O Diodo LASER

Estas informaes foram obtidas de uma srie de sites, e o devido crdito dado aos seus autores. uma leitura muito interessante e muito informativa, e foi corrigida e aperfeioada ligeiramente durante a transferncia. O nico item que precisa ser discutido a medio da corrente atravs de TP2 no circuito inferior. Um foto-diodo no PRODUZ corrente ou voltagem.

Nota: 780nm infravermelho e 650nm a sada visvel (vermelha) .A introduo foi oferecida por: Samuel M. Goldwasser E-Mail: sam@stdavids.picker.com

Como eu uso um diodo laser visvel? A resposta rpida : ser muito cuidadoso por duas razes: (Eu estou assumindo o uso de um tpico diodo laser visvel de 5 mW) 1. Voc pode destruir facilmente o diodo laser tpico por sobrecarga de corrente instantnea, descarga esttica, testando com um multmetro (VOM Volt Ohm miliampere) ou apenas por observ-los da maneira errada. 2. Toda vez que voc estiver trabalhando com a luz de um laser voc precisa tomar cuidado com respeito exposio dos seus olhos ao raio. Isso particularmente importante caso voc observe o raio diretamente pois isso pode resultar em danos imediatos a sua retina. Muitos diodos laser so encontrados em um invlucro que possui um foto diodo como sensor. Isso prov um feedback do diodo laser evitando que ele seja superacionado. O diagrama abaixo mostra como o laser e o foto diodo so conectados. Os diodos laser so disponveis em duas formas: sada de luz visvel ou invisvel. A sada invisvel chamada de Infravermelho(IR). Na MAIORIA dos diodos IR um terminal conectado ao foto diodo e preso ao invlucro. O invlucro por sua vez ligado ao NEGATIVO da alimentao. Na MAIORIA dos diodos laser visveis, o invlucro ligado ao POSITIVO!

A corrente tpica para um diodo laser de 30 - 100 mA a 1,7 2,5v. Entretanto, a curva de fora extremamente no-linear. H um lasing threshold (limite mais baixo de excitao para um laser funcionar como tal), abaixo do qual no h uma sada coerente (embora possa haver emisso do tipo de um LED). Para um diodo graduado como tpico a uma corrente de 85mA, esse limite pode ser de 75mA. Essa uma razo porque muitas aplicaes de diodos laser incluem um sensor ptico para regular a potncia do raio. Voc pode destruir facilmente um diodo laser excedendo a corrente segura, mesmo que por um breve instante. crtico para a vida de um diodo laser que, sob nenhuma circunstncia, voc exceda o limite seguro de corrente, mesmo que por um microssegundo. Diodos laser tambm so muito sensveis eletricidade esttica, sendo assim, tome as precaues necessrias. Tambm, no tente test-los com um multmetro tipo VOM, pois na escala baixa de ohms ele pode fornecer muita corrente. possvel acionar diodos laser com uma fonte DC e um resistor, mas, a menos que voc saiba precisamente o valor necessrio, voc pode exceder facilmente esses valores. Voc pode identificar o diodo laser e o foto diodo, porque a voltagem no inversa no foto diodo ir cair aproximadamente 0,7v ao invs dos 1,7 2,5 do diodo laser. Assim, para o teste abaixo, se voc tiver uma queda nessa voltagem abaixo de um volt, voc est em um dos terminais do foto diodo. Se a sua voltagem for alm dos 3v, voc tem uma polaridade reversa. CUIDADO: Alguns diodos laser possuem uma especificao de voltagem reversa muito baixa e sero destrudos por uma voltagem reversa pequena. Verifique essa informao nas especificaes do diodo. Uma abordagem que funciona para testar usar uma fonte de alimentao de 0-10VDC com, digamos, um resistor de 100 ohm em srie com o diodo, e ir aumentando a corrente at que voc obtenha o facho de laser. Entretanto, voc ainda no ter idia de quando voc est no limite seguro de corrente sem um medidor de potncia ptico. Para uma aplicao real, voc deve usar a resposta ptica para regular a potncia do facho. Voc tambm precisar de um dissipador de calor se o diodo laser j no for montado com um. O facho bruto de um tpico diodo laser tem formato de cunha 10x30 graus de divergncia tpica. Voc precisar de uma lente convexa com pequena distncia focal para produzir um raio alinhado. O circuito abaixo uma fonte de alimentao constante regulada para um laser visvel CW (Continuous WAVE onda continua, ou continuous ON), mas no se aplica diretamente a sua configurao de diodo laser e foto diodo (as polaridades podem ser diferentes). Trs reguladores terminais podem ser usados em modo de corrente constante medida que voc garante que no haver sobrecarga, etc. Isso realmente importante!

FONTE DE CORRENTE CONSTANTE PARA LASER

COMO O CIRCUITO FUNCIONASe o smbolo do foto diodo no diagrama acima for substitudo pelo de uma foto clula, a operao do circuito ser mais fcil de ser compreendida. Quando o circuito ligado pela primeira vez, a voltagem atravs do capacitor de 10 na base do BD 139 zero e o transistor no acionado. O BC 328-25 tem seu emissor fixado em 2.5v e a base levada at a grade de 0v atravs de um potencimetro de 10k. Neste momento o diodo laser no est aceso e assim a clula solar dentro da cabea no est produzindo tenso e o BC 328 ligado. Isso faz o capacitor acima mencionado comear a se carregar. Quando o eletroltico se carrega alm de 0,65v o BD 139 comea a ser acionado. Isso ilumina o laser e a clula solar comea a gerar voltagem. A sada de voltagem da clula solar tal que a voltagem na base do BC 238 aumenta e isso desliga o transistor. A ao desse componente diodo/clula-solar (dispositivo produtor de voltagem) difcil de compreender assim ns iramos explic-la de outra maneira. O dispositivo exatamente como uma pequena bateria colocada na grade de 9v, com seu negativo na grade. Isso significa que o terminal positivo ir tornar a grade de 9v MAIS ALTA e essa voltagem est aumentando na base do transistor BC 238. O potencimetro de 10k est atuando como um divisor de voltagem e assim a base do BC 238 est vendo uma voltagem que aumenta quando o dispositivo na cabea do laser detecta luminosidade. O BC 328 ligeiramente desativado e isso desativa ligeiramente o BD 139. O resultado final que o diodo laser desativado ligeiramente tambm. assim que a sada do laser controlada precisamente, mesmo que a voltagem na alimentao possa se alterar.

Diodos Laser em CD Players Esses so emissores de infravermelho, normalmente de 780 nm. H uma emisso vermelha ligeiramente visvel. Isso pode ser uma sada espria de fora muito baixa na parte vermelha do espectro ou a resposta dos seus olhos para o IR aparecendo vermelho, cerca de 10000 mais fraca do que o raio real. O raio IR principal invisvel. Tome cuidado. Um raio direto de 5mW potencialmente perigoso para seus olhos. Lasers pticos de leitores de CD emitem cerca de 0,3 1 mW nas lentes objetivas, embora os diodos sejam capazes de entregar at 4 ou 5 mW dependendo do tipo. Se voc poupou os componentes pticos eles podem ser teis na gerao de um facho convergente. O conjunto ptico tpico consiste de lentes convergentes, retcula de defrao (para ter os trs raios em um canho de trs cabeotes), polarizador, prisma ou espelho, lente de foco (objetiva). Com a lente objetiva removida, voc pode ter um facho principal mais ou menos concentrado, e dois fachos laterais mais fracos. Misture e combine o conjunto ptico de acordo com suas necessidades (se voc conseguir separ-lo de forma no destrutiva) CUIDADO: Um facho concentrado de 5 mW perigoso especialmente porque ele invisvel. No momento que voc nota que tem algum problema, j ser tarde demais. As bobinas ao redor do captador so usadas como servo-controle para foco e tracking posicionando as lentes menos do que um m da posio tima do facho de retorno. As correntes tpicas esto na faixa de 30-100 mA a 1,7 2,5 V. Entretanto, a curva de fora extremamente no linear.Typical currents are in the 30-100 mA range at 1.7-2.5 V. Existe um lasing threshold abaixo do qual no h emisso. Para um diodo especificado para 40 mA a corrente limite ser de 30 mA. Essa uma das razes pelas quais os diodos laser incluem um sensor ptico (um foto diodo embutido no mesmo case do emissor laser) para regular a potencia do raio. Voc pode destruir facilmente um diodo laser excedendo a corrente segura, mesmo que por um breve instante. vital para um diodo laser que, sob nenhuma circunstncia, voc exceda o limite seguro de corrente, nem que seja por um microssegundo! Diodos laser tambm so extremamente sensveis eletricidade esttica, assim, tome as precaues necessrias. Tambm, no tente test-los com um VOM que pode fornecer muita corrente na escala de baixa resistncia. possvel acionar diodos laser com uma fonte DC e um resistor, mas, a menos que voc saiba precisamente o valor necessrio, voc pode exceder facilmente esses valores. Voc pode identificar o diodo laser e o foto diodo, porque a voltagem no inversa no foto diodo ir cair aproximadamente 0,7v ao invs dos 1,7 2,5 do diodo laser. Assim, para o teste abaixo, se voc tiver uma queda nessa voltagem abaixo de um volt, voc est em um dos terminais do foto diodo. Uma abordagem que funciona para testar usar uma fonte de alimentao de 0-10VDC com, digamos, um resistor de 100 ohm em srie com o diodo, e ir aumentando a corrente at que voc obtenha o facho de laser. Use um detector de IR para isso! Se voc tiver a polaridade invertida, a voltagem atravs do diodo ir acima de 3 volts. Isso no parece danificar os diodos encontrados nos leitores de CD. Ento, desligue a alimentao e inverta os terminais. Isso no vai danificar o diodo tambm. Para uma aplicao real, voc deve usar a resposta ptica para regular a potncia do facho. Voc tambm precisar de um dissipador de calor se o diodo laser j no for montado com um. Diodos laser de leitores de CD so projetados para operao contnua. Voc pode usar um

regulador de trs terminais tipo LM317 por tanto tempo quanto voc possa assegurar que a corrente no exceder o ponto limite. O que vem a seguir foi tirado do site Le Magicien:

CIRCUITO DO CHAVEIRO LASER

por 5 dlares ou algo assim.

Esta uma simples descrio do chaveiro Laser que se vende

O circuito bsico para alimentar um diodo laser mostrado abaixo na figura 1.

Os canhes laser mais comuns tm dois semicondutores: um LD (diodo laser) e um PD (foto diodo). O diodo laser ser polarizado diretamente e seu ctodo (LDC) ir se conectar a um transistor e/ou rede para regular a corrente do LD baseado na corrente do foto diodo (rede de resposta). O foto diodo ser polarizado inversamente, seu anodo (PDA) vai alimentar um regulador e assim o controle vai dar um sinal de resposta para o acionador do LD. O retorno ptico com parte do facho de laser retornando para encontrar a juno do foto diodo, como mostrado na figura 2.

Como mostrado na Fig. 2, o cabeote com diodo laser tem trs terminais denominados: LDC (Ctodo do diodo laser), PDA (Anodo do Foto diodo) e COM+ (Terminal positivo comum). Dentro do cabeote, h o diodo laser e um foto diodo usado para regular a corrente no diodo laser atravs de um lao de resposta externo.

O cabeote laser e as conexes dos pinos O esquema para o chaveiro laser mostrado na fig. 4:

Abaixo um anncio para um chaveiro laser de 5 mW e alguns mdulos de laser visvel da Information Unlimited. Os chaveiros laser de 1mW podem ser encontrados em lojas populares por cerca de 5 dlares.

Os padres podem variar dos mostrados abaixo.

mailto:wako2@xtdl.com

5 desenhos complexos com luz Adapta-se ao seu chaveiro Alcance efetivo de 2000 ps Inclui 3 baterias LR44 LAPN65PT - 5mw 650nm Apontador laser de 5 Padres...........$12.95 LAPN6542 - 5mw 650nm Apontador laser de 42 Padres....$29.9

Mdulos de Diodos de laser vsvel3 Volts Alto Brilho LM630P - 3mw@630nm 10.5x32mm.................$34.95 LM650P10 - 10mw@650nm 25x51mm.............$99.95

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ALIMENTAO DO DIODO LASERUma alimentao muito simples para testar um diodo laser pode ser feita conectando-se um resistor entre a sada de um regulador ajustvel LM317 e o laser, e levando o terminal comum ou adj como mostrado abaixo. A corrente de sada determinada pelo valor do resistor.

Ele funciona assim: Nenhuma corrente sai do terminal de ajuste. Ele uma linha de sensor. Funciona meramente como a linha de referncia de 0v para o regulador. O nico efeito colateral que a corrente puxada pelo regulador flui atravs da linha de ajuste e de aproximadamente 10 mA. Mas na nossa discusso, isso ignorado. A voltagem entre o terminal de sada e adj fixa em 1,2v (para este tipo de regulador).O resistor de 18R no circuito chamado de resistor de queda de voltagem. Ele projetado para produzir uma tenso atravs de si de acordo com a corrente que flui. Se for de 18R a corrente ser 1,2 / 18 = 66 mA. Se o resistor de 10R a corrente necessria para tremor 1,2 V no resistor 1,2 /10 = 120 mA. Se escolhermos 15R, a corrente ser de 1,2/15 = 80mA. O diodo laser no exemplo acima requer uma corrente entre 70 e 100 mA. Voc pode escolher 15 ou 18R para o resistor de queda. Use estes exemplos para determinar o valor do resistor necessrio para o seu laser em particular. Finalmente, as seguintes informaes foram tiradas do website de John Yurek, K3PGP@qsl.net

Polarizando e Modulando Diodos Laser- Com Segurana ! Aps vrios infortnios, tentando configurar reguladores de retorno de diodos laser, eu decide que deve existir um modo melhor! O seguinte circuito resultado da minha experimentao. Este regulador foi usado para CW, MCW, FM, SSB, BPSK e vdeo sem dificuldade. Desde que eu comecei a usar este circuito eu no perdi um nico diodo laser sequer. Ele tem sido usado com diodos laser desde 5 at 500 mW.

Esta uma configurao para Infravermelho de 780nm. Veja abaixo a discusso sobre TP2. O circuito permite o acionamento suave do diodo laser atravs do resistor de 10 ohm e do capacitor de 100 f na entrada do regulador 7805. Um diodo 1N4007 fornecido para prevenir polaridade invertida. O diodo foi conectado atravs da fonte de alimentao ao invs de em srie com uma linha para eliminar a queda de voltagem associada com diodos em srie. O resistor de 10 ohm vai limitar a corrente e prevenir qualquer dano sob condies de polaridade invertida. Nenhum fusvel necessrio. A corrente no diodo laser aplicada por R1. Valores tpicos so de 39 a 47 ohms para diodos de 5 mW e 22 ohms para diodos de 30 mw. Para ficar seguro, comece com um resistor MAIOR e v experimentando com valores menores sistematicamente. recomendado que voc v alimentando os 12v GRADUALMENTE atravs de uma fonte varivel de bancada quando estiver ajustando o circuito, enquanto mede TP1 com um voltmetro e nota quando as leituras de corrente se nivelam. (use um voltmetro alimentado a bateria para isso j que nenhum terminal de teste est potencialmente aterrado!) Aps passar dos 8 volts voc vai notar que no importa quanto mais a voltagem aumenta, a corrente NO vai aumentar. A voltagem mxima, com segurana aproximadamente 35vdc. Em MOMENTO ALGUM voc deve permitir que a corrente exceda Iop como especificado pelo fabricante. Se voc atingir Iop antes do limite do circuito, aumente o valor de R1!.

NOTA: 1 volt = 100 ma, significando que, se voc est ajustando o seu diodo laser para60 mA o circuito deve ser ajustado para que voc leia 0,600v atravs de R1 quando o circuito est em plena limitao. Se voc tiver a folha de especificaes do fabricante e lm est especificada, voc pode medir a corrente atravs de TP2. 1 volt 1 mA. Alguns fabricantes voltam o foto diodo para +5vdc. Veja a discusso abaixo. O diodo zener de 5,1 volts atravs da sada do regulador de voltagem 7805 uma precauo de segurana no caso do 7805 falhar. O zener vai limitar a voltagem a um nvel seguro. O resistor de 10 ohm na entrada em srie com a linha de 12 volts vai limitar a corrente. Isso tambm uma precauo contra quaisquer picos no acionamento. O circuito acima parece ter sido um pouco superdimensionado. Entretanto, parece funcionar bem e, como eu estou usando ele atualmente com alguns diodos laser que custam tanto quanto 300 dlares a unidade eu me sinto mais seguro com a proteo extra oferecida pelo circuito. O modulador de derivao foi tentado aps estourar alguns pares de diodos com um modulador experimental em srie. Foi descoberto muito tarde que se o regulador em srie fosse sobrealimentado ele iria estourar o diodo laser mesmo que a linha de 12vdc estivesse desligada! Eu estava usando um transistor NPN para o transistor de passagem em srie e a sobre-alimentao ocorreu na base e veio pelo emissor que estava conectado diretamente ao diodo laser! O MRF-510 ou 511 IgFet (disponveis na Radio Shack) provem uma linearidade muito boa quando usados neste circuito. Um resistor de 22 ohm em srie com o terminal da fonte usado

para adicionar um toque de retorno negativo. Quando ajustada corretamente conforme monitorado atravs de TP1, a corrente no vai mudar muito, se tanto, quando indo de mxima potncia para o corte total do raio. O que acontece que o IgFet est DERIVANDO a corrente para o terra e evitando que ela passe para o diodo laser. medida que o IgFet puxa mais corrente o diodo laser recebe menos corrente resultando que a carga na alimentao permanece bastante constante. O resistor de 22 ohm pode precisar de um ligeiro ajuste para diferentes diodos laser. Ele prove um pouco de retorno negativo e ajuda a tornar o modulador mais linear. O circuito acima foi otimizado para um diodo laser de 780nm a 5 mw. A entrada da modulao acoplada em DC. Isso significa que voc pode aplicar uma voltagem POSITIVA e controlar a fora do laser. Se sua meta operao linear como AM, vdeo ou SSB, vc deve polarizar a entrada para da fora do laser, atravs de um resistor em srie. Aplique a onda AC diretamente entrada por um capacitor. O 1N914 e a rede resistor/diodo foram acrescentados ao circuito de entrada do IgFet aps um componente ter apresentado um curto por dreno, fazendo a corrente de acionamento ser aplicada diretamente ao diodo laser! A maioria dos diodos laser, tipicamente apresentam um terminal do diodo laser e do foto diodo presos ao case. Na MAIORIA dos diodos IR esse terminal o terminal NEGATIVO. Na MAIORIA dos diodos laser visveis o case POSITIVO! Se, no seu caso particular, o diodo laser for positivo voc vai ter que ou isol-lo do terra, ou melhor ainda, conect-lo como acima e trocar o 7805 por um 7905 (regulador negativo de 5V) e inverter todos os capacitores, diodos etc. Eu sempre me sinto MUITO mais seguro com o corpo do diodo laser no potencial do terra!. Vrias pessoas construindo este circuito usaram o regulador de voltagem LM317 AJUSTVEL em substituio ao 7805 de voltagem fixa. Embora isso possa tornar o ajuste inicial mais fcil, preciso apenas um potencimetro sujo, ou que um resistor falhe para voc sobrecarregar acidentalmente o diodo. Use EXTREMA cautela se voc escolher ir por esse caminho! Finalmente, I sugiro que voc inclua o resistor de entrada de 10 ohm ao regulador e o diodo zener de 5,1 volts, protetor de falhas, na sada do regulador, o mesmo que eu usei com o 7805 acima. Isso vai prevenir quaisquer acidentes Mais comentrios de John Yurek sobre o foto-diodo. O componente no cabeote do laser um dispositivo produtor-de-voltagem. Chame o diodo do que voc quiser, mas eu TESTEI e ele funciona muito bem. Agora ele est sendo duplicado por algumas pessoas e tem funcionado da mesma maneira para elas. A maioria est usando diodos laser de 780 nm retirados de leitores de CD com defeitos. Se existe ou no algum fato peculiar sobre esses dispositivos, no sabido, pois eles no trazem marcas, mas eu encontrei um que NO produz voltagem. Isso poderia ser um fato nico, mas eu tambm notei a mesma coisa nos meus diodos laser de 30 e 500 mW, s que nesses casos a voltagem vinda dos terminais do fotodiodo nivela-se medida que se aproxima de 0,7v ou algo assim, ento eu penso que esse um foto diodo mais caracterstico do que os normalmente utilizados em diodos laser. Se eu exponho o laser a uma fonte de luz forte (com o laser DESLIGADO) eu tambm vejo uma voltagem aparecendo nos pinos conectados ao foto diodo, embora a sensibilidade seja terrvel, pois o foto diodo normalmente montado atrs do diodo laser para justamente diminuir os efeitos da luminosidade externa aparecer no circuito regulador de voltagem. Eles parecem funcionar muito mais como uma clula solar. Clulas CDS, entretanto so diferentes j que produzem apenas uma mudana de resistncia. No meu circuito acima, o foto diodo foi simplesmente limitado a uma carga resistiva e no realmente utilizado neste circuito. Ele normalmente seria ligado ao circuito regulador de fora de feedback com uma rede de polarizao resistiva. O fato do foto diodo no interior do diodo laser de 780 nm poder produzir mais de 0,7v indica para mim que provavelmente ele feito de mais que uma juno, ligadas em srie. John - K3PGP

NOTA:

http://www.k3pgp.org/ http://www.weaksignal.org http://www.deucearmy.com http://www.wpponline.org