Воскресенье , 21 апреля 2024

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Некоторое количество десятилетий броский лазерный свет украшал спектакли, спортивные мероприятия и другие шоу. Между тем, технологические ограничения каждый раз оставались. Лазерные лучи обладали способностью освещать только 1 точку за один раз и никогда в заснеженном свете. Более того, световые картины, создаваемые лазерным лучом, менялись каждый день, и в них присутствовало некое интеллектуальное явление интерференционных картин.

Содержание статьи:

Лазерные диоды — суть и практика света

Однако технологии создали свое дело. Не так давно заслуги в области полупроводниковых лазеров открыли более широкий спектр использования. Усовершенствованный лазерный диод теперь доступен для четкого освещения фасадов домов и для ферм с дальним светом.

Лазерные диоды идут по стопам считать «близкими родственниками» светоизлучающих диодов (LED-светоизлучающих диодов). Светодиодная система имеет диоды или микросхемы на основе 2-х выводных полупроводниковых компонентов.

Эти полупроводники перестраиваются под действием пучка электронной энергии в световой луч и цвет определенной длины волны. Цветовая палитра в собственной линейке зависит от комбинированного сочетания оконечных полупроводников.

Изготавливаются белоснежные светодиоды, в которых синий луч направляется на фосфорно-химическую базу. В итоге поглощения голубого света устройство начинает излучать желтоватый свет. Излучение желтого фосфора и синего светодиода объединяется, и таким образом получается свет, который воспринимается глазами человека как белоснежный.

Возможности лазерного диода

Лазерные диоды оснащены 2 зеркалами на обратных выводах полупроводника. Одно из зеркал содержит селективную проницаемость, аналогичную районному зеркалу. При низких уровнях мощности такой лазерный диод работает, как и обычный светодиод, с довольно низким КПД — эффективностью.

ЛАЗЕР

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Упрощенная интерпретация структуры инновационного полупроводника:

  1. Streureflector;
  2. Чип с желтым люминофором;
  3. Лазер Diodik с двойным зеркальным блеском.

Однако, как только электронная мощность достигает пороговой плотности около 4 кВт/см2, полупроводник достаточно легко излучает для части длин волн, которые фактически отражаются между зеркалами. Эти обстоятельства дают возможность подготовить лазерный диод к излучению более важного света, чем обычный светодиод.

Кроме того, отраженный между зеркалами свет проходит через полупрозрачное зеркало, благодаря чему развивается ограниченный синий луч. Этот луч также имеет возможность концентрироваться на люминофоре для следующего поколения желтоватого света.

Следует отметить интересную деталь: обычные синие светодиоды обладают высокой световой отдачей и регенерируют до 70% проходящей через приборы электрической мощности при плотности потока 3 Вт/см2.

Это гораздо эффективнее синих лазерных диодов, мощность преобразования которых не превышает 30% при плотности электрической мощности не более 10 кВт/см2. Однако светодиоды способны достигать высокой эффективности при низких значениях силы тока. Поэтому для эффективной отдачи требуется значительная масса дорогостоящих полупроводников.

Усиление тока, пропускаемого через светодиоды, увеличивает яркость излучения. Однако увеличение тока резко снижает эффективность светодиодов. Это явление называется «спад». Однако эффективность лазерных диодов не меняется с увеличением тока.

Таким образом, светодиоды становятся менее эффективными, чем range finder laser diode при плотности мощности около 5 кВт/см2. Эта разница в мощности увеличивается пропорционально уровню мощности.

Эффективность лазерных диодов

Исходящий лазерный луч образует конус излучения всего 1º — 2º по сравнению с 90° световым конусом светодиода. Длина волны лазерного излучения находится в диапазоне 1 нм по сравнению с несколькими десятками нанометров у светодиодного освещения. Эти различия указывают на особую ценность лазеров в определенных областях применения, которым светодиоды значительно уступают.

Дальномер:

  • Форма излучения двух различных типов диодов;
  • Обычные светодиоды слева, модификация с лазерным излучением справа;
  • Разница в характеристике формы луча очевидна.
Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Внутри диода лазер может быть сфокусирован на крошечной точке люминофора для создания узкого, интенсивного луча с яркостью в 20 раз большей, чем у светодиода. Новые технологии позволяют получать до 500 люмен света из фокусного пятна размером всего несколько сотен микрометров.

Новые технологии с помощью лазеров и 25-миллиметровой оптики позволяют получить световой пучок с конусом около 1. Эти достижения можно назвать революционными. Действительно открывается доступ к производству фонарей и фар дальнего света, луч которых может проникать на расстояние до 1 км!

Применение лазеров в автомобилестроении

Знакомый автопроизводитель под маркой BMW уже использует (с 2015 года) лазерные фары в системах автомобилей некоторых моделей. Синий лазер, который излучается из плоскости от 4 до 30 микрон, обеспечивает такую же оптическую мощность, как и светодиоды, которые расположены в диапазоне 800 микрон. Для того чтобы вписаться в предельно допустимый спектр дальнего света, который был утвержден согласно общепринятым стандартам ЕС, компания BMW придумала оптимальную фару.

ЛАЗЕРНАЯ МУЗЫКА

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Сравнение систем освещения для автомобилей BMW:

  • A — светодиодные малой мощности. Дальность 100 м;
  • B — LED высокой мощности. Дальность 300 м;
  • В — LED High Power с лазерной подсветкой. Дальность 1000 м.

Автомобильная фара сочетает в себе широкоугольный светодиодный фринофер и узкоугольную лазерную подсветку. Свет подобной подсветки отменяет расстояние до 600 метров.

Компания «Соралазер» использует технологию полуполярного галлий-нитридного лазера поверхностной установки для получения белоснежного света. Готовый модуль площадью 7 мм имеет:

  • Синий лазерный диод;
  • Квадратный люминофор (1х1 мм);
  • Отражатель синего луча.

Отражатель синего луча Lazer работает для временных транспортных средств до смешивания с желтым люминофором.

Технические возможности приспособления лазера

Лампы с лазерным источником необходимы по собственной сущности для владения всевозможными вариантами дизайна, беря во внимание дизайн тех же светодиодных осветительных устройств. Лазерный диод и люминофор обязаны быть разделены необходимым местом для концентрации лазерного луча и обороны люминофора от перегрева.

НОВЫЙ ГОД

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Технологическая схема № 1:

  1. Люминофорный диск желтого/зеленого цвета;
  2. Луч синего лазера;
  3. Проекционный объектив;
  4. Цветной диск;
  5. Призма;
  6. Цифровая система обработки света (DLP).

Люминофор может быть ближним или покрытым светодиодами. В каждом варианте специальное компьютерное программное обеспечение, несомненно, помогает художникам макетной оптики создавать оригинальные лазерные световые приборы.

В текущей продукции лазерного света компании «Сораалазер» используется излучение синих светодиодов для испускания синих лазеров, излучающих длину волны 450 нанометров, близкую к нормальному размеру.

Поэтому есть все партии для применения желтоватых люминофоров в светодиодах для получения белоснежного света. Однако синий лазерный луч должен быть распределен матовым стеклом или отображен материалом. Это необходимо для правильной путаницы с излучением люминофора.

Использование уже опробованных технологий

Лазерная подсветка по-прежнему будет основана на 405-нанометровых фиолетовых лазерах, которые будут тестироваться после периода, разработанного для использования в оптических дисках (Blu-ray).

ТЕХНОЛОГИИ

Технологическая схема № 2:

  1. Лето мира;
  2. Волокно;
  3. Световод;
  4. Микросхема цифровой обработки света;
  5. Призма;
  6. Дизайн линз;
  7. Система противоположна по действию спектру.
Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Здесь создание природой белоснежного света просит после добавления люминофоров реорганизации фиолетового света в синий с длиной волны 450-460 нанометров в дополнение к желтоватым люминофорам. Это чревато дополнительными энергозатратами, но обещает повысить эффективность лазерных диодов.

Люминофорные снежно-белые светодиоды доминируют на рынке полупроводниковых осветительных приборов благодаря своей простоте. Комбинация света красноватых, зеленоватых, голубых светодиодов выполняет белоснежное свечение.

Другой вариант с возможностью модуляции цвета на нескольких моделях светодиодных ламп, которые дополнены списком функций конфигурации цвета и до сих пор присутствуют в перепродаже.

В принципе, лазерные технологии не исключают комбинирование красноватого, зеленого, голубого цветов для получения белоснежного света, но эта цель пока остается на стадии научных исследований и разработок.

Безопасность и поиск модульных вариантов

Одной из задач лазерной версии C RGB является необходимость контроля отражения лазерного света через суждения безопасности. Другая задача — исследование оптимальных источников RGB-лазера.

СВЕТЛЯЧОК

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

В производстве лампы Hue Philips частично используются свежие технологии, которые позволяют получить белоснежный свет из трехцветного спектра.

Так, Philips в технологии производства оттеночных ламп использует отдельные светодиоды в качестве RGB-источников. Лампы отличаются преобладанием зеленоватых светодиодов, так как эти приборы наименее эффективны и выделяют меньшую оптическую мощность, чем красноватые или синие светодиоды.

Разница в убывающей мощности для полупроводниковых лазеров:

  • Синий (самый мощный цвет);
  • Красный (менее мощный);
  • Зеленый (самый слабый).

Лазерные столбы зеленого свечения, популярные в обществе, производят свет неопределенно броский, но этот свет исходит от кристаллических лазеров, а не от полупроводниковых. Полупроводниковые лазеры, излучающие одну из трех длин волн, не могут быть интегрированы одновременно, а что такое чип.

Мелочь, которая всегда остается незаметной при работе с лазерным осветительным прибором, — это лазерный луч. Как и солнце, лазерный луч, направленный прямо в глаза, грозит ожогом сетчатки. Поэтому изделия, в которых используются лазеры (те же приводы Blu-Ray), оснащены защитой — сконцентрированный лазерный луч закрывается экраном.

Прямое отражение, например, от зеркала, наоборот, действительно представляет угрозу, а диффузное отражение, например, от окрашенной стены, практически не представляет угрозы. Соображения оптического дизайна, исключающие использование просвечивающих люминофоров, еще больше снижают риск.

Монолитная основа и спекл в лазерных светильниках

Спекл (дифракционное пятно) — ненужный недостаток лазерного освещения. Недостаток дает зернистая (пятнистая) структура, которая возникает при скудных воздушных градациях.

ЗВЁЗДНЫЙ

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Грубо говоря, это выглядит как технологический недостаток — эффект спекла (случайная интерференционная картина), который необходимо устранить

Безвредный, но раздражающий глаза дефект можно предотвратить, рассеивая лазерное излучение с поддержкой матового или белоснежного стекла. Получить прочную основу с размещением трех цветов довольно сложно. И последнее, но не менее важное: исследования в этом направлении дают определенные результаты.

Например, группе китайских ученых удалось объединить все виды цветных лазерных диодов в одном цоколе. При этом не подгонялись обычные соединения — галлий, индий, азот, мышьяк.

Как известно, эти соединения используются в полупроводниковых лазерных диодах вместо полупроводников, состоящих из кадмия, цинка, серы и селена. Осаждая все возможные компоненты консистенции тонкими слоями, ученые создали единое устройство, в котором сплавлены различные лазерные диоды.

Так, для получения белоснежного света были получены синий, зеленоватый, красный и красный. Но китайская разработка пока снова является чисто экспериментальной.

НАНОРОДЫ

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Например, по аналогичной технологической схеме должна быть построена интегральная конструкция источника излучения

Группа британских изыскателей применила другую ориентацию для получения белоснежного (цветного) перестраиваемого лазерного света. Можно смешать инфракрасный свет и получить видимый диапазон.

Для этого нужна композиция 2-ух инфракрасных лучей в узком микроструктурированном материале (титанилфосфат калия) с высочайшим нелинейным эффектом. Ткань титанилфосфата калия понижает частоты инфракрасных лучей. Смешивание приводит к образованию на выходе лазера красноватых, зеленоватых и голубых волн.

Применение лазерных светильников в архитектуре

Лазеры самой высокой интенсивности успешно работают в конструкции прожекторов, где требуются узкие пучки света. Лазеры с малой оптикой освещают четкие участки с поддержкой широкоугольного, ультракороткого луча.

Лазерное возбуждение люминофоров способно создать довольно возвышенный контраст между светлыми и темными участками. Световые градиенты более чем в 10 раз резче, чем при использовании обычных светодиодных источников.

ДИСКОТЕКА

Лазерные диоды как делают мощные лазерные светильники

Точная подсветка домов лазерным светом позволяет сделать очень красивые по внешнему виду фотографии. Однако это лишь малая часть возможных вариантов применения.

Так, лазерный световой ключ может осветить внешний вид 5-этажного здания с внедрением 1-го осветительного прибора в районе первого этажа. Номинальная цветовая теплота продукции SoraaLaser, специализирующейся на наружном лазерном освещении, составляет 5700 К, а цветопередача — 70-80 К.

Лазерное излучение можно связывать и адресовать внутри оптических волокон или волноводов, что вообще-то считается несравненно более сложной задачей для светодиодных источников. И последнее, но не менее важное: инженеры SoraaLaser разработали систему передачи излучения синего лазера на люминофоры с помощью волоконно-оптической связи.

Такой вывод позволяет размещать световые информаторы в удаленных помещениях, защищенных от тепловых и электрических воздействий. В соответствии с платными намерениями SoraaLaser, компания рассчитывает выпустить на рынок первую волну платных статических световых устройств к началу 2019 года.

Уникальные разработки обещают улучшенную цветопередачу, энергоэффективность, более высокую производительность для определенных планов. Массивные управляемые фары готовятся полностью вытеснить уже архаичные светодиодные устройства.

Смотрите также

Что представляет собой термоусадочная этикетка?

Что представляет собой термоусадочная этикетка?

Термоусадочная этикетка является одним из наиболее востребованных видов упаковки. Ее активно используют во множестве различных …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *