Bahay > Balita > Balita sa Industriya

Ang mga laser diode ay nagpapataas ng intensity ng makitid na pag-iilaw ng beam

2021-07-14

Ang LED at semiconductor laser (o laser LED) ay gumagana sa parehong paraan, iyon ay, kapag ang mga electron at hole ay nag-polymerize, ang ilaw ay ibinubuga, at ang emission wavelength nito ay depende sa materyal na ginamit. Ang pagkakaiba ay ang spectral range ng LED light ay medyo makitid, habang ang liwanag na ibinubuga ng semiconductor laser ay karaniwang isang solong wavelength. Ang emission wavelength range ng semiconductor laser ay maaaring mula sa infrared hanggang ultraviolet, at ito ay malawakang ginagamit sa optical fiber communication, bar code reader, CD reader at laser printing. Ngunit sa ngayon, ang aplikasyon ng semiconductor laser sa maginoo na pag-iilaw ay napatunayang hindi praktikal.

Tulad ng tradisyonal na mga laser, ang mga semiconductor laser ay nangangailangan din ng isang resonator upang palakasin. Ang lukab ay binubuo ng dalawang magkatulad na eroplano na pinaghihiwalay ng ilang daang micron, na nagsisilbing mga salamin upang i-bounce ang mga ibinubuga na photon pabalik sa cavity. Sa mababang antas ng kapangyarihan, ang mga semiconductor laser ay gumagana tulad ng mga tradisyonal na LED. Kapag ang kapangyarihan ay sapat na malaki (mga 4 kW / cm2), ang mga photon na inilabas sa pagitan ng dalawang "salamin" ay nagsisimulang pasiglahin ang materyal na semiconductor upang maglabas ng higit pang mga photon. Kapag ang henerasyon ng laser offsets at lumampas sa panloob na pagkawala, ang aparato ay nagsisimula sa "nagpapalabas ng laser", iyon ay, upang maglabas ng magkakaugnay na liwanag ng isang solong wavelength.

Mayroong ilang mga pagkakatulad sa pagitan ng tradisyonal na LED at semiconductor laser: pareho ay pinapagana ng AC-DC driver, at ang liwanag na output ay bababa kapag tumaas ang temperatura. Gayunpaman, hindi tulad ng mga tradisyonal na LED, ang mga semiconductor laser ay tila hindi apektado ng droop effect, na nagpapataas ng kasalukuyang pagmamaneho, na nagreresulta sa pagbaba ng kahusayan (output lumen / input Watt). Para sa mga aplikasyon ng pag-iilaw, ang mga maginoo na asul na LED ay may mas mataas na kahusayan kaysa sa mga laser ng semiconductor, ngunit sa mas mababang kasalukuyang input lamang. Samakatuwid, kung isasaalang-alang ang kinakailangang lugar ng substrate, hindi praktikal na makabuo ng parehong antas ng liwanag mula sa maginoo na mga asul na LED.

Bagama't lumitaw ang mga laser diode mula noong 1960s, kamakailan lamang ay isinaalang-alang ang mga ito para sa mga aplikasyon sa pag-iilaw, lalo na sa mga high-end na automotive lamp, dahil sa kanilang mataas na kahusayan sa enerhiya. Nag-aalok ang BMW ng mga laser headlamp, na sinasabing ang mga ito ay 10 beses na mas maliwanag at 30% na mas mahusay kaysa sa mga led. Gumagamit ito ng isang tumpak na inilagay na salamin upang ipakita ang asul na semiconductor laser sa loob ng shell ng headlamp upang makabuo ng isang puting liwanag na sinag, na pagkatapos ay nakatutok sa pamamagitan ng isang lens na puno ng phosphor upang makabuo ng mataas na intensity na puting liwanag.

Maaari bang gamitin ang mga semiconductor laser para sa pangkalahatang pag-iilaw sa hinaharap? Ang teoretikal na limitasyon sa kahusayan ng enerhiya ng phosphor converted white LEDs ay humigit-kumulang 350 lumen / W, habang ang mga komersyal na produkto ng pag-iilaw ay malapit sa 200 lumen / W. Ang kahusayan ng enerhiya ng semiconductor laser ay 100 beses na mas mataas kaysa sa tradisyonal na LED, kaya maaari itong magbigay napakataas na output ng liwanag na may mas maliit na laki ng die. Para sa mga application na may limitadong pisikal na sukat (tulad ng automobile headlamp), kitang-kita ang atraksyon ng semiconductor laser, ngunit ang kawalan ng paggamit nito para sa pangkalahatang pag-iilaw ay ang emission cavity nito ay napakakitid (mga 1-2 degrees lamang).

Sa kasalukuyan, hindi malinaw kung gaano karaming mga kumpanya ang nakatuon sa paggamit ng mga semiconductor laser para sa pangkalahatang pag-iilaw, ngunit hindi bababa sa isang kumpanya ang nagbigay ng mga nauugnay na produkto. Inilunsad ng kumpanya ng SLD laser ang laserlight surface mount device (SMD) noong 2016. Gumagamit ang device ng blue light semiconductor laser, phosphor at high lumen package, at nakabalot sa 7 × Ang 7 mm na pakete ay maaaring maglabas ng humigit-kumulang 500 lumens ng puting liwanag nang walang pinsala sa mata ng tao. Ang mga tumpak na optical device nito ay nakakamit ng beam angle na hindi hihigit sa 2 degrees. Ang Laserlight SMD device ay ang unang UL 8750 na certified semiconductor laser source sa buong mundo.

Malamang, ang laser semiconductors ay unang ginagamit sa mga produkto ng pag-iilaw para sa mga espesyal na gusali, na nangangailangan ng makitid at mataas na intensity na mga beam. Halimbawa, sa mga museo, gallery, retail space at iba pang espesyal na lugar, isang sulok lang ng espasyo ang kailangang iluminado, sa halip na ang buong espasyo. Ito ay hindi lamang ang pangangailangan ng space aesthetics, ngunit din pinapasimple ang kontrol at pagpapanatili. Gayunpaman, dahil sa makitid na sinag na kumakalat sa pamamagitan ng semiconductor laser, maaaring kailanganin na pagsamahin ang fiber o waveguide upang gabayan at ipadala ang ibinubuga na liwanag upang makabuo ng pang-ekonomiya at magagawa na mga produktong pang-ilaw.