Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуЛазерный 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
- 4.1 Драйвер для лазерного диода
- 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.
ПредыдущаяСветодиодыПодсветка для велосипеда - устанавливаем светодиоды на колеса и раму своими рукамиСледующаяСветодиодыПреимущества, популярные производители и особенности подключения автомобильных светодиодов на 12 ВКомментарии:
Делаем светодиодную подсветку стеклянных полок, рассказываем про особенности монтажа, варианты подсветки внутри мебели, подбираем светодиодную ленту....
19 01 2025 19:36:28
Выбор температуры цвета LED лампы зависит от назначения помещения. Теплый свет дает успокаивающий эффект, а холодный настраивает на рабочий лад....
18 01 2025 16:22:27
Коэффициент пульсации освещенности – один из качественных показателей, используемый при проверке света в помещениях разного назначения. При нарушении установленных норм повышается утомляемость и возрастает опасность травматизма на производствах....
17 01 2025 16:56:31
Читайте, что делать, если в комнате или в офисе раблась энергосберегающая лампа. Действительно ли разбитая лампочка так опасна для человека. Порядок утилизации, демеркуризации. Что нельзя делать в такой ситуации и как проявляется отравление ртутью....
16 01 2025 8:27:32
Ваш вопрос достаточно интересен, но для ответа на него мне бы хотелось получить целый ряд измерений. Без них я могу лишь строить предположения и иногда достаточно фантастические....
15 01 2025 1:25:23
Поможем найти причину, если мигает лампа дневного света. Как выяснить почему моргают люминесцентные лампочки, должго зажигаются или вовсе не загорается после включения. Что делать, если светильник мерцает во включенном состоянии....
14 01 2025 7:39:21
Смотрите здесь, кто изобрел лампочку накаливания. Читайте, как эволюционировал осветительный прибор, и когда он появился в России. Узнайте, кто на самом деле является отцом лампочки с нитью накала...
12 01 2025 11:16:39
Бактерицидная лампа — что это такое? Хаpaктеристика и разновидности. Зачем используют лампу? Инструкция по применению и правила безопасности. Плюсы и минусы лампы....
11 01 2025 17:53:59
Узнайте, как производится замена габаритных ламп на автомобилях Рено Логан. Читайте, чем отличаются задние огни от передних, какие действия следует произвести для замены тех и других светильников. Уточните состав инструментов и материалов, нужных для выполнения работ....
10 01 2025 21:50:18
Делаем правильную светодиодную подсветку для комнатных растений своими руками. Подбор светодиодной ленты, расчет блока питания....
09 01 2025 4:54:11
Реле переменного тока – прибор для коммутации в автоматическом режиме для электрических цепей по управляющему сигналу. В статье расскажем о разновидностях и рабочих хаpaктеристиках...
08 01 2025 0:56:12
Схема подключения одноклавишного выключателя: пошаговая инструкция по монтажу. Какие подготовительные работы необходимы провести перед установкой выключателя. Какой кабель лучше выбрать для подключения: двух- или трехжильный....
07 01 2025 18:46:11
Сверхяркие светодиоды — это новое поколение LED элементов, демонстрирующих увеличенную яркость свечения и повышенный уровень мощности. Они не имеют принципиальных отличий от обычных приборов, выделяясь лишь повышенными хаpaктеристиками и требованиями к условиям эксплуатации....
06 01 2025 18:24:44
Где сделать розетку для вытяжки? Такой вопрос неизбежно становится перед каждым из нас сразу после покупки этого в общем-то нехитрого устройства....
05 01 2025 23:19:36
Узнайте, какие схемы используются в драйверах светодиодных ламп, какая из них самая эффективная. Читайте, как некоторые производители обманывают покупателей при помощи использования некачественных материалов и упрощенных схем драйверов. Как правильно выбирать светодиодные светильники по цене и производителю....
04 01 2025 10:53:44
201) Ввод в дом проводом сип: рассмотрим подробно...
03 01 2025 8:23:11
Выборе настольной ламы для рабочего места. Какие существуют на рынке наиболее приятные для глаз. Рейтинг лучших моделей....
01 01 2025 16:59:52
О том, какие лампы освещения для растений сегодня применяются, в чем особенности их выбора и подключения подробно расскажет наш сегодняшний материал....
31 12 2024 19:29:27
Узнайте, как производится замена перегоревших лампочек, установленных в приборной доске Лады Калины. Читайте, какие инструменты понадобятся для выполнения процедуры. Запомните порядок действий и возможные аналоги штатных светильников....
30 12 2024 23:18:10
Читайте, как и зачем подключать дроссель для ДНаТ. Как устроена, параметры и хаpaктеристики катушки индуктивности. Для чего нужны ИЗУ. Схемы подключения дросселя и газоразрядных ламп....
29 12 2024 22:17:16
Напольный накопительный электрический водонагреватель не так широко распространен, как их настенные собратья. И дело здесь не столько в их не эффективности, сколько в целесообразности....
28 12 2024 0:18:26
Узнайте, разрешена ли подсветка салона автомобиля, какие могут быть варианты и способы установки. Читайте, какие лампы или светильники используются для оформления салона. Выясните, насколько правомерна установка подсветки днища машины и чем она может закончиться для автолюбителя....
27 12 2024 2:28:45
Читайте здесь, как сделать блок питания для светодиодной ленты 12В своими руками, каковы его главные особенности и назначение, какие готовые блоки существуют и можно ли использовать модели от техники б/у, из каких этапов состоит процесс самостоятельной сборки устройства, как выглядит его схема и какие нюансы при этом нужно учесть....
26 12 2024 15:40:14
Установка у себя дома источника бесперебойного питания у себя дома является одной из самых удачных инвестиций в свой комфорт. Бесперебойник позволит сохранять...
25 12 2024 10:46:26
Схема и инструкция параллельного и последовательного соединения. Применение в быту. Преимущества и недостатки параллельного соединения. Как не допустить ошибок?...
23 12 2024 21:26:18
Как соединить два алюминиевых провода между собой? Казалось бы, достаточно бaнaльный вопрос, но и здесь первый приходящий на ум ответ не всегда верен....
22 12 2024 17:12:32
Узнайте способы того, как проверить люминесцентную лампу и отдельные составляющие ее конструкции. Выясните, какой прибор для этого используется и как проводится измерение....
21 12 2024 7:37:31
Узнайте, что такое многоцветные RGB светодиоды, какова их конструкция и особенности подключения. Читайте, каким образом происходит управление режимом работы, как возникают сочетания цветов. Уточните для себя, какие бывают разновидности полноцветных диодов....
20 12 2024 10:43:22
Читайте здесь, как сделать полки с подсветкой на базе светодиодной ленты, как правильно выбрать лед-полоску, какие главные особенности подсветки для стеклянных полок нужно учесть, какие материалы и инструменты понадобятся для монтажа и из каких основных шагов состоит процеДypa крепежа подсветки для полок....
19 12 2024 10:55:54
Читайте здесь, что такое драйвер для светодиодных светильников, каково его назначение и сфера применения, каков принцип работы и главные хаpaктеристики, какие его разновидности существуют, как выглядит классическая схема и каковы правила его выбора....
18 12 2024 15:33:54
Обустройство уличного освещения, монтируемого на столб, это стандартное решение, поскольку так можно правильно придать территории света и уюта. Но сами...
17 12 2024 17:55:19
Для обеспечения бесперебойности работы в помещениях, удобства обслуживания стеллажей, управления складской логистикой необходимо организовать грамотное освещение складов....
16 12 2024 21:23:48
Ночь, давно перестала быть временем суток, когда страшно выйти из дома. Современные города утопают в иллюминации, делая некогда тёмные улицы наряднее и красивей. В этой статье мы поговорим фасадное и ландшафтное освещение, и про то, как с его помощью можно украсить даже самое невзрачное здание, придав ему совершенно новый облик....
14 12 2024 3:35:51
Читайте, как выбрать расстояние между точечными светильниками на натяжном полотне. Узнайте, какие факторы влияют на выбор схемы расположения, чем принято руководствоваться при определении количества светильников....
12 12 2024 18:27:11
На сегодняшний день многие крупные мегаполисы изобилуют таким немаловажным элементом, как светодиодные экраны, которые не только служат украшением города...
11 12 2024 16:37:39
Читайте, какие модели светодиодов могут быть использованы в карманном, налобном или поисковом фонарике. Как можно произвести ремонт вышедшего из строя светильника. Сохраните себе пошаговую инструкцию по замене LED элемента....
10 12 2024 12:18:37
Читайте здесь, какими бывают корпуса для светодиодных светильников, из каких основных материалов они изготавливаются и какими при этом свойствами обладают, какие конструктивные различия они имеют, какими плафонами оснащаются и сколько стоит та или иная модификация....
09 12 2024 21:32:40
Читайте, как выбрать и установить напольный плинтус с подсветкой. Узнайте, из каких материалов производятся напольные плинтусы, какие осветительные приборы используются для скрытого освещения. Посмотрите, как осуществить монтаж своими руками, присоединить светодиодную ленту к источнику питания....
08 12 2024 6:46:12
Что такое габаритные огни и ходовые ближнего света? Как их можно различить? Преимущества и недостатки....
07 12 2024 14:41:21
Читайте здесь, как выбрать светодиодный фонарик, какие его разновидности бывают в зависимости от вида светодиодов, цветовой температуры, системы отражателя, источника питания, особенностей корпуса и функционала, а также какие его модификации существуют по назначению....
06 12 2024 7:18:36
Подсветка растений — для чего нужна, особенности, какая лучше, светодиодная или ультрафиолетовая. Как рассчитать оптимальные параметры фитолампы. Изготовление светодиодной и ультрафиолетовой фитолампы своими руками....
05 12 2024 14:58:16
Светодиодные лампы h4 — led-автолампы для ближнего света автомобилей. Правильная установка светодиодных ламп h4 в фары. Цоколи ламп h4. Как работают светодиодные лампочки....
04 12 2024 8:42:58
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как подключить светодиодную ленту: правила, схемы и пошаговая процеДypa подключения и монтажа одной или нескольких лент к блоку питания на 12 в, что для этого нужно и как правильно собрать