Razlika između dioda koje emitiraju svjetlost i laserskih dioda

U modernoj tehnologiji svjetleće diode (LED) iLaserske diode (LD)dvije su uobičajene tehnologije izvora svjetlosti. Iako su u nekim aspektima slični, imaju značajne razlike u principu rada, primjeni i izvedbi.

Razlika u principu emisije svjetlosti: LED koristi spontanu rekombinaciju emisije nositelja ubrizganih u aktivno područje za emitiranje svjetlosti, dok LD koristi rekombinaciju stimulirane emisije za emitiranje svjetlosti. Smjer i faza fotona koje emitira svjetleća dioda su slučajni, dok su fotoni koje emitira laserska dioda u istom smjeru i fazi.

LED je skraćenica od Light Emitting Diode. Često se vidi u svakodnevnom životu, kao što su indikatorska svjetla kućanskih aparata, stražnja svjetla protiv magle u automobilima, itd. Najistaknutije značajke LED dioda su njihov dug radni vijek i visoka učinkovitost fotoelektrične pretvorbe. U osnovi, u PN spoju nekih poluvodičkih materijala, kada se ubrizgani manjinski nositelji rekombiniraju s većinskim nositeljima, višak energije će se osloboditi u obliku svjetlosti, čime se električna energija izravno pretvara u svjetlosnu. Kada se obrnuti napon primijeni na PN spoj, manjinski nositelji se teško mogu ubaciti, tako da on ne emitira svjetlost. Ova vrsta diode napravljena korištenjem principa injekcijske elektroluminiscencije naziva se dioda koja emitira svjetlost, obično poznata kao LED.

LD je engleska kratica za laser diode. Fizička struktura laserske diode je postavljanje sloja fotoaktivnog poluvodiča između spojeva diode koja emitira svjetlost. Njegova krajnja površina je djelomično reflektirajuća nakon poliranja, tvoreći tako optičku rezonantnu šupljinu. U slučaju prednapona, LED spoj emitira svjetlost i stupa u interakciju s optičkom rezonantnom šupljinom, čime se dodatno stimulira emisija jedne valne duljine svjetlosti iz spoja. Fizička svojstva ovog svjetla ovise o materijalu. Princip rada poluvodičkih laserskih dioda teoretski je isti kao i kod plinskih lasera. Laserske diode naširoko se koriste u optoelektroničkim uređajima male snage kao što su CD pogoni u računalima i ispisne glave u laserskim pisačima.

Kratak opis razlika u načelima, arhitekturi i izvedbi između ta dva.
(1) Razlika u principu rada: LED koristi spontanu rekombinaciju emisije nosača ubrizganih u aktivno područje za emitiranje svjetlosti, dok LD koristi rekombinaciju stimulirane emisije za emitiranje svjetlosti.
(2) Razlika u arhitekturi: LD ima optičku rezonantnu šupljinu, koja omogućuje generiranim fotonima da osciliraju i pojačavaju se u šupljini, dok LED nema rezonantnu šupljinu.
(3) Razlika u izvedbi: LED nema karakteristike kritične vrijednosti, a njegova spektralna gustoća je nekoliko redova veličine veća od one LD-a. Izlazna snaga LED dioda je mala, a kut divergencije velik.

Princip rada:
Svjetleća dioda je poluvodički uređaj koji generira svjetlost ubrizgavanjem elektrona i rupa. Kada se elektroni i šupljine rekombiniraju, energija se oslobađa u obliku fotona, proizvodeći vidljivu svjetlost ili druge valne duljine svjetlosti. Nasuprot tome, laserska dioda je posebna vrsta svjetleće diode koja proizvodi svjetlost stimuliranom emisijom zračenja. U laserskoj diodi, kada elektroni prijeđu s visoke energetske razine na nisku energetsku razinu, otpuštaju fotone koji odgovaraju određenoj frekvenciji, čime se postiže koherentno pojačanje svjetlosti.
Karakteristike grede:
Svjetlosne zrake koje generiraju svjetleće diode obično su nekoherentne, odnosno faza i frekvencija svjetlosnih valova nemaju fiksni odnos. Zbog toga se svjetlosna zraka diode koja emitira svjetlo široko širi i ne može se visoko fokusirati. Nasuprot tome, zrake koje proizvode laserske diode su koherentne, što znači da su faza i frekvencija svjetlosnih valova u fiksnom odnosu. To omogućuje visoko fokusiranje zrake laserske diode, što omogućuje preciznije primjene.
Spektralne karakteristike:
Spektar koji proizvode diode koje emitiraju svjetlost općenito je širok i sadrži različite valne duljine svjetlosti. Zbog toga se diode koje emitiraju svjetlost široko koriste u poljima rasvjete, zaslona i pozadinskog osvjetljenja. Nasuprot tome, laserske diode proizvode uzak spektar koji sadrži samo određene valne duljine svjetlosti. Zbog toga laserske diode imaju veću vrijednost primjene u područjima kao što su komunikacije, mjerenja i liječenje.
Učinkovitost i snaga:
Diode koje emitiraju svjetlost općenito su manje učinkovite jer se dio energije gubi kao toplina. Osim toga, snaga svjetlećih dioda obično je mala, što ograničava njihovu upotrebu u aplikacijama velike snage. Nasuprot tome, laserske diode su učinkovitije 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 prikladnima za aplikacije velike snage.
Područja primjene:
Svjetleće diode naširoko se koriste u rasvjeti, prikazima, pozadinskom osvjetljenju, prijenosu signala i drugim područjima. Zbog niže cijene i veće pouzdanosti tržišni udio svjetlećih dioda u ovim područjima postupno raste. Nasuprot tome, laserske diode se uglavnom koriste u komunikacijama, mjerenjima, medicini, proizvodnji i drugim područjima. Zbog svoje velike snage, visokog fokusa i visoke koherencije, laserske diode imaju jedinstvene prednosti u primjenama u ovim područjima.

Uobičajeni parametri laserskih dioda
(1) Valna duljina: to jest, radna valna duljina laserske cijevi. Trenutačno valne duljine laserskih cijevi koje se mogu koristiti kao fotoelektrični prekidači uključuju 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm itd.
(2) Struja praga Ith: to jest, struja pri kojoj laserska cijev počinje generirati laserske oscilacije. Za opće laserske cijevi male snage, njegova vrijednost je oko desetaka miliampera. Struja praga laserskih cijevi s napetom strukturom više kvantnih jama može biti samo 10 mA. sljedeće.
(3) Radna struja Iop: To jest, pogonska struja kada laserska cijev dosegne nazivnu izlaznu snagu. Ova je vrijednost važna za projektiranje i otklanjanje pogrešaka u laserskom pogonskom krugu.
(4) Vertikalni kut divergencije θ⊥: Kut pod kojim se svjetleća traka laserske diode otvara u smjeru okomitom na PN spoj, općenito oko 15˚~40˚.
(5) Horizontalni kut divergencije θ∥: Kut pod kojim se vrpca emitiranja svjetlosti laserske diode otvara u smjeru paralelnom s PN spojem, općenito oko 6˚~10˚.
(6) Praćenje struje Im: to jest, struja koja teče kroz PIN cijev kada laserska cijev ima nazivnu izlaznu snagu.

Provjera laserske diode
(1) Metoda mjerenja otpora: Uklonite lasersku diodu i izmjerite vrijednosti otpora prema naprijed i natrag multimetrom u rasponu R×1k ili R×10k. Normalno, vrijednost otpora prema naprijed je između 20 i 40 kΩ, a vrijednost otpora prema natrag je ∞ (beskonačno). Ako izmjerena vrijednost prednjeg otpora premašuje 50 kΩ, to znači da su performanse laserske diode opale. Ako je izmjerena vrijednost prednjeg otpora veća od 90 kΩ, to znači da je dioda ozbiljno ostarjela 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 prijeđe 100 mA, ako je potenciometar snage lasera podešen (vidi sliku 5), a nema očite promjene u struji, može se procijeniti da laserska dioda ozbiljno stari. Ako struja naglo poraste i izmakne kontroli, to znači da je oštećena optička rezonantna šupljina laserske diode.

Postoje značajne razlike između svjetlećih dioda i laserskih dioda u pogledu principa rada, karakteristika snopa, spektralnih karakteristika, učinkovitosti i snage te područja primjene. Diode koje emitiraju svjetlost prikladne su za aplikacije s nekoherentnim izvorima svjetlosti niske snage, kao što su rasvjeta i zasloni, dok su laserske diode prikladne za aplikacije s izvorima svjetlosti visoke snage, visoko fokusiranim i visoko koherentnim, kao što su komunikacije i medicina. Razumijevanje ovih razlika pomaže nam da bolje odaberemo i primijenimo ove dvije tehnologije izvora svjetla kako bismo zadovoljili potrebe različitih područja.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvih ideja, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje su naši kupci i kakvi su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj da svojim kupcima pružimo visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.