تفاوت بین دیودهای ساطع نور و دیودهای لیزری

در تکنولوژی مدرن، دیودهای ساطع نور (LED) ودیودهای لیزری (LD)دو فناوری رایج منبع نور هستند. اگرچه از برخی جهات شبیه هم هستند، اما از نظر اصل کار، کاربرد و عملکرد تفاوت های چشمگیری دارند.

تفاوت در اصل انتشار نور: LED از بازترکیب انتشار خود به خودی حامل های تزریق شده به ناحیه فعال برای انتشار نور استفاده می کند، در حالی که LD از بازترکیب انتشار تحریک شده برای انتشار نور استفاده می کند. جهت و فاز فوتون های ساطع شده توسط دیود نوری تصادفی است، در حالی که فوتون های ساطع شده توسط دیود لیزر در یک جهت و فاز هستند.

LED مخفف Light Emitting Diode است. به طور گسترده ای در زندگی روزمره دیده می شود، مانند چراغ های نشانگر لوازم خانگی، چراغ های ضد مه عقب اتومبیل و غیره. از بارزترین ویژگی های LED ها عمر طولانی و راندمان تبدیل فوتوالکتریک بالا است. اساساً در اتصال PN برخی از مواد نیمه هادی، هنگامی که حامل های اقلیت تزریق شده با حامل های اکثریت دوباره ترکیب می شوند، انرژی اضافی به شکل نور آزاد می شود و در نتیجه انرژی الکتریکی مستقیماً به انرژی نور تبدیل می شود. هنگامی که یک ولتاژ معکوس به اتصال PN اعمال می شود، تزریق برای حامل های کوچک دشوار است، بنابراین نور ساطع نمی کند. این نوع دیود که با استفاده از اصل الکترولومینسانس تزریقی ساخته می شود، دیود ساطع کننده نور نامیده می شود که معمولاً به عنوان LED شناخته می شود.

LD مخفف انگلیسی لیزر دیود است. ساختار فیزیکی دیود لیزری قرار دادن لایه ای از نیمه هادی فوتواکتیو بین اتصالات دیود ساطع کننده نور است. سطح انتهایی آن پس از صیقل دادن تا حدی بازتابنده است، بنابراین یک حفره رزونانس نوری تشکیل می دهد. در مورد بایاس رو به جلو، اتصال LED نور ساطع می کند و با حفره رزونانس نوری تعامل می کند، در نتیجه انتشار یک طول موج نور از محل اتصال را بیشتر تحریک می کند. خواص فیزیکی این نور به مواد بستگی دارد. اصل کار دیودهای لیزر نیمه هادی از نظر تئوری مانند لیزرهای گازی است. دیودهای لیزری به طور گسترده در دستگاه های الکترونیک نوری کم مصرف مانند درایوهای CD در رایانه ها و هدهای چاپ در چاپگرهای لیزری استفاده می شوند.

شرح مختصری از تفاوت در اصول، معماری و عملکرد بین این دو.
(1) تفاوت در اصل کار: LED از بازترکیب انتشار خود به خودی حامل های تزریق شده به ناحیه فعال برای انتشار نور استفاده می کند، در حالی که LD از بازترکیب انتشار تحریک شده برای انتشار نور استفاده می کند.
(2) تفاوت در معماری: LD دارای یک حفره رزونانس نوری است که به فوتون های تولید شده اجازه می دهد تا در حفره نوسان و تقویت شوند، در حالی که LED حفره تشدید ندارد.
(3) تفاوت در عملکرد: LED ویژگی های ارزش بحرانی ندارد و چگالی طیفی آن چندین مرتبه بزرگتر از LD است. قدرت خروجی نور LED کم و زاویه واگرایی زیاد است.

اصل کار:
دیود ساطع نور وسیله ای نیمه هادی است که با تزریق الکترون ها و سوراخ ها نور تولید می کند. هنگامی که الکترون ها و حفره ها دوباره با هم ترکیب می شوند، انرژی به شکل فوتون آزاد می شود و نور مرئی یا سایر طول موج های نور تولید می شود. در مقابل، دیود لیزر نوع خاصی از دیود ساطع کننده نور است که از طریق انتشار تحریک شده تابش نور تولید می کند. در یک دیود لیزر، زمانی که الکترون‌ها از سطح انرژی بالا به سطح انرژی کم منتقل می‌شوند، فوتون‌های مربوط به فرکانس خاصی را آزاد می‌کنند و در نتیجه به تقویت همدوس نور می‌رسند.
مشخصات پرتو:
پرتوهای نور تولید شده توسط دیودهای ساطع کننده نور معمولاً نامنسجم هستند، یعنی فاز و فرکانس امواج نور هیچ رابطه ثابتی ندارند. این باعث می شود پرتو نور دیود ساطع کننده نور به طور گسترده پخش شود و نمی توان آن را به شدت متمرکز کرد. در مقابل، پرتوهای تولید شده توسط دیودهای لیزر منسجم هستند، به این معنی که فاز و فرکانس امواج نور یک رابطه ثابت دارند. این اجازه می دهد تا پرتو دیود لیزر بسیار متمرکز باشد و امکان کاربردهای دقیق تر را فراهم کند.
ویژگی های طیفی:
طیف تولید شده توسط دیودهای ساطع کننده نور به طور کلی گسترده است و شامل انواع طول موج های نور است. این باعث می شود که دیودهای ساطع کننده نور به طور گسترده در زمینه های نورپردازی، نمایشگر و نور پس زمینه استفاده شوند. در مقابل، دیودهای لیزر طیف باریکی را تولید می کنند که فقط دارای طول موج های خاصی از نور است. این امر باعث می شود که دیودهای لیزر در زمینه هایی مانند ارتباطات، اندازه گیری و درمان پزشکی ارزش کاربرد بیشتری داشته باشند.
کارایی و قدرت:
دیودهای ساطع کننده نور معمولاً کارایی کمتری دارند زیرا بخشی از انرژی به عنوان گرما از بین می رود. علاوه بر این، قدرت دیودهای ساطع کننده نور معمولاً کم است و استفاده از آنها را در کاربردهای پرقدرت محدود می کند. در مقابل، دیودهای لیزر کارآمدتر هستند، زیرا امواج نوری که تولید می‌کنند می‌توانند به شدت متمرکز شوند و در نتیجه اتلاف انرژی را کاهش دهند. علاوه بر این، دیودهای لیزر می توانند قدرت بیشتری داشته باشند، که آنها را برای کاربردهای پرقدرت مناسب می کند.
حوزه های کاربرد:
دیودهای ساطع کننده نور به طور گسترده در نورپردازی، نمایشگر، نور پس زمینه، انتقال سیگنال و سایر زمینه ها استفاده می شوند. به دلیل هزینه کمتر و قابلیت اطمینان بیشتر، سهم بازار دیودهای ساطع کننده نور در این زمینه ها به تدریج در حال افزایش است. در مقابل، دیودهای لیزر عمدتاً در ارتباطات، اندازه‌گیری، پزشکی، تولید و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شوند. دیودهای لیزر به دلیل قدرت بالا، فوکوس بالا و ویژگی های انسجام بالا دارای مزایای منحصر به فردی در کاربرد در این زمینه ها هستند.

پارامترهای رایج دیودهای لیزر
(1) طول موج: یعنی طول موج کار لوله لیزر. در حال حاضر، طول موج های لوله های لیزری که می توانند به عنوان سوئیچ های فوتوالکتریک استفاده شوند عبارتند از 635 نانومتر، 650 نانومتر، 670 نانومتر، 690 نانومتر، 780 نانومتر، 810 نانومتر، 860nm، 980nm و غیره.
(2) جریان آستانه Ith: یعنی جریانی که در آن لوله لیزر شروع به تولید نوسان لیزر می کند. برای تیوب های لیزر کم توان عمومی، مقدار آن حدود ده ها میلی آمپر است. جریان آستانه لوله‌های لیزر با ساختار چاه کوانتومی چندگانه می‌تواند تا 10 میلی آمپر کم باشد. به شرح زیر.
(3) جریان عملیاتی Iop: یعنی جریان محرک زمانی که تیوب لیزر به توان خروجی نامی می رسد. این مقدار برای طراحی و رفع اشکال مدار محرک لیزر مهم است.
(4) زاویه واگرایی عمودی θ⊥: زاویه ای که در آن نوار نورانی دیود لیزر در جهت عمود بر اتصال PN باز می شود، معمولاً در حدود 15˚~40˚.
(5) زاویه واگرایی افقی θ∥: زاویه ای که در آن نوار ساطع کننده نور دیود لیزر در جهت موازی با اتصال PN باز می شود، معمولاً در حدود 6˚~10˚.
(6) مانیتورینگ جریان Im: یعنی جریانی که از لوله پین ​​عبور می کند زمانی که لوله لیزر در توان خروجی نامی است.

بازرسی دیود لیزری
(1) روش اندازه گیری مقاومت: دیود لیزر را بردارید و مقادیر مقاومت رو به جلو و معکوس آن را با یک مولتی متر در محدوده R×1k یا R×10k اندازه گیری کنید. به طور معمول، مقدار مقاومت رو به جلو بین 20 تا 40 کیلو اهم است و مقدار مقاومت معکوس ∞ (بی نهایت) است. اگر مقدار مقاومت به جلو اندازه گیری شده از 50 کیلو اهم بیشتر شود، به این معنی است که عملکرد دیود لیزر کاهش یافته است. اگر مقدار مقاومت رو به جلو اندازه گیری شده بیشتر از 90 کیلو اهم باشد، به این معنی است که دیود به طور جدی قدیمی شده است و دیگر نمی توان از آن استفاده کرد.
(2) روش اندازه گیری جریان: از یک مولتی متر برای اندازه گیری افت ولتاژ در مقاومت بار در مدار درایو دیود لیزری استفاده کنید و سپس مقدار جریانی را که از طریق لوله می گذرد طبق قانون اهم تخمین بزنید. هنگامی که جریان از 100 میلی آمپر تجاوز می کند، اگر پتانسیومتر توان لیزری تنظیم شود (شکل 5 را ببینید)، و تغییر آشکاری در جریان وجود نداشته باشد، می توان قضاوت کرد که دیود لیزر به طور جدی پیر شده است. اگر جریان به شدت افزایش یابد و از کنترل خارج شود، به این معنی است که حفره تشدید نوری دیود لیزر آسیب دیده است.

بین دیودهای ساطع کننده نور و دیودهای لیزر از نظر اصول کار، ویژگی های پرتو، ویژگی های طیفی، بازده و توان و زمینه های کاربردی تفاوت های قابل توجهی وجود دارد. دیودهای ساطع کننده نور برای کاربردهایی با منابع نور کم مصرف و نامنسجم مانند نور و نمایشگرها مناسب هستند، در حالی که دیودهای لیزری برای کاربردهایی با منابع نوری با قدرت بالا، بسیار متمرکز و بسیار منسجم مانند ارتباطات و پزشکی مناسب هستند. درک این تفاوت ها به ما کمک می کند تا این دو فناوری منبع نور را بهتر انتخاب و به کار ببریم تا نیازهای زمینه های مختلف را برآورده کنیم.

اطلاعات تماس:

اگر ایده ای دارید، در صورت تمایل با ما صحبت کنید. مهم نیست که مشتریان ما کجا هستند و نیازهای ما چیست، ما هدف خود را دنبال خواهیم کرد تا با کیفیت بالا، قیمت پایین و بهترین خدمات به مشتریان خود ارائه دهیم.