История разработки необычной мощной лазерной указки
История разработки необычной мощной лазерной указки
Знаете ли историю разработки необычной мощной лазерной указки? Если не знаете, читайте эту статью, пожалуйста.
Эта Мощные лазерные указки выбивается из общей картины «фонарик, оптика с готового лазерного модуля и резистор с батарейками». Статья громоздкая и осилит её только тот, кто действительно заинтересован в построении маленького, практичного и качественного девайса…
Началось всё с того, что у меня начал барахлить мой NEC AD-7170A. А у меня тогда как раз сильно чесались руки его вскрыть, чтоб извлечь оттуда одну маленькую, но ценную вещь… И обнаружил я там лазерный диод (далее просто «ЛД») с «открытым верхом». Меня это и порадовало и расстроило одновременно... Ведь мощность Зеленая лазерная указка 1000 мвт таких диодов больше, охлаждение гораздо лучше, корпус крупнее и добротнее да и нет проблем с разводами в луче из-за упавшей на стекло пылинки. С другой стороны, он совсем не защищён, чем это грозит сами догадываетесь… Тем не менее я понимал что повредить его не так уж и просто. Там используются стеклоподобные материалы и золото, которое не боится окислителей и т.п. Пальцами не лапать, не «хэкать» на него и этого достаточно. Судорожно защищать его от статики, как это делают многие, я не стал. С электроникой на «ты», и прекрасно понимаю, что если руки растут откуда надо, а паяльник человеческий и током не бьётся – боятся нечего. В кристалле нет тонких диэлектрических плёнок, как в полевиках, а собственная ёмкость ЛД не позволит проникнуть слабому статическому заряду. Ещё раз повторяю – слабому. Перед пайкой я обязательно касаюсь батареи.
Вы уж извините, но я не люблю загромождать текст лишними фотографиями и люблю много писать. Поэтому их будет по возможности меньше, а текста больше. Будут показаны только самые информативные и самые интересные моменты. Статья получится компактней и вам не придется беспокоится за трафик :)
После того, как я успешно извлёк ЛД, я решил посмотреть на его ВАХ (вольтамперная характеристика). Выяснилось, что она достаточно мягкая для использования даже не очень «честного» стабилизатора напряжения. Да. Именно напряжения. Я же вас предупредил, что эта система нестандартная? Дело в том, что мой мозг родил одну интересную теорию, которую я и хотел проверить на практике. Всем известно, что при понижении температуры Зеленая лазерная указка 10000mw КПД ЛД растёт. И если потребляемый ток останется на прежнем уровне – ЛД выйдет из строя из-за слишком высокой интенсивности излучения. По этой причине у людей Зеленая лазерная указка 2000mw чаще всего горят на морозе. Сам кристалл способен выдержать в несколько раз большие токи, но зеркала в резонаторе безвозвратно вышибает светом…
Вот вам ориентировочная характеристика температурной зависимости ЛД (не моего) при токе в 200мА:
- при температуре 75 градусов выходная мощность около 110 мВт
- при температуре 20 градусов выходная мощность около 170 мВт
Ну как? Нехило прыгает, правда? Что же получается? Подать максимальный рабочий ток мы не можем, т.к. ЛД холодный и моментально повредится. А если мы подадим максимальный безопасный ток, то сразу же после включения мощность сильно просядет из-за температурного сопротивления кристалл-корпус. Затем разогреется сам радиатор и мощность ещё сильнее упадёт...
Для того, чтоб избежать этой проблемы – используют разные методы. Самый точный – обратная оптическая связь. В корпусе ЛД сидит фотодиод, который командует драйвером. Но в наших приводах этот фотоэлемент спрятан аж где-то в головке самого привода. И мы часто используем простую термокомпенсацию и плавный пуск. Но я решил пойти по более простому пути – подавать на ЛД не стабильный ток, а стабильное напряжение. В этом случае в качестве термокомпенсатора работает сам кристалл ЛД. Работает очень быстро и точно. Как так происходит? Не всем известно что при нагреве у полупроводников падает сопротивление или напряжение падения. Вот этим я и воспользовался. Диод нагревается – напряжение падения падает, ток растёт (т.к. напряжение источника стабильное), а излучаемая мощность остаётся на прежнем уровне из-за снижения КПД. Я не ожидал 100%-ной стабилизации. Ведь всё зависит от жесткости ВАХ ЛД на рабочем токе, а она тем жестче, чем выше ток. Но тем не менее результаты меня порадовали. Когда я подключил ЛД к источнику напряжения через 1 Ом, то после прогрева его яркость падала в два раза! Мерял обычным красным светодиодом, подключенным к мультиметру в режиме измерения напряжения. После того как я замерял напряжение падения на ЛД, в холодном состоянии и при номинальном токе (320мА), я выставил на стабилизаторе такое же и замкнул резистор. Как вы думаете, на сколько у меня упала яркость после прогрева? На четверть! Теоретически оптимальная жесткость ВАХ лежит где-то в пределах 400-500 мА, что является рабочим током ЛД из более скоростных приводов. Стоит попробовать, но и это лучше чем ничего.
Ну с термокомпенсацией разобрались. Следующий шаг – выбор схемы питания. Я остановился на LM2621. Довольно честный и компактный преобразователь. Некоторые говорят что он не способен понижать напряжение и его нельзя питать от двух пальчиковых батареек или одного Li-ion аккумулятора. Мол только два обычных аккумулятора и точка… Но это не так. Полистайте даташит. Там есть специальная схема включения с ещё одним дросселем и разделительным конденсатором.
http://www.lasersru.com/kgl-239-200mw-laserpointer-green.html