Hallo zusammen,
ich möchte mir eine Lasderdiode zulegen und damit Streulichtmessungen zu
machen, das heißt der Laser wird im Dauerbetrieb laufen. Es soll keine
Hochpräzisionsmesstechnik werden, aber die Leistung und die Wellenlänge
sollten halbwegs stabil bleiben während des Betriebs (+/- 10nm würde ich
sagen).
Ich möchte keine Kühlung verwenden, der Kontakt zum Gehäuse der
Kollimationslinse soll ausreichen um Wärme abzuführen.
Jetzt meine Frage: Bis zu welcher Leistung kann ich gehen, ohne dass ich
eine Kühlung benötige? Gibt es da eine Formel oder Faustregel?
Und der Treiber sollte für meine Anwendung auf Leistung regeln, nicht
auf Strom, korrekt?
Herzlichen Dank für eure Hilfe!
Thomas
Es gibt Laserdioden mit interner Monitor-Diode, so daß man die
tatsächlich abgestrahlte Leistung messen und ggf. nachregeln kann.
Welche Leistung brauchst Du denn ungefähr? Man sollte auch bedenken, daß
Streulicht ebenfalls gefährlich für die Augen sein kann, gut
reflektierende Oberflächen wie blankes Metall können schnell Unfälle
verursachen.
Keine Angst, ich arbeite in einem Laserlabor und bin unterwiesen was
Laserschutz angeht.
Ich sollte dazu sagen, dass ich eine Diode im TO Can Gehäuse kaufen
möchte.
Zu deiner Frage mit der Leistung: ich würde eben gerne so viel Leistung
wie möglich haben, ohne eine aktive Kühlung zu benötigen.
Die Kühlung entscheidet auch über die Lebensdauer LD.
Die Kollimatorgehäuse haben auch meist keine Angaben über den
Wärmewiderstand.
Am sichersten ist es einfach nur die Aufnahmeleistung zu
berücksichtigen.
Ist zwar Overkill aber sicher
https://www.distrelec.de/Web/Downloads/_t/ds/lcu98b041a_eng_tds.pdf
in dem Fall wären das 400mA *2V = 800mW
Das verstehe ich. Aber sind 800mW jetzt zu viel oder nicht?
Ich formuliere es mal so:
Stellen wir uns vor einen TO CAN Diode hängt in der Luft, ohne
irgendeine Wärmeabführung.
Ich habe gelesen, dass die Dioden ungefähr 20-40% der angelegten
Leistung in Licht umwandeln, der Rest wird zu Wärme. Kann mir jemand
sagen wieviel Leistung ich an einen Diode anlegen kann, damit sie unter
40°C bleibt, bei 20°C Umgebungstemperatur?
Thomas A. schrieb:> Jetzt meine Frage: Bis zu welcher Leistung kann ich gehen, ohne dass ich> eine Kühlung benötige? Gibt es da eine Formel oder Faustregel?
Ja, ist natürlich dasselbe, wie bei jedem anderen Bauelement auch. Im
Kern: Wenn der Wärmewiderstand des Aufbaus in Reihe mit dem
Wärmewiderstand des Device genügend klein ist, um unter allen praktisch
vorkommenden Umgebungstemperaturen/Umgebungsbedingungen die Temperatur
im Device im erlaubten Bereich zu halten, dann passt es.
> Und der Treiber sollte für meine Anwendung auf Leistung regeln, nicht> auf Strom, korrekt?
Wenn der "Regler" ein Linearregler ist, kann man sich das i.d.R.
schenken. Dann ist es nämlich so, das die insgesamt umgesetzte Leistung
sowieso näherungsweise konstant ist und irgendwie abgeführt werden muss.
Wenn es aber ein Schaltregler ist, dann könnte das tatsächlich nötig
werden.
Thomas A. schrieb:> Ich möchte keine Kühlung verwendenThomas A. schrieb:> ohne eine aktive Kühlung zu benötigen
Was jetzt? gar keine Kühlung oder keine aktive Kühlung? Dazwischen lieg
der gesamte große Bereich der passiven Kühlung.
Allgemeines zur Montage von diesen Gehäusen:
-
https://blog.rpmclasers.com/three-common-mistakes-when-mounting-and-heatsinking-a-to-can
-
Da ich jetzt auf die schnelle nichts genau Passendes gefunden habe,
daher aus diesem Datenblatt was Ähnliches.
- https://www.mouser.de/pdfDocs/OSRAM_SPLTL90AT08_DS.pdf
"Thermal resistance junction solder point real RthJS typ. 25K/W"
Damit hast du schonmal einen Anhaltspunkt was du in die Berechnung
einsetzen kannst.
- https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmewiderstand
z.B. Bei einem delta t von 10K wären das ca. 400mW
Nicht umsonst haben die meisten Gehäuse irgendwo eine Fläche über die
man die Wärme weiter transportieren kann. Selbst eine paar mm²
Kupferfläche auf einer Platine können hier schon wunder bewirken.
Die genaueren Werte musst du dir aus dem Datenblatt von dem Bauteil
entnehmen das du dir ausgesucht hast...
Thomas A. schrieb:> damit sie unter> 40°C bleibt, bei 20°C Umgebungstemperatur?
- 20°C Umgebungstemperatur muss nicht 20° Gehäusetemperatur sein. In so
einem Gehäuse kann es je nach verwendeten Bauteilen ganz schnell recht
kuschelig Warm werden, vor allem wenn kein vernünftiger "Durchzug"
gewährleistet ist.
- Denk auch dran das wir z.B. zurzeit schon über 30°C
Umgebungstemperatur haben. Da kommst du ganz schnell in Bereich wo den
Messaufbau in einen genauen klimatisierten Raum muss.
- Die Zeit die benötigt wird bis sich in deinem Aufbau konstante
Temperaturen eingependelt haben. Das kann schonmal bedeuten, dass das
ganze erstmal mehrere Stunden "Warmlaufen" muss bevor du reproduzierbare
Messwerte bekommst.
Thomas A. schrieb:> Kann mir jemand> sagen wieviel Leistung ich an einen Diode anlegen kann, damit sie unter> 40°C bleibt, bei 20°C Umgebungstemperatur?
Das dürften nur wenige mW sein.
Thomas A. schrieb:> Bis zu welcher Leistung kann ich gehen, ohne dass ich> eine Kühlung benötige? Gibt es da eine Formel oder Faustregel?
Die Faustregel lautet: Wenn man die LED nicht mehr freiwillig anfassen
mag, ist sie zu heiß. Bei Laserdioden würde das noch etwas strenger
auslegen und sagen: Wenn sie sich heiß anfühlt, ist sie bereits zu heiß.
Konkrete Werte in der Antwort erfordern konkrete Werte in der Frage. Es
gibt schließlich mehr als nur eine LED und noch viel mehr
unterschiedliche Einbausituationen.
Thomas A. schrieb:> Jetzt meine Frage: Bis zu welcher Leistung kann ich gehen, ohne dass ich> eine Kühlung benötige?
Guck dir das Modenspektrum deiner Laserdiode an. Dann siehst du, wie das
thermisch weg läuft. Für welchen Zweck willst du die Laserdiode
einsetzen?
