Skillnaden mellan ljusemitterande dioder och laserdioder

I modern teknik, lysdioder (LED) ochLaserdioder (LD)är två vanliga ljuskällor. Även om de är lika i vissa aspekter, har de betydande skillnader när det gäller arbetsprincip, tillämpning och prestanda.

Skillnaden i principen för ljusemission: LED använder spontan emissionsrekombination av bärare som injiceras i det aktiva området för att emittera ljus, medan LD använder stimulerad emissionsrekombination för att emittera ljus. Riktningen och fasen för fotonerna som emitteras av den ljusemitterande dioden är slumpmässiga, medan fotonerna som emitteras av laserdioden är i samma riktning och fas.

LED är en förkortning av Light Emitting Diode. Det är allmänt sett i det dagliga livet, såsom indikatorlampor för hushållsapparater, bakre anti-dimljus på bilar, etc. De mest anmärkningsvärda egenskaperna hos lysdioder är deras långa livslängd och höga fotoelektriska konverteringseffektivitet. I grund och botten, i PN-övergången för vissa halvledarmaterial, när de injicerade minoritetsbärarna rekombinerar med majoritetsbärarna, kommer överskottsenergi att frigöras i form av ljus, vilket direkt omvandlar elektrisk energi till ljusenergi. När en omvänd spänning appliceras på PN-övergången är det svårt för minoritetsbärare att injiceras, så den avger inget ljus. Denna typ av diod tillverkad med hjälp av principen om injektionselektroluminescens kallas en ljusemitterande diod, allmänt känd som LED.

LD är den engelska förkortningen för laserdiode. Laserdiodens fysiska struktur är att placera ett skikt av fotoaktiv halvledare mellan förbindelserna mellan den ljusemitterande dioden. Dess ändyta är delvis reflekterande efter att ha polerats, vilket bildar en optisk resonanshålighet. Vid förspänning framåt avger LED-övergången ljus och interagerar med den optiska resonanskaviteten, och stimulerar därigenom ytterligare emissionen av en enda våglängd av ljus från övergången. De fysiska egenskaperna hos detta ljus är materialberoende. Arbetsprincipen för halvledarlaserdioder är teoretiskt densamma som för gaslasrar. Laserdioder används i stor utsträckning i optoelektroniska enheter med låg effekt, såsom CD-enheter i datorer och skrivhuvuden i laserskrivare.

En kort beskrivning av skillnaderna i principer, arkitektur och prestanda mellan de två.
(1) Skillnad i arbetsprincip: LED använder spontan emissionsrekombination av bärare som injiceras i det aktiva området för att avge ljus, medan LD använder stimulerad emissionsrekombination för att avge ljus.
(2) Skillnad i arkitektur: LD har en optisk resonanshålighet, som gör att de genererade fotonerna kan oscillera och förstärka i kaviteten, medan LED inte har en resonanshålighet.
(3) Skillnad i prestanda: LED har inga kritiska värdeegenskaper, och dess spektrala täthet är flera storleksordningar högre än den för LD. Ljuseffekten för LED är liten och divergensvinkeln är stor.

Arbetsprincip:
En ljusemitterande diod är en halvledarenhet som genererar ljus genom att injicera elektroner och hål. När elektroner och hål rekombinerar frigörs energi i form av fotoner, som producerar synligt ljus eller andra våglängder av ljus. Däremot är en laserdiod en speciell typ av lysdiod som producerar ljus genom stimulerad strålningsemission. I en laserdiod, när elektroner övergår från en hög energinivå till en låg energinivå, frigör de fotoner som motsvarar en specifik frekvens, och uppnår därmed koherent förstärkning av ljus.
Strålegenskaper:
Ljusstrålarna som genereras av lysdioder är vanligtvis inkoherenta, det vill säga ljusvågornas fas och frekvens har inget fast förhållande. Detta gör att ljusstrålen från den ljusemitterande dioden sprids brett och kan inte fokuseras mycket. Däremot är strålarna som produceras av laserdioder koherenta, vilket betyder att ljusvågornas fas och frekvens har ett fast förhållande. Detta gör att laserdiodens stråle kan fokuseras mycket, vilket möjliggör mer exakta tillämpningar.
Spektrala egenskaper:
Spektrum som produceras av lysdioder är i allmänhet brett och innehåller en mängd olika våglängder av ljus. Detta gör att lysdioder används ofta i belysnings-, display- och bakgrundsbelysningsfält. Däremot producerar laserdioder ett smalt spektrum som endast innehåller specifika våglängder av ljus. Detta gör att laserdioder har högre tillämpningsvärde inom områden som kommunikation, mätning och medicinsk behandling.
Effektivitet och kraft:
Ljusemitterande dioder är i allmänhet mindre effektiva eftersom en del av energin går förlorad som värme. Dessutom är effekten hos lysdioder vanligtvis liten, vilket begränsar deras användning i högeffektsapplikationer. Däremot är laserdioder mer effektiva eftersom ljusvågorna de producerar kan fokuseras mycket och därigenom minska energiförlusten. Dessutom kan laserdioder ha större effekt, vilket gör dem lämpliga för applikationer med hög effekt.
Användningsområden:
Ljusemitterande dioder används ofta inom belysning, display, bakgrundsbelysning, signalöverföring och andra områden. På grund av deras lägre kostnad och högre tillförlitlighet ökar marknadsandelen för lysdioder inom dessa områden gradvis. Däremot används laserdioder främst inom kommunikation, mätning, medicin, tillverkning och andra områden. På grund av sin höga effekt, höga fokus och höga koherensegenskaper har laserdioder unika fördelar i applikationer inom dessa områden.

Vanliga parametrar för laserdioder
(1) Våglängd: det vill säga laserrörets arbetsvåglängd. För närvarande inkluderar våglängderna för laserrör som kan användas som fotoelektriska omkopplare 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm, etc.
(2) Tröskelström Ith: det vill säga den ström vid vilken laserröret börjar generera laseroscillation. För generella laserrör med låg effekt är dess värde cirka tiotals milliampere. Tröskelströmmen för laserrör med en ansträngd multipel kvantbrunnsstruktur kan vara så låg som 10mA. det följande.
(3) Driftström Iop: Dvs drivströmmen när laserröret når den nominella uteffekten. Detta värde är viktigt för att designa och felsöka laserdrivkretsen.
(4) Vertikal divergensvinkel θ⊥: Den vinkel vid vilken laserdiodens lysande remsa öppnar sig i riktningen vinkelrät mot PN-övergången, vanligtvis runt 15˚~40˚.
(5) Horisontell divergensvinkel θ∥: Den vinkel vid vilken laserdiodens ljusemitterande band öppnar sig i riktningen parallellt med PN-övergången, vanligtvis runt 6˚~10˚.
(6) Övervakning av ström Im: det vill säga strömmen som flyter genom PIN-röret när laserröret har nominell uteffekt.

Laserdiodinspektion
(1) Resistansmätningsmetod: Ta bort laserdioden och mät dess framåt- och bakåtresistansvärden med en multimeter i intervallet R×1k eller R×10k. Normalt är det främre motståndsvärdet mellan 20 och 40kΩ, och det omvända motståndsvärdet är ∞ (oändligt). Om det uppmätta framresistansvärdet överstiger 50kΩ betyder det att laserdiodens prestanda har minskat. Om det uppmätta framresistansvärdet är större än 90kΩ betyder det att dioden har åldrats allvarligt och inte längre kan användas.
(2) Strömmätningsmetod: Använd en multimeter för att mäta spänningsfallet över belastningsmotståndet i laserdiodens drivkrets, och uppskatta sedan strömvärdet som flyter genom röret enligt Ohms lag. När strömmen överstiger 100mA, om lasereffektpotentiometern justeras (se figur 5), och det inte finns någon uppenbar förändring i strömmen, kan det bedömas att laserdioden åldras allvarligt. Om strömmen ökar kraftigt och kommer utom kontroll betyder det att laserdiodens optiska resonanshålighet skadas.

Det finns betydande skillnader mellan lysdioder och laserdioder när det gäller arbetsprinciper, strålkarakteristika, spektrala egenskaper, effektivitet och effekt samt tillämpningsområden. Ljusemitterande dioder är lämpliga för applikationer med lågeffekt, osammanhängande ljuskällor, såsom belysning och displayer, medan laserdioder är lämpliga för applikationer med högeffekts, mycket fokuserade och mycket koherenta ljuskällor, såsom kommunikation och medicinsk. Att förstå dessa skillnader hjälper oss att bättre välja och tillämpa dessa två ljuskällor för att möta behoven inom olika områden.

Kontaktinformation:

Om du har några idéer får du gärna prata med oss. Oavsett var våra kunder är och vilka våra krav är, kommer vi att följa vårt mål att ge våra kunder hög kvalitet, låga priser och den bästa servicen.