Лазерные светодиоды характеристики


Светлый угол - светодиоды • Лазер на светодиодах

Освещение предприятий, офисов, улицы с помощью светодиодов. Готовые решения и конструкция светодиодных светильников для работы в производственных условиях.

Лазер на светодиодах

soratnik » 10 окт 2012, 17:34

Появилась идея сделать лазер на светодиоде... Ну не такой мощный как гиперболоид, но что бы для мелкого штучного применения можно было использовать. Нанести гравировку на железяке или стекло за матировать или надпись написать на чем либо. Что бы в руке можно держать и работать. Вроде в винчестерах применяют диодный лазер для нарезки дисков, но там принцип немного другой по моему. А есть ли такое мощные и на столько узконаправленные диоды которые можно было бы использовать именно как лазер? soratnik Scio me nihil scire   Сообщений: 1037Зарегистрирован: 29 янв 2011, 23:02Откуда: г. Калининград Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 32 раз.

Re: Лазер на светодиодах

Связист » 10 окт 2012, 18:10

Ну во-первых лазеры применяют не в винтах а cd и dvd резаках, во вторых, мощи для матирования стекла однозначно не хватит, а вот зрение можно потерять, если не осторожно обращаться. Воще, бытовые лазеры маломощные, дл подобных применений не годятся. Так, что не советую.

Связист Scio me nihil scire   Сообщений: 2072Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:33Откуда: Ангарск Благодарил (а): 23 раз. Поблагодарили: 45 раз.

Re: Лазер на светодиодах

soratnik » 10 окт 2012, 18:25

Ну понятно, что меры безопасности и все остальное нужно обязательно применять. Но все же. Есть такая возможность, что бы в руке держать и как ручкой писать??? Ну или типа того... и есть ли в принципе?

soratnik Scio me nihil scire   Сообщений: 1037Зарегистрирован: 29 янв 2011, 23:02Откуда: г. Калининград Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 32 раз.

Re: Лазер на светодиодах

Связист » 10 окт 2012, 18:32

В принципе, можно и в руке держать, и писАть, но, токо, если достать промышленный лазер (вроде размеры сейчас позволяют, токо смысл его в руке держать?). А бытовой не проканает.

Связист Scio me nihil scire   Сообщений: 2072Зарегистрирован: 08 янв 2012, 20:33Откуда: Ангарск Благодарил (а): 23 раз. Поблагодарили: 45 раз.

Re: Лазер на светодиодах

nae » 10 окт 2012, 22:39

Лазерный меч - это у жидаев в кино ....КПД зелёных китайских лазерных указок на 50мВт менее 5%.Лазер пилит, если его сфокусировать в точку. Чем уже спектральный пик излучение - тем меньше точка (и проще объектив). У светодиода ширина спектра ~50нм, у лазера 1-2нм, есть и сверхтонкие спектры, но "немного" дороже. Т.е. свет светодиода можно сфокусировать в каку-нибудь точку, но она будет большая и чтобы расплавить материал понадобится огромная мощность. А огромную мощность в СД взять негде - мощность наращивается площадью, а большую площадь труднее фокусировать...Я видел медицински лазерный скальпель - штука типа масляного радиатора на колёсиках, к которой подключена педалька от швейной машины и волновод идущий в инструмент, который хирург и держит в руке. Эта штука резала плоть!

Вольность ведёт человека к рабству, тогда как дисциплина - путь к свободе. (восточная мудрость)

nae Искра знания   Сообщений: 482Зарегистрирован: 24 сен 2012, 19:47Откуда: Бердск Благодарил (а): 29 раз. Поблагодарили: 20 раз.

Re: Лазер на светодиодах

изобретатель » 10 окт 2012, 22:54

Связист писал(а):В принципе, можно и в руке держать, и писАть, но, токо, если достать промышленный лазер (вроде размеры сейчас позволяют, токо смысл его в руке держать?). А бытовой не проканает.

Неверное движение рукой и отраженный лучик попадает в глазик... как минимум ожог сетчатки. Лазерный луч не разлагается на спектр, а фокусируется оптикой весьма концентрированно. Нет ничего невозможного, если хорошо подуматьhttp://led-str.ru изобретатель Scio me nihil scire   Сообщений: 8038Зарегистрирован: 01 сен 2010, 10:36Откуда: Стерлитамак Благодарил (а): 92 раз. Поблагодарили: 414 раз.

Re: Лазер на светодиодах

nae » 10 окт 2012, 22:59

Чегой-то он не разлагается - ещё как разлагается... только спектр у него узкий, вот и разложение не заметно

Вольность ведёт человека к рабству, тогда как дисциплина - путь к свободе. (восточная мудрость)

nae Искра знания   Сообщений: 482Зарегистрирован: 24 сен 2012, 19:47Откуда: Бердск Благодарил (а): 29 раз. Поблагодарили: 20 раз.

Re: Лазер на светодиодах

soratnik » 10 окт 2012, 23:10

Что бы сделать гравировку на пластике какой примерно мощности диод нужен будет? Для защиты глаз есть ведь спец очки?!?!?!?

И еще если два и ли три маломощьных установить так, что бы их лучи соединялись будет ли эффект удвоения мощности в точке пересечения?

soratnik Scio me nihil scire   Сообщений: 1037Зарегистрирован: 29 янв 2011, 23:02Откуда: г. Калининград Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 32 раз.

Re: Лазер на светодиодах

nae » 10 окт 2012, 23:26

Если Вы соедините в одной фокусной точке два диода - вам надо в ювелиры идти...Вы просто физически не сможете собрать в точку квадрат мощного диода реальным объективом. Потребуется линзочка с метровым диаметром или больше...

Вольность ведёт человека к рабству, тогда как дисциплина - путь к свободе. (восточная мудрость)

nae Искра знания   Сообщений: 482Зарегистрирован: 24 сен 2012, 19:47Откуда: Бердск Благодарил (а): 29 раз. Поблагодарили: 20 раз.

Re: Лазер на светодиодах

ilkose » 11 окт 2012, 00:19

Я думал по названию темы речь о накачке рабочего тела лазера светодиодным светом идет, а тут вот оно что...

ilkose Scio me nihil scire   Сообщений: 2152Зарегистрирован: 27 дек 2009, 22:37Откуда: Новоалтайск Благодарил (а): 46 раз. Поблагодарили: 87 раз.

Re: Лазер на светодиодах

nae » 11 окт 2012, 01:00

Резюм - переносным лазером не попилить.

Вольность ведёт человека к рабству, тогда как дисциплина - путь к свободе. (восточная мудрость)

nae Искра знания   Сообщений: 482Зарегистрирован: 24 сен 2012, 19:47Откуда: Бердск Благодарил (а): 29 раз. Поблагодарили: 20 раз.

Re: Лазер на светодиодах

vadimka » 11 окт 2012, 18:27

Проще взять линзу и на солнышке...Оно вроде как несерьезно, но реальная мощность будет побольше чем у полупроводникового ( светодиодного лазера)

vadimka Scio me nihil scire   Сообщений: 5107Зарегистрирован: 10 окт 2010, 22:38Откуда: Чуйская долина -- Норд - Рейн-Вестфалия (Рур гебит) Germany,Wesel Благодарил (а): 223 раз. Поблагодарили: 170 раз.

Re: Лазер на светодиодах

soratnik » 11 окт 2012, 19:27

nae писал(а):Если Вы соедините в одной фокусной точке два диода - вам надо в ювелиры идти...Вы просто физически не сможете собрать в точку квадрат мощного диода реальным объективом. Потребуется линзочка с метровым диаметром или больше...

наверно я не правильно выразился. Два диода со своей оптикой светят НЕ параллельно их лучи где то пересекаются и вот в этом месте пересечения будет удвоение мощности или нет?

soratnik Scio me nihil scire   Сообщений: 1037Зарегистрирован: 29 янв 2011, 23:02Откуда: г. Калининград Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 32 раз.

Re: Лазер на светодиодах

soratnik » 11 окт 2012, 19:28

vadimka писал(а):Проще взять линзу и на солнышке...Оно вроде как несерьезно, но реальная мощность будет побольше чем у полупроводникового ( светодиодного лазера)

100руб не получишь хоть и не плохая идея

soratnik Scio me nihil scire   Сообщений: 1037Зарегистрирован: 29 янв 2011, 23:02Откуда: г. Калининград Благодарил (а): 2 раз. Поблагодарили: 32 раз.

Re: Лазер на светодиодах

vadimka » 12 окт 2012, 03:35

Дык это , типа для сЕбе..... vadimka Scio me nihil scire   Сообщений: 5107Зарегистрирован: 10 окт 2010, 22:38Откуда: Чуйская долина -- Норд - Рейн-Вестфалия (Рур гебит) Germany,Wesel Благодарил (а): 223 раз. Поблагодарили: 170 раз.

Вернуться в Светодиоды в промышленности

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: большой, alex_qwerty, Alexa [Bot], Alexshkid, Bing [Bot], Brumor, comrad, Светочъ, DiplomatTomato, doctor9911, dua3, Electron79, Евгений 2, Евгений E, George, gold555, Google [Bot], Google Feedfetcher, hasan99, ivanko, Kizilkum, kulibin, Majestic-12 [Bot], makrf, Mrake, Myrzilka, newlighter, nicksnn, Nitro, olegbr, Олег64, papahen, pcprofiles, Pensioner, ptaha, rumvin, [email protected], Sa300d, VA, Vivat, Vladimir-city, Vladler, Ходжа 2010, Yahoo [Bot], Zadnitca, Знак, ИсточникСвета, Лоцман, молодой дед, Михаил Кусков, НеАйс, низя, Тимур З, Яндексбот



ledway.ru

Лазерные светодиоды и лазерные лампы

Лазерные диоды, где генерация лучей осуществляется при помощи установленных полупроводников, открывают огромные возможности для их применения в различных областях деятельности. Лазерный светодиод может быть применен в проводах оптических носителей информации, измерительных приборах, принтерах, в качестве осветительных приборов для автомобилей. Пожалуй, что именно последний вариант использования лазерных светодиодов вполне заслуженно вызывает массовый интерес со стороны покупателя, оценивающего все преимущества новинки. Не мудрено, ведь характеристики светодиодных фар значительно превосходят существующие, что и побуждает потребителя купить лазерный светодиод для установки на автомобиль.

История создания и преимущество лазерных фар

Лазерные светодиоды впервые стали использоваться для автомобилей немецким концерном BMW – модели BMW i8 стали одними из первых, на которых в промышленном производстве устанавливались инновационные фары.

Конструкция таких осветительных приборов относительно проста:

  • на рамочной основе крепится 3 лазерных элемента;
  • обязательными элементами конструкции являются «фосфорная» линза и светоотражатель, что позволяет направить лучи от отражателя на «фосфорную» линзу, благодаря чему и начинается излучение света.

Автоконструкторы уверенно заявляют, что лазерный светодиод значительно превосходит даже светодиодные элементы по следующим параметрам:

  • в 1000 раз яркость свечения больше;
  • энергопотребление значительно ниже;
  • срок службы светодиодных ламп – не менее 10 тысяч часов.

Лазерные лампы генерируют мощный свет в очень ограниченном пространстве. Светодиодный поток света направлен в точку размером в несколько микрон. Его интенсивность обеспечивает большую дальность распространения, поэтому фары в будущем могут быть более компактные. Сочетание дизайна и функциональности делают лазерные светодиоды перспективным направлением в развитии автомобильной светотехники.

Безопасны ли лазерные светодиоды для человека?

Имеются научно обоснованные данные, демонстрирующие отсутствие вредного воздействия лазерного светодиода на организм человека. Световой поток генерируется именно в «фосфорной» линзе с желтым фосфором – химическим элементом, абсолютно безопасным для здоровья человека.

Секрет безопасности светодиодных фар, несмотря на громкое слово «лазер», кроется в том, что в осветительных приборах он обеспечивает лишь питание - лазерные светодиоды создают направленное излучение, находящееся в голубой области свечения. Система зеркал (отражатели) направляет этот поток на линзу с флуоресцентным составом (фосфорсодержащим). Этот «фосфор», поглощая энергию, созданную лазерным светодиодом, излучает приятный глазу мощный свет.

Долгая работа лазерных диодов возможна при стабильных параметрах напряжения, которые обеспечивает драйвер. Компактный и эффективный драйвер лазерного диода является источником тока для питания и управления диодов. Сам лазерный светодиод не подключают к работающему драйверу. Драйвер задает параметры импульсов от одиночных до непрерывного режима работы.

Существует два типа драйверов — импульсные и линейные. Линейный драйвер получает большее напряжение, чем нужно диоду, которое потом выделяется в виде тепла.

Развитие технологий позволило получать лазерный луч и в домашних условиях. Для этого необходимо приобрести диод, который будет создавать необходимое излучение. В промышленности используются диоды разной мощности, для домашнего применения достаточно лазерного диода с оптической мощностью 8 Вт. Можно изобрести маленькое устройства, типа, уровнемера. При этом важно учитывать, как прибор будет подключаться к питанию. Невозможно подключение лазерного диода напрямую к аккумулятору. Здесь есть свои особенности: избегать статического напряжения и не допускать всплесков напряжения. Лазерные светодиоды должны работать при номинальном токе. При его превышении сократится время их эксплуатации.

Лазер с мощностью в 5мВт считается не очень опасным. Крайне опасны инфракрасные и фиолетовые лучи, которые плохо видны. Можно получить повреждение зрения, не заметив, что излучение направлено прямо в глаз. Поэтому лучше избегать инфракрасных и более мощных лучей. Нельзя смотреть на выход луча без защитных средств, можно через видеокамеру или камеру мобильного телефона. Есть специальные очки для защиты, но очки против зеленого лазера пропустят инфракрасное излучение.

Экономия и удобство

Еще 10 лет использование светодиодных ламп в светильниках только разрабатывалось в умах инженеров. Сегодня это активно применяется. Наряду с этим появляются смежные технологичные устройства, повышающие ценность светильников - светодиодные приборы со встроенными датчиками. Такие светодиодные устройства с датчиком движения освещают территорию, экономят электроэнергию, очень удобны в эксплуатации. Если в основе устройства светодиодная лампа, то прибор окупится очень быстро, за счет невысокого уровня энергопотребления. Светодиодные лампы с автоматической коммутацией предназначены для помещений с низкой посещаемостью (кладовые, лестницы, коридоры, гаражи). После включения светодиодная лампа отключится только после полного отсутствия передвигающегося объекта.

Наиболее востребованной комплектацией являются следующие варианты устройств:

  • светодиодные светильники с датчиком движения
  • светодиодные светильники с датчиком освещенности
  • светодиодные светильники с датчиком освещенности и движения
  • светодиодные светильники с датчиком звука.

Применение светодиодных элементов

Появление лазерных светодиодных элементов сыграло революционную роль в создании электронных приборов. Мощный лазерный инфракрасный диод - отличный источник излучения. Его используют в волоконно-оптической системе передачи информации и других сферах. Инфракрасный тип диода применяется для создания качественной и эффективной подсветки. Оптическая мощность и хорошие эксплуатационные характеристики позволяют применять их в высокоточных измерительных устройствах на производстве и в быту. Такие диоды используются в лазерных указках, DVD приводах, в аппаратуре в качестве лампочек индексации, в оптических запоминающих устройствах.

Лазерные мощные диоды дают возможность создавать лучи, с помощью которых можно вернуть человеку зрение. Лазерные светодиоды используются для измерения оборотов двигателя, корректировке уровня при строительстве, а также в других технологических процессах. «Чистый» свет светодиодных ламп и узкий спектр излучения особенно ценен в дизайнерском освещении.

led-svetodiody.ru

Светодиоды, их свойства и технология изготовления

Конструкции полупроводниковых лазерных диодов и светодиодов (СД) , применяемых в ВОСП, весьма разнообразны. Конструкции СД выбирают с таким расчетом, чтобы уменьшить собственное самопоглощение излучения, обеспечить режим работы при высокой плотности тока инжекции и увеличить эффективность ввода излучения в волокно. Для повышения эффективности ввода используют микролинзы как формируемые непосредственно на поверхности прибора, так и внешние.

В настоящее время получили распространение две основные модификации СД: поверхностные и торцевые. В поверхностных СД излучение выводится в направлении, перпендикулярном плоскости активного слоя, а в торцевых из активного слоя- в параллельной ему плоскости. Схематическое изображение конструкции СД обоих типов приведено на рисунке. Для улучшения отвода тепла от активного слоя при высокой плотности токанакачки применяют теплоотводы.

Вывод излучения в СД поверхностного типа на арсениде галлия осуществляют через круглое отверстие, вытравленное в обложке. В это отверстие вставляют оптическое волокно и закрепляют его с помощью эпоксидной смолы. Такую конструкцию светодиода называют диодом Барраса. Известны также конструкции поверхностных СД с выводом излучения непосредственно через подложку. Такие конструкции применяются в СД на четырехкомпонентном соединении GaInAsP. В этом случае подложка из InP является прозрачным окном.

В торцевых СД с двойной гетероструктурой вывод излучения активного слоя осуществляют с торца, как и в лазерных диодах. Благодаря полному внутреннему отражению оптическое излучение распространяется вдоль перехода. С помощью полосковой конструкции нижнего омического контакта, а также щели на задней части активного слоя активная область ограничена, что позволяет избежать лазерной генерации . Так как генерируемое излучение при выводе наружу проходит через активный слой,то имеет место самопоглощение излучения в этом слое. Для уменьшения самопоглощения активный слой выполняют очень тонким (0,03...0,1 мкм).В результате излучение распространяется главным образом в ограничивающем слое , который благодаря большой ширине запрещенной зоны имеет небольшие потери на поглощение.

Излучение СД возникает в результате спонтанной излучательной рекомбинации носителей заряда и поэтому является некогерентным ,а следовательно относительно широкополосным и слабонаправленным.

Особо следует выделить суперлюминесцентные СД. В этих диодах помимо спонтанной рекомбинации с излучением используется процесс индуцированной рекомбинации с излучением; выходное излучение является усиленным в активной среде. Суперлюминесцентные СД представляют собой торцевые СД, работающие при таких высоких плотностях тока инжекции, что в материале активного слоя начинает наблюдаться инверсная населенность энергетических уровней.

Принципиальным отличием лазерного диода от СД является наличие в первом встроенного оптического резонатора, что позволяет при условии превышения током инжекции некоторого порогового значения получить режим индуцированного излучения,которое характеризуется высокой степенью когерентности. Наиболее часто в качестве оптического резонатора используют: плоский резонатор Фабри-Перо и его модификации, включая составные и внешние резонаторы, резонаторы с распределенной обратной связью (РОС-резонатор) и с распределенным брэгговским отражателем (РБО-резонатор).Плоский резонатор образуется обычно параллельно сколотым торцам полупроводника ,а РОС- и РБО-резонаторы --путем периодической пространственной модуляции параметров структуры, влияющих на условия распространения излучения. При совмещении периодической структуры с активной областью получают РОС-диод,а при размещении периодической структуры за пределами активной области -- РБО-лазерный диод.

Преимуществами РОС- и РБО-лазерных диодов по сравнению с обычным лазерным диодом с резонатором Фабри-Перо являются: Уменьшение зависимости длины волны излучения от тока инжекции и температуры, высокая стабильность одномодовости и одночастотности излучения, практически 100-процентная глубина модуляции. Так, если в лазерном диоде с резонатором Фабри-Перо температурный коэффициент порядка 0,5...1 нм/ ° С.Кроме того РОС- и на отказ. Кроме того, для РБО-структуры позволяют реализовать интегрально-оптические схемы. Основным их недостатком является сложная технология изготовления.

Полупроводниковые излучатели в общем случае определяются комплексом параметров и характеристик ,включая габаритные и присоединительные размеры. Однако с точки зрения их применения в качестве компонентов ВОСП важное значение имеет ограниченный набор параметров и характеристик, которые чаще всего и приводятся в паспортных данных конкретных приборов.

Наиболее важными для применения в ВОСП параметрами являются: средняя мощность излучения, ширина излучаемого спектра, время нарастания и спада импульса излучения при импульсном возбуждении тока накачки, падение напряжения на диоде и наработка лазерных диодов и торцевых светодиодов ,обладающих узкой диаграммой направленности, существенное значение имеют углы расходимости по уровню половинной мощности. Эти углы обычно определяют по направлению излучения в параллельной и перпендикулярной переходу плоскостях и обозначают соответственно и .Оба угла характеризуют поле излучения в дальней зоне и обычно =10...30 ° и =30...60 ° .

Средняя мощность излучения при работе при работе излучателя в непрерывном режиме определяет полную мощность, излучаемую поверхностью активной области прибора в направлении вывода излучения.

Длину волны излучения определяют как значение, соответствующее максимуму спектрального распределения мощности, а ширину излучаемого спектра - как интервал длин волн, в котором спектральная плотность мощности составляет половину максимальной. Огибающая спектрального распределения излучения светодиода имеет примерно форму гауссовской кривой с = 20.....50 нм. Для лазерных диодов с резонатором Фабри - Перо ширина спектра значительно уже ( порядка 1.....4 нм ) и еще меньше для РОС - и РБО - лазерных диодов, у которых в зависимости от конструкции она может составлять 0,1.... 0,3 нм. Минимальная ширина спектра достигается в лазерных диодах с внешними резонаторами, у которых она в зависимости от типа резонатора лежит в пределах 1...1500 кГц.

Для высокоскоростных ВОСП важное значение имеют динамические свойства лазерных диодов, которые проявляются в зависимости спектральной характеристики от скорости передачи при непосредственной модуляции мощности излучения путем изменения тока накачки. У одномодового лазерного диода с резонатором Фарби - Перо увеличение скорости передачи сопровождается изменением модового состава, что характеризуется динамическим расширением спектра до 10 нм при модуляции с частотой порядка 1....2 Ггц .Для РОС- и РБО-лазерных диодов при модуляции в диапазоне 0,25...2 Ггц имеет место лишь незначительный сдвиг (порядка 0,2 нм) при сохранении высокой степени подавления побочных мод. Поэтому эти лазерные диоды часто называют динамически одномодовыми.

Быстродействие источников излучения оценивается временем нарастания и временем спада мощности излучения при модуляции импульсами тока накачки прямоугольной формы достаточной длительности ( ).Для оценки и обычно используют уровни 0,1 и 0,9 от установившегося значения мощности. Часто быстродействие определяется максимальной частотой модуляции. Для светодиодов эта частота может достигать 200 Мгц , а у лазерных диодов - значительно больше (несколько Ггц).Ограничение частоты модуляции светодиодов связано со времененм жизни неосновных носителей, а лазерных диодов - с корреляцией между концентрацией инжектируемых носителей и потоком фотонов ,возникающих вследствие их рекомбинации .

К параметрам ,определяющим статический режим работы полупроводникового излучательного диода , относят падение напряжения на диоде и ток накачки при прямом смещении. Кроме этих параметров статический режим работы характеризуется ватт-амперной характеристикой . На ватт-амперной характеристике лазерного диода можно выделить точку излома, которая определяется пороговым током накачки I пор .П ри токах накачки выше порогового лазерный диод работает в режиме индуцированного излучения и мощность его очень быстро растет с увеличением тока накачки. Если ток накачки меньше порогового ,то прибор работает в режиме спонтанного излучения и излучаемая мощность мала. Одновременно резко уменьшается быстродействие и существенно расширяется ширина излучаемого спектра. Поэтому лазерные диоды в динамическом режиме работы требуют начального смещения постоянным током, примерно равным пороговому току. Наклон ветви ватт-амперной характеристики лазерного диода, расположенной правее I пор ,характеризует дифференциальную квантовую эффективность д= dP/dI н, которая зависит от конструкции прибора и его температуры. Типичные значения дифференциальной квантовой эффективности лазерных диодов составляют 0,1...0,2 мВт/мА,а пороговый ток лежит в пределах 10...100 мА.

Для лазерных диодов характерна температурная зависимость порогового тока и дифференциальной квантовой эффективности. С ростом температуры пороговый ток увеличивается, а дифференциальная квантовая эффективность уменьшается. Изменение температуры приводит также к изменению длины волны излучения. Наибольшей температурной нестабильностью обладают лазерные диоды с резонатором Фабри-Перо. Лазерные диоды с РОС- и РБО-резонаторами более термостабильны. Для уменьшения температурных влияний применяют специальные меры , например используют теплоотводы с элементом Пелтье. Параметры и характеристики светодиодов имеют достаточно высокую температурную стабильность, что делает их более простыми в эксплуатации.

Надежность полупроводниковых излучателей определяется наработкой на отказ или интенсивностью отказов. Лазерные диоды , созданные в начале 80-х годов, обладали существенно меньшей надежностью по сравнению со светодиодами. Однако в последнее время благодаря совершенствованию конструкций и технологии изготовления ее удалось значительно повысить и довести до приемлемой величины.

  © Реферат плюс

referatplus.ru

Лазер из DVD-RW привода. - Лазер из DVD-RW привода - Своими руками - Каталог статей

Смотрите видео на каналах:

 

Предлагаю Вашему вниманию статью, описывающую создание мощного красного лазера, способного зажигать спички и прожигать различные предметы!

Для получения прожигающего красного луча (650нм) необходим пишущий DVD привод, можно старый и сломанный (скорее всего лазерный диод там рабочий). Подойдёт и CD-RW привод, также и пишущий Blu-ray дисковод, только первый будет светить практически невидимым инфракрасным лучом (780нм), а второй фиолетовым (405нм).

Разбираем привод и ищем примерно такой лазерный диод:

 

 

Он вставлен в металлический теплоотводящий корпус. А этот корпус вставлен ещё в металлическую основу. Вытаскивать лд из основы и корпуса или нет - решать Вам. Плоские бескорпусные лд вытаскивать точно не стоит. Я оставил в корпусе - радиаторе, а из основы вытащил. Это всё влияет на отвод тепла, который необходим! Встречал мнение, что теплоотвода каретки не хватает при питании лд неимпульсным током. Возможно это правильно в отношении некоторых моделей приводов, или, если требуется получить максимальную мощность.

В DVD-RW 2 лазерных диода, один инфракрасный, для проигрывания и записи CD, а второй красный для записи и проигрывания DVD. Можно сделать 2 лазера! А из BD-RE - целых три! В современных моделях DVD-RW используют сдвоенные лд на одном кристалле.

Включать одновременно красный и инфракрасный диоды на большом токе в таких сборках нельзя! Лазерный диод боится статического электричества, поэтому сразу же, как увидите 3 ножки лд, обмотайте их неизолированной проволокой! 

Нельзя направлять лазерный луч в глаза и на отражающие поверхности, т.к. это может привести к частичной или полной потере зрения!!! Это также относится к невидимому инфракрасному лазеру, потому что он обладает такой же прожигающей способностью, как и красный или фиолетовый!!!

Лазерный диод необходимо питать определённым током, превышение которого вызывает перегрев лд, в результате он будет светить как обычный светодиод или вообще перегорит. Чтобы избежать этого, нужно собрать специальную схему - драйвер.

 

Схема 1:

 

 

Конденсаторы любого напряжения (от 3В) C1 ёмкостью 0.1мкФ и С2 ёмкостью 100мкФ защищают от статического электричества и обеспечивают плавность переходных процессов. После их присоединения к лд, проволоку с выводов можно снять. На один из выводов и на корпус подаётся минус, на второй вывод плюс, третий вывод не используется. Расположение полюсов хорошо видно на второй схеме. У некоторых ЛД, на корпус подаётся +. Такое я встречал у 808нм лд. У сдвоенных диодов средний вывод общий минус G, крайние выводы плюс: C для питания CD, D для питания DVD.

Для питания этой схемы удобно использовать аккумулятор от мобильника или 3 аккумулятора АА. Напряжение аккумуляторов может быть больше указанного, особенно сразу после зарядки (до 4,2 В, при указанных 3,7 В), поэтому проверяйте его мультиметром!

Примерное соответствие скорость записи DVD, силы тока и мощности лазерных диодов:

16х - 250-260мА. Мощность 200мВт.

18х - 300-350мА.

20х - 400-450мА. Мощность 270мВт.

22х - 450-500мА. Мощность 300мВт.

24x - 450-500мА.

Мощность ИК ЛД в CD-RW - 100-200мВт.

Мощность фиолетового ЛД в BLU-RAY RW - 60-150мВт.

Мощность фиолетового ЛД в непишущем BLU-RAY - 15мВт.

Указанные выше связи скорости записи и силы тока могут быть применимы не ко всем лд, например при проверке 2-х сдвоенных на одном кристалле лд выяснилось, что при напряжении 3В на один из них шёл ток 260мА, на второй - 280мА, что соответствует 16х, хотя приводы были 24х. Поэтому стоит больше обращать внимание на падение напряжения, чем на связь скорости и тока, указанные выше. Инфракрасные лд в этих кристаллах создавали ток 110мА при напряжении 2,2В. При 250мА они тоже продолжали работать, напряжение превысило безопасное падение и дошло до 2,8В, что может вызвать сокращение срока службы или перегорание в некоторых случаях.

 

 

Предварительно можно узнать требуемое сопротивление резистора R1 по формуле:

R1=(Uвх.-Uпад.)/I , где:

Uвх. - напряжение от аккумулятора,

Uпад. - падение напряжения на лд. Приблизительное безопасное Uпад. для красного (650нм) - 3В (для маломощного из непишущего DVD устройства такое напряжение может оказаться чрезмерным), для инфракрасного (780нм) - 2.2В, для инфракрасного (808нм) - 1.9В, для фиолетового (405нм) - 5.5В, для синего (445нм) - 4-4.4В.

I - сила тока, указанная в таблице выше.

Пример для красного лд: R1=(3.6В-3В)/0.25А=2.4 Ом

Мощность резистора: P=(Uвх.-Uпад.)^2/R=(3.6В-3В)^2/2.4 Ом=0,15Вт или P=(Uвх.-Uпад.)*I=(3.6В-3В)*0.25А=0,15Вт

Рекомендуется первоначально ставить резистор большего сопротивления, чем получилось по формуле, измеряя значение силы тока мультиметром. Это нужно для защиты нестандартных лд, которые при 3В могут создавать чрезмерный ток. И далее уменьшать сопротивление, следя за током.

 

Схема 2:

 

 

Минус первой схемы был в том, что проседание напряжения аккумулятора при разрядке вызывает линейное падение яркости лазера.

В этой схеме такой проблемы нет, благодаря использованию регулируемого стабилизатора КРЕН12А или его аналога LM317T.

Но этот стабилизатор компенсационный, подаваемое напряжение должно быть на 1.4В больше, чем нужно нам, т.е. для получения 3В на лд, на схему надо подавать от 4.4 В до 37 В, а на выходе всё - равно будет 3В (при правильном подборе резисторов). Если подключить менее 4.4В, то яркость лазера будет падать, как и в схеме 1, по мере дальнейшей разрядки аккумулятора. Для 780нм лд (2,2 В, 110 мА) на схему подаётся от 3,8 В до 37 В.

Данная схема может не подойти для ЛД, у которых вольт-амперная характеристика сильно плавает от изменения температуры, и вызвать их перегорание, если вовремя не заметить превышение тока. Есть информация, что такой эффект наблюдается в синих лд. Поэтому, необходимо замерять ток до полного разогрева лд, чтобы убедиться, что не произошло превышения.

R1 рекомендуется использовать сопротивлением 240 Ом.

R2 высчитывается по формуле:

R2=R1*(Uвых.-Uопор.)/Uопор.

Пример для красного лд:

R2=240 Ом*(3В-1.25В)/1.25В=336 Ом

Рекомендуется первоначально R2 ставить меньшего сопротивления, чем получилось по формуле, одновременно измеряя силу тока лд, подключив последовательно с ним мультиметр. Это нужно для защиты нестандартных лд, которые при 3В могут создавать чрезмерный ток. И далее увеличивать сопротивление R2, следя за током.

Конденсаторы такие же, как и в первой схеме.

Резисторы должны быть качественно присоединены к схеме (переменный резистор должен быть полностью исправным, без малейших размыканий цепи). Потеря контакта вызовет повышение напряжения на ЛД, из-за чего он мгновенно перегорит!

 

Жду всех на каналах:

Пожалуйста, поделитесь понравившимися видео в соцсетях и на других сайтах!

 

Схема 3:

 

 

Эта схема отличается от второй тем, что поддерживает стабильный ток, а вторая поддерживает стабильное напряжение. Ограничивает ток 250 мА, при условии, что переменный резистор настроен на 0 Ом и постоянные резисторы (резистор подходящей мощности на 5 Ом) , номиналы которых указаны на схеме. Питание схемы с красным лд током 250 мА: от 5,7 В до 37 В. С инфракрасным (2,2 В 110 мА) от 5 В до 37 В.

По сравнению со второй схемой, резистор может сильно нагреваться, а микросхема здесь нагревается меньше. 

Конденсаторы идентичны применяемым в первых двух схемах.

Сопротивления с изображения нужно пересчитывать под конкретный тип ЛД!

 

 

Резистор рассчитывается по формуле:

R=1.25/I, где R - это сумма сопротивлений резисторов схемы, I - сила тока.

Для получения силы тока 250 мА, необходимо использовать резистор 5 Ом.

Подбирайте силу тока регулировкой переменного резистора, следя за показаниями мультиметра. Обратите внимание, что для правильной работы стабилизатора нужно использовать напряжение большее, чем во второй схеме.

Необходимо собрать схему, и только потом подключать источник питания. Подключение ЛД к включённой схеме может вызвать его перегорание! 

Ниже фото моего лазера. Он закреплён на батарейном отсеке на 3 AA аккумулятора, также туда приклеена кнопка. Основная конструкция из алюминиевого конструктора играет роль радиатора.

 

Свет лазерного диода расходится как от обычного светодиода, а нам нужен лазерный луч! Для этой цели необходимо использовать коллиматор, т.е. линзу, которая сфокусирует излучение в луч. Я использовал линзу от лазерной указки, также можно использовать выходную линзу из привода. В моей сборке линза приклеена двухсторонним скотчем к пластине, которая как бы подвешена на двух пружинках. Вращением двух гаек, осуществляется фокусировка лазера - линза приближается или удаляется от лд.

Вид со стороны коллиматора:

 

 

И пару фотографий устройства в работе. В сторону, откуда светит луч:

 

 

В сторону, куда светит лазер:

 

 

Наиболее удобная настройка фокусировки возможна при использовании коллиматора от дешёвой указки, приклеенной эпоксидным клеем к ЛД. В моём случае пришлось сточить коллиматор на величину выреза, куда вставлялась плата. Фото ниже.

 

И несколько слов о зелёных, жёлтых, голубых и синих полупроводниковых лазерах.

Из-за того, что мощных лазерных диодов этих цветов пока не удалось создать (только в 2012 году появилась информация о создании 50 мВт зелёного лазерного диода) или они очень дороги, то в лазерах таких цветов используют инфракрасный лазерный диод 808нм с преобразованием излучения с помощью кристаллов в нужный цвет - это твердотельные лазеры с диодной накачкой.

Схема получения зелёного луча из невидимого инфракрасного:

 

 

ИК 808нм проходит через кристалл YVO4:Nd3+ (ванадат иттрия, активированный ионами неодима), после прохождения превращается в ИК 1064нм, далее происходит внутрирезонаторная генерация второй гармоники на нелинейном кристалле КТР (KTiOPO4 фосфат титанила калия) и на выходе из этого кристалла - зелёный луч!

В жёлтых лазерах 808нм луч конвертируется в 1064нм луч, далее 1064нм луч конвертируется в луч 1342нм и только потом удваивается в луч 593,5нм. КПД жёлтых лазеров в этой схеме составляет около 1 %.

 

 

Голубой 473нм лазерный луч обычно получают путем удвоения частоты 946нм лазерного излучения. Для получения 946нм используется кристалл алюмоиттриевого граната с добавками неодима (Nd:YAG).

 

А вот синий лазер 445нм и фиолетовый 405нм, собраны также как и красный, без дополнительных кристаллов, используя лд своего цвета.

 

Видео зажигания спички 100мВт фиолетовым лазером через дополнительную линзу, для получения более узкого луча.

 

Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!

 

Gif анимация преобразования 808нм в RGB:

И фото окончательной версии лазера на литиевом аккумуляторе:

 

Жду всех на каналах:

Пожалуйста, поделитесь понравившимися видео в соцсетях и на других сайтах!

 

Новые статьи добавлены на второй сайт, на который можно перейти через кнопку "Спектроскопия" в меню сайта!

polno.my1.ru


Смотрите также