Разликата между диодите, излъчващи светлина, и лазерните диоди

В съвременната технология светодиодите (LED) иЛазерни диоди (LD)са две общи технологии за източници на светлина. Въпреки че са сходни в някои аспекти, те имат значителни разлики по отношение на принципа на работа, приложението и производителността.

Разликата в принципа на светлинното излъчване: LED използва спонтанна емисионна рекомбинация на носители, инжектирани в активната зона, за да излъчва светлина, докато LD използва стимулирана емисионна рекомбинация, за да излъчва светлина. Посоката и фазата на фотоните, излъчвани от светодиода, са произволни, докато фотоните, излъчвани от лазерния диод, са в същата посока и фаза.

LED е съкращението от Light Emitting Diode. Той се среща широко в ежедневието, като индикаторни светлини на домакински уреди, задни светлини против мъгла на автомобили и т.н. Най-забележителните характеристики на светодиодите са техният дълъг експлоатационен живот и висока ефективност на фотоелектрическо преобразуване. По принцип, в PN прехода на някои полупроводникови материали, когато инжектираните малцинствени носители се рекомбинират с основните носители, излишната енергия ще бъде освободена под формата на светлина, като по този начин директно преобразува електрическата енергия в светлинна енергия. Когато се приложи обратно напрежение към PN прехода, е трудно да се инжектират миноритарни носители, така че не излъчва светлина. Този тип диод, направен на принципа на инжекционната електролуминесценция, се нарича диод, излъчващ светлина, известен като LED.

LD е английското съкращение на лазерен диод. Физическата структура на лазерния диод е да постави слой от фотоактивен полупроводник между връзките на светоизлъчващия диод. Крайната му повърхност е частично отразяваща след полиране, като по този начин образува оптична резонансна кухина. В случай на предно отклонение, LED кръстовището излъчва светлина и взаимодейства с оптичната резонансна кухина, като по този начин допълнително стимулира излъчването на една дължина на вълната на светлината от кръстовището. Физическите свойства на тази светлина зависят от материала. Принципът на работа на полупроводниковите лазерни диоди е теоретично същият като този на газовите лазери. Лазерните диоди се използват широко в оптоелектронни устройства с ниска мощност като CD устройства в компютри и печатащи глави в лазерни принтери.

Кратко описание на разликите в принципите, архитектурата и производителността между двете.
(1) Разлика в принципа на работа: LED използва спонтанна емисионна рекомбинация на носители, инжектирани в активната област, за да излъчва светлина, докато LD използва стимулирана емисионна рекомбинация, за да излъчва светлина.
(2) Разлика в архитектурата: LD има оптична резонансна кухина, която позволява на генерираните фотони да осцилират и усилват в кухината, докато LED няма резонансна кухина.
(3) Разлика в производителността: светодиодът няма характеристики на критична стойност и неговата спектрална плътност е с няколко порядъка по-висока от тази на LD. Изходната мощност на светлината на светодиода е малка и ъгълът на отклонение е голям.

Принцип на работа:
Светодиодът е полупроводниково устройство, което генерира светлина чрез инжектиране на електрони и дупки. Когато електроните и дупките се рекомбинират, енергията се освобождава под формата на фотони, произвеждайки видима светлина или други дължини на вълните на светлината. За разлика от тях, лазерният диод е специален тип светоизлъчващ диод, който произвежда светлина чрез стимулирано излъчване на радиация. В лазерен диод, когато електроните преминават от високо енергийно ниво към ниско енергийно ниво, те освобождават фотони, съответстващи на определена честота, като по този начин се постига кохерентно усилване на светлината.
Характеристики на лъча:
Светлинните лъчи, генерирани от диоди, излъчващи светлина, обикновено са некохерентни, т.е. фазата и честотата на светлинните вълни нямат фиксирана връзка. Това кара светлинния лъч на светодиода да се разпространява широко и не може да бъде силно фокусиран. Обратно, лъчите, произведени от лазерни диоди, са кохерентни, което означава, че фазата и честотата на светлинните вълни имат фиксирана връзка. Това позволява лъчът на лазерния диод да бъде силно фокусиран, което позволява по-прецизни приложения.
Спектрални характеристики:
Спектърът, произведен от светодиодите, обикновено е широк, съдържащ различни дължини на вълните на светлината. Това прави диодите, излъчващи светлина, широко използвани в полетата за осветление, дисплей и задно осветяване. Обратно, лазерните диоди произвеждат тесен спектър, който съдържа само определени дължини на вълната на светлината. Това прави лазерните диоди с по-висока стойност на приложение в области като комуникации, измерване и медицинско лечение.
Ефективност и мощност:
Светоизлъчващите диоди обикновено са по-малко ефективни, тъй като част от енергията се губи като топлина. Освен това мощността на светодиодите обикновено е малка, което ограничава използването им в приложения с висока мощност. Обратно, лазерните диоди са по-ефективни, тъй като светлинните вълни, които произвеждат, могат да бъдат силно фокусирани, като по този начин се намалява загубата на енергия. Освен това лазерните диоди могат да бъдат с по-голяма мощност, което ги прави подходящи за приложения с висока мощност.
Области на приложение:
Светодиодите се използват широко в осветлението, дисплеите, подсветката, предаването на сигнали и други области. Поради по-ниската им цена и по-високата надеждност, пазарният дял на светодиодите в тези области постепенно нараства. За разлика от тях, лазерните диоди се използват главно в комуникациите, измерванията, медицината, производството и други области. Благодарение на тяхната висока мощност, висок фокус и висока кохерентност, лазерните диоди имат уникални предимства при приложения в тези области.

Общи параметри на лазерните диоди
(1) Дължина на вълната: това е работната дължина на вълната на лазерната тръба. Понастоящем дължините на вълните на лазерните тръби, които могат да се използват като фотоелектрически превключватели, включват 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm и др.
(2) Прагов ток Ith: това е токът, при който лазерната тръба започва да генерира лазерни трептения. За обикновените лазерни тръби с ниска мощност стойността му е около десетки милиампери. Праговият ток на лазерните тръби с напрегната структура с множество квантови ямки може да бъде толкова нисък, колкото 10 mA. следното.
(3) Работен ток Iop: Това е управляващият ток, когато лазерната тръба достигне номиналната изходна мощност. Тази стойност е важна за проектиране и отстраняване на грешки във веригата за задвижване на лазера.
(4) Вертикален ъгъл на отклонение θ⊥: Ъгълът, под който светещата лента на лазерния диод се отваря в посока, перпендикулярна на PN прехода, обикновено около 15˚~40˚.
(5) Ъгъл на хоризонтална дивергенция θ∥: ​​Ъгълът, под който светлоизлъчващата лента на лазерния диод се отваря в посока, успоредна на PN прехода, обикновено около 6˚~10˚.
(6) Контролен ток Im: това е токът, протичащ през PIN тръбата, когато лазерната тръба е с номинална изходна мощност.

Проверка на лазерен диод
(1) Метод за измерване на съпротивлението: Отстранете лазерния диод и измерете неговите стойности на съпротивление в посока напред и назад с мултиметър в диапазона R×1k или R×10k. Обикновено стойността на съпротивлението в права посока е между 20 и 40 kΩ, а стойността на съпротивлението в обратна посока е ∞ (безкрайност). Ако измерената стойност на съпротивлението напред надвишава 50 kΩ, това означава, че производителността на лазерния диод е намаляла. Ако измерената стойност на предното съпротивление е по-голяма от 90 kΩ, това означава, че диодът е сериозно остарял и не може повече да се използва.
(2) Метод за измерване на ток: Използвайте мултицет, за да измерите спада на напрежението на товарния резистор в задвижващата верига на лазерния диод и след това изчислете стойността на тока, протичащ през тръбата съгласно закона на Ом. Когато токът надвиши 100 mA, ако потенциометърът за мощност на лазера е регулиран (вижте Фигура 5) и няма очевидна промяна в тока, може да се прецени, че лазерният диод сериозно остарява. Ако токът се увеличи рязко и излезе извън контрол, това означава, че оптичната резонансна кухина на лазерния диод е повредена.

Съществуват значителни разлики между светодиодите и лазерните диоди по отношение на принципите на работа, характеристиките на лъча, спектралните характеристики, ефективността и мощността и областите на приложение. Светодиодите са подходящи за приложения с източници на некохерентна светлина с ниска мощност, като осветление и дисплеи, докато лазерните диоди са подходящи за приложения с източници на светлина с висока мощност, силно фокусиране и силно кохерентна светлина, като комуникации и медицина. Разбирането на тези разлики ни помага да изберем и приложим по-добре тези две технологии за източник на светлина, за да отговорим на нуждите на различни области.

Информация за връзка:

Ако имате някакви идеи, не се колебайте да говорите с нас. Без значение къде са нашите клиенти и какви са нашите изисквания, ние ще следваме нашата цел да предоставим на нашите клиенти високо качество, ниски цени и най-доброто обслужване.