Izraza "laser" in "LED" se pogosto uporabljata izmenično, kar povzroča zmedo glede tega, ali so laserji narejeni iz LED. Da bi razjasnili to napačno predstavo, se bomo poglobili v definicije, klasifikacije, lastnosti materialov, aplikacije in pomembne vidike laserjev in LED.
Kaj je laser?
Laser (akronim za Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je naprava, ki oddaja svetlobo ene valovne dolžine v visoko kolimiranem žarku. Deluje tako, da stimulira emisijo fotonov s postopkom, imenovanim stimulirana emisija, kjer je atom v vzbujenem stanju induciran, da odda foton z isto fazo in smerjo kot vpadni foton.
Kaj je LED?
LED (Light Emitting Diode) je polprevodniški vir svetlobe, ki oddaja nekoherentno svetlobo, ko skozenj teče električni tok. LED diode delujejo na principu elektroluminiscence, kjer se elektroni in luknje rekombinirajo v polprevodniškem materialu, da sprostijo energijo v obliki svetlobe.
Klasifikacije
Laserji:
Polprevodniški laserji: kot aktivni medij uporabite kristale, stekla ali druge trdne materiale.
Plinski laserji: delujejo s plini, kot sta helij-neon ali ogljikov dioksid, kot aktivni medij.
Barvni laserji: kot aktivni medij uporabite organska barvila, raztopljena v topilu.
Polprevodniški laserji: znani tudi kot laserske diode, uporabljajo polprevodniške materiale, kot je galijev arzenid.
LED:
Infrardeče LED: oddajajo infrardečo svetlobo, ki se običajno uporablja v daljinskih upravljalnikih.
Vidne LED: oddajajo svetlobo v vidnem spektru, uporabljajo se v zaslonih, semaforjih itd.
Ultravijolične LED: oddajajo ultravijolično svetlobo, uporabljajo se v postopkih sterilizacije in sušenja.
Lastnosti materiala
Laserji:
Monokromatičnost: oddaja svetlobo z eno valovno dolžino.
Koherenca: oddani svetlobni valovi so v fazi, kar omogoča učinke interference in uklona.
Usmerjeno: oddaja v ozkem žarku z nizko divergenco.
LED:
Nekoherentno: oddaja svetlobo, ki ni koherentna, kar pomeni, da svetlobni valovi niso v fazi med seboj.
Nizka moč: Običajno oddajajo manjšo moč kot laserji, vendar se to razlikuje glede na aplikacijo.
Širok spektralni razpon: oddaja svetlobo v razponu valovnih dolžin namesto ene same valovne dolžine.
Aplikacije
Laserji:
Medicinski posegi: kirurgija, terapija in diagnostika.
Industrija: rezanje, varjenje in merjenje.
Komunikacija: prenos in shranjevanje podatkov po optičnih vlaknih.
Raziskave: fizikalni poskusi in astronomija.
LED:
Osvetlitev: gospodinjska in komercialna razsvetljava.
Oznake: Zunanji in notranji prikazi napisov.
Elektronika: prikaz zaslonov v napravah, kot so mobilni telefoni in televizorji.
Posebne uporabe: fototerapija, indikatorske lučke in okrasna razsvetljava.
Premisleki
Laserji so lahko nevarni, če se ne uporabljajo pravilno, zato so potrebni varnostni ukrepi, kot so očala in nadzorovano okolje.
LED diode imajo daljšo življenjsko dobo in so bolj energetsko učinkovite v primerjavi s tradicionalnimi rešitvami razsvetljave.
Na laserje in LED lahko vpliva toplota, zato so za optimalno delovanje potrebne ustrezne metode hlajenja.
Izbira med laserji in LED za posebne aplikacije je odvisna od zahtev glede svetlobne koherence, moči in valovne dolžine.
Zaključek
Laserji in LED so različne vrste svetlobnih virov z različnimi lastnostmi. Medtem ko sta oba polprevodniška naprava, laserji niso narejeni iz LED. Laserji proizvajajo koherentno in monokromatsko svetlobo s stimulirano emisijo, medtem ko LED diode oddajajo nekoherentno svetlobo z elektroluminiscenco. Vsak ima svoj niz lastnosti materiala, uporabe in premislekov. Bistveno je razumeti te razlike, da izberemo ustrezno tehnologijo za določeno nalogo.