Схема подключения лазерного диода

Сегодня во многих приборах бытового и любого другого плана используются лазерные диоды (полупроводники) для создания целенаправленного луча. И самым важным моментом в самостоятельной сборке лазерной установки является подключение диода.

Из этой статьи вы узнаете обо всем, что нужно для качественного подключения лазерного диода.

Особенности полупроводника и его подсоединения

От led диода лазерная модель отличается очень маленькой площадью кристалла. В связи с чем наблюдается значительная концентрация мощности, что приводит к кратковременному превышению значения тока в переходе. Из-за этого такой диод может легко перегореть. Поэтому, чтобы лазерный диод прослужил как можно дольше, необходима специальная схема – драйвер.

Обратите внимание! Любой диод лазерного типа необходимо питать стабилизированным током. Хоте некоторые разновидности, дающие красный свет, ведут себя достаточно стабильно, даже если имеют не стабильное питание.

Красный лазерный диод

Но, даже если используют драйвер, диод нельзя подключать к нему. Здесь необходим еще «датчик тока». В его роли часто выступает общий провод низкоомного резистора, который включается в разрыв между этими деталями. В результате схема имеет один существенный недостаток — минус питания оказывается «оторван» от минуса, имеющегося в питании схемы. Кроме этого данная схема имеет еще один минус — на токоизмерительном резисторе происходит потеря мощности.
Собираясь подключить лазерный диод, необходимо понимать, к какому драйверу его следует подключать.

Классификация драйверов

На данный момент существует два основных типа драйверов, которые можно подключить к нашему полупроводнику:

• импульсный драйвер. Представляет собой частный случай преобразователя напряжения импульсного характера. Он может быть как понижающим, так и повышающим. У них входная мощность приблизительно равна выходной. При этом имеется незначительное преобразование энергии в тепло. Упрощенная схема импульсного драйвера имеет следующий вид;

Упрощенная схема импульсного драйвера

• линейный драйвер. На такой драйвер схема обычно подает больше напряжения, чем требует полупроводник. Для его гашения необходим транзистор, который лишнюю энергию будет выделять с теплом. Такой драйвер имеет небольшой КПД, в связи с чем его используют крайне редко.

Обратите внимание! При использовании линейных микросхем-стабилизаторов интегрального плана при падении входного напряжения на диоде ток будет уменьшаться.

Схема линейного драйвера

В связи с тем, что питание любого лазерного диода может осуществляться через два разных типа драйверов, то схема подключения будет различаться.

Особенности соединения

Схема, которая будет использоваться для питания лазерного диода, может содержать в себе не только драйвер и «датчик тока», но и источник питания – аккумулятор или батарею.

Вариант схемы подключения

Обычно аккумулятор/батарея в таком случае должны иметь напряжение в 9 В. Кроме них в схему обязательно должны входить лазерный модуль и токоограничивающий резистор.

Обратите внимание! Чтобы не тратиться на диод, его можно извлечь из DVD привода. При этом это должен быть именно компьютерное устройство, а не стандартный проигрыватель.

Лазерный полупроводник имеет три вывода (ноги), два из которых размещены по бокам, а один – посредине. Средний выход следует подключать к минусовой клемме выбранного источника питания. Положительную клемму нужно подсоединять к левой или правой «ноге». Выбор левой или правой стороны зависит от производителя полупроводника. Поэтому нужно определить, какой именно вывод будет: «+» и «-». Для этого на полупроводник следует подать питание. Здесь отлично справятся две батарейки, каждая по 1,5 вольт, а также резистор в 5 Ом.
Минусовый вывод у источника питания следует подключить к центральному минусовому выводу, определенного у диода. При этом плюсовая сторона должна подсоединяться к каждой из двух оставшихся клемм полупроводника поочередно. Таким образом его можно подключать и к микроконтроллеру.
Питание для лазерного диода можно осуществить с помощью 2-3 пальчиковых батареек. Но при желании в схему можно включить и аккумулятор от мобильного телефона. В таком случае необходимо помнить, что понадобиться еще дополнительный ограничительный резистор на 20 Ом.

Подсоединение к сети 220 В

Полупроводник можно запитать от 220 В. Но здесь необходимо создать дополнительную защиту от высокочастотных всплесков напряжения.

Вариант схемы питания диода от сети в 220 В

Такая схема должна включать в себя следующие элементы:

• стабилизатор напряжения;
• токоограничивающий резистор
• конденсатор;
• лазерный диод.

Сопротивление и стабилизатор будут образовывать блок, который сможет препятствовать токовым выбросам. Для предотвращения всплесков напряжения необходим стабилитрон. Конденсатор будет препятствовать появлению высокочастотных всплесков. Если такая схема была правильно собрана, то стабильная работа полупроводника будет гарантирована.

Пошаговая инструкция подсоединения

Самым удобным в плане создания лазерной установки своими руками будет красный полупроводник, имеющий выходную мощность примерно в 200 милливатт.

Обратите внимание! Именно таким полупроводником оснащен любой компьютерный DVD-проигрыватель. Это значительно упрощает поиск источника света.

Подключение выглядит следующим образом:

• для подключения необходимо использовать один полупроводник. Их обязательно нужно проверить на работоспособность (достаточно просто подключить к батарейке);
• выбираем более яркую модель. При проверке инфракрасного светодиода (при взятии его из компьютерного проигрывателя), он будет светить слабым красным свечением. Помните, что его

ЗАПРЕЩАЕТСЯ направлять в глаза, иначе можно полностью лишиться зрения;

• далее лазер устанавливаем на самодельный радиатор. Чтобы это сделать, нужно просверлить в алюминиевой пластине (толщина примерно 4 мм) отверстие с таким диаметром, чтобы диод входил в него достаточно туго;
• между лазером и радиатором необходимо нанести небольшой слой термопласты;
• далее берем проволочный керамический резистор, имеющий сопротивление 20 Ом с мощностью в 5 Вт и соблюдая полярность подключаем его к схеме. Через него нужно подключить лазер и источник питания (мобильный аккумулятор или батарейку);
• сам лазер следует зашунтовать с помощью керамического конденсатора, имеющего любую емкость;
• далее отворачивая устройство от себя, следует подключить его к сети питания. В результате должен включить красный луч.

Красный луч от самодельного устройства

После этого его можно сфокусировать при помощи двояковыпуклой линзы. Сфокусируйте его на несколько секунд в одной точке на бумаге, которая поглощает красный спектр. Лазер на ней оставит красный свет.
Как видите, получилось работающее устройство, которое подключено к сети в 220 В. Используя различные схемы и варианты подключения, можно создать разные приспособления, вплоть до карманной лазерной указки.

Заключение

Подключая лазерный диод, необходимо помнить о безопасном обращении с ним, а также знать нюансы, которые присутствуют в его работе. После этого останется только подобрать понравившуюся схему и подключить полупроводник. Главное помните, что все контакты должны быть хорошо запаяны, иначе деталь может перегореть в процессе работы.

В последнее время в продаже появились очень дешевые лазерные указки китайского производства. Они находят применение в самых различных областях радиолюбительского творчества. Однако, ввиду своего предельно упрощенного устройства, для питания от нормальных источников напряжения приходится прибегать к некоторым схемотехническим хитростям.

Рассмотрим схему самой обычной указки:

Как видно из рисунка она состоит из батареи на напряжение 4,5 вольта, выключателя, токоограничивающего резистора и лазерного диода. Как показала моя личная практика, при работе от собственных батареек указка не выходит из строя длительное время. При включении же от обычного источника это время уменьшается до 1-2 минут. Спалив десяток указок, я решил разобраться в чем тут дело. Перерыв кучу информации, я пришел к следующим выводам:

• лазерный диод боится статического электричества;
• лазерный диод боится микросекундных всплесков напряжения;
• лазерный диод ну очень боится превышения рабочего тока.

Попытаюсь подробнее объяснить как с этим бороться.

1. Заземляйте все и заземляйтесь сами. Если вы пользуетесь 220 вольтовым паяльником, то на время пайки лазера желательно паяльник отключать. Лучше пользоваться низковольтным паяльником. Также не помешает закорачивание выводов указки.
2. Любое, даже небольшое и кратковременное, превышение напряжения питания приводит к перегоранию лазерного диода. Используйте стабилизаторы напряжения и конденсаторы большой емкости в паре с керамическими конденсаторами небольшой емкости(керамические хорошо фильтруют высокочастотные всплески). Не плохо подключать параллельно лазерной указке стабилитрон на напряжение 4,5-4,7 вольта. Все это защищает от нежелательных выбросов напряжения.
3. С рабочим током ситуация следующая. Когда включается лазерный диод, он начинает греться. С повышением температуры увеличивается ток, протекающий через диод. При работе от «своих» батареек малой емкости с повышением тока сразу же падает напряжение, а с ним и ток. Поэтому с диодом не происходит ничего или почти ничего. Для питания от обычных источников нужно этот ток как-то стабилизировать. Здесь подходят схемы стабилизаторов тока, так называемые источники постоянного тока. Они держат ток нагрузки(в нашем случае лазера) на одном уровне. При уменьшении сопротивления диода снижается напряжение

Все эти рекомендации я постарался воплотить в следующей схеме:

Эту схему я использовал для домашнего лазерного шоу. Резистор R* нужно подобрать по току потребления лазера. Это делается следующим образом. Мультиметром замеряется ток потребления лазера от «своих» батареек. Затем по формуле R*=0.6/I1 (см.рис.) определяется сопротивление. Перед подключением лазера необходимо мультиметр установить на измерение тока и подключить вместо лазера. Мультиметр должен показать нужный ток. Только после этого можно подключать лазер.

Если нужно модулировать луч лазера, то можно использовать следующую схему:

В этом случае конденсатор 2200мкф нужно заменить на 470мкф или меньше, в зависимости от частоты модуляции.

На базу модулирующего транзистора через резистор 1к-2к подаются модулирующие импульсы положительной полярности(например, от TTL генератора на микросхеме К155ЛА3).

Транзисторы для стабилизатора и модулятора можно использовать любые кремниевые типа N-P-N

Перед началом работы я хочу предостеречь вас, сказав о том, что это действительно очень мощная вещь, которая может повредить ваши глаза, поэтому будьте осторожны.

Шаг 1: Диод

Сначала сделаем главные вещи. Нам нужно снять со старого ДВД привода лазерный диод. Откройте привод, найдите движущуюся часть с линзой. Обычно там находится два диода — инфракрасный для CD и просто красный для DVD. Аккуратно отсоедините их, предварительно сняв статическое электричество.

Не выбрасывайте остальные части — линзы могут быть полезны в этом проекте, а мелкие неодимовые магниты могут пригодиться для других проектов. Сказать честно, у меня нет DVD повода вот уже 3 года, поэтому я просто купил новые диоды LPC836 на Ali — это самые мощные диоды, использующиеся для приводов.

Шаг 2: Оптика

Теперь поговорим об оптике для самодельного лазера. Как я уже говорил, вы можете использовать родные линзы с DVD, но нужно будет подумать как их закрепить. Я рекомендую купить корпус aixiz (Ali) — стоит недорого и убережёт вас от проблем с правильной фокусировкой луча. Поместим наш диод в корпус.

Шаг 3: Питание

Следующий шаг — ограничитель тока (драйвер). К сожалению, не получится просто соединить диод батарейкой — он сразу же сгорит. Поэтому нам нужно собрать простую схему. Если, прежде чем посмотреть моё видео, вы уже гуглили что-то о том как сделать лазер из дисковода, то, вероятно, видели одну простую схему. Я не рекомендую так делать, так как эта схема 100% убьёт ваш диод, это всего лишь вопрос времени.

Для сборки правильной схемы нам понадобится всего два компонента: Чип LM317 (Ali) и резистор 3.3Ohm 2W (Ali). Я также использовал небольшой радиатор, но чип остается всегда холодным — вам он не понадобится.

Припаяйте резистор к первым двум клеммам LM317. Также припаяйте по проводу к первой и последней клемме — первый пойдёт на плюс лазерного диода, а третий на плюс блока питания, минус идёт прямо от батарейки на лазер. Один важный момент: так как я использовал новый диод, я был 100% уверен, что он выдержит силу тока, если вы не уверены в этом, то последовательно соедините два резистора на 3.3 Ohm — это обезопасит диоды практически от любого DVD привода. Для защиты от замыкания используйте термоусадку. Всё готово!

Шаг 4: Финал

Для тех, у кого немного больше опыта, я предлагаю сделать своими руками другую схему, выложенную для ознакомления. Когда я определился с корпусом, я сделал радиатор из алюминиевой шайбы. Я планировал припаять все платы к корпусу лазера но не нашел хорошего флюса, поэтому просто вложил всё внутрь. Лучшее, что я смог придумать — это приклеить всё по местам горячим пистолетом, а затем вдавить поверх алюминиевый радиатор с источником лазера.