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:
Как выбрать болгарку? Чтобы была безопасна и при этом максимально функциональна?...
29 04 2024 4:56:18
В настоящее время сложно представить себе полноценное функционирование объекта без электричества. Как и в случае любой другой установки, необходимо поддерживать...
28 04 2024 2:29:16
Виды автомобильных ламп. Маркировка и типы цоколей. Таблица назначения и совместимости разъемов автоламп....
27 04 2024 6:11:50
Проходной диммер: варианты и схемы подключения. Преимущества и недостатки использования проходных диммеров для регулировании освещения в квартире. Необходимые инструменты и материалы для монтажа....
26 04 2024 16:23:24
Узнайте, почему моргает светодиодная лента во включенном состоянии и при выключенном свете. Читайте, как провести диагностику причин и устранить неполадки. Что делать, чтобы продлить работу диодных светильников....
25 04 2024 16:19:37
167) Внутренняя тройная розетка: как выбрать и подключить...
24 04 2024 21:12:10
Освещение в интерьере любой комнаты является одним из главных элементов, так как грамотная подсветка может скрыть недостатки комнаты, подчеркнуть ее преимущества, а также выгодно расставить акценты....
23 04 2024 21:52:35
При этом очень важно знать, какая нужна первая помощь при поражении электрическим током....
22 04 2024 3:11:48
Наша сегодняшняя тема — электрический инфpaкрасный теплый пол. Мы выясним, как он устроен, по каким параметрам превосходит конкурирующие решения, и каким образом монтируется под чистовое напольное покрытие. Приступим....
21 04 2024 1:16:49
Светодиодная подсветка в интерьере: причины популярности, способы монтажа, область применения. Как сделать подсветку самому....
20 04 2024 5:59:51
Какие бывают машины с открывающимися фарами? Список всех моделей автомобилей со слепимы фарами....
19 04 2024 8:10:14
Как правильно подобрать лучшие лампы? Лучшие стандартные галогеновые лампы H4, с увеличенной светоотдачей и с увеличенным ресурсом....
18 04 2024 11:23:41
Лампа для рассады в домашних условиях. Требования к освещению, как сделать своими руками, особенности применения....
17 04 2024 12:33:19
Читайте здесь, как выполнить замену лампы ближнего света на автомобиле Ниссан Кашкай 2012 года, по каким первым признакам можно узнать, что требуется ее замена, из каких основных этапов состоит процеДypa снятия, установки и регулировки фар, и по каким причинам может произойти повторное перегорание....
16 04 2024 5:15:54
Подсветка полок светодиодной лентой: советы специалистов по установке подсветки своими руками. Какую ленту выбрать и как подключить....
15 04 2024 23:36:17
Сегодня нам предстоит разобраться, как организовать обогрев трубопроводов греющим кабелем. Мы выясним, какой именно кабель стоит приобрести, как подобрать его мощность и как правильно установить кабельную систему обогрева....
14 04 2024 15:33:44
Читайте здесь, что такое led-driver, какое назначение он имеет для подсоединения светодиодного светильника, каков принцип его работы, какими основными параметрами он обладает, какие модификации существуют, чем он отличается от светодиодного блока питания, по каким параметрам его нужно выбирать и как правильно его включить в схему, соблюдая полярность входа и выхода....
13 04 2024 5:54:56
Особенности освещения в подъезде и на лестничных клетках МКД — какие предъявляются требования, чем нормируется. Схемы автоматизации подъездного освещения. Куда обращаться, если в подъезде многоквартирного дома нет освещения....
12 04 2024 12:46:46
Что такое габаритные огни и ходовые ближнего света? Как их можно различить? Преимущества и недостатки....
11 04 2024 19:32:11
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....
10 04 2024 19:10:41
В последнее время белорусские электрические мясорубки пользуются у наших сограждан все большим вниманием....
09 04 2024 4:57:22
Расчет светового освещения методом светового потока, точечным, или способом удельной мощности, может быть осуществлен для любого помещения....
08 04 2024 5:33:43
Приветствуем читателей нашего сайта. Представляем вашему вниманию статью - уроки освещения в 3ds max....
07 04 2024 7:20:35
Узнайте, как правильно организовать освещение в квартире. Смотрите здесь, как выбрать лампы с учетом важных параметров, а также осветительные приборы. Читайте, как правильно распределить люстры и светильники в разных комнатах...
06 04 2024 20:38:14
Читайте о том, как сделать освещение в гараже своими руками. Как рассчитать и провести свет. Какие лампы выбрать для гаражных светильников. Вариант с диодными прожекторами. Как составить схему....
05 04 2024 6:57:10
Читайте, от каких параметров зависит яркость светодиода, как определить этот параметр при покупке. Узнайте, как выгодно использовать функцию диммирования. Какой способ изменения интенсивности свечения выгоднее в автомобиле и жилых помещениях. Как пользоваться таблицами, позволяющими определить яркость светодиодов по току, световому потоку и размерам кристалла....
04 04 2024 18:49:34
Сегодня мы вам подробно расскажем о фонарях уличного освещения на солнечных батареях, их видах и хаpaктеристиках. Также вы узнаете какие предъявляют требования к ним...
03 04 2024 13:42:41
Автомобильные аккумуляторы - важнейшее устройство для запуска двигателя в любую погоду, в том числе при сильном снегопаде, а также для обеспечения точной и...
02 04 2024 22:16:38
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...
01 04 2024 17:23:54
58) Рассмотрим как установить розетку для электроплиты...
31 03 2024 13:50:57
168) Как подключается наружная розетка тройная...
30 03 2024 3:13:53
В общем, у меня барахлит механизм сматывания провода в пылесосе. При нажатии на кнопку, сматывание идет, но провод останавливается в метре от корпуса и это ужасно злит....
29 03 2024 5:37:34
Светодиодная лампа w5w и варианты ее установки в габаритные огни. Все особенности и преимущества таких лампочек....
28 03 2024 10:29:11
Расчет делителя напряжения Делитель напряжения можно представить как два последовательных участка цепи, называемые плечами, сумма напряжений на которых равна...
27 03 2024 12:47:21
Установка электропроводки в частном доме по многим параметрам отличается от проводки в квартире....
26 03 2024 0:49:28
Классификация производственных помещений по опасности поражения током придумана не просто так. Ее цель - создать безопасные условия труда, и нахождения в помещении за счет установки соответствующего оборудования и применения в данных помещениях только строго определенных средств производства. Поэтому, дабы не путаться в данном вопросе, давайте разберем классификацию более детально, а также определимся с аспектами, на которые она влияет....
25 03 2024 17:50:59
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....
24 03 2024 6:46:56
Блок питания для светодиодной ленты: подробные советы по выбору, подключению, устранению неисправностей. Отличие от драйвера....
23 03 2024 14:19:30
Ответить на вопрос какого назначение провода ШВВП, нам во многом поможет расшифровка его названия и особенностей конструкции....
22 03 2024 14:36:50
Сделать садовый светильник своими руками по силам любому человеку, обладающему хотя бы начальными навыками пайки. Купить комплектующие можно через интернет или в магазине радиоэлектроники....
21 03 2024 2:14:38
92) Рассмотрим как подключить выключатель от розетки...
20 03 2024 10:57:54
Подключение телевизионных розеток дело достаточно простое и не требующее специального инструмента и навыков. Главное здесь правильно определиться со схемой подключения розеток и типом самих электроустановочных изделий. Ведь большинство проблем связаны не с качеством монтажа, а именно с неправильным выбором....
19 03 2024 17:19:28
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....
18 03 2024 10:13:44
Читайте, как провести ремонт светильников с люминесцентными лампами с различными пусковыми устройствами. Узнайте, как продлить срок службы лампочек, подключить сгоревший осветительный элемент. Когда ремонтировать люминесцентный светильник не выгодно....
17 03 2024 2:42:56
Сегодня нам с уважаемым читателем предстоит разобраться, насколько пpaктичны плинтусные розетки....
16 03 2024 22:18:40
Обустройство уличного освещения, монтируемого на столб, это стандартное решение, поскольку так можно правильно придать территории света и уюта. Но сами...
15 03 2024 18:16:41
Берите идеи для организации освещения на кухне с натяжным потолком. Читайте, какие светильники и лампочки лучше всего подходят для кухни-гостиной. Варианты расположения освещения в интерьере. Как расположить точечные и прочие потолочные и настенные светильники, а также подсветку для декорации в маленьком и просторном помещении....
14 03 2024 1:31:36
Хаpaктеристика неоновой лампы. Чем холодный неон отличается от обычного? Особенности работы неоновой лампы. Сфера применения. Схемы подключения и питания. Можно ли получить разный спектр свечения...
13 03 2024 0:33:13
Узнайте, в чем состоит суть технологии LCD и LED, чем они отличаются друг от друга, что их объединяет. Читайте, как выбрать наиболее качественный монитор, какими критериями следует руководствоваться, что в первую очередь должно влиять на выбор пользователя....
12 03 2024 15:41:53
Своевременное обслуживание аккумуляторной батареи вашего железного коня позволит прослужить ей длительное время, запускать двигатель в холодное время года....
11 03 2024 8:44:31
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
Как зашить тюль: отремонтировать порванную, если прожжена утюгом, как заштопать
ПЕРЧАТКИ ГОРНОЛЫЖНЫЕ ВЗРОСЛЫЕ 500 WEDZE - купить в интернет-магазине
Фитолампа (фитосветильник - светильник для растений)
Рюкзак школьный Sun eight SE-8353 Розовый