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:
Граждане, мечтающие о коттедже за городом для постоянного проживания и / или комфортного летнего отдыха, могут просмотреть проекты привлекательных двухэтажных...
15 05 2024 19:37:40
Мы решили уделить несколько слов процессу выбора выключателей трехклавишных с розеткой, а также разобраться с подключением таких модульных устройств к электрической сети и потребителю....
14 05 2024 12:52:40
Розетки ТВ Легранд получили широкое распространение в нашей стране. Их отличает неплохой уровень качества и вполне разумные цены....
13 05 2024 6:29:58
Читайте здесь, как собрать стабилизатор напряжения 12 вольт для светодиодов в авто своими руками, зачем вообще нужно устанавливать это устройство в схему лед-подсветки, как самостоятельно изготовить схему на кренке, на двух транзисторах, на операционном усилителе и на импульсной микросхеме....
12 05 2024 13:26:13
Какие каналы и короба для электропроводки используются в системах электроснабжения, подскажет статья....
11 05 2024 6:29:18
Смотрите здесь, как сделать каркас и абажур для люстры своими руками из подручных материалов. Какие существуют техники самостоятельного изготовления потолочных светильников в домашних условиях. Как сделать, чтобы управлять лампами с пульта. Потолочные светильники для дачи, квартиры, зала, спальни....
10 05 2024 22:45:18
Читайте здесь о конструкции и принципе работе ламп накаливания. Узнайте, какие виды устройств существуют в зависимости от формы колбы, ее покрытия, наполнения, функционального назначения. Смотрите, как расшифровать маркировку лампочек с нитью накала...
09 05 2024 17:19:54
Читайте здесь, что такое галогеновые лампы, чем они отличаются от обычных лампочек накаливания, какое у них устройство, принцип работы, плюсы и минусы, а также какие их виды существуют для домашнего применения и каковы их главные особенности....
08 05 2024 13:14:32
Правила пользования люминесцентными лампами. Сколько ртути в люминесцентной лампе? Ликвидация последствий от разбитой лампы. Что делать категорически нельзя? Проявления отравления ртутью....
07 05 2024 12:36:47
Узнайте из этой статьи, как проверить с помощью мультиметра работоспособность светодиодов различного типа. Выясните, какими методами пользуются для определения их состояния, порядок действий и варианты решения вопроса....
06 05 2024 11:29:20
Если в доме провода скрыты в толще стены, то иногда приходится искать их местоположение. Рассмотрим, как это можно сделать. В нашей статье постараемся избежать сложных научных и технических терминов. Постараемся написать так, чтобы было понятно каждому. Не только приведем принципиальные схемы искателей скрытой проводки, вместе с названиями и марками деталей для сборки, но и покажем, как располагаются выводы (цоколевка) у элементов....
05 05 2024 3:33:51
Монтаж светильников в натяжной потолок — особенности, как правильно сделать своими руками, необходимые материалы и инструменты. Разновидности светильников для натяжного полотна, как крепить накладные лампочки, люстры и светодиодные полосы....
04 05 2024 14:49:51
Освещение спортивных и тренировочных залов — правила, требования и нормы. Общие особенности освещения спортзалов в школе, выбор светильников, какие подходят лампы. Последствия несоблюдения норм....
03 05 2024 11:45:25
Особенности организации светодиодноц подсветки для кухни рабочей зоны. Какие светильники выбрать. Как сделать светодиодную подсветку своими руками....
02 05 2024 14:36:21
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....
01 05 2024 10:29:31
Освещение переносное может быть организовано за счет использования светильников на напряжение 12, 36, 42, 127 и 220В....
30 04 2024 17:29:15
Имеет ли право ответственный руководитель работ или производитель непосредственно выполнять ремонт оборудования вместе с рабочими?...
29 04 2024 22:21:33
Узнайте, как можно самостоятельно определить, где плюс, а где минус светодиода. Зачем нужно соблюдать полярность. Чем отличаются электроды компонента, для какого случая подходит каждый метод определения....
28 04 2024 14:18:21
Диммер для светодиодных ламп: преимущества и недостатки использования. Как подключить диммер к светодиодным лампам. Какие светодиодные лампы можно использовать для диммирования. Порядок подключения диммера....
27 04 2024 4:34:25
Tрaнcформатор для светодиодной ленты: как выбрать, какие виды трaнcформаторов бывают, как подключить - способы со схемами и фото....
26 04 2024 22:10:28
Какой теплый пол лучше электрический или водяной? Такой вопрос часто возникает во время ремонта кухни, ванной комнаты и других помещений. Ответ на этот вопрос достаточно неоднозначен и содержит много нюансов....
25 04 2024 16:14:28
Мощность диодных лент: как рассчитать потрeбление ленты, рассчет мощности на 1 м. Формулы определения мощности, примеры рассчетов....
24 04 2024 6:44:26
Выбор сегодняшней темы пал на ТВ на кронштейне, а именно, как спрятать провода от телевизора на стене....
23 04 2024 10:27:26
Как соединить диодную ленту: способы с паяльникм и без, подробные советы по соединению светодиднй ленты. Преимущества и недстатки каждого способа....
22 04 2024 15:31:31
При этом очень важно знать, какая нужна первая помощь при поражении электрическим током....
21 04 2024 18:25:17
Светодиодная лампа w5w и варианты ее установки в габаритные огни. Все особенности и преимущества таких лампочек....
20 04 2024 6:40:47
Люстры на кухню — особенности выбора, как зависит от типа потолка. Разновидности современных люстр для освещения кухни, где лучше разместить. Как выбрать люстру для нестандартного помещения, нюансы освещения кухни, совмещенной с гостиной....
19 04 2024 3:26:59
Какой выбрать светодиодный прожектор для освещения участка? Сравнение галогенного и светодиодного прожекторов. По каким параметрам нужно выбирать прожектор?...
18 04 2024 8:30:37
142) Рассмотрим как расположить розетки на кухне...
17 04 2024 8:19:16
Хочу в контур основного освещения реализованного с помощью двух проходных выключателей, добавить дополнительное освещение со своим выключателем, но чтобы он работал независимо от положения проходных выключателей....
16 04 2024 14:41:22
Высоким спросом пользуется опора освещения металлическая. Виды, особенности и способы изготовления таких конструкций, подскажет статья....
15 04 2024 17:25:19
Читайте здесь, почему не горит подсветка панели приборов на ВАЗ 2114, каковы основные причины и их особенности, какие способы устранения неисправностей можно предпринять, из каких этапов состоит процеДypa снятия и разборки приборной панели и какую последовательность должны иметь ремонтно-диагностические работы....
14 04 2024 9:37:12
Часто изображение дома разительно отличается в худшую сторону, и многие пользователи просто не догадываются, что просто достаточно выполнить правильное подключение, и картинка «оживет». Статья расскажет непосвященным людям, какой кабель телевизионный лучше, как его правильно выбрать, и как выполнить подключение....
13 04 2024 21:15:42
Как устроены энергосберегающие лампы? Почему мигает выключенная энергосберегающая лампа и как устранить причину мигания энергосберегающих ламп? Меры профилактики....
12 04 2024 21:19:11
Узнайте, что такое светящийся шнур, для чего он используется и где его можно увидеть. Читайте, какие разновидности этого светильника существуют, каково его устройство и принцип его работы. Уточните для себя порядок действий для подключения кабеля....
11 04 2024 11:24:48
В сегодняшней статье мы расскажем, что собой представляет электрический теплый пол и как его правильно установить. Но в любом случае перед началом работ советуем ознакомиться и с инструкцией производителя!...
10 04 2024 11:25:46
Что такое фитолампа и для чего она нужна — принцип работы, плюсы и минусы. Чем фитолампа отличается от обычной лампы и лампы дневного света. Виды фитоламп, основные хаpaктеристики, правила использования....
09 04 2024 11:20:34
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
08 04 2024 11:48:28
Читайте, как правильно повесить люстру на гипсокартонный потолок. Какие существуют способы и типы крелпения для потолочного светильника на гипоскартон. Как подвесить тяжелую модель....
07 04 2024 12:48:38
Узнайте, как правильно подобрать кабель питания для светодиодной ленты. Читайте, какое нужно сечение провода, как его рассчитать и что от него зависит. Уточните для себя особенности пайки или механического соединения компонентов подсветки....
06 04 2024 4:13:26
Сколько по времени должен гореть свет в аквариуме. Что влияет на длительность работы подсветки. Интенсивность и яркость подсветки, нужно ли оставлять свет на ночь. Естественное освещение и место установки аквариума....
05 04 2024 17:19:55
Что представляет собой синяя лампа? Зачем применять синею лампу? Эффективность использования. Инструкция по применению. Плюсы и минусы лампы. Как правильно подобрать лампу?...
04 04 2024 6:58:34
Опрессовка кабельных наконечников заключается в обжатии зачищенного кабеля или провода в специальной матрице, с помощью ручных или механических инструментов....
03 04 2024 8:42:36
Смотрите идеи и читайте инструкцию, как сделать люстру из дерева своими руками. Варианты самодельных потолочных светильников под старину, из веток, фанеры. Много фото оригинальных деревянных изделий, которые можно создать в домашних условиях....
02 04 2024 18:12:16
Как соединить одножильный и многожильный провод так, чтоб в дальнейшем это не привело к проблемам, а контактное соединение служило нам не один год? Да и вообще, как правильно выполнять соединения различных видов проводов? На все эти вопросы мы постараемся ответить в нашей статье, а также разберем, с чем связаны такие правила, и какие опасности скрываются за неправильным соединением....
01 04 2024 11:37:34
Наиболее экономичным и эффективным способом реализации внутреннего освещения считаются светодиодные светильники. Они превосходят все альтернативные виды, демонстрируют высокую работоспособность, позволяют подбирать оптимальные режимы подсветки для помещений в соответствии с их назначением....
31 03 2024 18:40:31
234) Как выполняется расчет сечения провода по мощности...
30 03 2024 15:11:39
Можно ли использовать провод ПГВА в измерительных цепях напряжения 400В 50Гц? Именно в измерительных цепях с токами единиц мА. Согласно хаpaктеристикам поливинилхлоридная изоляция испытывается напряжением 1,5 КВ...
29 03 2024 4:21:42
Правильное освещение в гостиной способствует не только комфортному отдыху в этой комнате, но и должно придавать особую атмосферу, а также подчеркивать все ее красоту....
28 03 2024 13:42:30
Узнайте здесь, какое устройство имеют светодиоды, и как они работают. Ознакомьтесь с основными хаpaктеристиками индикаторных и осветительных led-элементов. Направление применения лазерных диодов....
27 03 2024 18:11:47
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)
Ласты R"Gomoove Взросл. TRIBORD - Подводное плавание Дайвинг Дайвинг, серфинг,...
ПЕРЧАТКИ ГОРНОЛЫЖНЫЕ ВЗРОСЛЫЕ 500 WEDZE - купить в интернет-магазине
Домашнее растение похожее на алоэ
Горный велосипед 26" ST30 ROCKRIDER - купить в интернет-магазине
"Чем отличаются хлопья геркулеса от овсянки
Правила игры «Mission: Red Planet»