اصطلاحات "لیزر" و "LED" اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند که منجر به سردرگمی در مورد اینکه آیا لیزرها از LED ساخته شده اند یا خیر. برای روشن شدن این تصور غلط، به تعاریف، طبقه بندی ها، خواص مواد، کاربردها و ملاحظات مهم لیزرها و LED ها خواهیم پرداخت.
لیزر چیست؟
لیزر (مخفف عبارت Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) دستگاهی است که نوری با طول موج منفرد را در یک پرتو بسیار همسو ساطع می کند. این با تحریک گسیل فوتون ها از طریق فرآیندی به نام انتشار تحریک شده عمل می کند، که در آن یک اتم حالت برانگیخته القا می شود تا فوتونی با فاز و جهت مشابه فوتون فرودی ساطع کند.
ال ای دی چیست؟
LED (دیود ساطع کننده نور) یک منبع نور نیمه هادی است که با عبور جریان الکتریکی از آن نور نامنسجم ساطع می کند. LED ها بر اساس اصل الکترولومینسانس کار می کنند، جایی که الکترون ها و سوراخ ها در مواد نیمه هادی دوباره ترکیب می شوند تا انرژی را به شکل نور آزاد کنند.
طبقه بندی ها
لیزرها:
لیزرهای حالت جامد: از کریستال ها، شیشه ها یا سایر مواد جامد به عنوان محیط فعال استفاده کنید.
لیزرهای گازی: با استفاده از گازهایی مانند هلیوم-نئون یا دی اکسید کربن به عنوان محیط فعال کار می کنند.
لیزرهای رنگی: از رنگ های آلی محلول در حلال به عنوان محیط فعال استفاده کنید.
لیزرهای نیمه رسانا: همچنین به عنوان دیودهای لیزری شناخته می شوند و از مواد نیمه هادی مانند آرسنید گالیم استفاده می کنند.
ال ای دی:
LED های مادون قرمز: نور مادون قرمز را ساطع می کنند که معمولاً در کنترل از راه دور استفاده می شود.
ال ای دی های مرئی: نور را در طیف مرئی ساطع می کنند که در نمایشگرها، چراغ های راهنمایی و غیره استفاده می شود.
ال ای دی های فرابنفش: نور فرابنفش ساطع می کنند که در فرآیندهای استریل سازی و پخت استفاده می شود.
صفات مادی
لیزرها:
تک رنگ: یک طول موج نور ساطع می کند.
انسجام: امواج نوری ساطع شده در فاز هستند و اجازه تداخل و اثرات پراش را می دهند.
جهت: در یک پرتو باریک با واگرایی کم منتشر می شود.
ال ای دی:
ناهمدوس: نوری ساطع می کند که منسجم نیست، یعنی امواج نور با هم فاز نیستند.
توان کم: معمولاً توان کمتری نسبت به لیزر منتشر می کنند، اما بسته به کاربرد متفاوت است.
محدوده طیف وسیع: نور را در محدوده ای از طول موج ها به جای یک طول موج منفرد ساطع می کند.
برنامه های کاربردی
لیزرها:
روش های پزشکی: جراحی، درمان و تشخیص.
صنعت: برش، جوشکاری و اندازه گیری.
ارتباطات: انتقال فیبر نوری و ذخیره سازی داده ها.
تحقیق: آزمایشات فیزیک و نجوم.
ال ای دی:
روشنایی: روشنایی خانگی و تجاری.
علائم: نمایش علائم در فضای باز و داخلی.
الکترونیک: نمایش صفحه نمایش در دستگاه هایی مانند تلفن همراه و تلویزیون.
کاربردهای تخصصی: فتوتراپی، چراغ های نشانگر و نورپردازی زینتی.
ملاحظات
لیزرها در صورت عدم استفاده صحیح می توانند خطرناک باشند و به اقدامات ایمنی مانند عینک و محیط های کنترل شده نیاز دارند.
LED ها طول عمر بیشتری دارند و در مقایسه با راه حل های روشنایی سنتی از مصرف انرژی بیشتری برخوردار هستند.
هم لیزرها و هم LED ها می توانند تحت تأثیر گرما قرار گیرند و برای عملکرد بهینه به روش های خنک کننده مناسب نیاز دارند.
انتخاب بین لیزر و LED برای کاربردهای خاص بستگی به الزامات انسجام نور، قدرت و طول موج دارد.
نتیجه
لیزرها و ال ای دی ها انواع مختلفی از منابع نور با ویژگی های متمایز هستند. در حالی که هر دو دستگاه نیمه هادی هستند، لیزرها از LED ساخته نمی شوند. لیزرها نور منسجم و تک رنگ را از طریق انتشار تحریک شده تولید می کنند، در حالی که LED ها نور نامنسجم را از طریق الکترولومینسانس منتشر می کنند. هر کدام مجموعه ای از خواص مواد، کاربردها و ملاحظات خاص خود را دارند. درک این تفاوت ها برای انتخاب فناوری مناسب برای یک کار خاص ضروری است.