Atšķirība starp gaismas diodēm un lāzera diodēm

Mūsdienu tehnoloģijās gaismas diodes (LED) unLāzera diodes (LD)ir divas izplatītas gaismas avotu tehnoloģijas. Lai gan dažos aspektos tie ir līdzīgi, tiem ir būtiskas atšķirības darbības principa, pielietojuma un veiktspējas ziņā.

Gaismas emisijas principa atšķirība: LED izmanto aktīvajā zonā ievadīto nesēju spontānu emisijas rekombināciju, lai izstarotu gaismu, savukārt LD izmanto stimulētas emisijas rekombināciju, lai izstarotu gaismu. Gaismas diodes izstaroto fotonu virziens un fāze ir nejauši, savukārt lāzerdiodes izstarotie fotoni atrodas vienā virzienā un fāzē.

LED ir gaismas diodes saīsinājums. Tas ir plaši redzams ikdienas dzīvē, piemēram, sadzīves tehnikas indikatori, automašīnu aizmugurējie pretmiglas lukturi utt. Visievērojamākās LED īpašības ir to ilgs kalpošanas laiks un augsta fotoelektriskās pārveides efektivitāte. Būtībā dažu pusvadītāju materiālu PN krustojumā, kad ievadītie mazākuma nesēji rekombinējas ar vairākuma nesējiem, liekā enerģija tiks atbrīvota gaismas veidā, tādējādi tieši pārvēršot elektrisko enerģiju gaismas enerģijā. Ja PN krustojumam tiek pielikts reversais spriegums, mazākuma nesējus ir grūti ievadīt, tāpēc tas neizstaro gaismu. Šāda veida diodes, kas izgatavotas, izmantojot injekcijas elektroluminiscences principu, sauc par gaismas diode, ko parasti sauc par LED.

LD ir lāzerdiodes angļu valodas saīsinājums. Lāzerdiodes fiziskā struktūra ir novietot fotoaktīvā pusvadītāja slāni starp gaismas diodes krustojumiem. Tā gala virsma pēc pulēšanas daļēji atstaro, tādējādi veidojot optiski rezonanses dobumu. Uz priekšu vērstas novirzes gadījumā LED savienojums izstaro gaismu un mijiedarbojas ar optiskās rezonanses dobumu, tādējādi vēl vairāk stimulējot viena gaismas viļņa garuma izstarošanu no savienojuma. Šīs gaismas fizikālās īpašības ir atkarīgas no materiāla. Pusvadītāju lāzerdiožu darbības princips teorētiski ir tāds pats kā gāzes lāzeriem. Lāzera diodes plaši izmanto mazjaudas optoelektroniskajās ierīcēs, piemēram, kompaktdisku diskdziņos datoros un drukas galviņās lāzerprinteros.

Īss apraksts par atšķirībām starp abiem principiem, arhitektūru un veiktspēju.
(1) Darbības principa atšķirība: LED izmanto aktīvajā zonā ievadīto nesēju spontānu emisijas rekombināciju, lai izstarotu gaismu, savukārt LD izmanto stimulētas emisijas rekombināciju, lai izstarotu gaismu.
(2) Arhitektūras atšķirība: LD ir optiskās rezonanses dobums, kas ļauj radītajiem fotoniem svārstīties un pastiprināties dobumā, savukārt LED nav rezonanses dobuma.
(3) Veiktspējas atšķirība: LED nav kritisko vērtību raksturlielumu, un tā spektrālais blīvums ir par vairākām kārtām lielāks nekā LD. LED gaismas jauda ir maza, un novirzes leņķis ir liels.

Darba princips:
Gaismas diode ir pusvadītāju ierīce, kas ģenerē gaismu, injicējot elektronus un caurumus. Kad elektroni un caurumi rekombinējas, enerģija tiek atbrīvota fotonu veidā, radot redzamu gaismu vai citus gaismas viļņu garumus. Turpretim lāzerdiode ir īpaša veida gaismas diode, kas rada gaismu, izmantojot stimulētu starojuma emisiju. Lāzera diodē, kad elektroni pāriet no augsta enerģijas līmeņa uz zemu enerģijas līmeni, tie atbrīvo fotonus, kas atbilst noteiktai frekvencei, tādējādi panākot saskaņotu gaismas pastiprināšanu.
Sijas raksturojums:
Gaismas stari, ko rada gaismas diodes, parasti ir nesakarīgi, tas ir, gaismas viļņu fāzei un frekvencei nav noteiktas attiecības. Tas padara gaismas diodes gaismas staru plaši izplatītu un nevar būt ļoti fokusēts. Turpretim lāzera diožu radītie stari ir saskaņoti, kas nozīmē, ka gaismas viļņu fāzei un frekvencei ir noteikta saistība. Tas ļauj ļoti fokusēt lāzerdiodes staru, ļaujot veikt precīzāku pielietojumu.
Spektrālās īpašības:
Gaismas diožu radītais spektrs parasti ir plašs un satur dažādus gaismas viļņu garumus. Tas padara gaismas diodes plaši izmantotas apgaismojuma, displeja un fona apgaismojuma laukos. Turpretim lāzera diodes rada šauru spektru, kas satur tikai noteiktus gaismas viļņu garumus. Tādējādi lāzerdiodēm ir augstāka pielietojuma vērtība tādās jomās kā sakari, mērījumi un medicīniskā aprūpe.
Efektivitāte un jauda:
Gaismas diodes parasti ir mazāk efektīvas, jo daļa enerģijas tiek zaudēta siltuma veidā. Turklāt gaismas diožu jauda parasti ir maza, ierobežojot to izmantošanu lieljaudas lietojumos. Turpretim lāzerdiodes ir efektīvākas, jo to radītie gaismas viļņi var būt ļoti fokusēti, tādējādi samazinot enerģijas zudumus. Turklāt lāzerdiodes var būt lielākas jaudas, padarot tās piemērotas lieljaudas lietojumiem.
Pielietojuma jomas:
Gaismas diodes plaši izmanto apgaismojumā, displejā, fona apgaismojumā, signāla pārraidē un citās jomās. Pateicoties zemākām izmaksām un lielākai uzticamībai, gaismas diožu tirgus daļa šajās jomās pakāpeniski palielinās. Turpretim lāzerdiodes galvenokārt izmanto sakaru, mērīšanas, medicīnas, ražošanas un citās jomās. Pateicoties to lielajai jaudai, augstajam fokusam un augstajām koherences īpašībām, lāzerdiodēm ir unikālas priekšrocības lietojumos šajās jomās.

Lāzerdiožu kopējie parametri
(1) Viļņa garums: tas ir, lāzera caurules darba viļņa garums. Pašlaik lāzera lampu viļņu garumi, ko var izmantot kā fotoelektriskos slēdžus, ir 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860 nm, 980 nm utt.
(2) Sliekšņa strāva Ith: tas ir, strāva, pie kuras lāzera caurule sāk radīt lāzera svārstības. Vispārējām mazjaudas lāzerlampām tā vērtība ir aptuveni desmitiem miliamperu. Sliekšņa strāva lāzera lampām ar sasprindzinātu vairāku kvantu aku struktūru var būt pat 10 mA. sekojošais.
(3) Darba strāva Iop: tas ir, virzošā strāva, kad lāzera caurule sasniedz nominālo izejas jaudu. Šī vērtība ir svarīga lāzera piedziņas ķēdes projektēšanai un atkļūdošanai.
(4) Vertikālās novirzes leņķis θ⊥: leņķis, kurā lāzerdiodes gaismas josla atveras virzienā, kas ir perpendikulārs PN krustojumam, parasti aptuveni 15˚~40˚.
(5) Horizontālās novirzes leņķis θ∥: leņķis, kurā lāzerdiodes gaismas josla atveras virzienā, kas ir paralēls PN krustojumam, parasti aptuveni 6˚~10˚.
(6) Uzraudzības strāva Im: tas ir, strāva, kas plūst caur PIN cauruli, kad lāzera caurulei ir nominālā izejas jauda.

Lāzera diožu pārbaude
(1) Pretestības mērīšanas metode: noņemiet lāzera diodi un ar multimetru izmēriet tās priekšējās un pretējās pretestības vērtības diapazonā R × 1k vai R × 10k. Parasti tiešās pretestības vērtība ir no 20 līdz 40 kΩ, bet pretējās pretestības vērtība ir ∞ (bezgalība). Ja izmērītā tiešās pretestības vērtība pārsniedz 50kΩ, tas nozīmē, ka lāzerdiodes veiktspēja ir samazinājusies. Ja izmērītā tiešās pretestības vērtība ir lielāka par 90kΩ, tas nozīmē, ka diode ir nopietni novecojusi un to vairs nevar izmantot.
(2) Strāvas mērīšanas metode: izmantojiet multimetru, lai izmērītu sprieguma kritumu pāri slodzes rezistoram lāzerdiodes piedziņas ķēdē, un pēc tam novērtējiet strāvas vērtību, kas plūst caur cauruli saskaņā ar Oma likumu. Ja strāva pārsniedz 100mA, ja tiek noregulēts lāzera jaudas potenciometrs (skat. 5. attēlu) un nav acīmredzamu strāvas izmaiņu, var spriest, ka lāzera diode ir nopietni novecojusi. Ja strāva strauji palielinās un kļūst nekontrolējama, tas nozīmē, ka lāzerdiodes optiskās rezonanses dobums ir bojāts.

Pastāv būtiskas atšķirības starp gaismas diodēm un lāzerdiodēm darbības principu, staru kūļa raksturlielumu, spektrālo raksturlielumu, efektivitātes un jaudas, kā arī pielietojuma jomu ziņā. Gaismas diodes ir piemērotas lietojumiem ar mazjaudas, nesakarīgiem gaismas avotiem, piemēram, apgaismojumu un displejiem, savukārt lāzerdiodes ir piemērotas lietojumiem ar lieljaudas, ļoti fokusētiem un ļoti koherentiem gaismas avotiem, piemēram, sakariem un medicīnā. Šo atšķirību izpratne palīdz mums labāk izvēlēties un pielietot šīs divas gaismas avotu tehnoloģijas, lai apmierinātu dažādu jomu vajadzības.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.