半导体发光二极管LED和半导体激光器LD的结构、工作原理是什么?它们的特性差别是什么?

半导体发光二极管LED和半导体激光器LD的结构、工作原理是什么?它们的特性差别是什么?,第1张

它们的结构简单说就是三明治的夹心结构,中间的夹心是有源区。

二者的结构上是相似的,但是LED没有谐振腔,LD有谐振腔。

LD工作原理是基于受激辐射、LED是基于自发辐射。

LD发射功率较高、光谱较窄、直接调制带宽较宽,而LED发射功率较小、光谱较宽、直接调制

带宽较窄。

激光器的工作存在与普通光源不同之处在于,它同时需要激光工作物质(这在半导体激光二极管LD中,激光工作物质即为半导体材料),泵浦(即外加的能量源),谐振腔。

LD和LED的工作时,其体系结构中都存在半导体工作物质和泵浦源,唯一不同的是,LD在其外层通过自然解理形成一重谐振腔,该谐振腔有一定的发光门限条件(即阈值条件)当达到这个条件是,激光器才开始粒子数反转受激发光。当LD的驱动还没达到阈值条件时,它的发光机理其实和LED是没有明显区别的。

LED与LD的区别:

照明距离:单一的LED输出光功率一般为5~15mW,现在虽然有40~50mW的LED产品问世,但是依然无法和半导体激光管(LD)相比,现在单芯的半导体激光管的发光功率可达10W,一个激光管的亮度等于几百个LED的亮度总和。故相对很小的激光产品可以达到很大的照射距离,大大的改善照射效果,提高清晰度。

2.体积:红外激光照明器采用单一芯片的半导体激光管作为发光介质,所以体积可以做的很小,同时有满足亮度的要求。

3.寿命:半导体激光管和LED都属于半导体发光产品,半导体产品的寿命很大程度受制于对产品散热的处理。激光照明器由于采用金属封装和专用电源,可以通过先进的半导体温控技术,达到完美的温度控制,使得产品始终在设定的合理温度下工作,寿命能够很好的得到保证。而LED产品由于采用灌胶封装以及LED灯需要组装大量LED管,所以发热量大,而且这种发热直接影响到产品寿命,使得LED产品在使用一段时间后出现严重的光衰现象,直接影响产品使用效果,甚至产品报废。

4.红曝影响:近红外的半导体发光产品都存在红曝问题,这是有半导体发光机制所决定的。但是由于红外激光照明器采用单一芯片发光,使得红曝的存在只有一个很小的发光点,在远距离照明中甚至可以忽略。而LED灯由许多LED管组装而成,出现红曝后,会使产品的整个面板发生红曝现象,不利于红外灯的隐蔽。

5.成本:目前,普通单个LD的价格高于同级别的LED大约20倍左右。成本的差异主要是由于产品的生产量来决定,LED由于封装简单,应用量巨大,所以可以大规模的生产,从而大大降低了产品成本;随着激光应用技术的不断发展,半导体激光管的产量这些年来也成几何倍数的增加,产品的成本已经降到可以被普通用户承受的阶段,而且成本的降低还在进行,最终激光管的生产成本可以达到目前LED的水平。

6.由于半导体激光管的工作条件要求高,所以对每一个激光管的品质要求都大大的高于LED,所以红外激光照明器核心部件的品质从一开始就有严格的要求,质量控制的高要求使得最终产品的性能和质量都有所保证。

1)两者都是光源,区别在于发光的功率不同。

2)

辐照角度,或者说色散角度不同,决定了使用时是否需要加透镜准直;也意味着光源照射物体的远近区别。

3)

安全性:LED不需要注意太多,除非是紫外的;LD需要注意使用安全,强光会伤害眼睛

4)成本价格:相差很大

5)长期使用可靠性:都是半导体器件,比较可靠;如果LED的光学组件老化不是很快,那么差别不大

6)电源:大电流恒流驱动与小电流恒压驱动

7)光谱:都是线光谱,LED的线宽宽些

8)响应速率:如果都是GaAs的材料,响应速率差别不大,波形上升沿调制相差不大(我个人观点,未实际测量过)

9)发光功率衰退,这两种器件都有,所以,一般考虑的是老化后使用时的功率

10)应用方面,个人感觉是民用和仪器使用方面的差别,要求重复性好,可靠性高,就用LD。

其它的,我也暂时想不到了,呵呵。


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