Wie kann man eines dieser billigen 5mW Lasermodule dimmen?
Ich hatte einen alten 3x LR44 Lithiumzellen-Laserpointer für Präsentationen. Während die Batterien langsam leer wurden, wurde auch der ausgegebene Strahl schwächer.
Kürzlich habe ich eines dieser billigen 650-nm-Lasermodule bei eBay gekauft. Sie scheinen für die Verwendung mit 3 angeschlossenen AA / AAA-Batterien ausgelegt zu sein, da sie für 3-6 V ausgelegt sind. Ich habe versucht, 4 Batterien anzuschließen und bekam einen sehr hellen Strahl bei ~ 4,68V. Ich habe dann die Batterien auf 2 reduziert und überraschenderweise meiner Schätzung nach einen ebenso hellen Strahl bei 3,12 V erhalten. Dann habe ich mit nur einer Batterie bei ~ 1,56 V überhaupt keine Leistung erhalten.
Vom Lesen und meine Vermutung, nehme ich jetzt , dass in diesen Metallgehäusen eine Treiberplatine ist, wahrscheinlich ähnlich wie diese . Meine zweite Vermutung ist, dass die chinesischen Hersteller diese Laserdiodenmodule nur mit solchen Treibern bauen (und verkaufen!) , Um wirklich sicherzustellen, dass eine Überlastung der Diode nicht zu einer Leistung von mehr als 5 mW führt (selbst für den Bruchteil einer Sekunde, bis es würde ausbrennen) um Benutzer wie mich vor dummen Unfällen zu schützen .
Für meine Anwendung ist der ausgegebene Strahl bei allen erprobten Spannungen zu hell. Ich möchte den Strahl mehr im Helligkeitsbereich von 1 mW haben - ich sage 1 mW, da ich davon ausgehe, dass dies besonders sicher ist. (Zu Ihrer Information: Ich gehe davon aus, dass 5-mW-Laser "nur leicht gefährlich" und 1-mW-Laser "ziemlich sicher" sind - aber korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege - ich werde sie auch nicht direkt untersuchen.)
Kann mir bitte jemand erklären, warum es nicht funktioniert, die Leistung allein zu senken ?
Bonusfrage: Ich fand, dass die Verwendung der PWM-Modulation die Lösung sein könnte, bei der ich "eine feste Spannung sehr schnell ein- und ausschalte", anstatt "die tatsächliche Spannung zu senken". Dies würde zu einem sehr häufigen (für das menschliche Auge nicht wahrnehmbaren) Flackern führen. (Verwenden Sie dazu ein 3 oder 5 Volt Arduino.) Akzeptiert der installierte Treiber dies? (Ist dieser Treiber möglicherweise tatsächlich für die Ansteuerung durch eine PWM-Versorgung ausgelegt? Oder wird er explodieren?) Und wird dadurch der Laserstrahl weniger hell erscheinen? Und sicherer sein?
Update :
Mit dem gesammelten Wissen aus den Antworten konnte ich das Modul dimmen: Mein Fehler war: Ich habe nur die Spannung gesenkt! Wenn zwei AA-Batterien angeschlossen sind (gemessen 3,12 V) und ein 70-Ohm-Widerstand (um den Strom zum Modul zu begrenzen), erscheint der Strahl stark gedimmt. Keine PWM erforderlich. Ein 60-Ohm-Widerstand liefert meine erforderliche Leistung (sichtbar, aber nicht störend hell). Ich kann nicht sagen, was das für eine Laserleistung ist.
WARNUNG Hinweis : 5-mW-Laser (Klasse IIIR oder IIIa) sind unter schlechten Umständen gefährlich! Selbst 1-mW-Laser (Klasse 2) mit einem fokussierten Strahl in ein nicht blinkendes Auge können über mehrere Fuß Entfernung bleibende Schäden verursachen. Vergleichen Sie dieses Diagramm oder diese Zusammenfassung .
Das Anschließen des Lasermoduls ohne Widerstand war wahrscheinlich gefährlich. Eine Laserdiode ohne Treiber wäre noch mehr gewesen. Ohne den Widerstand kann das Modul einen hohen Strom ziehen ( vergleiche ) und möglicherweise die vollen 5 mW ausgeben, was möglicherweise nicht Ihren Wünschen entspricht. Glücklicherweise ist keine direkte Reflexion aufgetreten, der Strahl ist nicht sehr auf das Modul fokussiert, das ich besitze, und er ist in einer Linie verteilt. So tut eine geringere Leistung Modul bekommen (Sie wahrscheinlich nicht brauchen> 1 mW, leider chinesische Verkäufer nicht in Anspruch genommen , wie diese 5 mW diejenigen anbieten) oder dimmen die Ausgabe , wenn Sie diesen Lasers mit Menschen auf dem ganzen sind Betrieb! Muss es Laser sein? Erwägen Sie die Projektion mit gängigen LEDs und Linsen.
Antworten
In diese Lasermodule ist normalerweise eine Stromquelle eingebaut, die (in Grenzen) den gleichen Strom bei unterschiedlichen Spannungen an den Laser liefert.
Unterhalb einer bestimmten Spannung passiert auch nichts, da der Laser nicht leitet, ähnlich wie bei einer LED.
Ich gehe davon aus, dass Ihre leeren Batterien bei einer ausreichend hohen Spannung immer noch etwas Strom liefern, aber nicht genug Strom für einen hellen Strahl.
Um den Laser zu dimmen, müssen Sie den Strom regulieren, was eine Änderung des Treibers oder des Treiberausgangs (Reduzierung des Stroms unter Beibehaltung der Mindestspannung) oder die Verwendung von PWM erfordert.
Sie könnten ein Potentiometer ausprobieren und prüfen, ob es einen Widerstandsbereich gibt, der den Strom begrenzt, aber nicht zu viel Spannung abfällt. Berechnungen würden Spezifikationen erfordern.
Sie können PWM bei niedrigen Frequenzen (ab etwa 20 Hz) ausprobieren und sehen, was passiert (bei einigen funktioniert es), aber höhere Frequenzen funktionieren mit diesen Treibern normalerweise nicht. Die meisten haben einen Kondensator am Ein- und Ausgang, der sie zu langsam reagieren lässt und herausfiltert, was Sie versuchen zu tun.
Erstens ist es schwierig, die Intensität des Laserlichts mit dem Auge (und nicht mit einem Leistungsmesser) zu beurteilen, da hell und sehr, sehr hell ungefähr gleich erscheinen. Ich gehe davon aus, dass Sie dies indirekt tun, indem Sie den Strahl auf eine diffuse Oberfläche richten.
Zwei Ansätze für diese roten Laser ... Ein Typ verwendet ein Laserdiodenmodul mit drei Leitungen:
- Eine Leitung speist der Laserdiode Strom ein
- Eine Leitung wird an eine Fotodiode angeschlossen, deren Stromausgang proportional zur Laserleistung ist
- Eine gemeinsame Leitung enthält sowohl Laserdiodenstrom als auch Fotodiodenstrom.
(vonhttps://www.newport.com/t/laser-diode-technology) Bei
diesem Ansatz werden einige externe Halbleiter verwendet, die Fotodiodenstrom zur Regulierung des Laserdiodenstroms verwenden, um eine konstante Laserleistung aufrechtzuerhalten, die unabhängig von der Versorgungsspannung ist. Dieser Regelkreis kann durch zu hohe Versorgungsspannung überhitzt und / oder durch Überspannung zerstört werden.
Die Reglerschaltung kann abhängig von ihrer Reaktionszeit mit PWM kompatibel sein oder nicht .
Der andere Ansatz ist viel einfacher: ein Vorwiderstand (ungefährer Wert von 100 Ohm) mit roter Laserdiode. Diese sind häufig mit einer Laserleistung von <1 mW gekennzeichnet .
- Gemessene Laserspannung: 2,11 V bei Raumtemperatur
- Gemessener Laserstrom mit 68 Ohm Vorwiderstand, gespeist von 4,5 V Versorgung: ~ 20 mA.
Diese Anordnung akzeptiert PWM sehr gut. Da der Laserstrom nur durch den Vorwiderstand begrenzt wird, führt eine Versorgungsspannung von mehr als 4,5 V zu einem höheren Laserstrom, einer höheren Wärmeableitung und einem Laser-Burnout. Auf dem Foto ist eine fast unsichtbar kleine Laserdiode und ein kurzzeitiger Serienschalter zu sehen. Der Federkontakt wird mit dem negativen Ende der 3-Batterie-Kette (jeweils 1,5 V) verbunden. Der oberflächenmontierte Vorwiderstand wird durch den Momentschalter verdeckt.
Auf diesem Foto befindet sich eine Kunststofffokuslinse, die in der metallisierten Hülle gehalten wird.
Beachten Sie, dass für einen vernünftig linearen Laserbetrieb ein Diodenstrom über einem Minimum erforderlich ist. Unterhalb dieser Schwelle ist es mehr LED als Laser mit schwacher Lichtleistung. PWM sollte zwischen keinem Strom und etwa 20 mA für diese "1 mW" -Rotlaser umschalten.
Auf dem Foto unten wurde der Serien-Momentschalter entfernt und die Kollimationslinse wurde entfernt, aber der oberflächenmontierte Serienwiderstand bleibt erhalten. Ein roter und ein schwarzer Draht speisen eine Gleichspannung von 4,5 V.
Beachten Sie, dass der Laserausgangsstrahl schnell divergiert und ein sehr "ovales" Strahlprofil (groß und dünn) ohne Linse ergibt.
Wie @ocrdu hervorhebt, versucht der Stromversorgungscontroller, denselben Antriebsstrom mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen durch den Laser zu treiben.
Das Laserlicht kann so hell sein, dass es die Zapfen in deinen Augen sättigt und du die Helligkeit des Lasers nicht abschätzen kannst - die optische Leistung ändert sich, erscheint dem Auge jedoch gleich. [1]
[1] DC Hood, T. Ilves, E. Maurer, B. Wandell und E. Buckingham, "Menschliche Kegelsättigung als Funktion der Umgebungsintensität: Ein Test von Modellen für Verschiebungen im Dynamikbereich", Vision Research , 18 (8), 1978, Seiten 983-993,https://doi.org/10.1016/0042-6989(78)90026-3