Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konstantstromquelle Laserdiode


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von konfuzius (Gast)


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Hallo zusammen,

für ein Schülerpraktikum brauche ich eine kostengünstige und dabei 
möglichst idiotensichere, lineare Stromquelle für common-anode 
Laserdioden. Möglichst idiodensicher bedeutet dabei für mich, dass der 
maximal einstellbare Strom begrenzbar ist und man nicht einfach eine 
neue Laserdiode in den Sockel steckt und die Spannung am Ausgang plus 
der Ausgangskondensator die Diode grillen.

Da das Ganze dann auch noch pädagogisch wertvoll sein soll, habe ich mir 
hierfür eine einfach zu verstehende Schaltung ausgedacht, siehe Anhang. 
Der maximale Strom wird durch R1 und RLIM vorgegeben, RSET ist dann zum 
einstellen.

Wird S1 gedrückt, gehen T1 und T2 in Selbsthaltung. Wird S2 gedrückt, 
geht die Stromquelle wieder aus.

Wird die Laserdiode aus dem Sockel gezogen oder versucht die Stromquelle 
ohne eingesteckte Laserdiode einzuschalten, leitet die Zenerdiode  und 
T3 hebelt die Selbsthaltung aus.

Ist der LM337 für so eine Stromquelle geeignet? Die Laserdioden mögen 
z.B. Stromspitzen beim Einschalten garnicht.

Braucht es R2 und R3? Ich habe die Selbsthaltung so im Netz gefunden, 
bin mir aber recht sicher dass man die auch weglassen kann.

Gibt es eine einfache Möglichkeit die Spannung an der Diode erst 
verhältnismäßig langsam ansteigen zu lassen um ein Überschwingen sicher 
zu verhindern? Reicht hierfür ein C1 mit 10-100uF? Oder versaue ich mir 
damit die Regeleigenschaften?

Über weitere Anregungen oder alternative Schaltungen (die weiterhin 
einfach zu verstehen sein sollten) freue ich mich natürlich auch.

Beste Grüße!

von Purzel H. (hacky)


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Nee, das ist Quatsch. Allenfalls hat der Hersteller eine Applikation 
Note. Sinnvollerweise ein Schema mit Monitordiode

von Jester (Gast)


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KISS - keep it small and simple ...

Lass erst mal das Selbsthalte-Gemurkse weg und benutze einen simplen 
Kippschalter - oder gar nur Taster.

Negative Betriebsspannung - kann man machen. Ich würde es nicht tun. 
erst recht nicht, wenn es für Schüler verständlich sein soll.

Wieso willst Du unbedingt Laser-Dioden tauschen lassen?

von Helge (Gast)


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Halbwegs Idiotensicher hieße, den Treiber incl. Gegenkopplung 
(Fotodiode) direkt zu verlöten und nur die Zuleitung zugänglich zu 
haben. Damit läßt sich dann auch die Leistung sicher begrenzen.

von Hp M. (nachtmix)


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konfuzius schrieb:
> Reicht hierfür ein C1 mit 10-100uF?

Es reicht die Ladung von wesentlich kleinere Kapazitäten um eine 
Laserdiode beim Einstecken zu ruinieren.  Dass passiert innerhalb von 
Nanosekunden und zwar optisch, nicht elektrisch.

von MaWin (Gast)


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konfuzius schrieb:
> für ein Schülerpraktikum brauche ich eine kostengünstige und dabei
> möglichst idiotensichere, lineare Stromquelle für common-anode
> Laserdioden

Offenkundig welche ohne Monitorphotodiode. Warum nicht einfach ein 
Vorwiderstand an ausreichend hoher Spannung, wenn es sowieso nichts zu 
regeln gibt ?

Man könnte ja erst mal gucken, wie andere Leute das machen, bevor mal 
selbst am Rad scheitert.

https://www.repairfaq.org/sam/laserdps.htm#dpsldd

von Harald W. (wilhelms)


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Jester schrieb:

> Wieso willst Du unbedingt Laser-Dioden tauschen lassen?

Ich vermute mal, weil sie ihm durch ungeeignete Ansteuerung
regelmäßig durchbrennen.

von Andrew T. (marsufant)


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konfuzius schrieb:
> für ein Schülerpraktikum brauche ich eine kostengünstige und dabei
> möglichst idiotensichere, lineare Stromquelle für common-anode
> Laserdioden. Möglichst idiodensicher bedeutet dabei für mich, dass der
> maximal einstellbare Strom begrenzbar ist und man nicht einfach eine
> neue Laserdiode in den Sockel steckt und die Spannung am Ausgang plus
> der Ausgangskondensator die Diode grillen.

Beitrag "Probleme eine Laserdiode mittels OPVs zu regeln"

von konfuzius (Gast)


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Die Laserdiode hat eine integrierte Photodiode. Da es sich aber um einen 
Aufbau zum External Cavity Diode Laser handelt (ähnlich wie 
https://www.youtube.com/watch?v=c4w-zhnGqCk) und die Leistung in der 
Kavität dementsprechend stark schwankt, ist eine Regelung hierüber 
ausgeschlossen. Da man die Laserdioden dabei regelmäßig frittiert und 
unterschiedliche getestet werden, müssen sie schnell gewechselt werden 
können

Der Hinweis mit dem Vorwiderstand war ziemlich gut, die Vorgänge sind 
bei dem Versuchsaufbau nämlich doch relativ dynamisch, womit sich 
geregelte Stromquellen wohl eher schwer tun. Das werde ich definitiv mal 
testen.

Danke und beste Grüße!

von Wolfgang (Gast)


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konfuzius schrieb:
> Da man die Laserdioden dabei regelmäßig frittiert und
> unterschiedliche getestet werden, müssen sie schnell gewechselt werden
> können

Seit wann fallen Laserdioden unter Verbrauchsmaterial?

von konfuzius (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Seit wann fallen Laserdioden unter Verbrauchsmaterial?

Seit sie weniger als 5€ das Stück kosten, und das einer der wenigen 
Versuche ist bei denen die Effekte im Laser schön demonstriert werden 
können.

von MaWin (Gast)


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konfuzius schrieb:
> Seit sie weniger als 5€ das Stück kosten

External cavity Dioden ?

Bei 1000er Abnahme...

konfuzius schrieb:
> Der Hinweis mit dem Vorwiderstand war ziemlich gut,

Na ja, der Hinweis auf das Experiment kommt ziemlich spät

Dazu muss man den Laserdiodenstrom unter die Laserschwelle absenken 
können  und die ist von Exemplar zu Exemplar verschieden. Man braucht 
also ein Poti (zusätzlich zu einem Festwiderstand damit man es nicht 
übertreibt).

Zudem möchte man sehr stabilen Strom, also braucht man eine sehr stabile 
Spannung, eine Batterie geht gut.

von brüno (Gast)


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MaWin schrieb:
> External cavity Dioden ?
> Bei 1000er Abnahme...

Geht auch mit ganz normalen Dioden in rot, wie z.B. S6305MG, QL63D5SA, 
HL63102MG und HL6358MG.

Ich habe +-15V zur Verfügung, die sind aber nicht wirklich stabil. Ein 
LM7912 sollte dafür langen? Bei knapp 10V für den Vorwiderstand dürfte 
sich die Vorwärtsspannung der Laserdiode um ~0,1V ändern bis der Fehler 
des Stroms 1% beträgt, etwas was ich in den Vorversuchen an einem 
Labornetzteil mit Strombegrenzung noch nicht beobachten konnte.

von MaWin (Gast)


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brüno schrieb:
> Ein LM7912 sollte dafür langen?

Negativregler, aber egal, auch ein Positivregler rauscht und führt ggf. 
zu Modensprüngen, was bei dem Experiment aber wohl egal ist.

von konfuzius (Gast)


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MaWin schrieb:
> Negativregler, aber egal, auch ein Positivregler rauscht und führt ggf.
> zu Modensprüngen, was bei dem Experiment aber wohl egal ist.

Die Laserdioden sind alle common anode, also muss es ein Negativregler 
sein. Bis jetzt nutze ich ein Peaktech 6225A, was weil Schaltnetzteil 
wohl noch deutlich mehr rauscht. Mit einem Selbstbauspektrometer mit 
rechnerischen 0,866 pm pro Pixel sieht man die Modensprünge und den 
kurzzeitigen Übergang zu Single Mode deutlich, siehe Anhang. Ich hoffe 
dass auch das mit einer besseren Stromquelle stabiler läuft.

von MaWin (Gast)


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konfuzius schrieb:
> Die Laserdioden sind alle common anode, also muss es ein Negativregler
> sein

Nicht wirklich, du nutzt die Photodiode ja nicht, also idt es ein 
Zweipol.

konfuzius schrieb:
> Mit einem Selbstbauspektrometer mit rechnerischen 0,866 pm pro Pixel
> sieht man die Modensprünge und den kurzzeitigen Übergang zu Single Mode
> deutlich, siehe Anhang.

Ja. Und, ist das für das Experiment wichtig ?

> Ich hoffe dass auch das mit einer besseren
> Stromquelle stabiler läuft.

Batterie/Akku. Da werden sie selten, treten also durch die bei Entladung 
absinkende Spannnung und damit durch Vorwiderstand Strom nur in so 
langem zeitlichen Abstand auf dass sie beim Experiment nicht stören.

von konfuzius (Gast)


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MaWin schrieb:
> Nicht wirklich, du nutzt die Photodiode ja nicht, also idt es ein
> Zweipol.

Der Photodiodenstrom wird über einen Transimpedanzverstärker gemessen, 
was dann der Leistung in der Kavität entspricht. Den Vergleich zur 
Ausgangsleistung über Strom aufzutragen, einmal mit Grating und einmal 
ohne, ist einer der Versuche.

MaWin schrieb:
> Ja. Und, ist das für das Experiment wichtig ?

Das Aufbauen des Spektrometers und eine Analyse der Ergebnisse ist ein 
weiterer Versuch. Die FSR passt genau zur Länge des Emitters, was an 
einer geöffneten Laserdiode verifiziert wird.

von Harald W. (wilhelms)


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konfuzius schrieb:

> Da man die Laserdioden dabei regelmäßig frittiert und
> unterschiedliche getestet werden, müssen sie schnell gewechselt werden
> können

Ich würde da einen Hammer verwenden. Damit geht das Zerstören der
Laserdioden deutlich schneller.

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