雷射二極體可望進軍照明市場?

LED和半導體雷射器(或雷射LED)的工作方式基本相同，亦即當電子與空穴聚合時發出光，其發射波長取決於所使用的材料。不同的是，LED光的光譜範圍比較窄，而半導體雷射器發出的光基本是單一波長。半導體雷射器的發射波長範圍可以從紅外線到紫外線，且已廣泛應用於光纖通訊、條形碼讀取器、光碟閱讀器和雷射列印等領域。但截至目前為止，半導體雷射器在常規照明中的應用則被證明是不切實際的。Hokednc

和傳統雷射一樣，半導體雷射器也需要諧振腔來放大。諧振腔由兩個間隔幾百微米的平行平面構成，這兩個平面充當反射鏡，將發射的光子反彈回空腔。在低功率水平下，半導體雷射器的功能類似於傳統LED。當功率夠大時(約4kW/cm2)，在兩個「反射鏡」之間彈射的光子開始刺激半導體材料發射更多的光子。當受雷射子的產生抵消並超過內部損耗時，設備開始「發射雷射」，即發射單一波長的相干光。Hokednc

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傳統LED和半導體雷射器之間也存在一些相似之處：兩者都由AC-DC驅動器供電，並且在溫度升高時，光輸出都會下降。但與傳統LED不同的是，半導體雷射器似乎不受Droop效應的影響，Droop效應會增加驅動電流，從而導致功效降低(輸出流明/輸入瓦特)。對於照明產品應用，常規藍光LED比半導體雷射器器具有更高的功效，但僅在較低的輸入電流下如此。因此，考慮到所需的基板面積，從常規藍光LED中產生相同水平的光是不實際的。Hokednc

儘管雷射二極體在上世紀60年代就已經出現，但直到最近才具有足夠高的能效，而被考慮用於照明應用，尤其是用於汽車的高端車燈中。BMW就提供了雷射前照燈，並聲稱它比LED前照燈亮10倍，效率高30%。它透過使用精確放置的反射鏡，在前照燈外殼內部反射藍色半導體雷射器來產生白光光束，然後利用填充了螢光粉的透鏡將其聚焦，從而產生高強度白光。Hokednc

半導體雷射器在未來是否可用於一般照明呢？螢光粉轉換白光LED的理論能效極限約為350流明/瓦，而市售照明產品接近200流明/瓦。半導體雷射器的能效是傳統LED的100倍，甚至更高，因此能夠以更小的裸片尺寸提供非常高的光輸出。對物理尺寸有限的應用來說(例如汽車前照燈)，半導體雷射器的吸引力顯而易見，但將其用於一般照明的缺點在於其發射腔非常窄(大約只有1~2度)。Hokednc

目前到底有多少公司致力於將半導體雷射器用於一般照明，我們還不清楚，但至少有一家公司已經提供了相關產品。SLD Laser早於2016年就推出了LaserLight表面黏著(SMD)組件，該組件採用藍光半導體雷射器、螢光粉和高流明封裝，在7×7mm封裝內可以發出約500流明的白光，而且對人眼沒有傷害，其精密的光學組件實現了不超過2度的光束角，LaserLight SMD組件是全球第一款獲得UL 8750安全認證的半導體雷射器光源。Hokednc

最有可能的情況是，雷射半導體首先被應用到特殊建築的照明產品中，這些應用需要窄且高強度的光束。例如，在博物館、畫廊、零售空間和其他一些特殊場所，只需照亮空間的一個角落，而無需照亮整個空間。這不僅是空間美學的需要，而且還簡化了控制和維護。但由於半導體雷射器傳播的光束很窄，要開發經濟可行的常規照明產品，可能還需要結合光纖或波導來引導和傳輸發射的光。Hokednc

在Baja Designs提供的照明配件照片和視訊中，可以看到越野車中採用的半導體雷射器照明。Baja Designs聲稱，他們的OnX6 Hybrid Laser/LED和XL Laser High Speed Spot聚光燈的照明距離是傳統LED越野車照明產品的350%，非常適合夜間進行越野比賽。Hokednc

(原文發表於ASPENCORE旗下EDN美國版，參考連結：Laser diodes add intensity to narrow-beam lighting，by Yoelit Hiebert)Hokednc