Domov > Správy > Správy z priemyslu

Očakáva sa, že laserová dióda vstúpi na trh s osvetlením?

2021-09-03

Môžu byť polovodičové lasery v budúcnosti použité na všeobecné osvetlenie? Energetická účinnosť polovodičových laserov je 100 -krát alebo dokonca vyššia ako u tradičných LED diód, takže môže poskytovať veľmi vysoký svetelný výkon s menšou veľkosťou matrice. Pre aplikácie s obmedzenou fyzickou veľkosťou je príťažlivosť polovodičových laserov zrejmá, ale nevýhodou ich použitia na všeobecné osvetlenie je to, že ich emitujúca dutina je veľmi úzka ...

Pracovný režim LED a polovodičového laseru (alebo laserovej LED) je v zásade rovnaký, to znamená, že keď sú elektróny a otvory polymerizované, vyžaruje sa svetlo a emisná vlnová dĺžka závisí od použitého materiálu. Rozdiel je v tom, že spektrálny rozsah svetla LED je relatívne úzky, zatiaľ čo svetlo vyžarované polovodičovým laserom je v zásade jedna vlnová dĺžka. Emisná vlnová dĺžka polovodičových laserov sa môže pohybovať od infračerveného po ultrafialový a je široko používaná v komunikácii s optickými vláknami, čítačkách čiarových kódov, čítačkách optických diskov a laserovej tlači. Aplikácia polovodičových laserov v konvenčnom osvetlení sa však zatiaľ ukazuje ako nepraktická.
Rovnako ako tradičné lasery, aj polovodičové lasery potrebujú na zosilnenie rezonančné dutiny. Rezonančná dutina pozostáva z dvoch rovnobežných rovín oddelených niekoľko stoviek mikrónov. Tieto dve roviny pôsobia ako zrkadlá a odrážajú emitované fotóny späť do dutiny. Pri nízkych úrovniach výkonu fungujú polovodičové lasery podobne ako tradičné LED diódy. Keď je výkon dostatočne veľký (asi 4 kW/cm2), fotóny vysunuté medzi dve „zrkadlá“ začnú stimulovať polovodičový materiál, aby emitoval viac fotónov. Keď je generovanie laserového svetla posunuté a vnútorná strata presahuje vnútornú stratu, zariadenie začne „laserovať“, to znamená, že vyžaruje jednu vlnovú dĺžku koherentného svetla.

Medzi tradičnými diódami LED a polovodičovými lasermi je tiež niekoľko podobností: oba sú napájané meničmi AC-DC a keď teplota stúpne, svetelný výkon klesne. Na rozdiel od tradičných LED diód sa však zdá, že polovodičové lasery nie sú ovplyvnené Droopovým efektom. Efekt Droop zvyšuje prúd pohonu, čo má za následok nižšiu energetickú účinnosť (výstupné lúmeny/vstupné watty). Pokiaľ ide o aplikácie svetelných produktov, konvenčné modré diódy LED majú vyššiu účinnosť ako polovodičové lasery, ale iba pri nižších vstupných prúdoch. Vzhľadom na požadovanú plochu substrátu nie je praktické generovať rovnakú úroveň svetla z konvenčnej modrej LED diódy.
Napriek tomu, že sa laserové diódy objavili v šesťdesiatych rokoch minulého storočia, len nedávno boli dostatočne energeticky účinné, aby sa dali zvážiť v aplikáciách osvetlenia, najmä v automobilových svetlách vyššej triedy. BMW dodalo laserové svetlomety a tvrdilo, že je 10 -krát jasnejšie ako LED svetlomety a má o 30% vyššiu účinnosť. Využíva presne umiestnený reflektor na odrážanie modrého polovodičového lasera vo vnútri krytu svetlometu na generovanie lúča bieleho svetla a potom na jeho zaostrenie používa šošovku naplnenú fosforom, aby produkoval biele svetlo s vysokou intenzitou.
Môžu byť polovodičové lasery v budúcnosti použité na všeobecné osvetlenie? Teoretický limit energetickej účinnosti LED s bielym svetlom konvertovaným na fosfor je asi 350 lúmenov/W, zatiaľ čo komerčné svetelné produkty sa blížia k 200 lúmenom/W. Energetická účinnosť polovodičových laserov je 100 -krát alebo dokonca vyššia ako u tradičných LED diód, takže môže poskytovať veľmi vysoký svetelný výkon s menšou veľkosťou matrice. Pri aplikáciách s obmedzenou fyzickou veľkosťou (napríklad svetlomety do automobilov) je príťažlivosť polovodičových laserov zrejmá, ale nevýhodou ich použitia na všeobecné osvetlenie je to, že ich vyžarujúca dutina je veľmi úzka (iba asi 1 až 2 stupne).
V súčasnosti nie je jasné, koľko spoločností sa zaviazalo používať polovodičové lasery na všeobecné osvetlenie, ale aspoň jedna spoločnosť už poskytla súvisiace produkty. Spoločnosť SLD Laser uviedla na trh súčiastky pre povrchovú montáž (SMD) LaserLight už v roku 2016. Tento komponent používa modré polovodičové lasery, luminofory a zväzky s vysokým lúmenom. Môže vyžarovať asi 500 lúmenov bieleho svetla v balení 7 × 7 mm a nie je pre ľudské oko. Poškodenie, jeho sofistikované optické komponenty dosahujú uhol vyžarovania maximálne 2 stupne. Komponent LaserLight SMD je prvým polovodičovým laserovým zdrojom svetla na svete, ktorý získal bezpečnostnú certifikáciu UL 8750.
Najpravdepodobnejšia situácia je, že laserové polovodiče sa najskôr aplikujú na svetelné produkty pre špeciálne budovy. Tieto aplikácie vyžadujú úzke a vysoko intenzívne lúče. Napríklad v múzeách, galériách, maloobchodných priestoroch a na niektorých ďalších špeciálnych miestach je potrebné namiesto celého priestoru osvetliť iba jeden roh priestoru. Nie je to len potreba estetiky priestoru, ale tiež sa tým zjednodušuje ovládanie a údržba. Avšak kvôli úzkemu zväzku polovodičových laserov na vývoj ekonomicky uskutočniteľných konvenčných svetelných produktov môže byť potrebné kombinovať optické vlákna alebo vlnovody na vedenie a prenos vyžarovaného svetla.
Na fotografiách a videách z osvetľovacích doplnkov poskytnutých spoločnosťou Baja Designs môžete vidieť polovodičové laserové osvetlenie používané v terénnych vozidlách. Spoločnosť Baja Designs tvrdí, že svetelná vzdialenosť ich vysokorýchlostných bodových svetiel OnX6 Hybrid Laser/LED a XL Laser je 350% oproti tradičným výrobkom LED pre osvetlenie terénnych automobilov, čo je v noci veľmi vhodné pre offroadové súťaže.