹

• 中文名：LED器件選型與評價
• 作者：康玉柱 、楊恆 、林太峰 
• 類別：科技
• 出版社：中國電力出版社
• 出版時間：2021年11月1日
• 頁數：533 頁
• 定價：98 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787519857837

圖書目錄

第1章 照明基礎知識.............................................................................................................................................................1

1.1 光度學.................................................................................................................................................................................1

1.1.1 照明歷史..........................................................................................................................................................................1

1.1.2 光學基本概念..................................................................................................................................................................2

1.1.3 輻射度量與光度量........................................................................................................................................................11

1.1.4 黑體輻射譜....................................................................................................................................................................20

1.1.5 計算實例........................................................................................................................................................................31

1.2 色度學...............................................................................................................................................................................41

1.2.1 色品坐標........................................................................................................................................................................41

1.2.2 相關色溫........................................................................................................................................................................52

1.2.3 色容差............................................................................................................................................................................53

1.2.4 顯色指數........................................................................................................................................................................68

1.2.5 TM-30............................................................................................................................................................................73

1.2.6 D_uv.................................................................................................................................................................................91

1.2.7 主波長和色純度............................................................................................................................................................97

1.2.8 CQS.............................................................................................................................................................................101

1.2.9 計算實例.....................................................................................................................................................................120

第2章 LED器件原理.........................................................................................................................................................132

2.1 LED發光原理..................................................................................................................................................................132

2.1.1 LED發展簡史..............................................................................................................................................................132

2.1.2 輻射和非輻射複合.....................................................................................................................................................134

2.1.3 輻射複合理論.............................................................................................................................................................141

2.1.4 LED電氣特性..............................................................................................................................................................147

2.1.5 光學特性.....................................................................................................................................................................158

2.2 LED製作工藝..................................................................................................................................................................163

2.2.1 外延.............................................................................................................................................................................164

2.2.2 晶片.............................................................................................................................................................................193

2.2.3 封裝.............................................................................................................................................................................230

2.3 LED器件主要參數..........................................................................................................................................................246

2.3.1 LED器件的電學參數..................................................................................................................................................247

2.3.2 LED器件的光學參數..................................................................................................................................................250

2.3.3 LED器件的其他參數..................................................................................................................................................252

2.4 常用封裝形式及套用....................................................................................................................................................253

2.4.1 2835............................................................................................................................................................................254

2.4.2 4014............................................................................................................................................................................255

2.4.3 5630............................................................................................................................................................................255

2.4.4 3030............................................................................................................................................................................255

2.4.5 3535............................................................................................................................................................................256

2.4.6 5050............................................................................................................................................................................256

2.4.7 COB.............................................................................................................................................................................257

2.4.8 CSP.............................................................................................................................................................................258

2.5 LED器件常見失效及機理..............................................................................................................................................258

2.5.1 位錯、缺陷生長和運動.............................................................................................................................................260

2.5.2 晶片破裂.....................................................................................................................................................................262

2.5.3 雜質擴散.....................................................................................................................................................................262

2.5.4 電遷移.........................................................................................................................................................................263

2.5.5 鍵合引線斷裂或焊球疲勞.........................................................................................................................................265

2.5.6 電接觸層金屬化互擴散.............................................................................................................................................266

2.5.7 靜電損傷.....................................................................................................................................................................267

2.5.8 封裝體碳化.................................................................................................................................................................268

2.5.9 分層.............................................................................................................................................................................269

2.5.10 封裝體黃化...............................................................................................................................................................270

2.5.11 透鏡破裂...................................................................................................................................................................273

2.5.12 螢光粉熱猝滅...........................................................................................................................................................273

2.5.13 焊點疲勞...................................................................................................................................................................275

第3章LED器件可靠性..........................................................................................................................................................277

3.1 可靠性基礎知識.............................................................................................................................................................277

3.1.1 可靠性與壽命試驗.....................................................................................................................................................278

3.1.2 試驗條件.....................................................................................................................................................................280

3.1.3 環境應力篩選.............................................................................................................................................................283

3.1.4 可靠性數據.................................................................................................................................................................285

3.1.5 可靠性數學基礎.........................................................................................................................................................287

3.1.6 退化數據統計分析.....................................................................................................................................................301

3.2 LED 的光衰壽命............................................................................................................................................................311

3.2.1 IES LM-80-15............................................................................................................................................................311

3.2.2 IESTM-21-11.............................................................................................................................................................317

3.2.3 TM-21以外的壽命評估方法.....................................................................................................................................331

3.2.4 整燈壽命與燈珠壽命的關係.....................................................................................................................................355

3.3 LED的開關壽命.............................................................................................................................................................359

3.3.1 LED器件開關壽命的理論模型..................................................................................................................................360

3.3.2 LED整燈的開關壽命..................................................................................................................................................362

3.4 常用環境測試................................................................................................................................................................363

3.4.1 硫化試驗.....................................................................................................................................................................363

3.4.2 高溫高濕試驗.............................................................................................................................................................365

3.4.3 氨氣試驗.....................................................................................................................................................................366

3.4.4 鹽霧試驗.....................................................................................................................................................................366

第4章LED器件的選型..........................................................................................................................................................369

4. 1 需考慮因素綜述...........................................................................................................................................................369

4.1.1 專利.............................................................................................................................................................................369

4.1.2 品牌.............................................................................................................................................................................370

4.1.3 性能和價格.................................................................................................................................................................371

4.1.4 可靠性.........................................................................................................................................................................376

4.1.5 特殊要求.....................................................................................................................................................................378

4.2 光源產品LED選型..........................................................................................................................................................379

4.2.1 LED 燈管.....................................................................................................................................................................379

4.2.2 LED 球泡燈.................................................................................................................................................................384

4.3 室內燈具LED選型..........................................................................................................................................................388

4.3.1 商業照明.....................................................................................................................................................................388

4.3.2 GB 50034....................................................................................................................................................................393

4.3.3 IEC 62471 和I EC 62778..........................................................................................................................................394

4.3.4其他室內標準...............................................................................................................................................................403

4.4 戶外燈具LED選型..........................................................................................................................................................404

4.4.1 道路照明.....................................................................................................................................................................404

4.4.2 體育場照明.................................................................................................................................................................405

4.5 國際標準法規對LED選型的要求..................................................................................................................................409

4.5.1 Title 20/24..................................................................................................................................................................409

4.5.2 DLC.............................................................................................................................................................................410

4.5.3 ERP..............................................................................................................................................................................411

第5章套用實例.....................................................................................................................................................................414

5.1 植物照明及其在植物工廠中的套用............................................................................................................................414

5.1.1 光合作用.....................................................................................................................................................................415

5.1.2 非光合作用.................................................................................................................................................................431

5.1.3 植物照明基本概念和參數.........................................................................................................................................438

5.1.4 植物照明典型套用.....................................................................................................................................................442

5.1.5 植物照明的發展方向及認證標準.............................................................................................................................453

5.1.6 大麻基礎知識.............................................................................................................................................................461

5.1.7 植物照明在大麻照明中的套用.................................................................................................................................464

5.2 節律照明及其在教室照明中的套用............................................................................................................................464

5.2.1 褪黑素的合成和作用.................................................................................................................................................466

5.2.2 CIES 026/E;2018........................................................................................................................................................488

5.2.3 節律照明在教室照明中的套用.................................................................................................................................508

參考文獻...............................................................................................................................................................................531

出版背景

近幾年LED照明技術越來越成熟，競爭也越來越激烈。許多廠家紛紛尋找“新藍海”，開拓高附加值領域。其中，智慧型照明、人因照明、植物照明等照明的新領域，往往都有一個共同特點，那就是不再以單獨追求光效為目標，而是更看重光品質。光品質的基礎是光譜，按需提供光譜，也就是所謂的光譜工程，是當下研究和套用的重點。以往獲取光譜及其參數基本是靠機器測試，但在光譜工程時代，一般都需要進行光譜模擬，對假想的光譜進行參數計算，再結合試驗確定最終方案。因此基於光譜的各種計算，成為當前從事照明新領域的相關人員必備技能。另外，智慧型照明、人因照明、植物照明等高附加值領域，對產品可靠性的要求往往較高，如何根據加速壽命試驗得到的數據來計算實際套用環境下照明產品的壽命，以及如何設定惡劣測試條件來模擬實際的惡劣套用環境來評估產品的可靠性，也成為當前從事照明新領域的相關人員必備技能。

由於目前LED產品品牌、種類、型號非常多，例如，僅三星LED一個品牌目前就有1000多個型號。此時照明廠商需要快捷有效的評價工具，根據產品需要，對眾多LED器件進行綜合評價，選用最合適的LED器件來開發產品。這是當前從事照明新領域相關人員的另一項必備技能。

目前市場上缺乏引導工程師了解和掌握以上三個技能的參考書籍，相關書籍往往僅在單一領域深入講解，此時缺乏相關專業領域背景的工程師很難快速理解和掌握相關知識及計算方法。例如光度、色度參數計算，有專門的光度學、色度學書籍，但這類書籍全都與照明無關，僅從顏色角度來深入闡述，而從事照明工作的工程師是不需要了解那么多與色度有關的知識，如非相關專業，也很難理解那么多且深奧的專業知識。再如可靠性，也有很多電子元器件、半導體器件的可靠性書籍，但沒有僅針對LED可靠性的單一書籍和具體計算過程。此類可靠性書籍往往非常深奧，需要大量的數學知識，很多工程師望而生畏。其實LED可靠性的核心計算只需要深入了解和運用對數常態分配和威布爾分布即可。具體到LED器件評價與選型，就更加沒有現成的書籍參考，更多是要在工作中積累經驗。本書作者從事LED照明產品開發和LED器件技術支持工作多年，有豐富且實用的評價理論和選型技巧，本書將這些經驗分享給工程師，可讓工程師在實際工作中少走彎路。