Ich habe einen Diodenlaser bekommen und sehr spärliche Informationen
dazu.
Die Angaben wären: Optische Leistung 20W, Strom Treshold 7A, Strom max.
29A, Wellenlänge 808nm. Es ist ein Barren mit etwas Optikkram danach,
insgesamt 3 Spiegel und 2 Linsen.
Ich habe erstmal einen Linearregler gebaut um den Strom zu regulieren.
Ist nicht soo effizient bei dem Strom aber gibt eine saubere
Ausgangsspannung.
Dann habe ich ein Peltierelement auf einen CPU-Kühlkörper geklebt und
ein paar SMD-Widerstände drauf zur Kalibrierung.
So, nun zum eigentlichen Problem. Ich habe den Laser bis 25A gefahren.
Höher wollte ich nicht gehen da es (noch) keine Begrenzung der optischen
Leistung gibt. Am Peltierelement stellt sich dann eine Spannung ein, in
dem fall 1,6V. Ich habe dann die Widerstände bestromt und muss eine el.
Leistung von 10,6W reinpumpen um wieder auf die 1,6V am Peltier zu
kommen. Daher nehme ich an, der Laser hat eine optische Leistung von
10,6W. Der elektrisch zu optische Wirkungsgrad wäre somit 23,5%.
Warum ist das so wenig? Mit wieviel Verlusten muss ich an der Optik
rechnen?
Die 20W und typ. 45% Wirkungsgrad beziehen sich doch auf einzelne
Emitter, oder?
Oder ist es eine Verschleißerscheinung? Der eigentliche Grund des
Messaufbaus war ja zu sehen ob der Laser noch etwas taugt.
Oder gibt es andere, einfache Möglichkeiten zur Leistungsbestimmung?
l.G.
Mit dem Aufbau wirst Du nur Hausnummern messen. Je nach Oberfläche wird
höchstwahrscheinlich ein großer Teil der Laser Leistung reflektiert und
nicht vom Pelztier aufgenommen.
Die Idee habe ich von hier: http://www.bis0uhr.de/, unter
Projekte/Laser-Leistungsmessgerät. Das Peltier habe ich auch mit
Kerzenruß geschwärzt. Im Infrarotbereich müsste das doch gut
absorbieren?
Sicher wird der Messwert etwas abweichen, aber da müsste doch deutlich
mehr kommen, oder?
Bei welchem Nennstrom liefert denn die Diode die 20W optisch? Wenn das
erst bei 29A der Fall ist, dann fehlen bei 25A schon mal um die 20%
optische Leistung. Ein bißchen wird noch in der Optik verheizt und 30%
Reflektion sind bei dem Aufbau auch nicht unrealistisch und schon bist
Du von den gemessenen 10.6W gar nicht mehr so weit entfernt.
Thorsten schrieb:> Bei welchem Nennstrom liefert denn die Diode die 20W optisch?
Ich wüsste auch gerne mehr, habe aber nur die Angaben wie oben
geschrieben.
Thorsten schrieb:> Ein bißchen wird noch in der Optik verheizt
Von welchen Verlusten kann man da ausgehen? Sind wie gesagt drei
Spiegel, davon ein so gerippter Kupferspiegel direkt vor der Diode +
zwei (beschichtete?) Glaslinsen.
Bei der Reflektion an der Rußschicht habe ich etwas von 4% gelesen. Wäre
schön wenn ein Praktiker mehr zu diesen Werten sagen kann.
10W optisch ist aber schon ganz gut. Richtig fokussiert kann man
bestimmt einiges schneiden oder "gravieren". Auch Sintern im Sinne von
3D Druck wäre denkbar. Ich möchte eine kleine Maschine bauen. Tipps
bräuchte ich vor allem noch zum Treiber. Ich habe jetzt nur eine
Konstantstromquelle. Wahrscheinlich sollte ich aber die eingebaute
Monitordiode auswerten und danach regeln. Hat da jemand Quellen oder
vielleicht einen Schaltplan?
Und wie sieht es mit dem Kaltstart aus? Ich habe gelesen das gute
Treiber den Strom langsam hochregeln. Aber wie langsam?
Ich dachte daran im Betrieb den Strom immer am Treshold zu halten, wo
die Diode noch nicht lasert und zum lasern halt vollen Strom
durchschalten. Ist das so o.k.?
Mit den fast 30A eine schnelle Schaltfrequenz zu erreichen ist auch so
eine Sache.. Sind also noch einige Baustellen.
808nm schrieb:> Ich dachte daran im Betrieb den Strom immer am Treshold zu halten, wo> die Diode noch nicht lasert und zum lasern halt vollen Strom> durchschalten. Ist das so o.k.?
Ist der übliche Weg. Unsere dioden werden auch so betrieben
> Mit den fast 30A eine schnelle Schaltfrequenz zu erreichen ist auch so> eine Sache.. Sind also noch einige Baustellen.
ist kein Ding, entsprechende Pufferkondensatoren können helfen.
Einen Treiber selbst bauen kann man machen, 30A ist eher geringe
Leistung. Wir haben einen bis 50A gebaut. Basis war ein Modul von TI:
PTH12040
Allerdings wirst du bei deiner Anwendung mit 20W optischer Leistung
nichts erreichen. Metall schmelzen kannst du vergessen. Evtl. kannst du
Gravieren, in Papier.
Mach dir also nicht zu viel Hoffnung.
Was die gemessene Ausgangsleistung angeht: Woher hast du die Diode? Ist
die Werksneu oder gebraucht? (entsprechend evtl schon degradiert...)
Christian B. schrieb:> Was die gemessene Ausgangsleistung angeht: Woher hast du die Diode? Ist> die Werksneu oder gebraucht? (entsprechend evtl schon degradiert...)
Die Diode ist gebraucht. Deshalb wollte ich sie testen ob eben schon ein
Verschleiß eingetreten ist. Ich weiß nun aber soviel wie vorher, mir
fehlt der Vergleich.
Wie sieht denn die Degradierung aus? Nimmt die Leistung (weiter) langsam
ab oder sterben die Dioden komplett? Wäre halt schade um die Arbeit,
wenn ich einen Treiber + CNC baue und die Diode dann hinüber ist.
>10W optisch ist aber schon ganz gut. Richtig fokussiert kann man
bestimmt einiges schneiden oder "gravieren". Auch Sintern im Sinne von
3D Druck wäre denkbar. Ich möchte eine kleine Maschine bauen.
Vergiss das. Die Strahlqualitaet von Barrenlasern ist beliebig schlecht.
Da ist jede LED Besser. Da ist nichts mit Fokussieren. Diese Barren sind
zum Pumpen von Festkoerperlasern gedacht. Da laesst man diese 20W auf
einen Kristall los und erhaelt vielleicht 1W ausm Festkoerper.
Sintern ... allenfalls Wachs.
Das Derating ist normal - die Diode verliert mit jeder Minute Bestromung
an Leistung, umso näher sie an der maximalen Leistungsgrenze (höhere
Chip-Temperatur) betreibt, umso schneller.
Die 808nm-Dioden sind ja zumeist Pumpdioden für Nd:YAG-Laserkristalle,
die Dioden selbst sind dabei in einem separatem Gehäuse inkl.
Ansteuerung und sonstiger Elektronik für den gesamten Laser
(Überwachung, 1064nm-Leistungsregelung, evtl. Q-Switch, ...)
untergebracht und deren Ausgang wird per Lichtleiter zum eigentlichen
Laserkopf transportiert (klassisches Beispiel: der Millennia von Spectra
Physics). Was dann dabei zählt ist die Ausgangsleistung des
Gesamtsystems - Wenn so ein Millennia 5W auf 532nm liefert braucht er
veilleicht 30W Pumpleistung auf 808nm.
Ich weiß nun nicht genau ob es beim 5W-Millennia zwei 15W 808er-Dioden
sind oder eine 30W - aber für die Betrachtung eigentlich auch egal, so
eine 30W 808nm Pumpdiode mit garantierter Lebensdauer von 10000h liefert
Dir diese 30W eben noch am Ende der 10000h bei maximal spezifiziertem
Strom - am Anfang ihres Lebens liefert sie Dir bei diesem Strom
wesentlich mehr Ausgangseistung! ...Und allein der Strom/die
Verlustleistung ist das Limit bei diesen Pumpdioden, die Optik juckt es
zumeist wenig ob sie statt 30W nun 40W abbekommt - so sind aus einer
jungfräulichen 30W-Diode eben auch, ohne das Risiko einzuegen die Dioden
zu zerstören, 40W herauszuholen - allerdings für keine all zu lange
Zeit!
Worauf ich mit der Ausschweifung zum Gesamtlasersystem herauswollte:
Hier ist das Derating der Pumpdioden schon in der angegebenen maximalen
Ausgangsleistung intregriert - so ein 5W Millennia liefert Dir diese
auch am Ende des Lebens seiner Pumpdioden, welche dann allerdings mir
wesentlich mehr Strom befeuert werden als zum Anfang seines Lebens - das
regelt die Ansteuerungselektronik einfach nach, ohne, dass der Benutzer
etwas davon mitbekommt.
Was die elektrische Ansteuerung angeht: Schau Dich mal nach einer
passenden Schaltung um die auf einem Schaltregler basiert - einige
Laserfreaks haben sich darüber schon Gedanken gemacht und sehr schöne,
ausgereifte Schaltungen präsentiert.
Dein Laserleistungs-Messgerät mit dem Peltierelement ist schon okay -
wohl die beste Möglichkeit so ein Gerät aufzubauen ohne viel Geld in die
Hand zu nehmen.
Auf http://www.laserfreak.net/ gibt es einen ganzen Thread der die
Entwicklung/Entstehung dieses Aufbaus dokumentiert!
Noch ein Wort der Warnung: Zum einen das übliche, was den Laser selbst
angeht... Brandgefahr, die nicht zu unterschätzende Gefahr für Deine
Augen, und so weiter - ich hoffe Du bist Dir allerdem gewahr!
Die andere Warnung gilt dem Schutz Deiner Laserdiode: statische
Elektrizität killt selbst so dicke Laserdioden verdammt schnell - sei
also sehr vorsichtig was das Handling angeht! Kleinste Spannungen
falscher Polarität töten Laserdioden auch sehr schnell, das ist vor
allem in Netzteil-Testaufbauten ein Faktor, wenn die Induktivität
langer, provisorischer Zuleitungen zur Dioden unbequem zuschlägt...
Grüße
Sascha
