Het verschil tussen lichtgevende dioden en laserdiodes

In de moderne technologie worden lichtemitterende diodes (LED's) enLaserdiodes (LD's)zijn twee veel voorkomende lichtbrontechnologieën. Hoewel ze in sommige opzichten vergelijkbaar zijn, vertonen ze aanzienlijke verschillen wat betreft werkingsprincipe, toepassing en prestaties.

Het verschil in het principe van lichtemissie: LED maakt gebruik van spontane emissierecombinatie van dragers die in het actieve gebied worden geïnjecteerd om licht uit te zenden, terwijl LD gestimuleerde emissierecombinatie gebruikt om licht uit te zenden. De richting en fase van de door de lichtemitterende diode uitgezonden fotonen zijn willekeurig, terwijl de door de laserdiode uitgezonden fotonen in dezelfde richting en fase zijn.

LED is de afkorting van Light Emitting Diode. Het wordt veel gezien in het dagelijks leven, zoals indicatielampjes van huishoudelijke apparaten, anti-mistlampen aan de achterkant van auto's, enz. De meest opvallende kenmerken van LED's zijn hun lange levensduur en hoge foto-elektrische conversie-efficiëntie. Kortom, in de PN-overgang van sommige halfgeleidermaterialen zal, wanneer de geïnjecteerde minderheidsdragers recombineren met de meerderheidsdragers, overtollige energie vrijkomen in de vorm van licht, waardoor elektrische energie direct wordt omgezet in lichtenergie. Wanneer een sperspanning op de PN-overgang wordt aangelegd, is het moeilijk voor minderheidsdraaggolven om te worden geïnjecteerd, zodat deze geen licht uitstraalt. Dit type diode, gemaakt volgens het principe van injectie-elektroluminescentie, wordt een lichtgevende diode genoemd, algemeen bekend als LED.

LD is de Engelse afkorting van laserdiode. De fysieke structuur van de laserdiode is het plaatsen van een laag fotoactieve halfgeleider tussen de knooppunten van de lichtgevende diode. Het eindoppervlak ervan is na het polijsten gedeeltelijk reflecterend en vormt zo een optische resonantieholte. In het geval van voorwaartse bias zendt de LED-junctie licht uit en interageert met de optische resonantieholte, waardoor de emissie van een enkele golflengte van licht vanuit de junctie verder wordt gestimuleerd. De fysieke eigenschappen van dit licht zijn materiaalafhankelijk. Het werkingsprincipe van halfgeleiderlaserdiodes is theoretisch hetzelfde als dat van gaslasers. Laserdiodes worden veel gebruikt in opto-elektronische apparaten met een laag vermogen, zoals cd-drives in computers en printkoppen in laserprinters.

Een korte beschrijving van de verschillen in principes, architectuur en prestaties tussen de twee.
(1) Verschil in werkingsprincipe: LED maakt gebruik van spontane emissierecombinatie van dragers die in het actieve gebied worden geïnjecteerd om licht uit te zenden, terwijl LD gestimuleerde emissierecombinatie gebruikt om licht uit te zenden.
(2) Verschil in architectuur: LD heeft een optische resonantieholte, waardoor de gegenereerde fotonen in de holte kunnen oscilleren en versterken, terwijl LED geen resonantieholte heeft.
(3) Verschil in prestaties: LED heeft geen kritische waarde-eigenschappen en de spectrale dichtheid ervan is verschillende ordes van grootte hoger dan die van LD. Het lichtopbrengstvermogen van LED is klein en de divergentiehoek is groot.

Werkend principe:
Een lichtgevende diode is een halfgeleiderapparaat dat licht genereert door elektronen en gaten te injecteren. Wanneer elektronen en gaten recombineren, komt er energie vrij in de vorm van fotonen, waardoor zichtbaar licht of andere golflengten van licht worden geproduceerd. Een laserdiode is daarentegen een speciaal type lichtgevende diode die licht produceert door gestimuleerde emissie van straling. Wanneer elektronen in een laserdiode overgaan van een hoog energieniveau naar een laag energieniveau, laten ze fotonen vrij die overeenkomen met een specifieke frequentie, waardoor een coherente versterking van licht wordt bereikt.
Straalkenmerken:
De door lichtemitterende diodes gegenereerde lichtbundels zijn gewoonlijk incoherent, dat wil zeggen dat de fase en frequentie van de lichtgolven geen vaste relatie hebben. Hierdoor wordt de lichtbundel van de lichtgevende diode wijd verspreid en kan deze niet sterk worden gefocusseerd. De door laserdiodes geproduceerde bundels zijn daarentegen coherent, wat betekent dat de fase en frequentie van de lichtgolven een vaste relatie hebben. Hierdoor kan de straal van de laserdiode zeer gefocust worden, wat nauwkeurigere toepassingen mogelijk maakt.
Spectrale kenmerken:
Het spectrum dat door lichtgevende diodes wordt geproduceerd, is over het algemeen breed en bevat een verscheidenheid aan lichtgolflengten. Dit maakt lichtgevende diodes op grote schaal gebruikt in verlichtings-, weergave- en achtergrondverlichtingsvelden. Laserdiodes daarentegen produceren een smal spectrum dat alleen specifieke golflengten van licht bevat. Dit zorgt ervoor dat laserdiodes een hogere toepassingswaarde hebben op gebieden als communicatie, metingen en medische behandelingen.
Efficiëntie en kracht:
Lichtgevende diodes zijn over het algemeen minder efficiënt omdat een deel van de energie verloren gaat als warmte. Bovendien is het vermogen van lichtgevende dioden meestal klein, waardoor het gebruik ervan in toepassingen met hoog vermogen wordt beperkt. Laserdiodes zijn daarentegen efficiënter omdat de lichtgolven die ze produceren zeer gefocusseerd kunnen zijn, waardoor het energieverlies wordt verminderd. Bovendien kunnen laserdiodes een groter vermogen hebben, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met hoog vermogen.
Toepassingsgebieden:
Lichtgevende diodes worden veel gebruikt in verlichting, weergave, achtergrondverlichting, signaaloverdracht en andere gebieden. Vanwege hun lagere kosten en hogere betrouwbaarheid neemt het marktaandeel van lichtemitterende diodes op deze gebieden geleidelijk toe. Laserdiodes worden daarentegen voornamelijk gebruikt op het gebied van communicatie, metingen, medische zorg, productie en andere gebieden. Vanwege hun hoge vermogen, hoge focus en hoge coherentie-eigenschappen hebben laserdiodes unieke voordelen bij toepassingen op deze gebieden.

Gemeenschappelijke parameters van laserdiodes
(1) Golflengte: dat wil zeggen de werkgolflengte van de laserbuis. Momenteel omvatten de golflengten van laserbuizen die kunnen worden gebruikt als foto-elektrische schakelaars 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, 860nm, 980 nm, enz.
(2) Drempelstroom Ith: dat wil zeggen de stroom waarbij de laserbuis laseroscillatie begint te genereren. Voor algemene laserbuizen met laag vermogen bedraagt ​​de waarde ongeveer tientallen milliampère. De drempelstroom van laserbuizen met een gespannen meervoudige kwantumputstructuur kan zo laag zijn als 10 mA. het volgende.
(3) Bedrijfsstroom Iop: dat wil zeggen de aandrijfstroom wanneer de laserbuis het nominale uitgangsvermogen bereikt. Deze waarde is belangrijk voor het ontwerpen en debuggen van het laseraandrijfcircuit.
(4) Verticale divergentiehoek θ⊥: De hoek waaronder de lichtgevende strook van de laserdiode opent in de richting loodrecht op de PN-overgang, doorgaans rond 15˚~40˚.
(5) Horizontale divergentiehoek θ∥: De hoek waaronder de lichtgevende band van de laserdiode opent in de richting parallel aan de PN-overgang, doorgaans rond 6˚~10˚.
(6) Bewaking van stroom Im: dat wil zeggen de stroom die door de PIN-buis vloeit wanneer de laserbuis het nominale uitgangsvermogen heeft.

Laserdiode-inspectie
(1) Methode voor weerstandsmeting: Verwijder de laserdiode en meet de voorwaartse en achterwaartse weerstandswaarden ervan met een multimeter in het R×1k- of R×10k-bereik. Normaal gesproken ligt de voorwaartse weerstandswaarde tussen 20 en 40 kΩ, en de omgekeerde weerstandswaarde is ∞ (oneindig). Als de gemeten voorwaartse weerstandswaarde groter is dan 50 kΩ, betekent dit dat de prestaties van de laserdiode zijn afgenomen. Als de gemeten voorwaartse weerstandswaarde groter is dan 90 kΩ, betekent dit dat de diode ernstig verouderd is en niet langer kan worden gebruikt.
(2) Stroommeetmethode: Gebruik een multimeter om de spanningsval over de belastingsweerstand in het laserdiode-aandrijfcircuit te meten en schat vervolgens de stroomwaarde die door de buis stroomt volgens de wet van Ohm. Wanneer de stroom groter is dan 100 mA en de potentiometer van het laservermogen is afgesteld (zie figuur 5) en er geen duidelijke verandering in de stroom is, kan worden geoordeeld dat de laserdiode ernstig verouderd is. Als de stroom sterk toeneemt en uit de hand loopt, betekent dit dat de optische resonantieholte van de laserdiode beschadigd is.

Er zijn aanzienlijke verschillen tussen lichtgevende diodes en laserdiodes wat betreft werkingsprincipes, straalkarakteristieken, spectrale kenmerken, efficiëntie en vermogen, en toepassingsgebieden. Lichtgevende diodes zijn geschikt voor toepassingen met incoherente lichtbronnen met een laag vermogen, zoals verlichting en beeldschermen, terwijl laserdiodes geschikt zijn voor toepassingen met krachtige, zeer gerichte en zeer coherente lichtbronnen, zoals communicatie en medische toepassingen. Als we deze verschillen begrijpen, kunnen we deze twee lichtbrontechnologieën beter selecteren en toepassen om aan de behoeften van verschillende vakgebieden te voldoen.

Contactgegevens:

Heeft u ideeën? Neem dan gerust contact met ons op. Waar onze klanten zich ook bevinden en wat onze eisen ook zijn, wij zullen ons doel volgen om onze klanten hoge kwaliteit, lage prijzen en de beste service te bieden.