Лазерный диод: подключение светодиодного лазера
Изначально лазеры представляли собой громоздкие конструкции, состоящие из множества сложных и хрупких узлов. С появлением полупроводниковых элементов размеры и возможности лазеров значительно изменились. Основу конструкции стал составлять лазерный диод, к которому требовалось лишь подвести соответствующее питание.
Получить лазерный луч стало возможно не только в научно-производственных, но и в бытовых условиях. В результате этих изменений появилось множество устройств, использующих лазер в прикладных целях. Областью применения стали:
- техника;
- медицина;
- измерительные устройства;
- в качестве декоративной подсветки.
Приведенный список не является исчерпывающим, поскольку разработки новых устройств и аппаратуры с использованием подобных технологий ведутся постоянно. Рассмотрим особенности конструкции и принцип функционирования лазерного диода.
Содержание
- 1 Принцип работы и особенности конструкции
- 2 Разновидности
- 3 Излучение с какой длиной волны может производить лазерный диод
- 4 Как подключить
- 5 Основные выводы
Принцип работы и особенности конструкции
Принцип работы лазерного диода основан на эффекте рекомбинации фотонов при прохождении p-n перехода. Если организовать достаточно продолжительное расположение электрона и дырки в непосредственной близости друг от друга, выделяется энергия, представленная фотоном. Подобный процесс, запущенный в стабильном режиме, вызовет появление постоянного свечения.
Основным элементом лазерного диода является полупроводниковый кристалл малой толщины с легированными слоями, образующими p и n области. При подаче напряжения на анод начинается активное выделение фотонов, что внешне определяется как устойчивое свечение.
Полупроводниковая пластинка (кристалл) имеет большую площадь по сравнению с толщиной. Фотон, проходя через нее, многократно отразится от верхнего и нижнего слоев, каждый раз вызывая образование новых фотонов. Этот процесс позволяет получить стабильный пучок света, который остается только сфокусировать с помощью линзы.
Важно! Приведенное описание несколько упрощено, но принцип действия элемента передает вполне достоверно. На пpaктике используются разные конструкции, с помощью которых производители пытались избавиться от различных нежелательных эффектов, усилить световой пучок и снизить потери мощности на нагрев или на преодоление сопротивления материала.
Разновидности
Вариантов конструкции лазерных диодов довольно много. Они отличаются друг от друга расположением p-n переходов, конфигурацией полупроводникового элемента и прочими особенностями. Существуют следующие виды:
- диод с p-n гомоструктурой. Одна из первых конструкций, которая сегодня пpaктически не встречается. Нуждается в подаче высокой начальной мощности и прерывании входного сигнала для исключения перегрева;
- с двойной гетероструктурой. Представляют собой кристалл малой толщины, заключенный между двух дополнительных слоев, усиливающих поток фотонов и расширяющих активную область;
- с квантовыми ямами. Они образованы благодаря уменьшению среднего слоя элементов с двойной гетероструктурой. Возникают квантовые ямы с разными энергетическими уровнями, которые играют роль барьера при p-n переходе, способного к выделению фотонов;
- гетероструктурные элементы с раздельным удержанием. Большинство лазерных диодов изготовлены по этой технологии. Ее особенностью является нанесение дополнительных слоев на тонкий центральный кристалл, результатом чего становится эффективное формирование и концентрация светового пучка;
- с распределением обратной связи. В области p-n перехода делается специальная насечка, обеспечивающая создание дифpaкционной решетки. Это позволяет стабилизировать длину волны, способствуя получению более устойчивого светового луча. Используются в сфере телекоммуникаций, а также в оптических устройствах разного типа;
- VCSEL. Это лазер, относящийся к элементам поверхностного излучения. Оснащен вертикальным резонатором, благодаря которому направление луча изменяется — если у остальных видов кристаллов свет движется параллельно граням, то в данной конструкции он излучается в перпендикулярном направлении. Существует еще одна модификация такого элемента — VECSEL. Он обладает пpaктически аналогичной конфигурацией, только с внешним резонатором.
Современные разновидности лазеров демонстрируют высокие эксплуатационные качества, но производители не прекращают разработки новых, более совершенных моделей и конструкций.
Излучение с какой длиной волны может производить лазерный диод
Единицей измерения длины волны лазерного диода является нанометр (нм). С изменением длины волны меняется цвет светового луча, что позволяет изготавливать лазеры с разным цветом пучка (в светотехнике часто используются многоцветные конструкции). Наиболее распространенные лазеры имеют следующие длины волны:
- 650 нм (красный луч). Чаще всего применяется в дисководах, лазерных указках малого радиуса действия, в лазерных строительных уровнях и т.п. луч красного цвета воспринимается как довольно слабый, тусклый, но это только кажущееся ощущение. При увеличении мощности такого луча до 200 мВт можно резать плотную бумагу;
- 532 нм (зеленый луч). Устройства, излучающие поток такого типа. Отличаются хрупкостью и чувствительностью к перепадам температуры. До недавнего времени они стоили значительно дороже других видов лазеров. В то же время, зеленый луч лучше всего воспринимается человеческими органами зрения, что позволяет применять его в строительных лазерах. Даже в солнечную погоду зеленый луч хорошо различается на поверхностях, в отличие от красного, более тусклого потока. Примечательно, что в силу особенностей конструкции вместе с зеленым лучом такие устройства излучают и инфpaкрасный, что создает определенную опасность для человека. Поэтому устройства мощнее 5 мВт промышленностью не выпускаются;
- 405 нм (фиолетовый луч). Невооруженным глазом воспринимается слабо, что вызывает у человека ощущение маломощности потока. На деле ситуация прямо противоположна — луч обладает большой мощностью и интенсивностью, способен нанести органам зрения серьезные травмы;
- 780 нм (инфpaкрасный луч). Опасен для человека своей невидимостью, совмещенной с мощным воздействием на органы зрения;
- 1000 нм. Это также инфpaкрасный луч, который используется в промышленных лазерах для резки листовых материалов разного типа.
Внимание! Выбирая лазерный диод того или иного цвета, важно понимать, что это устройство самостоятельное, имеющее весьма мало общего со светодиодной осветительной техникой. У них разные цели и специфика использования, поэтому критериями выбора станут совершенно другие соображения.
Если для светодиодов важны яркость и цветовая температура, то для лазера главным моментом будет мощность и длина световой волны. Поэтому и подход к выбору этих устройств должен быть своим для каждого вида.
Читайте также Особенности, конструкция и схемы подключения неоновых лампКак подключить
Особенностью лазерного диода является высокая потребность в стабилизированном напряжении питания. В момент перехода на кристалле наблюдается кратковременное увеличение мощности из-за малой площади, увеличивающей концентрацию энергии в данной точке. Это делает необходимым использование специального стабилизатора — драйвера.
Кроме того, напрямую к драйверу элемент тоже нельзя подключать — необходимо использовать токоизмерительный резистор, который включается в разрыв между лазером и драйвером. При этом исчезает электрическое соединение минуса питания с общим минусом схемы. Дополнительным недостатком является неизбежная потеря мощности на резисторе.
Источником тока для лазера могут служить разные устройства:
- батарейка;
- аккумулятор;
- сетевое напряжение 220 В через специальный блок питания.
Два первых варианта способны обеспечить достаточно стабильное напряжение питания, но оно постоянно уменьшается, что также недопустимо. Если используется блок питания стандартного типа, ситуация несколько улучшается, хотя в этом случае нужна качественная защита от пробоя или выхода блока из строя.
При таком подключении используют дополнительные схемы защиты и стабилизаторы, устраняющие всплески и помехи от сетевых скачков. Использование обычного диодного мостика в данном случае не подходит, так как через стандартные выпрямители проходит масса паразитных колебаний и помех.
Драйвер для лазерного диода
Существует две основные конструкции драйверов для лазерного диода:
- импульсный. Это одна из разновидностей импульсного преобразователя напряжения. Способен работать как на понижение, так и на повышение выходного напряжения относительно входного значения. Мощность на входе приближается к показателям на выходе, разница между ними образована некоторыми потерями на нагрев проводников;
- линейный. Как правило, он получает от схемы большее напряжение, чем номинал полупроводника. Разницу обычно компенсируют с помощью транзистора, который излишки энергии отдает в виде тепла. КПД линейных драйверов невысок, что является причиной ограниченного применения.
Важно! Для каждого вида драйверов используется и собственная схема подключения, учитывающая специфику самого драйвера, источника питания и токоограничивающего резистора.
Основные выводы
Лазерные диоды широко используются в разных областях техники и в качестве декоративных установок, светотехнических устройств. В быту их знают довольно ограниченно — как лазерные указки, целеуказатели, строительные уровни и прочие устройства. Особенности конструкции и возможности этих элементов находятся в стадии изучения и разработки. Специалисты считают, что использование лазеров пока недостаточно широко, но перспективы у них весьма высоки. В своих комментариях вы можете высказать собственные мысли о конструкции и свойствах лазерных диодов.
ПредыдущаяСледующаяКомментарии:
Конденсатор используется как ограничителя тока для светодиодов. Разберем как правильно произвести расчет в зависимости от количества светодиодов в цепи....
25 04 2024 16:21:37
Какие диоды чаще используют в фонариках? Выбор самых ярких и мощных диодов для фонарика. Как поменять светодиоды в фонаре?...
24 04 2024 2:36:21
Сегодня мы расскажем вам, какое освещение должно быть в аквариуме и как правильно выбрать световые приборы. Данное дело не такое простое, как может показаться на первый взгляд....
23 04 2024 18:11:47
Смотрите здесь, как поменять лампочку в натяжном потолке. Что надо знать о натяжном полотне. Как заменить разные виды лампочек (светодиодную, галогеновую) во встроенных светильниках или спотах. Когда нужен демонтаж подвесной люстры....
22 04 2024 7:39:12
Блок питания для светодиодной ленты: подробные советы по выбору, подключению, устранению неисправностей. Отличие от драйвера....
21 04 2024 7:59:13
Читайте здесь, что такое коннектор для светодиодной ленты, какие разновидности его бывают, а также чем хаpaктеризуются их наиболее распространенные модификации – NLSC-PLSC, прижимные, прокалывающие и экземпляры для подключения к проводам....
20 04 2024 10:23:35
Устройство и принцип действия светодиодной лампы на 220 вольт. Краткие хаpaктеристики и описание. Какие типы существуют, особенности выбора и подключения....
19 04 2024 11:51:14
Читайте здесь, что собой представляет насадка со светодиодной подсветкой для воды в кране. Особенности и технические хаpaктеристики. Как устроена, из каких элементов состоит и на каком принципе работает, какими достоинствами и недостатками обладает....
18 04 2024 13:13:39
Особенности и виды ультрафиолетовой лампы. Назначение и принцип работы лампы. Как пользоваться лампой дома? Сколько можно находиться под ультрафиолетовой лампой? Плюсы и минусы лампы. Срок службы....
17 04 2024 14:18:39
Кабели марки ВВГ нашли широкое применение как в частном строительстве, так и в промышленности. Это связано с тем, что он имеет достаточно широкий спектр типоразмеров, удобен в монтаже, а его стоимость относительно невысока в сравнении с другими подобными изделиями....
16 04 2024 4:48:27
Основные принципы освещения торгового зала — какие используются виды, нормы по СНиП. Как правильно рассчитать требуемое освещение в помещении магазина. Ошибки при организации, на что обратить внимание....
15 04 2024 17:54:40
Розетка с USB портом в последнее время завоевывает все большее признание во всем мире. Ведь после принятия соответствующего стандарта в 2011 году все мобильные устройства в Европе должны иметь возможность зарядки от данного разъёма....
14 04 2024 21:52:58
Лента светодиодная на 12 вольт широко применяется в промышленности и в быту и популярна за счет своих хаpaктеристик и возможностей использования. О ней мы и расскажем...
13 04 2024 14:38:25
Светодиодные лампы для освещения дома в последнее время применяются все более широко. Главными аргументами в пользу этих осветительных устройств является их энергоэффективность и обещанная производителем долговечность. В то же время вы наверняка слышали множество историй о том, как светодиодные лампы негативно влияют на зрение, на организм человека, да и вообще они не очень удобны в плане эксплуатации. Поэтому в нашей статье мы решили разобраться со всеми аспектами LED освещения и определить их главные достоинства и недостатки....
12 04 2024 19:27:50
Узнайте, что такое освещенность, в чем измеряется, чем отличается от яркости. Читайте, какие приборы используются для измерений, как их правильно провести. Какие важные показатели необходимо учесть при выборе источников освещения....
11 04 2024 4:15:56
Ночник своими руками: подробная инструкция по изготовлению. Преимущества и недостатки использования самодельного ночника в интерьере. Какие материалы лучше выбрать для самостоятельной сборке ночника....
10 04 2024 20:45:57
Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается? Ответ на этот вопрос крайне важен при выборе материалов и сечения проводников, а также в контексте борьбы с последствиями токов короткого замыкания. Поэтому в нашей статье мы постараемся максимально подробно, но при этом на доступном языке, разобраться с причинами нагрева, его этапами и использовании этого свойства проводников на пpaктике....
09 04 2024 21:37:26
Не горит светодиодная лента — основные причины. Диагностика возможных поломок. Как решить проблему и отремонтировать ленту?...
08 04 2024 16:10:29
Узнайте, как производится замена ламп ближнего света у автомобиля Фольксваген Поло. Особенности и типы светильников, используемых в головных блок-фарах, специфика выбора и особые требования. Читайте, какие действия необходимо выполнить для замены ламп....
07 04 2024 21:52:19
Особенности монтажа уличных светильников — как правильно подводить электропитание. Монтаж ландшафтных светильников, фасадного и уличного освещения, какие провода следует использовать. Пошаговая инструкция по подключению своими руками, схема....
06 04 2024 7:32:35
Подсветка полок светодиодной лентой: советы специалистов по установке подсветки своими руками. Какую ленту выбрать и как подключить....
05 04 2024 8:23:34
Читайте здесь, как сделать светодиодное освещение в квартире, какие его разновидности бывают, какие виды осветительных приборов при этом применяются, по каким критериям правильно их выбрать, как рассчитать и соорудить схему, а также из каких основных этапов состоит процеДypa их монтажа....
04 04 2024 2:57:55
Смотрите здесь, что такое лампа h7, какими параметрами она хаpaктеризуется, какие разновидности ее встречаются, какие их модели пользуются наибольшей популярностью, а также на какие параметры в первую очередь обратить внимание при их выборе....
03 04 2024 15:56:16
Правила пользования люминесцентными лампами. Сколько ртути в люминесцентной лампе? Ликвидация последствий от разбитой лампы. Что делать категорически нельзя? Проявления отравления ртутью....
02 04 2024 20:41:46
Один из вариантов - это ретро выключатели и розетки. Рассмотрим данную тему подробнее, углубимся в историю этих приборов, расскажем, для каких стилей дизайна помещений они наиболее подходят, и как их правильно выбрать....
01 04 2024 19:53:20
Короб для светодиодной ленты для самостоятельного монтажа подсветки: разновидности, особенности, способы монтажа....
31 03 2024 18:42:16
Читайте здесь, как сделать уличный светодиодный прожектор своими руками. Что нужно для мощного самодельного осветительного прибора на светодиодах. Особенности переносного варианта....
30 03 2024 10:39:29
Виды автомобильных ламп. Маркировка и типы цоколей. Таблица назначения и совместимости разъемов автоламп....
29 03 2024 1:31:27
Как работает ЭПРА? Как самостоятельно сделать БП из энергосберегающей лампы? Схема переделки. Как увеличить мощность и не допустить ошибок?...
28 03 2024 13:35:48
Читайте здесь, какие лампы ближнего света стоят на Ниве Шевроле, на что обратить внимание при выборе им замены, как правильно выполнить их переустановку и какие другие возможные неполадки могут стать причиной выходя из строя фар....
27 03 2024 20:12:12
Где сделать розетку для вытяжки? Такой вопрос неизбежно становится перед каждым из нас сразу после покупки этого в общем-то нехитрого устройства....
26 03 2024 15:53:31
Читайте здесь, как сделать светильники из труб своими руками, каковы главные особенности сборки и используемых материалов, как самостоятельно собрать подвесную люстру из труб, настенную лампу из металлопластика и настольный светильник из муфт и какие ошибки и трудности могут возникать при этом....
25 03 2024 3:51:24
Мигающий свет: во всем помещении или отдельных лампочек. Как решить проблему с моргающим светом при включении электроприборов или другой нагрузки. Стабилизация некачественного напряжения в квартире....
24 03 2024 19:52:58
В нашей статье мы решили подробно рассмотреть правила выбора светодиодных светильников для кухни, а также основные аспекты их расположения и подключения....
23 03 2024 0:29:57
Как сделать светящийся натяжной потолок. Можно ли использовать световой эффект в качестве основного освещения. Альтернативные варианты света на потолке и рекомендации....
22 03 2024 0:27:34
Узнайте, как производится замена ламп ближнего света на Ладе Ларгус. Читайте, как выбрать подходящий светильник, выясните порядок разборки блок-фар. Сохраните себе пошаговую инструкцию по замене ламп ближнего света Лады Ларгус....
21 03 2024 20:59:55
Требования к естественному и искусственному освещению для различных производственных и жилых зданий сведены в СНиП 23.05.95....
20 03 2024 14:42:50
Узнайте, как самостоятельно рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты. Какие преобразователи бывают, их технические хаpaктеристики, как правильно выбрать. Схема подключения диодной полосы к источнику питания....
19 03 2024 18:32:43
Сегодня при укладке проводки либо ее ремонте рекомендуется все провода дополнительно «упаковывать» в защитную оболочку, которую и представляет собой гофрированная трубка для кабеля....
18 03 2024 9:50:41
Сегодня мы поговорим о том, как происходит замена электролита в автомобильном аккумуляторе и для чего это нужно....
17 03 2024 23:14:43
Узнайте, для чего делается подсветка ручек автомобильных дверей. Выясните, какие светодиоды для этого подходят, что необходимо приготовить для выполнения работ и какие действия следует произвести при монтаже подсветки....
16 03 2024 8:18:25
Для небольшой квартиры освещение является очень важным аргументом. Ведь благодаря использованию освещения вы можете визуально сделать ваши квадратные метры значительно больше. Кроме того, при помощи освещения можно выделить разные зоны квартиры, а также придать ей более многогранный вид. Именно поэтому для однокомнатных или квартир студий вопрос правильного монтажа освещения стоит несколько острее чем для помещений с большой квадратурой....
15 03 2024 18:21:25
Виды и системы производственного освещения достаточно разнообразны, и целиком зависят от архитектуры здания, его назначения, конечно вида выполняемых работ и еще целого ряда факторов....
14 03 2024 23:50:34
Изготовление самодельного проектора в домашних условиях — расчет параметров и особенности реализации, что можно использовать как основу конструкции. Как сделать проектор для домашнего кинотеатра на базе телефона....
13 03 2024 9:37:17
Как сделать светодиодную лампу (своими руками). Схемы и выбор корпуса светодиодной лампы. Сборка колбы лед лампочки в домашних условиях....
12 03 2024 17:45:12
Узнайте, насколько подходя светодиодныелампочки для установки в габариты автомобиля. Читайте, какими преимуществами обладают LED-светильники, ознакомьтесь с наиболее известными брендами и отдельными моделями....
11 03 2024 0:40:48
Узнайте, каким образом производится соединение отдельных кусков светодиодной ленты между собой. Читайте, какие способы решения вопроса могут быть использованы, выясните для себя, как производится тот и другой вид соединения....
10 03 2024 2:17:37
История электрического освещения уходит корнями в позапрошлый век. В начале 18 столетия обнаружили, что за счет нагревания различных материалов электроэнергией можно получить яркий свет....
09 03 2024 0:42:54
Как правильно подсоединить провода? Такой вопрос становился перед каждым из нас. Ведь именно контактные соединения являются самым слабым звеном любой электроустановки...
08 03 2024 12:51:34
Сегодня мы бы хотели поговорить с вами про освещение декоративное как внутри здания, так и снаружи....
07 03 2024 14:18:57
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Сколько люменов нужно на 1м2 для освещения разных помещений – от комнаты в квартире до склада, нормы освещенности и как рассчитать необходимый световой поток и количество ламп
Карта России для «Power Grid»
Лучшие смартфоны с оптической стабилизацией (апрель 2019)
Горный велосипед 26" ST30 ROCKRIDER - купить в интернет-магазине
Ласты R"Gomoove Взросл. TRIBORD - Подводное плавание Дайвинг Дайвинг, серфинг,...
Домашнее растение похожее на алоэ
Фитолампа (фитосветильник - светильник для растений)
ПЕРЧАТКИ ГОРНОЛЫЖНЫЕ ВЗРОСЛЫЕ 500 WEDZE - купить в интернет-магазине
Рюкзак школьный Sun eight SE-8353 Розовый