Skirtumas tarp šviesos diodų ir lazerinių diodų

Šiuolaikinėse technologijose šviesos diodai (LED) irLazeriniai diodai (LD)yra dvi įprastos šviesos šaltinių technologijos. Nors kai kuriais aspektais jie yra panašūs, jie turi reikšmingų skirtumų veikimo principu, pritaikymu ir našumu.

Šviesos emisijos principo skirtumas: šviesos diodas naudoja spontanišką spinduliuotės rekombinaciją į aktyviąją sritį įpuršktų nešiklių, kad skleistų šviesą, o LD naudoja stimuliuotą spinduliuotės rekombinaciją šviesai skleisti. Šviesos diodo skleidžiamų fotonų kryptis ir fazė yra atsitiktinės, o lazerinio diodo skleidžiami fotonai yra tos pačios krypties ir fazės.

LED yra šviesos diodo santrumpa. Tai plačiai matoma kasdieniame gyvenime, pavyzdžiui, buitinės technikos indikatoriai, automobilių galiniai priešrūko žibintai ir kt. Ryškiausios šviesos diodų savybės yra ilgas tarnavimo laikas ir didelis fotoelektrinės konversijos efektyvumas. Iš esmės kai kurių puslaidininkinių medžiagų PN sandūroje, kai įpurkšti mažumos nešikliai rekombinuojasi su daugumos nešikliais, energijos perteklius bus išleistas šviesos pavidalu, taip tiesiogiai paverčiant elektros energiją šviesos energija. Kai PN sandūroje taikoma atvirkštinė įtampa, mažumos nešiklius sunku įpurkšti, todėl jis neskleidžia šviesos. Šio tipo diodai, pagaminti naudojant įpurškimo elektroliuminescencijos principą, vadinami šviesos diodu, paprastai žinomu kaip LED.

LD yra angliškas lazerinio diodo santrumpa. Lazerinio diodo fizinė struktūra yra fotoaktyvaus puslaidininkio sluoksnis tarp šviesos diodo jungčių. Jo galinis paviršius iš dalies atspindi po poliravimo, todėl susidaro optinio rezonanso ertmė. Į priekį nukreipto poslinkio atveju LED jungtis skleidžia šviesą ir sąveikauja su optinio rezonanso ertme, taip dar labiau skatindama vieno bangos ilgio šviesos spinduliavimą iš sankryžos. Šios šviesos fizinės savybės priklauso nuo medžiagos. Puslaidininkinių lazerinių diodų veikimo principas teoriškai yra toks pat kaip ir dujinių lazerių. Lazeriniai diodai plačiai naudojami mažos galios optoelektroniniuose įrenginiuose, pavyzdžiui, kompiuterių kompaktinių diskų įrenginiuose ir lazerinių spausdintuvų spausdinimo galvutėse.

Trumpas principų, architektūros ir veikimo skirtumų aprašymas.
(1) Darbo principo skirtumas: šviesos diodas naudoja spontanišką spinduliuotės rekombinaciją į aktyviąją zoną, kad išspindėtų šviesą, o LD naudoja stimuliuotą spinduliuotės rekombinaciją, kad išspindėtų šviesą.
(2) Architektūros skirtumas: LD turi optinio rezonanso ertmę, kuri leidžia generuojamiems fotonams svyruoti ir stiprėti ertmėje, o LED neturi rezonansinės ertmės.
(3) Veikimo skirtumas: LED neturi kritinės vertės charakteristikų, o jo spektrinis tankis yra keliomis eilėmis didesnis nei LD. LED šviesos išėjimo galia yra maža, o nukrypimo kampas yra didelis.

Darbo principas:
Šviesos diodas yra puslaidininkinis įtaisas, kuris generuoja šviesą įpurškdamas elektronus ir skylutes. Kai elektronai ir skylės rekombinuoja, energija išsiskiria fotonų pavidalu, gaminant matomą šviesą ar kitokio ilgio šviesą. Priešingai, lazerinis diodas yra specialus šviesos diodo tipas, kuris sukuria šviesą per stimuliuojamą spinduliuotę. Lazeriniame diode, kai elektronai pereina iš aukšto energijos lygio į žemą energijos lygį, jie išskiria tam tikrą dažnį atitinkančius fotonus ir taip pasiekia nuoseklų šviesos stiprinimą.
Sijos charakteristikos:
Šviesos diodų generuojami šviesos pluoštai dažniausiai yra nenuoseklūs, tai yra, šviesos bangų fazė ir dažnis neturi fiksuoto ryšio. Dėl to šviesos diodo šviesos spindulys pasklinda plačiai ir negali būti labai sufokusuotas. Priešingai, lazerinių diodų spinduliai yra nuoseklūs, o tai reiškia, kad šviesos bangų fazė ir dažnis turi fiksuotą ryšį. Tai leidžia labai sufokusuoti lazerinio diodo spindulį, o tai leidžia tiksliau pritaikyti.
Spektrinės charakteristikos:
Šviesos diodų sukurtas spektras paprastai yra platus, jame yra įvairių šviesos bangų ilgių. Dėl to šviesos diodai plačiai naudojami apšvietimo, ekrano ir foninio apšvietimo srityse. Priešingai, lazeriniai diodai sukuria siaurą spektrą, kuriame yra tik tam tikri šviesos bangos ilgiai. Dėl to lazeriniai diodai turi didesnę taikymo vertę tokiose srityse kaip ryšiai, matavimai ir gydymas.
Efektyvumas ir galia:
Šviesos diodai paprastai yra mažiau efektyvūs, nes dalis energijos prarandama kaip šiluma. Be to, šviesos diodų galia paprastai yra maža, o tai riboja jų naudojimą didelės galios įrenginiuose. Priešingai, lazeriniai diodai yra efektyvesni, nes jų sukuriamos šviesos bangos gali būti labai sufokusuotos, taip sumažinant energijos nuostolius. Be to, lazeriniai diodai gali būti didesnės galios, todėl tinka naudoti didelės galios įrenginius.
Taikymo sritys:
Šviesos diodai plačiai naudojami apšvietimo, ekrano, foninio apšvietimo, signalo perdavimo ir kitose srityse. Dėl mažesnės kainos ir didesnio patikimumo šviesos diodų rinkos dalis šiose srityse palaipsniui didėja. Priešingai, lazeriniai diodai daugiausia naudojami ryšių, matavimo, medicinos, gamybos ir kitose srityse. Dėl didelės galios, didelio fokusavimo ir didelio koherentiškumo lazeriniai diodai turi unikalių pranašumų taikant šiose srityse.

Bendrieji lazerinių diodų parametrai
(1) Bangos ilgis: tai yra lazerio vamzdžio darbinis bangos ilgis. Šiuo metu lazerinių vamzdžių, kurie gali būti naudojami kaip fotoelektriniai jungikliai, bangos ilgiai yra 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860 nm, 980 nm ir kt.
(2) Slenkstinė srovė Ith: tai srovė, kuriai esant lazerio vamzdis pradeda generuoti lazerio virpesius. Bendriems mažos galios lazeriniams vamzdžiams jo vertė yra apie dešimtis miliamperų. Lazerinių vamzdžių su įtempta daugialypės kvantinės šulinės struktūra slenkstinė srovė gali būti net 10 mA. Sekantis.
(3) Darbinė srovė Iop: tai yra varomoji srovė, kai lazerio vamzdis pasiekia vardinę išėjimo galią. Ši vertė yra svarbi kuriant ir derinant lazerio valdymo grandinę.
(4) Vertikalus divergencijos kampas θ⊥: kampas, kuriuo lazerinio diodo šviesos juosta atsidaro PN sandūrai statmena kryptimi, paprastai apie 15˚~40˚.
(5) Horizontalus divergencijos kampas θ∥: kampas, kuriuo atsidaro lazerio diodo šviesos juosta lygiagrečia PN sandūrai kryptimi, paprastai apie 6˚~10˚.
(6) Stebėjimo srovė Im: tai yra srovė, tekanti per PIN vamzdelį, kai lazerio vamzdžio vardinė išėjimo galia.

Lazerinių diodų patikrinimas
(1) Atsparumo matavimo metodas: nuimkite lazerinį diodą ir multimetru išmatuokite jo priekinę ir atbulinę varžos reikšmes R×1k arba R×10k diapazone. Paprastai priekinės varžos vertė yra nuo 20 iki 40 kΩ, o atvirkštinės varžos vertė yra ∞ (begalybė). Jei išmatuota priekinės varžos vertė viršija 50 kΩ, tai reiškia, kad lazerinio diodo veikimas sumažėjo. Jei išmatuota pasipriešinimo vertė yra didesnė nei 90 kΩ, tai reiškia, kad diodas buvo labai pasenęs ir nebegali būti naudojamas.
(2) Srovės matavimo metodas: naudokite multimetrą, kad išmatuotų įtampos kritimą lazerinio diodo pavaros grandinės apkrovos rezistoriuje ir įvertinkite srovės, tekančios per vamzdelį, vertę pagal Ohmo dėsnį. Kai srovė viršija 100 mA, sureguliavus lazerio galios potenciometrą (žr. 5 pav.) ir nėra akivaizdžių srovės pokyčių, galima spręsti, kad lazerinis diodas rimtai sensta. Jei srovė smarkiai padidėja ir tampa nekontroliuojama, tai reiškia, kad yra pažeista lazerinio diodo optinė rezonansinė ertmė.

Tarp šviesos diodų ir lazerinių diodų yra didelių skirtumų pagal veikimo principus, pluošto charakteristikas, spektrines charakteristikas, efektyvumą ir galią bei taikymo sritis. Šviesos diodai tinka naudoti su mažos galios nenuosekliais šviesos šaltiniais, tokiais kaip apšvietimas ir ekranai, o lazeriniai diodai tinka naudoti su didelės galios, labai sufokusuotais ir labai koherentiniais šviesos šaltiniais, pvz., ryšių ir medicinos. Šių skirtumų supratimas padeda geriau pasirinkti ir pritaikyti šias dvi šviesos šaltinių technologijas, kad atitiktų skirtingų sričių poreikius.

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami pasikalbėkite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.