प्रकाश उत्सर्जक डायोड और लेजर डायोड के बीच अंतर

आधुनिक तकनीक में, प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) औरलेजर डायोड (एलडी)दो सामान्य प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकियाँ हैं। हालाँकि वे कुछ पहलुओं में समान हैं, लेकिन कार्य सिद्धांत, अनुप्रयोग और प्रदर्शन के मामले में उनमें महत्वपूर्ण अंतर हैं।

प्रकाश उत्सर्जन के सिद्धांत में अंतर: एलईडी प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट किए गए वाहकों के सहज उत्सर्जन पुनर्संयोजन का उपयोग करता है, जबकि एलडी प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए उत्तेजित उत्सर्जन पुनर्संयोजन का उपयोग करता है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड द्वारा उत्सर्जित फोटॉन की दिशा और चरण यादृच्छिक होते हैं, जबकि लेजर डायोड द्वारा उत्सर्जित फोटॉन एक ही दिशा और चरण में होते हैं।

LED लाइट एमिटिंग डायोड का संक्षिप्त रूप है। यह दैनिक जीवन में व्यापक रूप से देखा जाता है, जैसे घरेलू उपकरणों की संकेतक लाइट, कारों की रियर एंटी-फॉग लाइट आदि। एलईडी की सबसे उल्लेखनीय विशेषताएं उनकी लंबी सेवा जीवन और उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता हैं। मूल रूप से, कुछ अर्धचालक सामग्रियों के पीएन जंक्शन में, जब इंजेक्ट किए गए अल्पसंख्यक वाहक बहुसंख्यक वाहकों के साथ पुनः संयोजित होते हैं, तो अतिरिक्त ऊर्जा प्रकाश के रूप में जारी की जाएगी, जिससे विद्युत ऊर्जा सीधे प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित हो जाएगी। जब पीएन जंक्शन पर रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है, तो अल्पसंख्यक वाहकों को इंजेक्ट करना मुश्किल होता है, इसलिए यह प्रकाश उत्सर्जित नहीं करता है। इंजेक्शन इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंस के सिद्धांत का उपयोग करके बनाए गए इस प्रकार के डायोड को प्रकाश उत्सर्जक डायोड कहा जाता है, जिसे आमतौर पर एलईडी के रूप में जाना जाता है।

एलडी लेजर डायोड का अंग्रेजी संक्षिप्त रूप है। लेजर डायोड की भौतिक संरचना प्रकाश उत्सर्जक डायोड के जंक्शनों के बीच फोटोएक्टिव अर्धचालक की एक परत लगाने के लिए है। इसकी अंतिम सतह पॉलिश होने के बाद आंशिक रूप से परावर्तक होती है, जिससे एक ऑप्टिकल गुंजयमान गुहा बनता है। आगे के पूर्वाग्रह के मामले में, एलईडी जंक्शन प्रकाश उत्सर्जित करता है और ऑप्टिकल अनुनाद गुहा के साथ बातचीत करता है, जिससे जंक्शन से प्रकाश की एकल तरंग दैर्ध्य के उत्सर्जन को और अधिक उत्तेजित किया जाता है। इस प्रकाश के भौतिक गुण भौतिक-निर्भर हैं। सेमीकंडक्टर लेजर डायोड का कार्य सिद्धांत सैद्धांतिक रूप से गैस लेजर के समान ही है। लेजर डायोड का व्यापक रूप से कम-शक्ति ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है जैसे कंप्यूटर में सीडी ड्राइव और लेजर प्रिंटर में प्रिंट हेड।

दोनों के बीच सिद्धांतों, वास्तुकला और प्रदर्शन में अंतर का संक्षिप्त विवरण।
(1) कार्य सिद्धांत में अंतर: एलईडी प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए सक्रिय क्षेत्र में इंजेक्ट किए गए वाहकों के सहज उत्सर्जन पुनर्संयोजन का उपयोग करता है, जबकि एलडी प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए उत्तेजित उत्सर्जन पुनर्संयोजन का उपयोग करता है।
(2) वास्तुकला में अंतर: एलडी में एक ऑप्टिकल गुंजयमान गुहा है, जो उत्पन्न फोटॉन को गुहा में दोलन और प्रवर्धित करने की अनुमति देता है, जबकि एलईडी में एक गुंजयमान गुहा नहीं है।
(3) प्रदर्शन में अंतर: एलईडी में महत्वपूर्ण मूल्य विशेषताएँ नहीं हैं, और इसका वर्णक्रमीय घनत्व एलडी की तुलना में कई गुना अधिक है। एलईडी की प्रकाश उत्पादन शक्ति छोटी है और विचलन कोण बड़ा है।

काम के सिद्धांत:
प्रकाश उत्सर्जक डायोड एक अर्धचालक उपकरण है जो इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों को इंजेक्ट करके प्रकाश उत्पन्न करता है। जब इलेक्ट्रॉन और छिद्र पुनः संयोजित होते हैं, तो ऊर्जा फोटॉन के रूप में निकलती है, जिससे दृश्य प्रकाश या प्रकाश की अन्य तरंग दैर्ध्य उत्पन्न होती है। इसके विपरीत, लेज़र डायोड एक विशेष प्रकार का प्रकाश उत्सर्जक डायोड है जो विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से प्रकाश उत्पन्न करता है। लेजर डायोड में, जब इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर पर संक्रमण करते हैं, तो वे एक विशिष्ट आवृत्ति के अनुरूप फोटॉन छोड़ते हैं, जिससे प्रकाश का सुसंगत प्रवर्धन प्राप्त होता है।
बीम विशेषताएँ:
प्रकाश उत्सर्जक डायोड द्वारा उत्पन्न प्रकाश किरणें आमतौर पर असंगत होती हैं, अर्थात प्रकाश तरंगों के चरण और आवृत्ति का कोई निश्चित संबंध नहीं होता है। इससे प्रकाश उत्सर्जक डायोड की प्रकाश किरण व्यापक रूप से फैलती है और इसे अत्यधिक केंद्रित नहीं किया जा सकता है। इसके विपरीत, लेजर डायोड द्वारा उत्पादित किरणें सुसंगत होती हैं, जिसका अर्थ है कि प्रकाश तरंगों के चरण और आवृत्ति का एक निश्चित संबंध होता है। यह लेजर डायोड की किरण को अत्यधिक केंद्रित करने की अनुमति देता है, जिससे अधिक सटीक अनुप्रयोगों की अनुमति मिलती है।
वर्णक्रमीय विशेषताएँ:
प्रकाश उत्सर्जक डायोड द्वारा उत्पादित स्पेक्ट्रम आम तौर पर व्यापक होता है, जिसमें प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य शामिल होती हैं। यह प्रकाश उत्सर्जक डायोड को प्रकाश, प्रदर्शन और बैकलाइट क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग करता है। इसके विपरीत, लेज़र डायोड एक संकीर्ण स्पेक्ट्रम उत्पन्न करते हैं जिसमें प्रकाश की केवल विशिष्ट तरंग दैर्ध्य होती है। इससे संचार, माप और चिकित्सा उपचार जैसे क्षेत्रों में लेजर डायोड का अनुप्रयोग मूल्य अधिक हो जाता है।
दक्षता और शक्ति:
प्रकाश उत्सर्जक डायोड आम तौर पर कम कुशल होते हैं क्योंकि कुछ ऊर्जा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है। इसके अलावा, प्रकाश उत्सर्जक डायोड की शक्ति आमतौर पर छोटी होती है, जिससे उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में उनका उपयोग सीमित हो जाता है। इसके विपरीत, लेजर डायोड अधिक कुशल होते हैं क्योंकि उनके द्वारा उत्पन्न प्रकाश तरंगों को अत्यधिक केंद्रित किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा हानि कम हो जाती है। इसके अलावा, लेजर डायोड की शक्ति बड़ी हो सकती है, जो उन्हें उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है।
उपयेाग क्षेत्र:
प्रकाश उत्सर्जक डायोड का व्यापक रूप से प्रकाश, डिस्प्ले, बैकलाइट, सिग्नल ट्रांसमिशन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। उनकी कम लागत और उच्च विश्वसनीयता के कारण, इन क्षेत्रों में प्रकाश उत्सर्जक डायोड की बाजार हिस्सेदारी धीरे-धीरे बढ़ रही है। इसके विपरीत, लेजर डायोड का उपयोग मुख्य रूप से संचार, माप, चिकित्सा, विनिर्माण और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है। अपनी उच्च शक्ति, उच्च फोकस और उच्च सुसंगतता विशेषताओं के कारण, लेजर डायोड के इन क्षेत्रों में अनुप्रयोगों में अद्वितीय फायदे हैं।

लेजर डायोड के सामान्य पैरामीटर
(1) तरंग दैर्ध्य: यानी, लेजर ट्यूब की कार्यशील तरंग दैर्ध्य। वर्तमान में, लेजर ट्यूबों की तरंग दैर्ध्य जिन्हें फोटोइलेक्ट्रिक स्विच के रूप में उपयोग किया जा सकता है उनमें 635nm, 650nm, 670nm, 690nm, 780nm, 810nm, 860nm, 980nm, आदि शामिल हैं।
(2) थ्रेशोल्ड करंट Ith: यानी, वह करंट जिस पर लेजर ट्यूब लेजर दोलन उत्पन्न करना शुरू कर देती है। सामान्य कम-शक्ति वाले लेजर ट्यूबों के लिए, इसका मूल्य लगभग दसियों मिलीमीटर है। स्ट्रेन मल्टीपल क्वांटम वेल संरचना वाले लेजर ट्यूबों की थ्रेसहोल्ड धारा 10mA जितनी कम हो सकती है। निम्नलिखित।
(3) ऑपरेटिंग करंट आईओपी: यानी, जब लेजर ट्यूब रेटेड आउटपुट पावर तक पहुंचती है तो ड्राइविंग करंट। यह मान लेज़र ड्राइविंग सर्किट को डिज़ाइन और डिबग करने के लिए महत्वपूर्ण है।
(4) ऊर्ध्वाधर विचलन कोण θ⊥: वह कोण जिस पर लेजर डायोड की चमकदार पट्टी पीएन जंक्शन के लंबवत दिशा में खुलती है, आमतौर पर 15˚~40˚ के आसपास।
(5) क्षैतिज विचलन कोण θ∥: वह कोण जिस पर लेजर डायोड का प्रकाश उत्सर्जक बैंड पीएन जंक्शन के समानांतर दिशा में खुलता है, आमतौर पर 6˚~10˚ के आसपास।
(6) वर्तमान आईएम की निगरानी करना: यानी, जब लेजर ट्यूब रेटेड आउटपुट पावर पर होती है तो पिन ट्यूब के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा।

लेजर डायोड निरीक्षण
(1) प्रतिरोध माप विधि: लेजर डायोड निकालें और R×1k या R×10k रेंज में एक मल्टीमीटर के साथ इसके आगे और पीछे के प्रतिरोध मान को मापें। आम तौर पर, आगे प्रतिरोध मान 20 और 40kΩ के बीच होता है, और रिवर्स प्रतिरोध मान ∞ (अनंत) होता है। यदि मापा गया आगे प्रतिरोध मान 50kΩ से अधिक है, तो इसका मतलब है कि लेजर डायोड के प्रदर्शन में गिरावट आई है। यदि मापा गया आगे का प्रतिरोध मान 90kΩ से अधिक है, तो इसका मतलब है कि डायोड गंभीर रूप से पुराना हो गया है और अब इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।
(2) वर्तमान माप विधि: लेजर डायोड ड्राइव सर्किट में लोड अवरोधक पर वोल्टेज ड्रॉप को मापने के लिए एक मल्टीमीटर का उपयोग करें, और फिर ओम के नियम के अनुसार ट्यूब के माध्यम से बहने वाले वर्तमान मूल्य का अनुमान लगाएं। जब करंट 100mA से अधिक हो जाता है, यदि लेजर पावर पोटेंशियोमीटर को समायोजित किया जाता है (चित्र 5 देखें), और करंट में कोई स्पष्ट परिवर्तन नहीं होता है, तो यह अनुमान लगाया जा सकता है कि लेजर डायोड गंभीर रूप से पुराना हो रहा है। यदि करंट तेजी से बढ़ता है और नियंत्रण से बाहर हो जाता है, तो इसका मतलब है कि लेजर डायोड की ऑप्टिकल गुंजयमान गुहा क्षतिग्रस्त हो गई है।

कार्य सिद्धांतों, बीम विशेषताओं, वर्णक्रमीय विशेषताओं, दक्षता और शक्ति और अनुप्रयोग क्षेत्रों के संदर्भ में प्रकाश उत्सर्जक डायोड और लेजर डायोड के बीच महत्वपूर्ण अंतर हैं। प्रकाश उत्सर्जक डायोड कम-शक्ति, असंगत प्रकाश स्रोतों जैसे प्रकाश और डिस्प्ले वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, जबकि लेजर डायोड उच्च-शक्ति, अत्यधिक केंद्रित और संचार और चिकित्सा जैसे उच्च सुसंगत प्रकाश स्रोतों वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। इन अंतरों को समझने से हमें विभिन्न क्षेत्रों की जरूरतों को पूरा करने के लिए इन दो प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकियों को बेहतर ढंग से चुनने और लागू करने में मदद मिलती है।

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