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लेजर डायोड संकीर्ण बीम रोशनी की तीव्रता को बढ़ाते हैं

2021-07-14

एलईडी और सेमीकंडक्टर लेजर (या लेजर एलईडी) एक ही तरह से काम करते हैं, यानी जब इलेक्ट्रॉन और छेद पोलीमराइज़ करते हैं, तो प्रकाश उत्सर्जित होता है, और इसका उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य उपयोग की जाने वाली सामग्री पर निर्भर करता है। अंतर यह है कि एलईडी प्रकाश की वर्णक्रमीय सीमा अपेक्षाकृत संकीर्ण है, जबकि अर्धचालक लेजर द्वारा उत्सर्जित प्रकाश मूल रूप से एकल तरंग दैर्ध्य है। सेमीकंडक्टर लेजर की उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य रेंज अवरक्त से पराबैंगनी तक हो सकती है, और इसका व्यापक रूप से ऑप्टिकल फाइबर संचार, बार कोड रीडर, सीडी रीडर और लेजर प्रिंटिंग में उपयोग किया गया है। लेकिन अब तक, पारंपरिक प्रकाश व्यवस्था में सेमीकंडक्टर लेजर का अनुप्रयोग अव्यावहारिक साबित हुआ है।

पारंपरिक लेज़रों की तरह, सेमीकंडक्टर लेज़रों को भी बढ़ाने के लिए एक गुंजयमान यंत्र की आवश्यकता होती है। गुहा में दो समानांतर विमान होते हैं जो कई सौ माइक्रोन से अलग होते हैं, जो उत्सर्जित फोटॉनों को वापस गुहा में उछालने के लिए दर्पण के रूप में कार्य करते हैं। कम बिजली के स्तर पर, सेमीकंडक्टर लेजर पारंपरिक एल ई डी की तरह कार्य करते हैं। जब शक्ति काफी बड़ी होती है (लगभग 4 kW / cm2), तो दो "दर्पणों" के बीच निकाले गए फोटॉन अधिक फोटॉन उत्सर्जित करने के लिए सेमीकंडक्टर सामग्री को उत्तेजित करना शुरू कर देते हैं। जब लेज़र ऑफ़सेट की पीढ़ी आंतरिक नुकसान से अधिक हो जाती है, तो डिवाइस "लेज़र का उत्सर्जन" करना शुरू कर देता है, अर्थात एकल तरंग दैर्ध्य के सुसंगत प्रकाश का उत्सर्जन करता है।

पारंपरिक एलईडी और सेमीकंडक्टर लेजर के बीच कुछ समानताएं हैं: दोनों एसी-डीसी ड्राइवर द्वारा संचालित होते हैं, और तापमान बढ़ने पर प्रकाश उत्पादन कम हो जाएगा। हालांकि, पारंपरिक एल ई डी के विपरीत, सेमीकंडक्टर लेज़र ड्रॉप प्रभाव से प्रभावित नहीं होते हैं, जो ड्राइविंग करंट को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप दक्षता (आउटपुट लुमेन / इनपुट वाट) में कमी आती है। प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए, पारंपरिक नीले एलईडी में सेमीकंडक्टर लेजर की तुलना में अधिक दक्षता होती है, लेकिन केवल कम इनपुट करंट पर। इसलिए, आवश्यक सब्सट्रेट क्षेत्र को देखते हुए, पारंपरिक नीली एलईडी से समान स्तर का प्रकाश उत्पन्न करना व्यावहारिक नहीं है।

हालांकि लेज़र डायोड 1960 के दशक के बाद से दिखाई दिए हैं, लेकिन हाल ही में उन्हें उच्च ऊर्जा दक्षता के कारण, विशेष रूप से उच्च अंत ऑटोमोटिव लैंप में प्रकाश अनुप्रयोगों के लिए माना गया है। बीएमडब्ल्यू लेजर हेडलैंप प्रदान करता है, यह दावा करते हुए कि वे एलईडी की तुलना में 10 गुना तेज और 30% अधिक कुशल हैं। यह एक सफेद प्रकाश किरण उत्पन्न करने के लिए हेडलैम्प खोल के अंदर नीले अर्धचालक लेजर को प्रतिबिंबित करने के लिए एक सटीक रूप से रखे गए दर्पण का उपयोग करता है, जिसे बाद में उच्च-तीव्रता वाली सफेद रोशनी उत्पन्न करने के लिए फॉस्फर से भरे लेंस द्वारा केंद्रित किया जाता है।

क्या भविष्य में सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग किया जा सकता है? फॉस्फोर परिवर्तित सफेद एलईडी की सैद्धांतिक ऊर्जा दक्षता सीमा लगभग 350 लुमेन / डब्ल्यू है, जबकि वाणिज्यिक प्रकाश उत्पाद 200 लुमेन / डब्ल्यू के करीब हैं। सेमीकंडक्टर लेजर की ऊर्जा दक्षता पारंपरिक एलईडी की तुलना में 100 गुना अधिक है, इसलिए यह प्रदान कर सकती है छोटे मरने के आकार के साथ बहुत अधिक प्रकाश उत्पादन। सीमित भौतिक आकार (जैसे ऑटोमोबाइल हेडलैम्प) वाले अनुप्रयोगों के लिए, सेमीकंडक्टर लेजर का आकर्षण स्पष्ट है, लेकिन सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए इसका उपयोग करने का नुकसान यह है कि इसका उत्सर्जन गुहा बहुत संकीर्ण है (केवल लगभग 1-2 डिग्री)।

वर्तमान में, यह स्पष्ट नहीं है कि सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग करने के लिए कितनी कंपनियां प्रतिबद्ध हैं, लेकिन कम से कम एक कंपनी ने प्रासंगिक उत्पाद प्रदान किए हैं। SLD लेजर कंपनी ने 2016 की शुरुआत में लेज़रलाइट सरफेस माउंट डिवाइस (SMD) लॉन्च किया। डिवाइस ब्लू लाइट सेमीकंडक्टर लेजर, फॉस्फोर और हाई लुमेन पैकेज को अपनाता है, और 7 × में पैक किया जाता है 7 मिमी पैकेज बिना सफेद रोशनी के लगभग 500 लुमेन का उत्सर्जन कर सकता है। मानव आंखों को नुकसान। इसके सटीक ऑप्टिकल उपकरण 2 डिग्री से अधिक के बीम कोण को प्राप्त नहीं करते हैं। लेजरलाइट एसएमडी डिवाइस दुनिया का पहला यूएल 8750 प्रमाणित सेमीकंडक्टर लेजर स्रोत है।

सबसे अधिक संभावना है, लेजर अर्धचालकों का उपयोग पहले विशेष भवनों के लिए प्रकाश उत्पादों में किया जाता है, जिन्हें संकीर्ण और उच्च-तीव्रता वाले बीम की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, संग्रहालयों, दीर्घाओं, खुदरा स्थानों और अन्य विशेष स्थानों में, पूरे स्थान के बजाय अंतरिक्ष के केवल एक कोने को रोशन करने की आवश्यकता होती है। यह न केवल अंतरिक्ष सौंदर्यशास्त्र की आवश्यकता है, बल्कि नियंत्रण और रखरखाव को भी सरल करता है। हालांकि, सेमीकंडक्टर लेजर द्वारा फैले संकीर्ण बीम के कारण, आर्थिक और व्यवहार्य पारंपरिक प्रकाश उत्पादों को विकसित करने के लिए उत्सर्जित प्रकाश को मार्गदर्शन और संचारित करने के लिए फाइबर या वेवगाइड को संयोजित करना आवश्यक हो सकता है।