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:
Нормы естественного и искусственного освещения зданий прописаны в СНиП 23 – 05 – 95. Но разобраться в этом вопросе с «наскока», не обладая должными минимальными познаниями, достаточно сложно....
19 04 2025 9:13:57
Читайте, какими факторами определяется срок службы светодиодных ламп. Узнайте, от чего зависит продолжительность эксплуатации светильников. Особенности выработки ими своего ресурса и методы продления работоспособности ламп....
18 04 2025 15:59:39
350)Как выполняется подключение к плафону освещения видеорегистратора...
17 04 2025 15:27:16
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....
16 04 2025 13:40:44
В последнее время электрические мясорубки российского производства пpaктически не уступают по качеству зарубежным аналогам. Такие торговые марки как ЭМШ, БРИЗ, АКСИОН, МАСТЕРИЦА, КМ, ПЕНЗМАШ, МИГ, ДИВА, белорусский БЕЛВАР и многие другие находят все большую популярность....
14 04 2025 6:14:32
Металлические трубы для электропроводки применяются достаточно часто. Во многих случаях это единственный возможный вариант прокладки провода. Но иногда такую защиту применяют излишне или неправильно. Поэтому мы решили разъяснить условия и сферы применения металлических и не металлических труб для монтажа электропроводки....
13 04 2025 1:34:28
Индекс цветопередачи – параметр, имеющий большой значения для восприятия предметов интерьера. Узнайте, у каких лампочек самые высокие показатели. Читайте, как подобрать источники света для монтажа системы освещения из светодиодов и люминесцентных лампочек....
12 04 2025 11:10:24
Рассмотрим как управлять светодиодной лентой с помощью Arduino. Разберем виды транзисторных ключей и принцип их работы с графиками и пояснениями....
11 04 2025 22:44:35
Что делать, если нужно заменить лапочку в натяжном потолке? Как правильно снять лампочку с натяжного потолка? Меры предосторожности. Как правильно подобрать новую лампочку для натяжного потолка?...
10 04 2025 3:38:23
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....
09 04 2025 12:17:10
Управление освещением из двух мест, достаточно часто используется как в быту, так и на производстве....
08 04 2025 20:25:20
Обойтись без горячей воды в доме проблематично. К счастью, сегодня у нас есть возможность установить в квартире бойлер и забыть об этих переживаниях, главное...
06 04 2025 20:12:16
Идеи для оптимального освещения в гостиной и зала. Использование света и подсветки в дизайне комнаты в современных стилях. Варианты размещения потолочных, настенных светильников в квартире. Особенности выбора приборов для натяжного потолка. Как самому сделать красивое оформление светом....
05 04 2025 2:22:14
Узнайте, какие лампы установлены в блок-фарах автомобиля ВАЗ 2114 в качестве ближнего/дальнего света. Читайте, какие виды конструкции ламп могут быть использованы, их достоинства и недостатки. Уточните для себя некоторые наиболее популярные модели от известных производителей....
04 04 2025 10:38:37
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....
02 04 2025 6:13:37
Светодиодный ШНУР в интерьере: примеры использования, особенности и интересные приемы. Советы дизайнеров и электриков....
01 04 2025 15:22:27
Схемы подключения подсветки в багажник автомобиля. Выбор инструмента, места установки светодиодной ленты....
31 03 2025 17:35:22
3 ПВ провод который нашел широкое применение как в промышленности, так и на бытовом уровне. Удобство монтажа, большой выбор сечений, отличные физико-химические свойства изоляции и долговечность получили признание у электриков....
30 03 2025 11:22:37
Полное описание таймера 555 (ne555) и его схем (микросхем, в том числе интегрального таймера). Примеры применения....
29 03 2025 16:44:38
Освещение для сауны и бани должно отвечать целому ряду норм и требований. Ведь не для кого не секрет, что эти помещения относятся к особо сырым и жарким....
28 03 2025 6:25:42
Вопрос что делать если горит розетка, а также вопросы, связанные с устранением последствий пожара, могут стать перед каждым из нас....
27 03 2025 20:14:20
Ардуино - простейший микропроцессор с набором портов для получения и передачи информации. Давайте сами сделаем на ардуино мигание светодиодом....
26 03 2025 16:53:33
Нормы освещенности и стандарты: нормативные документы по СП 52.13330.2011 и СНИП 23-05-95. Понятие минимальной нормированной освещенности и ее значение для различных видов помещений. Сравнение европейских норм освещенности с российскими....
25 03 2025 21:46:42
Чтобы избежать этого, необходимо производить оконцовку кабеля специальным наконечником. Как производится изготовление кабельных наконечников, рассматривается в статье....
24 03 2025 13:54:19
Узнайте, как освещение в кафе влияет на эффективность работы заведения. Существуют ли особые принципы и правила, по которым проектируется освещение и как этот инструмент работает в реальности....
23 03 2025 15:29:57
Энергосберегающие лампы: особенности и преимущества использования. Советы по выбору ЭСЛ ламп от специалистов....
22 03 2025 1:53:12
Полная информация о цветовой температуре светодиодных и других ламп. Таблица температуры света в Кельвинах: 2700K, 3000K, 4000K, 5000K и др....
21 03 2025 12:46:30
В чем основное отличие ксенона от биксенона. Что из себя представляют биксеноновые фары и лампочки. Виды и внешний вид оптики....
20 03 2025 2:24:56
Узнайте, какими преимуществами и достоинствами обладают светодиодные офисные светильники. Чем они отличаются от других видов, насколько предпочтительнее и удобнее в офисных помещениях. Особенности, порядок расчета и основные параметры....
19 03 2025 2:35:55
Кривая силы света относится к обязательным критериям, которые производители указывают на упаковке светильников. Причем для разных типов оборудования обозначения различаются. Поэтому стоит разобраться в основных особенностях, чтобы понимать, что подразумевается под термином и что обозначает та или иная маркировка....
18 03 2025 13:35:20
Что нужно для регулировки противотуманных фар? Как правильно регулировать ПТФ своими руками....
17 03 2025 11:22:14
Как поменять проводку в панельном доме? Именно с таким вопросом многие сталкиваются во время ремонта. Казалось бы, что может быть проще? Просто вместо старой положи новую - и все. Но тут встает вопрос: если уж менять проводку, то стоит добавить несколько розеток и выключателей....
16 03 2025 23:26:19
Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза Электрический ток в вакууме Электрический ток в газах Синусоидальный ток. Основные понятия. Часть 1...
15 03 2025 12:51:19
Цоколь Е14: что такое и в каких источниках света применяется. Сравнение с типом цоколя Е27. Как правильно расшифровать буквенно-числовое обозначение. Преимущества и недостатки использования....
14 03 2025 20:20:52
Правильное освещение в гостиной способствует не только комфортному отдыху в этой комнате, но и должно придавать особую атмосферу, а также подчеркивать все ее красоту....
13 03 2025 15:44:25
Расчет освещения ванной комнаты, если в ней установлена душевая кабинка, имеет свои нюансы. Ведь обычно еще советские санузлы не предполагают наличие таких габаритных изделий, и лампочки над входом в ванную мало для освещения кабинки....
12 03 2025 18:21:31
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....
11 03 2025 12:10:25
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....
10 03 2025 7:37:12
Старые и привычные всем лампы накаливания, сегодня всё больше отходят на второй план, уступая место более современным и выгодным осветительным компонентам. Современные технологии не стоят на месте, и время требует всё новых и новых решений и изобретений, поэтому в этой статье мы бы хотели поговорить про наружное освещение светодиодное и в каких областях оно может применяться....
09 03 2025 6:29:12
Узнайте, как подключить светодиод к 3, 5 и 12 вольтам через резистор и драйвер. Читайте, какие особенности у подключения лед-ламп к аккумулятору автомобиля. Как точно рассчитать сопротивление и мощность резистора и драйвера для разных источников питания....
08 03 2025 10:17:30
"Автомобиль - любимая игрушка взрослых мужчин." Известное выражение Марлен Дитрих в наше время слегка утратило актуальность, ведь машины стали и для женщин...
07 03 2025 0:45:34
92) Рассмотрим как подключить выключатель от розетки...
05 03 2025 18:19:29
Подробная информация о газоразрядных лампах. Что это такое, устройство, виды и принцип работы источников света этого типа. Сферы применения ГРЛ. Что нужно знать об индикаторных видах ламп. Как выбрать. Схемы подключения. Достоинства и недостатки лампочек высокого и низкого давления....
04 03 2025 5:24:33
Что такое корректор фар и как он работает? Что нужно для установки корректора фар своими руками? Преимущества и недостатки....
03 03 2025 15:29:22
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
02 03 2025 15:25:54
Узнайте, как определяется полярность диодов и параметры ограничительного резистора, какие схемы используются для подключения светодиодов, какая из них самая удобная, как подключить светодиод к имеющимся в доме источникам питания. Читайте, что необходимо учесть при покупке диодов, продукция каких производителей самая качественная....
01 03 2025 0:48:53
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как крепить петли на двери шкафа?