《LED制備與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《LED制備與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱課程編號：0604055課程總學(xué)時/學(xué)分：54/3（其中理論36學(xué)時，實驗18學(xué)時）課程類別：專業(yè)任選課一、教學(xué)目的和任務(wù)固體照明用白光發(fā)光二極管可以節(jié)省能源減少污染而且體積小壽命長，已獲得全世界之重視，中美日韓以及歐洲等區(qū)均積極參與研發(fā)工作。本課程是一門應(yīng)用性、交叉性極強的技術(shù)學(xué)科，是高等學(xué)校光電方向的一門應(yīng)用性很強的專業(yè)課程。本課程的教學(xué)目的和任務(wù)是使學(xué)生能夠了解LED固體照明的基本原理，以及LED器件的制備技術(shù)，獲得半導(dǎo)體發(fā)光的基本理論和知識，結(jié)合應(yīng)用實際，培養(yǎng)學(xué)生解決LED照明中的實際問題。二、教學(xué)基本要求通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對半導(dǎo)體發(fā)光的基本概念、基本理論、以及器件制備和應(yīng)用過程中涉及的技術(shù)問題有比較全面和系統(tǒng)的認識和正確的理解，并具有解決實際應(yīng)用的能力。本課程考核采用理論與實驗相結(jié)合的方式。三、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（一）理論教學(xué)部分（36學(xué)時）第一章LED的基本概念及制造技術(shù)（4學(xué)時）第一節(jié)LED的基本結(jié)構(gòu)以及發(fā)光原理第二節(jié)LED芯片制造的工藝流程教學(xué)要求：（1）掌握LED的發(fā)光原理，結(jié)合半導(dǎo)體物理中關(guān)于半導(dǎo)體能帶的知識，理解半導(dǎo)體發(fā)光的基本原理。（2）理解LED的基本結(jié)構(gòu)，理解LED結(jié)構(gòu)中每一個部分對器件的作用。（3）了解半導(dǎo)體發(fā)光器件與其他發(fā)光器件相比，有何優(yōu)勢，以及LED在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。教學(xué)重點：半導(dǎo)體發(fā)光器件優(yōu)勢、LED的基本結(jié)構(gòu)、LED的發(fā)光原理。教學(xué)難點：半導(dǎo)體發(fā)光的基本原理。第二章LED的封裝（6學(xué)時）第一節(jié)引腳式封裝及光學(xué)設(shè)計第二節(jié)平面發(fā)光器件及SMD的封裝第三節(jié)食人魚LED的封裝工藝與大功率LED的封裝教學(xué)要求：（1）了解封裝在LED制備中的重要作用。（2）能夠掌握幾種常見的LED封裝方式，并能夠結(jié)合課堂上的舉例，準確掌握選取LED封裝方式的原則。（3）培養(yǎng)學(xué)生的解決實際問題的能力，能夠利用所學(xué)知識，完成比較簡單的光學(xué)設(shè)計。教學(xué)重點：幾種常見的LED封裝方式。教學(xué)難點：LED封裝方式遵循的原則。第三章白光LED的制備（4學(xué)時）第一節(jié)制作白光LED原理及技術(shù)第二節(jié)熒光粉在LED照明上的應(yīng)用教學(xué)要求：（1）掌握白光LED的實現(xiàn)原理以及常用的的幾種實現(xiàn)方式（包括RGB三管合成、紫外光+YAG熒光粉和藍光LED+黃色熒光粉）。（2）對幾種白光LED的實現(xiàn)方式進行對比，理解白光LED的發(fā)展趨勢。（3）掌握熒光粉的發(fā)光原理和在白光LED照明上的應(yīng)用。教學(xué)重點：白光LED的實現(xiàn)原理以及常用的的幾種實現(xiàn)方式、白光LED的發(fā)展趨勢。教學(xué)難點：熒光粉的發(fā)光原理。第四章LED的技術(shù)指標(biāo)和測量方法（6學(xué)時）第一節(jié)LED的電學(xué)指標(biāo)及測量第二節(jié)LED的光學(xué)指標(biāo)及測量第三節(jié)LED電--光轉(zhuǎn)換效率及熱學(xué)指標(biāo)教學(xué)要求：（1）理解并掌握LED常用的電學(xué)指標(biāo)及測量方式。（2）理解并掌握LED常用的光學(xué)指標(biāo)及測量方式。（3）結(jié)合實際應(yīng)用，學(xué)生能夠結(jié)合實際情況，選擇合適的LED光學(xué)和電學(xué)指標(biāo)。（4）理解LED的電--光轉(zhuǎn)換效率的定義，包括內(nèi)量子效率和外量子效率，掌握LED的熱學(xué)指標(biāo)，并掌握熱學(xué)指標(biāo)對實際應(yīng)用的影響和注意事項。教學(xué)重點：LED常用的光學(xué)指標(biāo)及測量方式、LED常用的電學(xué)指標(biāo)及測量方式。教學(xué)難點：LED常用的光學(xué)指標(biāo)及測量方式、LED常用的電學(xué)指標(biāo)及測量方式。第五章LED應(yīng)用中涉及的技術(shù)問題（6學(xué)時）第一節(jié)LED的驅(qū)動方式，LED的散熱技術(shù)第二節(jié)LED的二次光學(xué)設(shè)計第三節(jié)LED的防靜電控制及選用教學(xué)要求：（1）結(jié)合前章中學(xué)習(xí)的內(nèi)容，理解LED的驅(qū)動方式-恒流直流驅(qū)動。（2）掌握幾種常見的LED驅(qū)動方式：電池驅(qū)動、AC/DC轉(zhuǎn)換、升壓/降壓驅(qū)動電路、常用的驅(qū)動芯片。（3）掌握LED燈具設(shè)計應(yīng)用中的的二次光學(xué)設(shè)計，能夠完成比較簡單的光學(xué)設(shè)計。（4）掌握LED的防靜電控制，結(jié)合實際應(yīng)用，能夠選用合適的控制方式。教學(xué)重點：幾種常見的LED驅(qū)動方式、LED燈具設(shè)計應(yīng)用中的的二次光學(xué)設(shè)計。教學(xué)難點：幾種常見的LED驅(qū)動方式、LED燈具設(shè)計應(yīng)用中的的二次光學(xué)設(shè)計。第六章LED燈具以及光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用（10）第一節(jié)大功率LED在路燈照明中的應(yīng)用第二節(jié)LED顯示屏的應(yīng)用及制造技術(shù)第三節(jié)車用LED及LED在交通信號燈方面的應(yīng)用第三節(jié)LED用做背光源第五節(jié)LED在城市亮化工程和夜景工程中的應(yīng)用教學(xué)要求：（1）掌握LED在燈具以及其他方面上的應(yīng)用原則。（2）掌握大功率LED在路燈照明中的應(yīng)用，了解路燈照明對LED燈具以及驅(qū)動電路、控制系統(tǒng)的設(shè)計。（3）掌握LED顯示屏在實際中的應(yīng)用，掌握LED顯示屏的實現(xiàn)原理以及LED全色顯示所需要的技術(shù)條件、對LED各項參數(shù)的要求及選用，掌握LED驅(qū)動以及控制電路的設(shè)計。（4）掌握車用LED以及交通信號燈LED的設(shè)計以及器件的選用，對燈具的光學(xué)設(shè)計有初步的了解。（5）了解LED應(yīng)用于數(shù)碼產(chǎn)品的背光源，掌握平面LED的電學(xué)和光學(xué)參數(shù)要求，掌握比較簡單的背光源的控制電路。（6）了解LED在城市亮化和夜景工程中的應(yīng)用，掌握LED裝飾燈的設(shè)計流程，掌握燈具的驅(qū)動以及控制設(shè)計。（7）結(jié)合實際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，能夠結(jié)合所學(xué)知識，解決實際應(yīng)用中的問題。教學(xué)重點：LED在燈具以及其他方面上的應(yīng)用原則。教學(xué)難點：如何核實選擇LED在燈具以及其他方面上的應(yīng)用。（二）實驗部分（18學(xué)時）1.實驗教學(xué)目的與基本要求CSY2000G光電傳感器實驗儀，是為適合光電信息工程等專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的需要，最新推出的光電類教學(xué)實驗裝置，是光電子技術(shù)的基礎(chǔ)實驗。教學(xué)目的：1、實驗教學(xué)與課堂教學(xué)相輔相成，使學(xué)生獲得常用、典型傳感器的感性認識；2、掌握常用典型傳感器的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、信號調(diào)理、工程應(yīng)用技術(shù)，并從中領(lǐng)悟各種傳感器中的共性技術(shù)；3、通過綜合性、設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生自動檢測系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試、運行、評價的基本能力。教學(xué)要求：學(xué)生通過實驗應(yīng)學(xué)會合理地選擇傳感器，掌握檢測的原理和方法。為培養(yǎng)動手能力，還安排有儀器的裝拆實驗。2、主要儀器設(shè)備CSY—2000G光電傳感器實驗臺CSY2000G光電傳感器實驗儀主要有主機箱、傳感器裝置、實驗?zāi)０?、實驗桌四大部分組成3、實驗課程內(nèi)容和學(xué)時分配本實驗儀目前選用的實驗內(nèi)容，大部份是光電基礎(chǔ)實驗。重點分析光敏器件和光電傳感器的特性和應(yīng)用場合。主機箱備有常用的穩(wěn)壓電源和電壓、電流顯示單元。備有光功率計和光照度計，可便于學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計和課題制作。項目編號：060405501[實驗名稱]：光與照明的基礎(chǔ)實驗[實驗要求]：（1）了解輻射量與光度量的定義以及兩者之間的區(qū)別，了解光的不同波長等基本概念，掌握相關(guān)的實驗原理；（2）了解基本光路的搭建方法，熟悉CSY—2000G主機箱的功能；（3）寫出詳盡的設(shè)計報告和實驗報告。[實驗學(xué)時]：3學(xué)時項目編號：060405502[實驗名稱]：光敏電阻實驗[實驗要求]：（1）了解光敏電阻的的幾個電學(xué)和光學(xué)特性，能夠利用測得的原始數(shù)據(jù)，畫出相應(yīng)的特性曲線，加深對器件特征參數(shù)的理解；（2）明確實驗思路，按照要求搭建光路；（3）寫出詳盡的設(shè)計報告和實驗報告[實驗學(xué)時]：3學(xué)時項目編號：060405503[實驗名稱]：LED光源I-P特性曲線及光強角分布測量[實驗要求]：（1）了解LED的光學(xué)特性以及測量方法，能夠利用測得的原始數(shù)據(jù)，畫出相應(yīng)的特性曲線，加深對器件特征參數(shù)的理解；（2）明確實驗思路，按照要求搭建光路；（3）寫出詳盡的設(shè)計報告和實驗報告[實驗學(xué)時]：3學(xué)時項目編號：060405504[實驗名稱]：LED光源電學(xué)特性曲線[實驗要求]：（1）掌握LED的電學(xué)特性（2）比較不同的LED典型特性有何區(qū)別（3）寫出詳盡的設(shè)計報告和實驗報告[實驗學(xué)時]：3學(xué)時項目編號：060405505[實驗名稱]：LD的P-I-V特性曲線測試[實驗要求]：（1）了解LD的光學(xué)和電學(xué)特性以及測量方法，能夠利用測得的原始數(shù)據(jù)，畫出相應(yīng)的特性曲線，加深對器件特征參數(shù)的理解；（2）利用原始數(shù)據(jù)計算閾值電流和微分量子效率（3）明確實驗思路，按照要求搭建光路；（4）寫出詳盡的設(shè)計報告和實驗報告[實驗學(xué)時]：3學(xué)時項目編號：060405506[實驗名稱]：LED的P-T-V特性曲線測試[實驗要求]：（1）了解LED的光學(xué)和電學(xué)特性以及測量方法，能夠利用測得的原始數(shù)據(jù)，畫出相應(yīng)的特性曲線，加深對器件特征參數(shù)的理解；（2）利用原始數(shù)據(jù)計算閾值電流和微分量子效率（3）明確實驗思路，按照要求搭建光路；（4）寫出詳盡的設(shè)計報告和實驗報告[實驗學(xué)時]：3學(xué)時四、推薦教材及參考書目教材：[1].陳元燈，LED制造技術(shù)與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社2007主要參考書：[1].毛興武，新一代綠色光源LED及其應(yīng)用技術(shù)，人民郵電出版社