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:
Сморите здесь, как правильно организовать подсветку пола самостоятельно. Читайте, какие светильники подойдут для системы, можно ли использовать датчик движения: основные требования к приборам и варианты их установки....
07 12 2024 9:21:43
Освещение на террасе или веранде загородного дома — для чего нужно, правила организации. Какой тип светильников выбрать, по каким критериям. Варианты установки подсветки, основной свет и дополнительные элементы. Меры безопасности....
06 12 2024 0:23:24
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....
05 12 2024 9:10:51
Как сделать герметичное соединение проводов Способы соединения проводов и кабелей Соединение проводов. Колпачки СИЗ Основные типы клемм для соединения...
04 12 2024 4:15:55
Читайте, какими особенностями отличаются светодиоды SMD 3528. Узнайте, какие у них технические хаpaктеристики, где их используют. Чем отличается монохромная полоса от цветной. Как выбрать ленту из SMD 3528, рассчитать резистор и мощность драйвера, подключить подсветку к сети....
03 12 2024 1:46:33
Смотрите здесь, как подключить зеркало или шкаф с подсветкой в ванной комнате. Читайте, как выбрать, установить и подсоединить к сети освещение под зеркало своими руками. Особенности монтажа мебели и подключения скрытого светильника....
02 12 2024 20:38:57
Узнайте, какими особенностями обладают светодиодные ленты USB. Читайте, какие условия и ограничения существуют при подключении LED светильников к портам USB, что для этого надо приготовить, какие есть варианты подключения....
01 12 2024 15:36:30
Кольцевая лампа своими руками: функциональные особенности и хаpaктеристики. Достоинства и недостатки перед профессиональным студийным светом. Что лучше для кольцевого осветителя: светодиодная лента или лампочки....
30 11 2024 13:42:39
Что такое ДНаТ. Технические хаpaктеристики лампочки ДНаТ 125, 250 и 400. Сферы применения натриевых ламп....
29 11 2024 6:51:14
Читайте, чем ксенон в лампах для автомобильных фар лучше и чем хуже галогена. Узнайте, как правильно установить штатный ксенон, какой штраф за ксенон предусмотрен при нештатной установке. Как избежать наказания при замене галогена на ксенон в противотуманных фарах....
28 11 2024 3:42:12
Что значит вечная светодиодная лампочка? Выбор ламп для переделки, необходимые материалы и инструменты для переделки. Инструкция для доработки своими руками....
27 11 2024 3:18:48
Насколько удобно использовать пластиковые короба для прокладки проводов электрической сети? Не опасно ли это? Какие виды и размеры коробов можно встретить в продаже? Наконец, как их правильно смонтировать? Сегодня мы постараемся ответить на эти вопросы....
26 11 2024 11:55:16
Простые способы восстановления отражателей фар в домашних условиях. Как сделать ремонт и заменить фару своими руками....
25 11 2024 0:11:14
Узнайте, почему светодиодный прожектор может продолжать светиться в выключенном состоянии. Ищем причину свечения диодного прибора после выключения в сети, светильнике, выключателе. Как можно исправить....
24 11 2024 3:45:52
Как подключить датчик движения к прожектору: типовые схемы коммутации. Принцип работы и устройство датчиков для светодиодных прожекторов. Как правильно настроить после установки....
23 11 2024 23:12:37
Использование светодиодной подсветки в интерьере — для чего нужна, преимущества и недостатки. Варианты использования LED-ленты, как применяется в квартирах и загородных домах для подсветки прихожей, гостиной, спальни, кухни или санузла....
22 11 2024 8:23:55
В зависимости от способа прокладки проводов, различается и крепеж на электропроводку....
20 11 2024 3:18:20
Читайте, как можно самостоятельно изготовить фонарь для наружного освещения. Узнайте, какие могут быть выбраны светильники, выберите наиболее подходящий материал и вид фонаря. Сохраните себе порядок изготовления и подключения устройства с источнику питания....
19 11 2024 5:10:30
Энергосберегающие лампы: особенности и преимущества использования. Советы по выбору ЭСЛ ламп от специалистов....
18 11 2024 9:20:16
Выясните, какие лампы необходимо использовать для ближнего света в автомобилях Хендай Солярис. Узнайте, какие модели наиболее популярны, какими критериями следует руководствоваться, выбирая оптимальный вариант. Порядок действий при замене ламп....
16 11 2024 16:44:15
Добрый день. У меня такой вопрос мы выпускаем холодильники там используем диодные ленты приспосабливаем их в профиль и также устанавливаем блок питание. С нас требуют какой то стандарт на светильник говорят тошто вы сами создали это и должны сертифицировать как быть в этом ситуации...
15 11 2024 6:32:52
Смотрите здесь электрическую схему драйвера для прожектора led на 50 w. Причины перегорания матрицы. Ремонт светодиодного прожектора на 50 ватт. Как сделать LED-прожектор своими руками....
14 11 2024 16:50:32
Узнайте, какие светодиодные лампы относятся к самым мощным видам. Читайте, что означает маркировка наиболее популярных типов цоколя, какие производители считаются самыми надежными и предпочтительными. Уточните для себя соотношения параметров ЛЕД-светильников и традиционных ламп накаливания....
13 11 2024 16:18:26
Рулонные шторы с электроприводом очень просты в эксплуатации. Их виды, особенности и способы монтажа, подскажет статья....
12 11 2024 7:18:13
Многие люди, независимо от их сферы деятельности, знают, что представляют собой провода. Но мало кто задумывается о том, как можно использовать эти продукты в...
11 11 2024 5:15:25
Подключение выключателя с подсветкой: устройство и принцип работы. Особенности монтажа выключателей с диодом или конденсатором. Почему моргают светодиодные лампы после подключения выключателя с индикатором подсветки....
10 11 2024 18:13:33
Светодиодные лампы для дома: плюсы и минусы их использования. Преимущества светодиодных осветительных приборов. Главные критерии выбора (времени отклика, стоимости и теплопередачи)....
09 11 2024 19:13:27
Узнайте, какие типы ламп для освещения предлагаются на рынке. Читайте, по каким критериям классифицируются и выбираются источники света для дома и улицы. Преимущества и недостатки всех видов лампочек, определение типа по маркировке....
08 11 2024 16:42:56
Чтоб сделать правильное освещение для гаража не надо иметь каких-то специальных знаний и навыков. Достаточно элементарных знаний в области электротехнике и конечно желания....
07 11 2024 23:57:40
Читайте здесь, как своими руками подключить светодиодный светильник к сети-220В, каковы особенности монтажа последовательной, параллельной и лучевой схем и сферы их применения, когда можно использовать лампы на 12В и какое оборудование для этого потребуется....
05 11 2024 18:56:24
Узнайте, в чем состоит особенность маркировки SMD диодов и других подобных элементов. Читайте, какие существуют типы корпусов, чем они отличаются друг от друга, особенности их конструкции и сборки. Выясните для себя особенности маркировки основных групп элементов....
04 11 2024 15:19:55
Узнайте способы того, как проверить люминесцентную лампу и отдельные составляющие ее конструкции. Выясните, какой прибор для этого используется и как проводится измерение....
03 11 2024 19:44:47
Читайте, для чего на велосипед устанавливается подсветка и какой эффект от этого ожидается в результате. Узнайте, какие могут быть использованы виды и варианты подсветки для велосипеда. Выясните, каким образом можно самостоятельно украсить свой велосипед....
02 11 2024 13:14:52
Сегодня мы бы хотели поговорить с вами про освещение декоративное как внутри здания, так и снаружи....
01 11 2024 18:21:45
Водяной или электрический теплый пол и какой лучше? Именно такой вопрос возникает у многих во время ремонта ванной комнаты. Ведь теплый пол — это не только удобно и пpaктично, но и экономно. Поэтому о целесообразности такого покрытия речь даже не идет. И чтобы разобраться с этим вопросом давайте рассмотрим каждый из имеющихся вариантов....
29 10 2024 7:40:51
Выбирайте способ освещения аквариума светодиодными прожекторами. Смотрите, как подобрать LED-освещение и закрепить его над водой травника или аквариума....
28 10 2024 2:38:10
Светодиодное освещение в офисе: преимущества и недостатки, расчет, выбор светильников...
27 10 2024 4:59:20
Читайте здесь, что такое блок аварийного питания для светодиодных светильников, что входит в его конструкцию, для чего он предназначен, как его подключить в бытовых условиях своими руками и какие самые популярные модели сегодня применяются....
26 10 2024 22:50:42
Как выбрать кабель для электропроводки, и на какие параметры следует обращать внимание при его выборе? В нашей статье мы максимально доступным языком попробуем разобраться с видами проводов и кабелей, чем они отличаются друг от друга, как правильно выбирать сечение проводника, и на какие параметры нужно обращать внимание в первую очередь при выборе....
25 10 2024 19:26:18
Какую светодиодную лампу выбрать для дома и квартиры. Форма колбы, размер назначение (LED) ламп. Таблица хаpaктеристик и видов лед ламп....
24 10 2024 5:40:51
На данный момент на рынке представлено огромное количество полотенцесушителей с самыми разнообразными системами регулирования, но электрические полотенцесушители с терморегулятором получили наибольшее распространение....
23 10 2024 22:32:31
Одной из основных причин этого является неправильное освещение растений, нарушение светового режима. Свет необходим им для построения первичных органических веществ, и если их не хватает, растение чахнет....
22 10 2024 18:51:25
Разберем как правильно подключить светодиод параллельно и последовательно, как подключить без резистора и можно ли подключить LED к сети переменного тока?...
21 10 2024 21:10:10
Как сделать подсветку потолка точечными светильниками — плюсы и минусы использования, варианты изготовления. Схема расположения светильников, как рассчитать количество, особенности освещения в разных комнатах....
20 10 2024 11:41:37
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как избавиться от таpaканов в квартире
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
Как соединить многожильный и одножильный провод правильно