Termini "lāzers" un "LED" bieži tiek lietoti savstarpēji aizstājami, radot neskaidrības par to, vai lāzeri ir izgatavoti no gaismas diodēm. Lai precizētu šo nepareizo priekšstatu, mēs iedziļināsimies gan lāzeru, gan gaismas diožu definīcijās, klasifikācijās, materiālu īpašībās, lietojumos un svarīgos apsvērumos.
Kas ir lāzers?
Lāzers (akronīms vārdam Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ir ierīce, kas ļoti kolimētā starā izstaro viena viļņa garuma gaismu. Tas darbojas, stimulējot fotonu emisiju, izmantojot procesu, ko sauc par stimulēto emisiju, kur ierosinātā stāvokļa atoms tiek ierosināts emitēt fotonu ar tādu pašu fāzi un virzienu kā krītošajam fotonam.
Kas ir LED?
LED (Light Emitting Diode) ir pusvadītāju gaismas avots, kas izstaro nesakarīgu gaismu, kad caur to iet elektriskā strāva. Gaismas diodes darbojas pēc elektroluminiscences principa, kur elektroni un caurumi rekombinējas pusvadītāju materiālā, lai atbrīvotu enerģiju gaismas veidā.
Klasifikācijas
Lāzeri:
Cietvielu lāzeri: kā aktīvo vidi izmantojiet kristālus, brilles vai citus cietus materiālus.
Gāzes lāzeri: darbojas, kā aktīvo vidi izmantojot tādas gāzes kā hēlijs-neons vai oglekļa dioksīds.
Krāsu lāzeri: kā aktīvo vidi izmantojiet organiskās krāsvielas, kas izšķīdinātas šķīdinātājā.
Pusvadītāju lāzeri: pazīstami arī kā lāzerdiodes, tie izmanto pusvadītāju materiālus, piemēram, gallija arsenīdu.
Gaismas diodes:
Infrasarkanās gaismas diodes: izstaro infrasarkano gaismu, ko parasti izmanto tālvadības pultī.
Redzamās gaismas diodes: izstaro gaismu redzamajā spektrā, izmanto displejos, luksoforos utt.
Ultravioletās gaismas diodes: izstaro ultravioleto gaismu, ko izmanto sterilizācijas un konservēšanas procesos.
Materiāla īpašības
Lāzeri:
Monohromatiskums: izstaro vienu gaismas viļņa garumu.
Saskaņotība: izstarotās gaismas viļņi ir fāzē, pieļaujot traucējumus un difrakcijas efektus.
Virziena: izstaro šaurā starā ar zemu novirzi.
Gaismas diodes:
Nesakarīgs: izstaro nesaskanīgu gaismu, kas nozīmē, ka gaismas viļņi nav viens ar otru fāzē.
Maza jauda: parasti izstaro mazāku jaudu nekā lāzeri, taču tas atšķiras atkarībā no lietojuma.
Plašs spektrālais diapazons: izstaro gaismu vairākos viļņu garumos, nevis vienā viļņa garumā.
Lietojumprogrammas
Lāzeri:
Medicīniskās procedūras: ķirurģija, terapija un diagnostika.
Nozare: griešana, metināšana un mērīšana.
Sakari: Optisko šķiedru pārraide un datu glabāšana.
Pētījumi: fizikas eksperimenti un astronomija.
Gaismas diodes:
Apgaismojums: mājsaimniecības un tirdzniecības apgaismojums.
Izkārtnes: āra un iekštelpu izkārtņu displeji.
Elektronika: displeja ekrāni tādās ierīcēs kā mobilie tālruņi un televizori.
Speciālie pielietojumi: fototerapija, indikatora gaismas un dekoratīvs apgaismojums.
Apsvērumi
Lāzeri var būt bīstami, ja tos neizmanto pareizi, tādēļ ir nepieciešami drošības pasākumi, piemēram, aizsargbrilles un kontrolēta vide.
Gaismas diodēm ir ilgāks kalpošanas laiks un tās ir energoefektīvākas salīdzinājumā ar tradicionālajiem apgaismojuma risinājumiem.
Siltums var ietekmēt gan lāzerus, gan gaismas diodes, tāpēc optimālai veiktspējai ir nepieciešamas atbilstošas dzesēšanas metodes.
Izvēle starp lāzeriem un gaismas diodēm konkrētiem lietojumiem ir atkarīga no prasībām attiecībā uz gaismas koherenci, jaudu un viļņa garumu.
Secinājums
Lāzeri un gaismas diodes ir dažāda veida gaismas avoti ar atšķirīgām īpašībām. Lai gan abas ir pusvadītāju ierīces, lāzeri nav izgatavoti no gaismas diodēm. Lāzeri rada saskaņotu un monohromatisku gaismu, izmantojot stimulētu emisiju, savukārt gaismas diodes izstaro nesakarīgu gaismu ar elektroluminiscences palīdzību. Katram no tiem ir savs materiāla īpašību kopums, pielietojums un apsvērumi. Ir svarīgi saprast šīs atšķirības, lai izvēlētos piemērotu tehnoloģiju konkrētajam uzdevumam.