Razlika između dioda koje emituju svjetlost i laserskih dioda

U modernoj tehnologiji, diode koje emituju svjetlost (LED) iLaserske diode (LD)su dvije uobičajene tehnologije izvora svjetlosti. Iako su slični u nekim aspektima, imaju značajne razlike u smislu principa rada, primjene i performansi.

Razlika u principu emisije svetlosti: LED koristi spontanu rekombinaciju emisije nosača ubrizganih u aktivno područje da emituje svetlost, dok LD koristi rekombinaciju stimulisane emisije da emituje svetlost. Smjer i faza fotona koje emituje svjetlosna dioda su nasumični, dok su fotoni koje emituje laserska dioda u istom smjeru i fazi.

LED je skraćenica od Light Emitting Diode. Široko se viđa u svakodnevnom životu, kao što su indikatorska svjetla kućnih aparata, stražnja svjetla protiv magle automobila, itd. Najznačajnije karakteristike LED dioda su njihov dug vijek trajanja i visoka efikasnost fotoelektrične konverzije. U osnovi, u PN spoju nekih poluvodičkih materijala, kada se ubrizgani manjinski nosioci rekombinuju sa većinskim nosiocima, višak energije će se osloboditi u obliku svjetlosti, čime će se električna energija direktno pretvarati u svjetlosnu energiju. Kada se na PN spoj primijeni obrnuti napon, teško je ubrizgati manjinske nosioce, tako da ne emituje svjetlost. Ova vrsta dioda napravljena po principu injekcione elektroluminiscencije naziva se dioda koja emituje svjetlost, obično poznata kao LED.

LD je engleska skraćenica od laserske diode. Fizička struktura laserske diode je da postavi sloj fotoaktivnog poluvodiča između spojeva diode koja emituje svjetlost. Njegova krajnja površina je djelomično reflektirajuća nakon poliranja, formirajući tako optičku rezonantnu šupljinu. U slučaju pristranosti prema naprijed, LED spoj emituje svjetlost i stupa u interakciju s optičkom rezonantnom šupljinom, čime dodatno stimulira emisiju jedne valne dužine svjetlosti iz spoja. Fizička svojstva ove svjetlosti zavise od materijala. Princip rada poluvodičkih laserskih dioda je teoretski isti kao i plinskih lasera. Laserske diode se široko koriste u optoelektronskim uređajima male snage kao što su CD drajvovi u računarima i glave za štampanje u laserskim štampačima.

Kratak opis razlika u principima, arhitekturi i performansama između njih dvoje.
(1) Razlika u principu rada: LED koristi spontanu emisionu rekombinaciju nosača ubrizganih u aktivno područje da emituje svetlost, dok LD koristi rekombinaciju stimulisane emisije da emituje svetlost.
(2) Razlika u arhitekturi: LD ima optičku rezonantnu šupljinu, koja omogućava generisanim fotonima da osciliraju i pojačavaju se u šupljini, dok LED nema rezonantnu šupljinu.
(3) Razlika u performansama: LED nema karakteristike kritične vrijednosti, a njegova spektralna gustina je nekoliko redova veličine veća od one kod LD. Izlazna snaga LED-a je mala, a ugao divergencije je veliki.

Princip rada:
Dioda koja emituje svjetlost je poluvodički uređaj koji stvara svjetlost ubrizgavanjem elektrona i rupa. Kada se elektroni i rupe rekombinuju, energija se oslobađa u obliku fotona, stvarajući vidljivu svjetlost ili druge valne dužine svjetlosti. Nasuprot tome, laserska dioda je posebna vrsta diode koja emituje svjetlost koja proizvodi svjetlost stimuliranom emisijom zračenja. U laserskoj diodi, kada elektroni prelaze sa visokog energetskog nivoa na nivo niske energije, oni oslobađaju fotone koji odgovaraju određenoj frekvenciji, čime se postiže koherentno pojačanje svetlosti.
Karakteristike zraka:
Svjetlosni snopovi koje generiraju diode koje emituju svjetlost su obično nekoherentne, odnosno faza i frekvencija svjetlosnih valova nemaju fiksnu vezu. To čini da se svjetlosni snop diode koja emituje široko širi i ne može biti visoko fokusiran. Nasuprot tome, zrake koje proizvode laserske diode su koherentne, što znači da faza i frekvencija svjetlosnih valova imaju fiksni odnos. Ovo omogućava da snop laserske diode bude visoko fokusiran, omogućavajući preciznije aplikacije.
Spektralne karakteristike:
Spektar koji proizvode diode koje emituju svjetlost općenito je širok i sadrži različite valne dužine svjetlosti. Ovo čini diode koje emituju svjetlost široko korištene u rasvjeti, displeju i pozadinskim osvjetljenjem. Nasuprot tome, laserske diode proizvode uski spektar koji sadrži samo određene valne dužine svjetlosti. Zbog toga laserske diode imaju veću primenu u oblastima kao što su komunikacije, merenje i medicinski tretman.
Efikasnost i snaga:
Diode koje emituju svjetlost su općenito manje efikasne jer se dio energije gubi kao toplina. Osim toga, snaga dioda koje emituju svjetlost je obično mala, što ograničava njihovu upotrebu u aplikacijama velike snage. Nasuprot tome, laserske diode su efikasnije jer svjetlosni valovi koje proizvode mogu biti visoko fokusirani, čime se smanjuje gubitak energije. Osim toga, laserske diode mogu biti veće snage, što ih čini pogodnim za aplikacije velike snage.
Područja primjene:
Diode koje emituju svjetlost se široko koriste u rasvjeti, displeju, pozadinskom osvjetljenju, prijenosu signala i drugim poljima. Zbog niže cijene i veće pouzdanosti, tržišni udio svjetlećih dioda u ovim oblastima se postepeno povećava. Nasuprot tome, laserske diode se uglavnom koriste u komunikacijama, mjerenju, medicini, proizvodnji i drugim poljima. Zbog svoje velike snage, visokog fokusa i visokih karakteristika koherentnosti, laserske diode imaju jedinstvene prednosti u primjenama u ovim područjima.

Uobičajeni parametri laserskih dioda
(1) Talasna dužina: to jest, radna talasna dužina laserske cijevi. Trenutno, talasne dužine laserskih cijevi koje se mogu koristiti kao fotoelektrični prekidači uključuju 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm, itd.
(2) Prag struje Ith: to jest, struja pri kojoj laserska cijev počinje da generiše laserske oscilacije. Za općenite laserske cijevi male snage, njegova vrijednost je oko desetine miliampera. Prag struje laserskih cijevi sa napregnutom strukturom višestrukih kvantnih bunara može biti čak 10 mA. sljedeće.
(3) Radna struja Iop: To jest, struja pokretanja kada laserska cijev dostigne nazivnu izlaznu snagu. Ova vrijednost je važna za dizajniranje i otklanjanje grešaka u laserskom pogonskom krugu.
(4) Vertikalni ugao divergencije θ⊥: Ugao pod kojim se svjetlosna traka laserske diode otvara u smjeru okomitom na PN spoj, općenito oko 15˚~40˚.
(5) Horizontalni ugao divergencije θ∥: Ugao pod kojim se širi pojas laserske diode koji emituje svetlost otvara u pravcu paralelnom sa PN spojem, obično oko 6˚~10˚.
(6) Nadgledanje struje Im: to jest, struja koja teče kroz PIN cijev kada je laserska cijev na nazivnoj izlaznoj snazi.

Inspekcija laserske diode
(1) Metoda mjerenja otpora: Uklonite lasersku diodu i izmjerite njene vrijednosti otpora naprijed i nazad pomoću multimetra u rasponu R×1k ili R×10k. Normalno, vrijednost otpora naprijed je između 20 i 40 kΩ, a vrijednost povratnog otpora je ∞ (beskonačno). Ako izmjerena vrijednost otpora prema naprijed premašuje 50kΩ, to znači da su performanse laserske diode smanjene. Ako je izmjerena vrijednost otpora naprijed veća od 90kΩ, to znači da je dioda ozbiljno zastarjela i da se više ne može koristiti.
(2) Metoda mjerenja struje: Koristite multimetar za mjerenje pada napona na otporniku opterećenja u pogonskom krugu laserske diode, a zatim procijenite vrijednost struje koja teče kroz cijev prema Ohmovom zakonu. Kada struja pređe 100mA, ako je potenciometar snage lasera podešen (vidi sliku 5), a nema očigledne promjene struje, može se ocijeniti da laserska dioda ozbiljno stari. Ako struja naglo poraste i izmakne kontroli, to znači da je optička rezonantna šupljina laserske diode oštećena.

Postoje značajne razlike između dioda koje emituju svjetlost i laserskih dioda u smislu principa rada, karakteristika zraka, spektralnih karakteristika, efikasnosti i snage, te polja primjene. Diode koje emituju svjetlost su prikladne za aplikacije s malom snagom, nekoherentnim izvorima svjetlosti, kao što su rasvjeta i displeji, dok su laserske diode pogodne za aplikacije s visokom snagom, visoko fokusiranim i visoko koherentnim izvorima svjetlosti, kao što su komunikacije i medicina. Razumijevanje ovih razlika pomaže nam da bolje odaberemo i primijenimo ove dvije tehnologije izvora svjetlosti kako bismo zadovoljili potrebe različitih polja.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.