Er zijn verschillende soorten halfgeleiderapparaten die worden gebruikt voor het uitzenden van licht. LED's en laserdiodes zijn veelgebruikte zaklampen, medische apparaten, verkeerslichten, etc., maar het belangrijkste verschil tussen deze twee apparaten zit hem in het werkingsprincipe.
De aard van het licht dat door deze apparaten wordt uitgestraald, is ook anders en heeft daarom verschillende toepassingen.
Key Takeaways
- LED-diodes (Light Emitting Diode) zenden licht uit door een elektrische stroom door een halfgeleidermateriaal te sturen, terwijl laserdiodes coherent licht produceren door de gestimuleerde emissie van fotonen.
- Laserdiodes stralen een meer gefocust, intenser en gerichter licht uit dan LED's, waardoor diffuus en breder licht wordt geproduceerd.
- LED- en laserdiodes worden gebruikt in verschillende toepassingen, zoals verlichting, communicatie en elektronica, maar door hun verschillende eigenschappen zijn ze geschikt voor verschillende doeleinden.
LED versus laserdiode
LED's werken door te converteren elektrisch energie rechtstreeks in lichtenergie door een proces dat elektroluminescentie wordt genoemd. LED's worden vaak gebruikt in een brede reeks van toepassingen. Laserdiodes daarentegen stralen licht uit door middel van gestimuleerde emissie. Net als LED's zijn laserdiodes gemaakt van halfgeleidermaterialen.
LED straalt lichtenergie uit wanneer de meerderheids- en minderheidsladingen (elektronen en gaten) recombineren in de voorwaartse bias pn-overgang.
De elektronen en gaten hebben verschillende energieniveaus, dus wanneer de eerste van de geleidingsband naar de volant band, komt wat energie vrij en wordt gebruikt voor het uitzenden van licht.
Laserdiodes worden veel gebruikt in de telecommunicatie; de belangrijkste onderdelen van dit apparaat zijn a fotodiode, laser, glazen lens aan de voorkant en glasvezel.
Laserdiodes werken volgens het principe van gestimuleerde emissie, en de concentratie van ladingsdragers is zeer hoog in laserdiodes.
Vergelijkingstabel
| Parameters van vergelijking: | LED | Laserdiode |
|---|---|---|
| Definitie | LED's zijn halfgeleidermaterialen die licht uitstralen wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat. | De volledige vorm van LED is Light Emitting Diode. |
| Volledige vorm | De volledige vorm van laser is lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling. | De reactietijd van laserdiode is veel sneller dan LED's. |
| Working Principle | Het belangrijkste werkingsprincipe van een LED is gebaseerd op elektroluminantie. | Het belangrijkste werkingsprincipe van een laserdiode is gestimuleerde emissie. |
| Reactietijd | Reactietijden van LED's zijn veel langzamer dan laserdiodes. | De stroomsterkte varieert van 50mA tot 100mA. |
| Actueel | De stroomsterkte varieert van 5mA tot 40mA. | De responstijd van laserdiodes is veel sneller dan die van leds. |
| NATUUR | Het licht van led is onsamenhangend en bestaat uit verschillende kleuren. | Het door de laserdiode uitgezonden licht is coherent en monochromatisch. |
Wat is led?
Een LED-apparaat kan het best worden omschreven als een pn-overgang diode van waar licht uitstraalt als er stroom doorheen gaat.
In het verbindingsgebied combineren de elektronen van de n-zijde met de gaten van de p-zijde en zenden voldoende energie uit in licht (en warmte).
De lichtenergie die ontstaat wordt uitgestraald door het knooppunt van de diode. Enkele LED's worden gebruikt om decimalen te maken, terwijl meerdere LED's samen worden gebruikt om een lijnsegment te maken.
Om de werking van een LED te begrijpen, een moet de kwantumtheorie begrijpen omdat deze verband houdt met de beweging van elektronen van hogere naar lagere energieniveaus.
Tijdens de constructie van een LED wordt deze in voorwaartse richting geschakeld, zodat de stroom in voorwaartse richting vloeit. De elektronen bewegen in de tegenovergestelde richting.
Aangezien er een energiekloof is tussen de geleidingsband en de valentieband, is het verschil in deze energie gelijk aan de kracht van de fotonen.
Er zijn verschillende voordelen van het gebruik van LED in elektronische displays. Zo is de intensiteit van de LED-verlichting heel soepel te regelen; in tegenstelling tot laserdiodes zenden ze verschillende kleuren uit, zoals groen, rood, geel, enz.
Ze zijn ook zeer zuinig voor zowel huishoudelijke als industriële doeleinden.
Wat is laserdiode?
Laserdiodes worden veel gebruikt, vooral voor wetenschappelijke en medische doeleinden. Het licht dat wordt uitgezonden door een laserdiode vormt een smalle bundel en kan snel worden gelanceerd vanaf een optische vezel.
Monochromaticiteit is een van de belangrijkste kenmerken van het licht dat wordt uitgezonden door laserdiodes. Omdat ze maar één kleur bevatten, hebben ze grote medische toepassingen.
De lichtbundels die door de laserdiodes worden uitgezonden, zijn ook coherent, wat betekent dat er slechts één golflengte aanwezig is. Er zijn er twee klassen van laserdiodes, een die zelf licht kan uitzenden en een andere die een externe bron gebruikt.
Laser heeft een groot voordeel: licht kan zeer grote afstanden afleggen. Naast het feit dat het lange afstanden kan afleggen, zijn er nog andere voordelen aan het gebruik van laserdiodes.
Laserdiodes verbruiken bijvoorbeeld weinig stroom, ze kunnen lange uren werken, de fabricagekosten van deze apparatuur zijn ook gebruikelijk en door hun kleine formaat zijn ze gemakkelijk draagbaar.
Naast verschillende voordelen hebben laserdiodes ook enkele nadelen.
Het belangrijkste nadeel is dat het licht dat de laser uitstraalt schadelijk is onze ogen, en de prestaties van het apparaat variëren vanwege de temperatuurstijging (kwetsbaar voor hoge temperaturen).
Belangrijkste verschillen tussen LED en laserdiode
- Het werkingsprincipe van LED en laserdiode is anders. Terwijl de eerste doorwerkt elektro-luminantie, de laatste werkt op gestimuleerde emissie.
- De aandrijfstroom voor LED is meer dan die van laserdiodes.
- LED ligt in een brede bandbreedte bereik (10THz tot 50THz), terwijl laserdiodes in een smal bandbreedtebereik liggen (1MHz tot 2MHz).
- Bij LED is de concentratie van de ladingsdragers veel lager dan die van de laserdiodes.
- LED heeft een breder junctiegebied en daarom gaat licht door een zeer brede ruimte, terwijl laserdiodes een zeer smal junctiegebied hebben.
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/999188/
- https://www.nature.com/articles/nphoton.2014.326?draft\u003djournal
Laatst bijgewerkt: 25 juli 2023
Ik heb zoveel moeite gestoken in het schrijven van deze blogpost om jou van waarde te kunnen zijn. Het zal erg nuttig voor mij zijn, als je overweegt het te delen op sociale media of met je vrienden/familie. DELEN IS ️
Piyush Yadav heeft de afgelopen 25 jaar als natuurkundige in de lokale gemeenschap gewerkt. Hij is een natuurkundige die gepassioneerd is om wetenschap toegankelijker te maken voor onze lezers. Hij heeft een BSc in natuurwetenschappen en een postdoctoraal diploma in milieuwetenschappen. Je kunt meer over hem lezen op zijn bio pagina.
