ความแตกต่างระหว่างไดโอดเปล่งแสงและไดโอดเลเซอร์

ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ ไดโอดเปล่งแสง (LED) และเลเซอร์ไดโอด (LD)เป็นเทคโนโลยีแหล่งกำเนิดแสงทั่วไปสองชนิด แม้ว่าจะคล้ายกันในบางแง่มุม แต่ก็มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของหลักการทำงาน การใช้งาน และประสิทธิภาพ

ความแตกต่างในหลักการของการปล่อยแสง: LED ใช้การรวมตัวกันของการเปล่งแสงที่เกิดขึ้นเองโดยตัวพาที่ฉีดเข้าไปในพื้นที่แอคทีฟเพื่อเปล่งแสง ในขณะที่ LD ใช้การรวมตัวกันของการปล่อยแสงแบบกระตุ้นเพื่อเปล่งแสง ทิศทางและเฟสของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากไดโอดเปล่งแสงจะเป็นแบบสุ่ม ในขณะที่โฟตอนที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์ไดโอดนั้นมีทิศทางและเฟสเดียวกัน

LED เป็นตัวย่อของ Light Emitting Diode พบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน เช่น ไฟแสดงสถานะของเครื่องใช้ในครัวเรือน ไฟตัดหมอกหลังของรถยนต์ เป็นต้น คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของ LED คืออายุการใช้งานที่ยาวนานและประสิทธิภาพการแปลงโฟโตอิเล็กทริคสูง โดยพื้นฐานแล้ว ที่จุดเชื่อมต่อ PN ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์บางชนิด เมื่อพาหะส่วนน้อยที่ถูกฉีดไปรวมตัวกับพาหะส่วนใหญ่ พลังงานส่วนเกินจะถูกปล่อยออกมาในรูปของแสง ดังนั้นจึงแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงโดยตรง เมื่อแรงดันย้อนกลับถูกจ่ายไปที่จุดเชื่อมต่อ PN จะเป็นเรื่องยากสำหรับตัวพาหะรายย่อยที่จะฉีดเข้าไป ดังนั้นจึงไม่ปล่อยแสง ไดโอดชนิดนี้ทำขึ้นโดยใช้หลักการฉีดอิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์ เรียกว่า ไดโอดเปล่งแสง หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า LED

LD เป็นตัวย่อภาษาอังกฤษของเลเซอร์ไดโอด โครงสร้างทางกายภาพของเลเซอร์ไดโอดคือการวางชั้นของเซมิคอนดักเตอร์แบบโฟโตแอกทีฟระหว่างทางแยกของไดโอดเปล่งแสง พื้นผิวด้านท้ายจะสะท้อนแสงได้บางส่วนหลังจากขัดเงา จึงทำให้เกิดช่องสะท้อนแสง ในกรณีที่มีอคติไปข้างหน้า หัวต่อ LED จะปล่อยแสงและทำปฏิกิริยากับช่องเรโซแนนซ์แสง ดังนั้นจึงกระตุ้นการปล่อยแสงความยาวคลื่นเดี่ยวจากหัวต่อเพิ่มเติม คุณสมบัติทางกายภาพของแสงนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุ หลักการทำงานของไดโอดเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ในทางทฤษฎีนั้นเหมือนกับของเลเซอร์แก๊ส เลเซอร์ไดโอดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์พลังงานต่ำ เช่น ไดรฟ์ซีดีในคอมพิวเตอร์ และหัวพิมพ์ในเครื่องพิมพ์เลเซอร์

คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับความแตกต่างในหลักการ สถาปัตยกรรม และประสิทธิภาพระหว่างทั้งสอง
(1) ความแตกต่างในหลักการทำงาน: LED ใช้การรวมตัวกันใหม่ของการปล่อยแสงที่เกิดขึ้นเองของพาหะที่ถูกฉีดเข้าไปในพื้นที่แอคทีฟเพื่อปล่อยแสง ในขณะที่ LD ใช้การรวมตัวกันของการปล่อยแสงแบบกระตุ้นเพื่อเปล่งแสง
(2) ความแตกต่างทางสถาปัตยกรรม: LD มีช่องเรโซแนนซ์เชิงแสง ซึ่งช่วยให้โฟตอนที่สร้างขึ้นสั่นและขยายในช่องดังกล่าว ในขณะที่ LED ไม่มีช่องเรโซแนนซ์
(3) ความแตกต่างในประสิทธิภาพ: LED ไม่มีคุณลักษณะค่าวิกฤต และความหนาแน่นของสเปกตรัมนั้นสูงกว่า LD หลายขนาด กำลังขับแสงของ LED มีขนาดเล็กและมุมที่แตกต่างมีขนาดใหญ่

หลักการทำงาน:
ไดโอดเปล่งแสงเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สร้างแสงโดยการฉีดอิเล็กตรอนและรู เมื่ออิเล็กตรอนและหลุมรวมตัวกัน พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปของโฟตอน ทำให้เกิดแสงที่มองเห็นได้หรือความยาวคลื่นของแสงอื่นๆ ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ไดโอดเป็นไดโอดเปล่งแสงชนิดพิเศษที่ผลิตแสงผ่านการกระตุ้นการปล่อยรังสี ในเลเซอร์ไดโอด เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนจากระดับพลังงานสูงไปเป็นระดับพลังงานต่ำ พวกมันจะปล่อยโฟตอนที่สอดคล้องกับความถี่เฉพาะ ส่งผลให้มีการขยายแสงที่สอดคล้องกัน
ลักษณะลำแสง:
ลำแสงที่เกิดจากไดโอดเปล่งแสงมักจะไม่ต่อเนื่องกัน กล่าวคือ เฟสและความถี่ของคลื่นแสงไม่มีความสัมพันธ์ที่ตายตัว ทำให้ลำแสงของไดโอดเปล่งแสงกระจายเป็นวงกว้างและไม่สามารถโฟกัสได้สูง ในทางตรงกันข้าม ลำแสงที่เกิดจากเลเซอร์ไดโอดมีความสอดคล้องกัน ซึ่งหมายความว่าเฟสและความถี่ของคลื่นแสงมีความสัมพันธ์คงที่ ซึ่งช่วยให้ลำแสงของเลเซอร์ไดโอดสามารถโฟกัสได้สูง ช่วยให้ใช้งานได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น
ลักษณะสเปกตรัม:
สเปกตรัมที่เกิดจากไดโอดเปล่งแสงโดยทั่วไปจะกว้าง ซึ่งมีความยาวคลื่นของแสงที่หลากหลาย ทำให้ไดโอดเปล่งแสงใช้กันอย่างแพร่หลายในสนามไฟ จอแสดงผล และแบ็คไลท์ ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ไดโอดจะสร้างสเปกตรัมแคบที่มีความยาวคลื่นแสงเฉพาะเท่านั้น ทำให้เลเซอร์ไดโอดมีมูลค่าการใช้งานที่สูงขึ้นในด้านต่างๆ เช่น การสื่อสาร การวัด และการรักษาทางการแพทย์
ประสิทธิภาพและพลังงาน:
โดยทั่วไปไดโอดเปล่งแสงจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเนื่องจากพลังงานบางส่วนสูญเสียไปในรูปของความร้อน นอกจากนี้ กำลังของไดโอดเปล่งแสงมักจะมีน้อย ทำให้จำกัดการใช้งานในการใช้งานที่มีกำลังสูง ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ไดโอดมีประสิทธิภาพมากกว่าเนื่องจากคลื่นแสงที่สร้างขึ้นสามารถถูกโฟกัสได้สูง จึงช่วยลดการสูญเสียพลังงาน นอกจากนี้ เลเซอร์ไดโอดอาจมีกำลังมากกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูง
พื้นที่ใช้งาน:
ไดโอดเปล่งแสงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการจัดแสง จอแสดงผล แบ็คไลท์ การส่งสัญญาณ และสาขาอื่นๆ เนื่องจากต้นทุนที่ต่ำกว่าและความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น ส่วนแบ่งการตลาดของไดโอดเปล่งแสงในสาขาเหล่านี้จึงค่อยๆ เพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ไดโอดส่วนใหญ่จะใช้ในการสื่อสาร การวัด การแพทย์ การผลิต และสาขาอื่นๆ เนื่องจากไดโอดเลเซอร์มีกำลังสูง มีโฟกัสสูง และมีคุณสมบัติการเชื่อมโยงกันสูง จึงมีข้อได้เปรียบเฉพาะตัวในการใช้งานในด้านเหล่านี้

พารามิเตอร์ทั่วไปของเลเซอร์ไดโอด
(1) ความยาวคลื่น: นั่นคือความยาวคลื่นในการทำงานของหลอดเลเซอร์ ในปัจจุบัน ความยาวคลื่นของหลอดเลเซอร์ที่สามารถใช้เป็นสวิตช์โฟโตอิเล็กทริค ได้แก่ 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm เป็นต้น
(2) กระแส Threshold Ith: นั่นคือกระแสที่หลอดเลเซอร์เริ่มสร้างการสั่นของเลเซอร์ สำหรับหลอดเลเซอร์กำลังต่ำทั่วไป มีค่าประมาณสิบมิลลิแอมป์ กระแสไฟเริ่มต้นของหลอดเลเซอร์ที่มีโครงสร้างหลุมควอนตัมหลายอันที่เครียดสามารถต่ำได้ถึง 10mA ต่อไปนี้
(3) กระแส Iop ที่ใช้งาน: นั่นคือกระแสขับเมื่อหลอดเลเซอร์ถึงกำลังเอาท์พุตที่กำหนด ค่านี้มีความสำคัญสำหรับการออกแบบและการดีบักวงจรขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์
(4) มุมความแตกต่างในแนวตั้ง θ⊥: มุมที่แถบเรืองแสงของเลเซอร์ไดโอดเปิดในทิศทางตั้งฉากกับทางแยก PN โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 15°~40°
(5) มุมที่แตกต่างในแนวนอน θ∥: มุมที่แถบเปล่งแสงของเลเซอร์ไดโอดเปิดในทิศทางขนานกับทางแยก PN โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 6°~10°
(6) การตรวจสอบกระแส Im: นั่นคือกระแสที่ไหลผ่านท่อ PIN เมื่อหลอดเลเซอร์อยู่ที่กำลังเอาต์พุตที่กำหนด

การตรวจสอบเลเซอร์ไดโอด
(1) วิธีการวัดความต้านทาน: ถอดเลเซอร์ไดโอดออกแล้ววัดค่าความต้านทานไปข้างหน้าและย้อนกลับด้วยมัลติมิเตอร์ในช่วง R×1k หรือ R×10k โดยปกติ ค่าความต้านทานไปข้างหน้าจะอยู่ระหว่าง 20 ถึง 40kΩ และค่าความต้านทานย้อนกลับคือ ∞ (อนันต์) หากค่าความต้านทานไปข้างหน้าที่วัดได้เกิน 50kΩ แสดงว่าประสิทธิภาพของเลเซอร์ไดโอดลดลง หากค่าความต้านทานไปข้างหน้าที่วัดได้มากกว่า 90kΩ แสดงว่าไดโอดมีอายุมากและไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป
(2) วิธีการวัดกระแส: ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานโหลดในวงจรไดรฟ์ไดโอดเลเซอร์ จากนั้นประมาณค่ากระแสที่ไหลผ่านท่อตามกฎของโอห์ม เมื่อกระแสเกิน 100mA หากมีการปรับโพเทนชิออมิเตอร์กำลังเลเซอร์ (ดูรูปที่ 5) และไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในปัจจุบัน สามารถตัดสินได้ว่าเลเซอร์ไดโอดมีอายุมากขึ้น หากกระแสเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและควบคุมไม่ได้ หมายความว่าช่องเรโซแนนซ์แสงของเลเซอร์ไดโอดเสียหาย

มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างไดโอดเปล่งแสงและเลเซอร์ไดโอดในแง่ของหลักการทำงาน คุณลักษณะของลำแสง ลักษณะสเปกตรัม ประสิทธิภาพและกำลัง และสาขาการใช้งาน ไดโอดเปล่งแสงเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแหล่งกำเนิดแสงพลังงานต่ำและไม่ต่อเนื่องกัน เช่น ไฟส่องสว่างและจอแสดงผล ในขณะที่ไดโอดเลเซอร์เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีแหล่งกำเนิดแสงกำลังสูง โฟกัสสูง และมีความสอดคล้องกันสูง เช่น การสื่อสารและการแพทย์ การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้เราเลือกและใช้เทคโนโลยีแหล่งกำเนิดแสงทั้งสองนี้ได้ดีขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของสาขาที่แตกต่างกัน

ข้อมูลติดต่อ:

หากคุณมีความคิดใด ๆ โปรดพูดคุยกับเรา ไม่ว่าลูกค้าของเราจะอยู่ที่ไหนและความต้องการของเราคืออะไร เราจะปฏิบัติตามเป้าหมายของเราเพื่อให้ลูกค้าของเราได้รับคุณภาพสูง ราคาต่ำ และบริการที่ดีที่สุด