Der Unterschied zwischen Leuchtdioden und Laserdioden

In der modernen Technologie werden Leuchtdioden (LEDs) undLaserdioden (LDs)sind zwei gängige Lichtquellentechnologien. Obwohl sie sich in manchen Aspekten ähneln, weisen sie hinsichtlich Funktionsprinzip, Anwendung und Leistung erhebliche Unterschiede auf.

Der Unterschied im Prinzip der Lichtemission: LED nutzt die spontane Emissionsrekombination von in den aktiven Bereich injizierten Trägern, um Licht zu emittieren, während LD die stimulierte Emissionsrekombination verwendet, um Licht zu emittieren. Die Richtung und Phase der von der Leuchtdiode emittierten Photonen sind zufällig, während die von der Laserdiode emittierten Photonen die gleiche Richtung und Phase haben.

LED ist die Abkürzung für Light Emitting Diode. Sie sind im täglichen Leben weit verbreitet, beispielsweise in Kontrollleuchten von Haushaltsgeräten, hinteren Antibeschlagleuchten von Autos usw. Die bemerkenswertesten Merkmale von LEDs sind ihre lange Lebensdauer und ihre hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz. Grundsätzlich wird beim PN-Übergang einiger Halbleitermaterialien überschüssige Energie in Form von Licht freigesetzt, wenn die injizierten Minoritätsträger mit den Majoritätsträgern rekombinieren, wodurch elektrische Energie direkt in Lichtenergie umgewandelt wird. Wenn eine Sperrspannung an den PN-Übergang angelegt wird, können Minoritätsladungsträger nur schwer injiziert werden, sodass kein Licht emittiert wird. Diese Art von Diode, die nach dem Prinzip der Injektionselektrolumineszenz hergestellt wird, wird als Leuchtdiode bezeichnet, allgemein bekannt als LED.

LD ist die englische Abkürzung für Laserdiode. Der physikalische Aufbau der Laserdiode besteht darin, eine Schicht aus photoaktivem Halbleiter zwischen den Übergängen der Leuchtdiode zu platzieren. Seine Endfläche ist nach dem Polieren teilweise reflektierend und bildet so einen optischen Resonanzhohlraum. Bei Vorwärtsvorspannung emittiert der LED-Übergang Licht und interagiert mit dem optischen Hohlraumresonator, wodurch die Emission einer einzelnen Lichtwellenlänge vom Übergang weiter angeregt wird. Die physikalischen Eigenschaften dieses Lichts sind materialabhängig. Das Funktionsprinzip von Halbleiterlaserdioden ist theoretisch dasselbe wie das von Gaslasern. Laserdioden werden häufig in optoelektronischen Geräten mit geringem Stromverbrauch verwendet, beispielsweise in CD-Laufwerken in Computern und in Druckköpfen in Laserdruckern.

Eine kurze Beschreibung der Unterschiede in den Prinzipien, der Architektur und der Leistung zwischen den beiden.
(1) Unterschied im Funktionsprinzip: LED nutzt die spontane Emissionsrekombination von in den aktiven Bereich injizierten Trägern, um Licht zu emittieren, während LD die stimulierte Emissionsrekombination verwendet, um Licht zu emittieren.
(2) Unterschied in der Architektur: LD verfügt über einen optischen Hohlraumresonator, der es den erzeugten Photonen ermöglicht, im Hohlraum zu oszillieren und zu verstärken, während LED keinen Hohlraumresonator hat.
(3) Leistungsunterschied: LED weist keine kritischen Werteigenschaften auf und ihre Spektraldichte ist um mehrere Größenordnungen höher als die von LD. Die Lichtleistung von LED ist gering und der Divergenzwinkel groß.

Arbeitsprinzip:
Eine Leuchtdiode ist ein Halbleiterbauelement, das durch die Injektion von Elektronen und Löchern Licht erzeugt. Bei der Rekombination von Elektronen und Löchern wird Energie in Form von Photonen freigesetzt, die sichtbares Licht oder Licht anderer Wellenlängen erzeugen. Im Gegensatz dazu ist eine Laserdiode eine spezielle Art von Leuchtdiode, die durch stimulierte Strahlungsemission Licht erzeugt. Wenn Elektronen in einer Laserdiode von einem hohen Energieniveau auf ein niedriges Energieniveau übergehen, setzen sie Photonen frei, die einer bestimmten Frequenz entsprechen, wodurch eine kohärente Lichtverstärkung erreicht wird.
Strahleigenschaften:
Die von Leuchtdioden erzeugten Lichtstrahlen sind in der Regel inkohärent, das heißt, Phase und Frequenz der Lichtwellen stehen in keinem festen Zusammenhang. Dadurch wird der Lichtstrahl der Leuchtdiode weit gestreut und kann nicht stark fokussiert werden. Im Gegensatz dazu sind die von Laserdioden erzeugten Strahlen kohärent, das heißt, Phase und Frequenz der Lichtwellen stehen in einem festen Verhältnis. Dadurch kann der Strahl der Laserdiode stark fokussiert werden, was präzisere Anwendungen ermöglicht.
Spektrale Eigenschaften:
Das von Leuchtdioden erzeugte Spektrum ist im Allgemeinen breit und enthält eine Vielzahl von Lichtwellenlängen. Dadurch werden Leuchtdioden häufig in den Bereichen Beleuchtung, Anzeige und Hintergrundbeleuchtung eingesetzt. Im Gegensatz dazu erzeugen Laserdioden ein schmales Spektrum, das nur bestimmte Lichtwellenlängen enthält. Dadurch haben Laserdioden einen höheren Anwendungswert in Bereichen wie Kommunikation, Messung und medizinische Behandlung.
Effizienz und Leistung:
Leuchtdioden sind im Allgemeinen weniger effizient, da ein Teil der Energie als Wärme verloren geht. Darüber hinaus ist die Leistung von Leuchtdioden in der Regel gering, was ihren Einsatz in Hochleistungsanwendungen begrenzt. Im Gegensatz dazu sind Laserdioden effizienter, da die von ihnen erzeugten Lichtwellen stark fokussiert werden können, wodurch der Energieverlust reduziert wird. Darüber hinaus können Laserdioden eine größere Leistung haben, wodurch sie für Hochleistungsanwendungen geeignet sind.
Anwendungsbereiche:
Leuchtdioden werden häufig in den Bereichen Beleuchtung, Anzeige, Hintergrundbeleuchtung, Signalübertragung und anderen Bereichen eingesetzt. Aufgrund ihrer geringeren Kosten und höheren Zuverlässigkeit nimmt der Marktanteil von Leuchtdioden in diesen Bereichen allmählich zu. Im Gegensatz dazu werden Laserdioden hauptsächlich in den Bereichen Kommunikation, Messung, Medizin, Fertigung und anderen Bereichen eingesetzt. Aufgrund ihrer hohen Leistung, hohen Fokussierung und hohen Kohärenzeigenschaften bieten Laserdioden einzigartige Vorteile bei Anwendungen in diesen Bereichen.

Gemeinsame Parameter von Laserdioden
(1) Wellenlänge: Das ist die Arbeitswellenlänge der Laserröhre. Derzeit umfassen die Wellenlängen von Laserröhren, die als fotoelektrische Schalter verwendet werden können, 635 nm, 650 nm, 670 nm, 690 nm, 780 nm, 810 nm, {{7} nm, 980 nm usw.
(2) Schwellenstrom Ith: Das ist der Strom, bei dem die Laserröhre beginnt, Laserschwingungen zu erzeugen. Bei allgemeinen Laserröhren mit geringer Leistung liegt ihr Wert bei etwa mehreren zehn Milliampere. Der Schwellenstrom von Laserröhren mit einer verspannten Mehrfachquantentopfstruktur kann bis zu 10 mA betragen. die folgende.
(3) Betriebsstrom Iop: Das ist der Antriebsstrom, wenn die Laserröhre die Nennausgangsleistung erreicht. Dieser Wert ist wichtig für den Entwurf und das Debuggen der Laser-Treiberschaltung.
(4) Vertikaler Divergenzwinkel θ⊥: Der Winkel, in dem sich der Leuchtstreifen der Laserdiode in der Richtung senkrecht zum PN-Übergang öffnet, im Allgemeinen etwa 15˚~40˚.
(5) Horizontaler Divergenzwinkel θ∥: Der Winkel, in dem sich das lichtemittierende Band der Laserdiode in Richtung parallel zum PN-Übergang öffnet, im Allgemeinen etwa 6˚~10˚.
(6) Überwachungsstrom Im: Das ist der Strom, der durch die PIN-Röhre fließt, wenn die Laserröhre die Nennausgangsleistung hat.

Inspektion von Laserdioden
(1) Widerstandsmessmethode: Entfernen Sie die Laserdiode und messen Sie ihre Vorwärts- und Rückwärtswiderstandswerte mit einem Multimeter im Bereich R×1k oder R×10k. Normalerweise liegt der Vorwärtswiderstandswert zwischen 20 und 40 kΩ und der Rückwärtswiderstandswert beträgt ∞ (unendlich). Wenn der gemessene Durchlasswiderstandswert 50 kΩ überschreitet, bedeutet dies, dass die Leistung der Laserdiode nachgelassen hat. Wenn der gemessene Durchlasswiderstandswert mehr als 90 kΩ beträgt, bedeutet dies, dass die Diode stark gealtert ist und nicht mehr verwendet werden kann.
(2) Strommessmethode: Messen Sie mit einem Multimeter den Spannungsabfall am Lastwiderstand in der Laserdioden-Ansteuerschaltung und schätzen Sie dann den durch die Röhre fließenden Stromwert gemäß dem Ohmschen Gesetz ab. Wenn der Strom 100 mA überschreitet und das Laserleistungspotentiometer eingestellt wird (siehe Abbildung 5) und keine offensichtliche Änderung des Stroms auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass die Laserdiode ernsthaft altert. Wenn der Strom stark ansteigt und außer Kontrolle gerät, bedeutet dies, dass der optische Hohlraumresonator der Laserdiode beschädigt ist.

Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen Leuchtdioden und Laserdioden in Bezug auf Funktionsprinzipien, Strahleigenschaften, spektrale Eigenschaften, Effizienz und Leistung sowie Anwendungsgebiete. Leuchtdioden eignen sich für Anwendungen mit inkohärenten Lichtquellen mit geringer Leistung, beispielsweise Beleuchtung und Displays, während Laserdioden für Anwendungen mit leistungsstarken, stark fokussierten und hochkohärenten Lichtquellen geeignet sind, beispielsweise in der Kommunikation und in der Medizin. Das Verständnis dieser Unterschiede hilft uns, diese beiden Lichtquellentechnologien besser auszuwählen und anzuwenden, um den Anforderungen verschiedener Bereiche gerecht zu werden.

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