Rozdíl mezi světelnými diodami a laserovými diodami

V moderní technice se používají světelné diody (LED) aLaserové diody (LD)jsou dvě běžné technologie světelných zdrojů. Přestože jsou v některých aspektech podobné, mají významné rozdíly, pokud jde o princip fungování, použití a výkon.

Rozdíl v principu vyzařování světla: LED využívá spontánní emisní rekombinaci nosičů vstřikovaných do aktivní oblasti k vyzařování světla, zatímco LD využívá k vyzařování světla stimulovanou emisní rekombinaci. Směr a fáze fotonů emitovaných světelnou diodou jsou náhodné, zatímco fotony emitované laserovou diodou jsou ve stejném směru a fázi.

LED je zkratka Light Emitting Diode. Je široce vidět v každodenním životě, jako jsou kontrolky domácích spotřebičů, zadní protimlhová světla automobilů atd. Nejpozoruhodnějšími vlastnostmi LED jsou jejich dlouhá životnost a vysoká účinnost fotoelektrické přeměny. V podstatě v PN přechodu některých polovodičových materiálů, kdy se injektované menšinové nosiče rekombinují s většinovými nosiči, se přebytečná energie uvolní ve formě světla, čímž se elektrická energie přímo přemění na světelnou energii. Když je na PN přechod přivedeno zpětné napětí, je pro menšinové nosiče obtížné injektovat, takže nevyzařuje světlo. Tento typ diod vyrobený na principu injekční elektroluminiscence se nazývá světlo emitující dioda, běžně známá jako LED.

LD je anglická zkratka laserové diody. Fyzická struktura laserové diody spočívá v umístění vrstvy fotoaktivního polovodiče mezi spoje diody vyzařující světlo. Jeho koncová plocha je po vyleštění částečně reflexní a tvoří tak optickou rezonanční dutinu. V případě dopředného předpětí spojka LED vyzařuje světlo a interaguje s optickou rezonanční dutinou, čímž dále stimuluje vyzařování jedné vlnové délky světla z přechodu. Fyzikální vlastnosti tohoto světla jsou závislé na materiálu. Princip činnosti polovodičových laserových diod je teoreticky stejný jako u plynových laserů. Laserové diody jsou široce používány v nízkoenergetických optoelektronických zařízeních, jako jsou jednotky CD v počítačích a tiskové hlavy v laserových tiskárnách.

Stručný popis rozdílů v principech, architektuře a výkonu mezi těmito dvěma.
(1) Rozdíl v pracovním principu: LED využívá spontánní emisní rekombinaci nosičů vstřikovaných do aktivní oblasti k vyzařování světla, zatímco LD využívá k vyzařování světla stimulovanou emisní rekombinaci.
(2) Rozdíl v architektuře: LD má optickou rezonanční dutinu, která umožňuje generovaným fotonům oscilovat a zesilovat v dutině, zatímco LED rezonanční dutinu nemá.
(3) Rozdíl ve výkonu: LED nemá kritické hodnoty a její spektrální hustota je o několik řádů vyšší než u LD. Světelný výkon LED je malý a úhel divergence je velký.

Pracovní princip:
Světlo emitující dioda je polovodičové zařízení, které generuje světlo vstřikováním elektronů a děr. Když se elektrony a díry rekombinují, uvolňuje se energie ve formě fotonů, které vytvářejí viditelné světlo nebo jiné vlnové délky světla. Naproti tomu laserová dioda je speciální typ světelné diody, která produkuje světlo prostřednictvím stimulované emise záření. V laserové diodě, když elektrony přecházejí z vysoké energetické hladiny na nízkou energetickou hladinu, uvolňují fotony odpovídající specifické frekvenci, čímž se dosahuje koherentního zesílení světla.
Vlastnosti paprsku:
Světelné paprsky generované světelnými diodami jsou obvykle nekoherentní, to znamená, že fáze a frekvence světelných vln nemají žádný pevný vztah. Díky tomu se světelný paprsek světelné diody široce rozprostírá a nemůže být vysoce zaostřen. Naproti tomu paprsky produkované laserovými diodami jsou koherentní, což znamená, že fáze a frekvence světelných vln mají pevný vztah. To umožňuje vysoce zaostřený paprsek laserové diody, což umožňuje přesnější aplikace.
Spektrální vlastnosti:
Spektrum produkované světelnými diodami je obecně široké a obsahuje různé vlnové délky světla. Díky tomu jsou světelné diody široce používány v oblasti osvětlení, displeje a podsvícení. Naproti tomu laserové diody produkují úzké spektrum, které obsahuje pouze specifické vlnové délky světla. Díky tomu mají laserové diody vyšší aplikační hodnotu v oblastech, jako je komunikace, měření a lékařské ošetření.
Výkon a výkon:
Světelné diody jsou obecně méně účinné, protože část energie se ztrácí jako teplo. Kromě toho je výkon světelných diod obvykle malý, což omezuje jejich použití ve vysoce výkonných aplikacích. Naproti tomu laserové diody jsou účinnější, protože světelné vlny, které produkují, mohou být vysoce zaostřené, čímž se snižují energetické ztráty. Kromě toho mohou mít laserové diody větší výkon, takže jsou vhodné pro aplikace s vysokým výkonem.
Oblasti použití:
Světelné diody jsou široce používány v osvětlení, displeji, podsvícení, přenosu signálu a dalších oborech. Vzhledem k jejich nižší ceně a vyšší spolehlivosti se podíl svítivých diod v těchto oborech na trhu postupně zvyšuje. Naproti tomu laserové diody se používají především v komunikačních, měřicích, lékařských, výrobních a dalších oborech. Díky svému vysokému výkonu, vysokému ohnisku a vysoké koherenční charakteristice mají laserové diody jedinečné výhody v aplikacích v těchto oblastech.

Společné parametry laserových diod
(1) Vlnová délka: tj. pracovní vlnová délka laserové trubice. V současné době vlnové délky laserových trubic, které lze použít jako fotoelektrické spínače, zahrnují 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm atd.
(2) Prahový proud Ith: tj. proud, při kterém laserová trubice začne generovat oscilaci laseru. Pro běžné laserové trubice s nízkým výkonem se jeho hodnota pohybuje kolem desítek miliampérů. Prahový proud laserových trubic s napjatou strukturou vícenásobných kvantových jamek může být až 10 mA. následující.
(3) Provozní proud Iop: To znamená, že hnací proud, když laserová trubice dosáhne jmenovitého výstupního výkonu. Tato hodnota je důležitá pro návrh a ladění řídicího obvodu laseru.
(4) Vertikální divergenční úhel θ⊥: Úhel, pod kterým se svítící pásek laserové diody otevírá ve směru kolmém k PN přechodu, obecně kolem 15˚~40˚.
(5) Úhel horizontální divergence θ∥: Úhel, pod kterým se pásek vyzařující světlo laserové diody otevírá ve směru rovnoběžném s PN přechodem, obecně kolem 6˚~10˚.
(6) Monitorovací proud Im: to znamená proud protékající PIN trubicí, když je laserová trubice na jmenovitém výstupním výkonu.

Laserová kontrola diod
(1) Metoda měření odporu: Odstraňte laserovou diodu a změřte její hodnoty odporu vpřed a vzad pomocí multimetru v rozsahu R×1k nebo R×10k. Normálně je hodnota dopředného odporu mezi 20 a 40 kΩ a hodnota zpětného odporu je ∞ (nekonečno). Pokud naměřená hodnota propustného odporu překročí 50kΩ, znamená to, že výkon laserové diody poklesl. Pokud je naměřená hodnota propustného odporu větší než 90 kΩ, znamená to, že dioda je vážně zestárlá a nelze ji dále používat.
(2) Metoda měření proudu: Pomocí multimetru změřte úbytek napětí na zatěžovacím odporu v budicím obvodu laserové diody a poté odhadněte hodnotu proudu protékající trubicí podle Ohmova zákona. Když proud překročí 100 mA a je seřízen potenciometr výkonu laseru (viz obrázek 5) a nedochází k žádné zjevné změně proudu, lze usoudit, že laserová dioda vážně stárne. Pokud proud prudce vzroste a vymkne se kontrole, znamená to poškození optické rezonanční dutiny laserové diody.

Mezi světelnými diodami a laserovými diodami jsou značné rozdíly, pokud jde o pracovní principy, charakteristiky paprsku, spektrální charakteristiky, účinnost a výkon a pole použití. Světelné diody jsou vhodné pro aplikace s nekoherentními zdroji světla s nízkou spotřebou, jako je osvětlení a displeje, zatímco laserové diody jsou vhodné pro aplikace s vysoce výkonnými, vysoce zaostřenými a vysoce koherentními zdroji světla, jako jsou komunikace a lékařství. Pochopení těchto rozdílů nám pomáhá lépe vybrat a aplikovat tyto dvě technologie světelných zdrojů, aby vyhovovaly potřebám různých oborů.

Kontaktní informace:

Pokud máte nějaké nápady, neváhejte se na nás obrátit. Bez ohledu na to, kde jsou naši zákazníci a jaké jsou naše požadavky, budeme sledovat náš cíl poskytovat našim zákazníkům vysokou kvalitu, nízké ceny a nejlepší služby.