Valgusdioodide ja laserdioodide erinevus

Kaasaegses tehnoloogias valgusdioodid (LED) jaLaserdioodid (LD-d)on kaks levinumat valgusallika tehnoloogiat. Kuigi need on mõnes aspektis sarnased, on neil tööpõhimõtte, rakenduse ja jõudluse osas olulisi erinevusi.

Valguse emissiooni põhimõtte erinevus: LED kasutab valguse kiirgamiseks aktiivsesse piirkonda süstitud kandjate spontaanset emissiooni rekombinatsiooni, LD aga stimuleeritud emissiooni rekombinatsiooni valguse kiirgamiseks. Valgusdioodi kiirgavate footonite suund ja faas on juhuslikud, samas kui laserdioodi kiirgavad footonid on samas suunas ja faasis.

LED on lühend sõnast Light Emitting Diode. Seda kasutatakse laialdaselt igapäevaelus, näiteks kodumasinate märgutuled, autode tagumised udutuled jne. LED-ide kõige tähelepanuväärsemad omadused on nende pikk kasutusiga ja kõrge fotoelektrilise muundamise efektiivsus. Põhimõtteliselt vabaneb mõne pooljuhtmaterjali PN-ristmikus, kui süstitud vähemuskandjad rekombineeruvad enamuskandjatega, liigne energia valguse kujul, muutes seeläbi elektrienergia otse valgusenergiaks. Kui PN-siirdele rakendatakse pöördpinget, on vähemuskandjatel raske süstida, mistõttu see ei kiirga valgust. Seda tüüpi elektroluminestsentsi süstimise põhimõttel valmistatud dioodi nimetatakse valgusdioodiks, üldtuntud kui LED.

LD on laserdioodi ingliskeelne lühend. Laserdioodi füüsiline struktuur seisneb selles, et valgusdioodi ristmike vahele asetatakse fotoaktiivse pooljuhi kiht. Selle otspind on pärast poleerimist osaliselt peegeldav, moodustades seega optilise resonantsi õõnsuse. Edasisuunalise nihke korral kiirgab LED-ristmik valgust ja interakteerub optilise resonantsõõnsusega, stimuleerides sellega veelgi ühe lainepikkuse valguse kiirgamist ristmikul. Selle valguse füüsikalised omadused sõltuvad materjalist. Pooljuhtlaserdioodide tööpõhimõte on teoreetiliselt sama, mis gaaslaseritel. Laserdioode kasutatakse laialdaselt väikese võimsusega optoelektroonilistes seadmetes, nagu arvutite CD-draivid ja laserprinterite prindipead.

Lühikirjeldus nende kahe põhimõtete, arhitektuuri ja jõudluse erinevustest.
(1) Erinevus tööpõhimõttes: LED kasutab valguse kiirgamiseks aktiivsesse piirkonda süstitud kandjate spontaanset emissiooni rekombinatsiooni, LD aga stimuleeritud emissiooni rekombinatsiooni valguse kiirgamiseks.
(2) Erinevus arhitektuuris: LD-l on optiline resonantsõõnsus, mis võimaldab genereeritud footonitel õõnsuses võnkuda ja võimendada, samas kui LED-il puudub resonantsõõnsus.
(3) Toimivuse erinevus: LED-il ei ole kriitilise väärtusega omadusi ja selle spektraalne tihedus on mitu suurusjärku kõrgem kui LD-l. LED-i valgusväljundvõimsus on väike ja lahknemisnurk on suur.

Tööpõhimõte:
Valgusdiood on pooljuhtseade, mis genereerib valgust elektronide ja aukude süstimise teel. Kui elektronid ja augud rekombineeruvad, vabaneb energia footonite kujul, tekitades nähtavat valgust või muid valguse lainepikkusi. Seevastu laserdiood on eritüüpi valgusdiood, mis toodab valgust stimuleeritud kiirguse kaudu. Laserdioodis, kui elektronid lähevad üle kõrgelt energiatasemelt madalale energiatasemele, vabastavad nad konkreetsele sagedusele vastavad footonid, saavutades seeläbi valguse koherentse võimenduse.
Tala omadused:
Valgusdioodide tekitatud valguskiired on tavaliselt ebajärjekindlad, st valguslainete faasil ja sagedusel pole kindlat seost. See muudab valgusdioodi valguskiire laialt levinud ja seda ei saa hästi fokuseerida. Seevastu laserdioodide tekitatud kiired on koherentsed, mis tähendab, et valguslainete faasil ja sagedusel on kindel seos. See võimaldab laserdioodi kiiret kõrgelt fokuseerida, võimaldades täpsemaid rakendusi.
Spektri karakteristikud:
Valgusdioodide tekitatud spekter on üldiselt lai, sisaldades erinevaid valguse lainepikkusi. Tänu sellele kasutatakse valgusdioode laialdaselt valgustus-, kuva- ja taustvalgustuses. Seevastu laserdioodid toodavad kitsa spektri, mis sisaldab ainult teatud valguse lainepikkusi. Tänu sellele on laserdioodidel suurem kasutusväärtus sellistes valdkondades nagu side, mõõtmine ja ravi.
Tõhusus ja võimsus:
Valgusdioodid on üldiselt vähem tõhusad, kuna osa energiast läheb soojusena kaotsi. Lisaks on valgusdioodide võimsus tavaliselt väike, mis piirab nende kasutamist suure võimsusega rakendustes. Seevastu laserdioodid on tõhusamad, kuna nende tekitatavad valguslained võivad olla väga fokusseeritud, vähendades seeläbi energiakadu. Lisaks võivad laserdioodid olla suurema võimsusega, mistõttu sobivad need suure võimsusega rakenduste jaoks.
Kasutusalad:
Valgusdioode kasutatakse laialdaselt valgustuse, ekraani, taustvalgustuse, signaali edastamise ja muudes valdkondades. Tänu nende madalamale maksumusele ja suuremale töökindlusele suureneb valgusdioodide turuosa nendes valdkondades järk-järgult. Seevastu laserdioode kasutatakse peamiselt side-, mõõtmis-, meditsiini-, tootmis- ja muudes valdkondades. Tänu suurele võimsusele, suurele fookusele ja kõrgetele koherentsusomadustele on laserdioodidel nendes valdkondades rakendustes ainulaadsed eelised.

Laserdioodide ühised parameetrid
(1) Lainepikkus: see on lasertoru töölainepikkus. Praegu on fotoelektriliste lülititena kasutatavate lasertorude lainepikkused 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860 nm, 980 nm jne.
(2) Lävivool Ith: vool, mille juures lasertoru hakkab tekitama laservõnkumist. Üldiste väikese võimsusega lasertorude puhul on selle väärtus umbes kümneid milliampreid. Pingutatud mitme kvantkaevu struktuuriga lasertorude lävivool võib olla nii madal kui 10 mA. järgnev.
(3) Töövool Iop: see on juhtimisvool, kui lasertoru saavutab nimiväljundvõimsuse. See väärtus on oluline laserjuhtimisahela kavandamisel ja silumisel.
(4) Vertikaalne lahknemisnurk θ⊥: nurk, mille all laserdioodi valgusriba avaneb PN-ristmikuga risti, üldiselt umbes 15˚~40˚.
(5) Horisontaalne lahknemisnurk θ∥: nurk, mille all laserdioodi valgust kiirgav riba avaneb PN-siirdega paralleelses suunas, üldiselt umbes 6˚~10˚.
(6) Seirevool Im: vool, mis voolab läbi PIN-toru, kui lasertoru on nimiväljundvõimsusel.

Laserdioodide ülevaatus
(1) Takistuse mõõtmise meetod: eemaldage laserdiood ja mõõtke selle päri- ja tagasitakistuse väärtused multimeetriga vahemikus R×1k või R×10k. Tavaliselt on päritakistuse väärtus vahemikus 20 kuni 40 kΩ ja vastupidise takistuse väärtus on ∞ (lõpmatus). Kui mõõdetud päritakistuse väärtus ületab 50 kΩ, tähendab see, et laserdioodi jõudlus on langenud. Kui mõõdetud päritakistuse väärtus on suurem kui 90 kΩ, tähendab see, et diood on tõsiselt vananenud ja seda ei saa enam kasutada.
(2) Voolu mõõtmise meetod: kasutage multimeetrit, et mõõta laserdioodi ajami ahela koormustakisti pingelangust ja seejärel hinnata läbi toru voolava voolu väärtust Ohmi seaduse järgi. Kui vool ületab 100 mA, kui reguleeritakse laseri võimsuse potentsiomeetrit (vt joonis 5) ja voolus pole ilmset muutust, võib otsustada, et laserdiood on tõsiselt vananev. Kui vool suureneb järsult ja väljub kontrolli alt, tähendab see, et laserdioodi optiline resonantsõõnsus on kahjustatud.

Valgusdioodide ja laserdioodide vahel on olulisi erinevusi tööpõhimõtete, kiirete karakteristikute, spektraalomaduste, efektiivsuse ja võimsuse ning rakendusvaldkondade osas. Valgusdioodid sobivad kasutamiseks väikese võimsusega ebaühtlaste valgusallikatega, nagu valgustus ja kuvarid, samas kui laserdioodid sobivad kasutamiseks suure võimsusega, väga fokusseeritud ja väga koherentsete valgusallikatega, näiteks side- ja meditsiiniseadmetega. Nende erinevuste mõistmine aitab meil paremini valida ja rakendada neid kahte valgusallika tehnoloogiat, et vastata erinevate valdkondade vajadustele.

Kontaktinfo:

Kui teil on ideid, võtke meiega ühendust. Pole tähtis, kus meie kliendid on ja millised on meie nõudmised, järgime oma eesmärki pakkuda oma klientidele kõrget kvaliteeti, madalaid hindu ja parimat teenust.