【導讀】半導體激光器在未來是否可用于一般照明呢？半導體激光器的能效是傳統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，半導體激光器的吸引力顯而易見，但將其用于一般照明的缺點在于其發射腔非常窄…
LED和半導體激光器(或激光LED)的工作方式基本相同，亦即當電子與空穴聚合時發出光，其發射波長取決于所使用的材料。不同的是，LED光的光譜范圍比較窄，而半導體激光器發出的光基本是單一波長。半導體激光器的發射波長范圍可以從紅外線到紫外線，且已廣泛應用于光纖通訊、條形碼讀取器、光盤閱讀器和激光打印等領域。但截至目前為止，半導體激光器在常規照明中的應用則被證明是不切實際的。
和傳統激光一樣，半導體激光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，半導體激光器的功能類似于傳統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。當受激光子的產生抵消并超過內部損耗時，設備開始「發射激光」，即發射單一波長的相干光。
傳統LED和半導體激光器之間也存在一些相似之處：兩者都由AC-DC驅動器供電，并且在溫度升高時，光輸出都會下降。但與傳統LED不同的是，半導體激光器似乎不受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)。對于照明產品應用，常規藍光LED比半導體激光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。
盡管激光二極管在上世紀60年代就已經出現，但直到最近才具有足夠高的能效，而被考慮用于照明應用，尤其是用于汽車的高端車燈中。BMW就提供了激光前照燈，并聲稱它比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激光器來產生白光光束，然后利用填充了熒光粉的透鏡將其聚焦，從而產生高強度白光。
半導體激光器在未來是否可用于一般照明呢？熒光粉轉換白光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。半導體激光器的能效是傳統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)，半導體激光器的吸引力顯而易見，但將其用于一般照明的缺點在于其發射腔非常窄(大約只有1~2度)。
目前到底有多少公司致力于將半導體激光器用于一般照明，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早于2016年就推出了LaserLight表面黏著(SMD)組件，該組件采用藍光半導體激光器、熒光粉和高流明封裝，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安全認證的半導體激光器光源。
最有可能的情況是，激光半導體首先被應用到特殊建筑的照明產品中，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。但由于半導體激光器傳播的光束很窄，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。
在Baja Designs提供的照明配件照片和視訊中，可以看到越野車中采用的半導體激光器照明。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。
(原文發表于ASPENCORE旗下EDN美國版，參考鏈接：Laser diodes add intensity to narrow-beam lighting，by Yoelit Hiebert)
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