Драйвер для диодов: что это такое, как выбрать и подключить

Как подобрать драйвер для светодиодов? Ответ эксперта

Светодиоды продолжают форсировать очередные рубежи в мире искусственного освещения, подтверждая своё превосходство целым рядом преимуществ. Большая заслуга в успешном развитии LED-технологий принадлежит источникам питания. Работая в тандеме, драйвер и светодиод открывают новые горизонты, гарантируя потребителю стабильную яркость и заявленный срок службы.

Что собой представляет светодиодный драйвер, и какая функциональная нагрузка на него возложена? На что обратить внимание при выборе и есть ли альтернатива? Попробуем разобраться.

Что такое драйвер для светодиода и для чего он нужен?

Выражаясь по-научному, LED-драйвером называют электронное устройство, основным выходным параметром которого является стабилизированный ток. Именно ток, а не напряжение. Устройство со стабилизацией напряжения принято именовать «блоком питания» с указанием номинального выходного напряжения. Его используют для запитки светодиодных лент, модулей и LED-линеек. Но речь пойдет не о нём.

Главный электрический параметр драйвера для светодиода – выходной ток, который он может длительно обеспечивать при подключении соответствующей нагрузки. В роли нагрузки выступают отдельные светодиоды или сборки на их основе. Для стабильного свечения необходимо, чтобы через кристалл светодиода протекал ток, указанный в паспортных данных. В свою очередь, напряжение на нём упадёт ровно столько, сколько потребуется p-n переходу при данном значении тока. Точные значения протекающего тока и прямого падения напряжения можно определить из вольта-мперной характеристики (ВАХ) полупроводникового прибора. Питание драйвер получает, как правило, от постоянной сети 12 В или переменной сети 220 В. Его выходное напряжение указывается в виде двух крайних значений, между которыми гарантируется стабильная работа. Как правило, рабочий диапазон может быть от трёх вольт до нескольких десятков вольт. Например, драйвер с U_вых=9-12 В, I_вых=350 мА, как правило, предназначен для последовательного подключения трёх белых светодиодов мощностью 1 Вт. На каждом элементе упадёт примерно 3,3 В, что в сумме составит 9,9 В, а значит это попадает в указанный диапазон.

К стабилизатору с разбросом напряжений на выходе 9-21 В и током 780 мА можно подключить от трех до шести светодиодов по 3 Вт каждый. Такой драйвер считается более универсальным, но имеет меньший КПД при включении с минимальной нагрузкой.

Немаловажным параметром светодиодного драйвера является мощность, которую он может отдать в нагрузку. Не стоит пытаться выжать из него максимум. Особенно это касается радиолюбителей, которые мастерят последовательно-параллельные цепочки из светодиодов с выравнивающими резисторами, а потом этой самодельной матрицей перегружают выходной транзистор стабилизатора.

Электронная часть драйвера для светодиода зависит от многих факторов:

• входных и выходных параметров;
• класса защиты;
• применяемой элементной базы;
• производителя.

Современные драйверы для светодиодов изготавливают по принципу ШИМ-преобразования и с помощью специализированных микросхем. Широтно-импульсные преобразователи состоят из импульсного трансформатора и схемы стабилизации тока. Они питаются от сети 220 В, имеют высокий КПД и защиту от короткого замыкания и перегрузки.

Драйверы на базе одной микросхемы более компактны, так как рассчитаны на питание от низковольтного источника постоянного тока. Они также обладают высоким КПД, но их надёжность ниже из-за упрощенной электронной схемы. Такие устройства очень востребованы при светодиодном тюнинге автомобиля. В качестве примера можно назвать ИМС PT4115, о готовом схемотехническом решении на основе этой микросхемы можно прочесть в данной статье.

Критерии выбора

Сразу хочется отметить, что резистор – это не альтернатива драйверу для светодиода. Он никогда не защитит от импульсных помех и перепадов в питающей сети. Любое изменение входного напряжения пройдёт через резистор и приведет к скачкообразному изменению тока из-за нелинейности ВАХ светодиода. Драйвер, собранный на базе линейного стабилизатора – тоже не лучший вариант. Низкая эффективность сильно ограничивает его возможности.

Выбирать LED-драйвер нужно только после того, как будет точно известно количество и мощность подключаемых светодиодов.

Помните! Чипы одного типоразмера могут иметь различную мощность потребления ввиду большого количества подделок. Поэтому старайтесь приобретать светодиоды только в проверенных магазинах.

Касаемо технических параметров, то на корпусе LED-драйвера обязательно должно быть указано:

• мощность;
• рабочий диапазон входного напряжения;
• рабочий диапазон выходного напряжения;
• номинальный стабилизированный ток;
• степень защиты от влаги и пыли.

Очень привлекательны бескорпусные драйверы с питанием от 12 В и 220 В. Среди них существуют разные модификации, в которых можно подключать как один, так и несколько мощных светодиодов. Такие устройства удобны для проведения лабораторных исследований и экспериментов. Для домашнего использования всё равно придётся поместить изделие в корпус. В итоге денежная экономия на плате драйвера открытого типа достигается в ущерб надежности и эстетики.

Кроме подбора драйвера для светодиода по электрическим параметрам, потенциальный покупатель должен четко представлять условия его будущей эксплуатации (место размещения, температура, влажность). Ведь оттого, где и как будет установлен драйвер, зависит надёжность всей системы.

Драйвер светодиодов в категории «Электрооборудование»

MEAN WELL XLG-240-H-A, 240 ВТ, 4280~6660МА, 27~56V БЛОК ПИТАНИЯ MEAN WELL, ДРАЙВЕР ПИТАНИЯ СВЕТОДИОДОВ LED IP

На складе в г. Днепр

Доставка по Украине

2 000 грн

1 640 грн

Купить

Интернет-магазин «Shop-Leds»

Драйвер гирлянды уличной светодиодной MONTANA-D4

Доставка по Украине

121.85 — 122 грн

от 16 продавцов

121.85 грн

Купить

интернет-магазин КУБОМЕТР

MEAN WELL XLG-150-H-A, 150 ВТ, 2680-4170MА, 27~56V БЛОК ПИТАНИЯ MEAN WELL, ДРАЙВЕР ПИТАНИЯ СВЕТОДИОДОВ

На складе

Доставка по Украине

1 700 грн

1 088 грн

Купить

Интернет-магазин «Shop-Leds»

Драйвер для светодиодов LED-(8-12)х1WIP20 Код. 58391

На складе

Доставка по Украине

99 грн

Купить

PlanetaLed

Драйвер для светодиодов LED-(13-18)х1W IP20 Код. 58536

На складе

Доставка по Украине

119 грн

Купить

PlanetaLed

Драйвер для светодиодов LED-(18-24)х1W IP20 Код. 58537

На складе

Доставка по Украине

по 159 грн

от 3 продавцов

159 грн

Купить

PlanetaLed

Драйвер для светодиодов LED 36-50 300mA IP20 Код. 59663

На складе

Доставка по Украине

199 грн

Купить

PlanetaLed

Драйвер для светодиодов бескорпусной 12-18W 300mA Код.59880

На складе

Доставка по Украине

по 89 грн

от 3 продавцов

89 грн

Купить

PlanetaLed

Плата управління драйвер + світлодіод CREE XM-L2 T6 CREE XPG2 10W 7W 5W 17мм 20мм 16мм

На складе в г. Львов

Доставка по Украине

199 грн

Купить

Deeplight

Драйвер 50W (25W)+ Светодиод для LED прожектора ECO 50Вт

На складе в г. Львов

Доставка по Украине

180 грн

Купить

Інтернет-магазин PULTSHOP

№90 Драйвер 10Вт светодиода 850мА питание AC/DC 12-24В

Доставка из г. Черновцы

95.78 грн

Купить

cv-svet.com.ua (мінімальне замовлення 500 грн., ТІЛЬКИ через сайт, по телефону не приймаються)

Драйвер светодиодов 8-25Вт, ток 260-280мА, выходное напряжение 30-80В

Доставка из г. Днепр

75 грн

Купить

Интернет-магазин «Shop-Leds»

Драйвер светодиода 10Вт, ток 900mA, выходное напряжение 5-10В

Доставка из г. Днепр

75 грн

Купить

Интернет-магазин «Shop-Leds»

Плата модуль драйвера светодиодов заднего фонаря габарита BMW X3 F25 63217217311 63217217312 63217217313

Доставка по Украине

833 грн

Купить

autoparts

Драйвер для светодиодов LED-6W 300 мА IP20 Код. 58392

На складе

Доставка по Украине

по 79 грн

от 3 продавцов

79 грн

Купить

Sintez-Led

Смотрите также

Драйвер для светодиодов LED-(8-12)х1WIP20 Код. 58391

На складе

Доставка по Украине

по 99 грн

от 3 продавцов

99 грн

Купить

Sintez-Led

Драйвер для светодиодов LED-(13-18)х1W IP20 Код. 58536

На складе

Доставка по Украине

по 119 грн

от 3 продавцов

119 грн

Купить

Sintez-Led

Драйвер для светодиодов LED-(8-12)х3W IP20 Код. 58729

На складе

Доставка по Украине

по 329 грн

от 2 продавцов

329 грн

Купить

Sintez-Led

Драйвер для светодиодов 6W 300 мА IP20 Код. 58392

На складе

Доставка по Украине

79 грн

Купить

Интернет-магазин «Ledmyr»

Драйвер для светодиодов LED-(1-3)х1W IP20 Код. 58999

На складе

Доставка по Украине

59 грн

Купить

Интернет-магазин «Ledmyr»

Драйвер для светодиодов LED-(8-12)х3W IP20 Код. 58729

На складе

Доставка по Украине

по 329 грн

от 2 продавцов

329 грн

Купить

Интернет-магазин «Ledmyr»

Драйвер для светодиодов LED 36-40W 750mA IP20 Код. 59229

На складе

Доставка по Украине

по 289 грн

от 2 продавцов

289 грн

Купить

Интернет-магазин «Ledmyr»

Плата драйвер управления + светодиод Cree XML2 режим 2.8А XM-L2 (T6 U3 L2) 22мм 3-15В 20мм

На складе в г. Запорожье

Доставка по Украине

330 грн

Купить

Deeplight

50W Драйвер + Светодиод для LED прожектора 50W код 18766

На складе

Доставка по Украине

200 грн

Купить

Інтернет-магазин PULTSHOP

Драйвер для светодиодов IP20, 220-240В, OTI DAL, Osram [4052899494268], Осрам

Под заказ

Доставка по Украине

2 890. 80 грн/ед.

Купить

Elnik.Shop: Оптово-розничная компания

Драйвер 30Вт светодиода 900мА питание AC/DC 12-24В

Доставка по Украине

170 грн

Купить

Драйвер 50Вт светодиода 1500мА питание AC/DC 12-24В

Доставка из г. Одесса

200 грн

Купить

Драйвер светодиодов 20вт (6-10)*3Вт 600мА

Доставка из г. Одесса

110 грн

Купить

Драйвер 10Вт светодиода 950мА питание DC/DC 12-24В

Доставка по Украине

47 грн

Купить

ДРАЙВЕР ЛАЗЕРНОГО ДИОДА ОСНОВЫ – Wavelength Electronics

Что такое драйвер лазерного диода?

В наиболее идеальной форме это источник постоянного тока, линейный, бесшумный и точный, который подает на лазерный диод именно такой ток, который необходим для его работы в конкретном приложении. Пользователь выбирает, поддерживать постоянный ток лазерного диода или фотодиода и на каком уровне. Затем система управления подает ток на лазерный диод безопасно и на соответствующем уровне. На блок-схеме на рис. 1 показан очень простой драйвер лазерного диода (иногда известный как источник питания лазерного диода). Каждый символ определен в таблице ниже. Каждый раздел подробно описан ниже. Драйверы лазерных диодов сильно различаются по набору функций и производительности. Эта блок-схема представляет собой репрезентативный образец, предназначенный для ознакомления пользователей с терминологией и основными элементами, а не для исчерпывающей оценки того, что доступно на рынке.

Рис. 1. Схема драйвера лазерного диода

Источник тока лазерного диода:  Одной из ключевых частей драйвера лазерного диода является регулируемый источник тока. Его также можно назвать выходным каскадом. Эта секция соответствует секции Control System, управляя током лазерного диода. На блок-схеме лазерный диод находится между напряжением питания и источником тока. Другие драйверы лазерных диодов помещают лазерный диод между источником тока и землей. В зависимости от конфигурации лазерного диода и заземления один подход может быть лучше другого. Это раздел, в котором пользователь подключает лазерный диод и/или фотодиод к схеме.

Система управления:  Вводимые пользователем данные включают уставку ограничения (с точки зрения максимального тока лазерного диода, допустимого для лазерного диода), рабочую уставку и то, является ли управляющая переменная током лазерного диода или током фотодиода. Кроме того, если требуется удаленная уставка, обычно доступен вход аналоговой модуляции.

• Уставка:  Это аналоговое напряжение в системе. Он может быть создан комбинацией встроенной регулировки и входа модуляции. В некоторых случаях вход модуляции суммируется со встроенными настройками. В других случаях он вычитается из встроенной настройки.
• Генерация ошибки:  Чтобы узнать, как работает система, фактический уровень тока сравнивается с заданным уровнем тока. Эти два напряжения вычитаются, и результат называется «Ошибка». В случае драйвера лазерного диода фактический уровень тока может исходить либо от лазерного диода, либо от фотодиода. Если в качестве обратной связи используется ток лазерного диода, система управления будет использовать сигнал ошибки от тока лазерного диода. Выход регулируемого источника тока не изменится. Это называется режимом постоянного тока. Если ток фотодиода используется в качестве обратной связи, система управления будет пытаться поддерживать постоянный ток фотодиода (и, соответственно, оптическую мощность лазерного диода). Выход регулируемого источника тока БУДЕТ изменяться, чтобы поддерживать уровень оптической мощности одинаковым. Это называется режимом постоянной мощности.
• Функция управления: Преобразует сигнал ошибки в управляющий сигнал для лазерного диодного источника тока. Это не то же самое для режима постоянной мощности или постоянного тока.
• Цепь ограничения:  Один из способов повредить лазерный диод — пропустить через него слишком большой ток. Каждое техническое описание лазерного диода указывает максимальный рабочий ток. Превышение этого тока повредит лазерный диод. Во избежание этого в блок питания лазерного диода включена ограничительная цепь. Пользователь определяет максимальное значение, и выходной ток не превышает этот уровень. Некоторые схемы ограничения ограничивают ток на максимальном уровне и продолжают работать. Схема активного ограничения тока отключает ток драйвера лазерного диода.
• Защитные функции:  В разных драйверах лазерных диодов они сильно различаются. Во всем мире правительственные постановления требуют несколько основных элементов для более мощных лазерных систем. Во-первых, должна быть временная задержка между подачей электроэнергии и генерацией. Во-вторых, должен быть способ блокировки защитных корпусов или входных дверей, чтобы при открытии корпуса или двери лазер выключался. Лазерные диоды чувствительны к тепловому удару, поэтому обычно в них встроена схема медленного пуска. Для драйверов с питанием от постоянного тока отключение выхода при падении напряжения и угрозе целостности управления называется защитой от понижения напряжения. Другая ценная функция может защитить лазерный диод от ударов электростатическим разрядом или переходных процессов от источника питания.
• Питание:  На управляющую электронику и источник тока должно быть подано питание. Это может быть источник питания постоянного тока (некоторые драйверы используют входы с одним источником питания, другие используют два источника питания) или входной разъем переменного тока и кабель. В некоторых случаях, когда для лазерного диода требуется более высокое напряжение, могут быть доступны отдельные входы питания постоянного тока для питания управляющей электроники от источника с низким напряжением +5 В, а для лазерного диода — от источника с более высоким напряжением.

В чем разница между прибором, модулем и компонентом?

Обычно цена, набор функций и размер. Инструмент обычно имеет переднюю панель с ручками и кнопками регулировки и некоторой формой дисплея для отслеживания работы лазерного диода. Все это можно автоматизировать с помощью компьютерного управления через USB, RS-232, RS-485 или GPIB. Инструмент обычно питается от источника переменного, а не постоянного тока. По нашему определению, модуль не включает в себя дисплей или блок питания и имеет минимально необходимые настройки. Для контроля состояния внешний вольтметр измеряет напряжение, а в техническом описании модуля предусмотрена передаточная функция для преобразования напряжения в фактический ток лазерного диода или фотодиода. Компонент дополнительно разбирается без движущихся частей. Внешние резисторы или конденсаторы задают рабочие параметры. Функции безопасности являются общими для всех трех форм. Обычно модули могут располагаться на столе или интегрироваться в систему с помощью кабелей. Компоненты монтируются непосредственно на печатную плату (PCB) с помощью контактов для сквозного или поверхностного монтажа (SMT). Два ряда контактов называются корпусом DIP (двойной ряд), а один ряд контактов называется корпусом SIP (один ряд).

Различные готовые контроллеры доступны как в приборных, так и в комплектациях OEM. Некоторые производители стирают границы, например, предлагая USB-управление компонентами в виде мини-приборов.

Упаковка компонентов и модулей включает надлежащий теплоотвод элементов схемы (или руководство по теплоотводу устройства) и обычно включает в себя соответствующие кабели для лазерного диода и источника питания. Инструменты снабжены шнуром питания, и доступ пользователя внутрь корпуса не требуется.

Пороговый ток: Спецификация лазерного диода. При этом ток излучения меняется от спонтанного (светодиодного) к стимулированному и когерентному свету. Это значение зависит от типа лазерного диода и температуры корпуса лазерного диода. Telcordia предлагает четыре метода определения порогового тока в SR-TSY-001369.

Прямой ток: Спецификация лазерного диода. Оптическая мощность создается током, протекающим через лазерный диод. Как только ток превышает пороговое значение, прямой ток и оптическая мощность становятся прямо пропорциональными. Отношения обычно задаются графиком.

Прямое напряжение: Спецификация лазерного диода. Прямое напряжение изменяется по мере изменения прямого тока, подобно кривой диода. Прямое напряжение используется для определения минимального уровня входной мощности постоянного тока для модуля или компонента, достаточного для управления лазерным диодом. Он также используется для определения того, как мощность рассеивается в нагрузке по сравнению с самим драйвером.

Режим постоянного тока:  Обратной связью, управляющей источником тока, является фактический ток через лазерный диод.

Режим постоянной мощности:  Обратной связью, управляющей источником тока, является фактический ток, протекающий через фотодетектор.

Ширина полосы модуляции:  Это можно указать для синусоидальной или прямоугольной волны. Обычно это частота, при которой входной сигнал вдвое меньше исходного сигнала (точка 3 дБ).

Глубина модуляции:  Указывается в процентах. 100% глубина модуляции означает, что максимальный размах сигнала, разрешенный на входе аналоговой модуляции, повторяется на выходном токе без искажений. Глубина модуляции уменьшается с увеличением частоты.

Отключить:  Когда выходной ток отключен, все механизмы безопасности обычно устанавливаются в исходное состояние при включении питания, и на лазерный диод подается только остаточный ток утечки.

Ток утечки:  В идеале, когда драйвер лазерного диода выключен, ток через диод не протекает. На практике питание не отключается, а отключается лазерный диод. Схема отключает систему управления, а не источник тока. Небольшое количество тока все еще может протекать через диод. Если защита от электростатического разряда включена параллельно диоду, весь остаточный ток должен шунтировать диод, когда источник тока отключен. Лазерные диоды обычно не подлежат горячей замене. Извлекайте лазерный диод только тогда, когда все питание системы отключено, соблюдая соответствующие меры предосторожности от электростатического разряда.

ESD:  Электростатический разряд. Наиболее распространенным примером электростатического разряда является «удар», который ощущается при переходе по ковру и прикосновении к металлической дверной ручке. Лазерные диоды чувствительны к электростатическому разряду. Разряда, который человек не чувствует, все же достаточно, чтобы повредить лазерный диод. При работе с лазерным диодом или другим электронным оборудованием, чувствительным к электростатическому разряду, следует соблюдать соответствующие меры предосторожности в отношении электростатического разряда.

DVM:  Цифровой вольтметр, измеритель напряжения.

Амперметр:  Счетчик, который контролирует ток.

Внутреннее рассеивание мощности:  В случае линейного источника тока часть мощности, подаваемой источником питания, направляется на лазерный диод, а часть используется в драйвере лазерного диода. Максимальное рассеивание внутренней мощности драйвера — это предел, выше которого возможно тепловое повреждение внутренних электронных компонентов. Проектирование системы лазерных диодов включает в себя выбор напряжения питания. Если для питания диода, прямое напряжение которого равно 2 В, выбрано питание 28 В, на драйвере лазерного диода будет падать напряжение 26 В. Если драйвер работает на 1 ампер, внутренняя рассеиваемая мощность будет V * I или 26 * 1 = 26 Вт. Если внутренняя спецификация рассеиваемой мощности равна 9Вт, компоненты источника тока перегреются и выйдут из строя. Wavelength предоставляет онлайн-калькуляторы безопасной рабочей зоны для всех компонентов и модулей, чтобы упростить выбор конструкции.

Соответствие напряжения: Источник тока имеет соответствующее падение напряжения на нем. Напряжение соответствия — это напряжение источника питания за вычетом этого внутреннего падения напряжения. Это максимальное напряжение, которое может быть подано на лазерный диод. Обычно указывается при полном токе.

Предел тока:  В техническом описании лазерного диода максимальный прямой пиковый ток будет указан при температуре окружающей среды. При превышении этого тока лазерный диод будет поврежден. При более высоких температурах это максимальное значение будет уменьшаться. Ограничение по току — это максимальный ток, который может обеспечить источник тока. Активный предел тока инициирует систему управления для отключения тока, если предел тока превышен. Ограничение по току может быть установлено ниже максимального тока лазерного диода и использоваться как инструмент для минимизации внутреннего рассеивания мощности драйвера лазерного диода.

Нагрузка:  Для драйвера лазерного диода нагрузка состоит из лазерного диода и/или фотодиода.

IMON:  Это аналоговое напряжение, пропорциональное току лазерного диода. Передаточные функции указаны в технических описаниях отдельных драйверов.

PMON:  Это аналоговое напряжение, пропорциональное току фотодиода. Передаточные функции указаны в технических описаниях отдельных драйверов.

RPD:  Это общий термин, используемый для обозначения резистора, включенного последовательно с фотодиодом. Измерьте напряжение на этом резисторе, чтобы определить ток фотодиода. [Закон Ома: V = I * R].

VSET:  Это общий термин, используемый для обозначения входного сигнала аналоговой модуляции. V указывает на сигнал напряжения, а SET указывает на его назначение: уставка системы управления. Его также можно назвать MOD или MOD IN.

Каковы типичные спецификации и как их интерпретировать для моего приложения?

В настоящее время каждый производитель проводит собственное тестирование, стандарт для измерения отсутствует. Как только вы определили решение для своего приложения, очень важно протестировать продукт в вашем приложении, чтобы проверить его работу. Вот некоторые из определений, которые использует длина волны, и как интерпретировать спецификации в вашем проекте.

Входное сопротивление:  Указано для аналоговых входов напряжения, таких как VSET или MOD IN. На более высоких частотах имеет значение относительное значение импеданса источника и импеданса входного контакта. Напряжение сигнала модуляции может быть уменьшено, если значения не совпадают. Доля сигнала, отраженного на интерфейсе, определяется как:

(ZL – ZS)/(ZL + ZS), где ZL – импеданс входного контакта, а ZS – импеданс источника.

Шум:  Для драйвера лазерного диода шум выходного тока обычно указывается одним числом в микроамперах. Более правильным представлением шума является мА/√Гц или текущий шум в заданной полосе пропускания.

Полоса пропускания:  Указано для синусоиды. Где амплитуда синусоиды от пика до пика составляет половину амплитуды входного сигнала на входе аналоговой модуляции (точка 3 дБ).

Время нарастания:  После начальной задержки и последовательности медленного запуска, если на вход аналоговой модуляции подается прямоугольная волна, источник тока быстро отреагирует на ее изменение. Это также можно назвать временем включения.

Время падения:  Если источник тока отключен, уровень тока через диод упадет до остаточного уровня в течение этого времени. Это также можно назвать временем ВЫКЛ.

Глубина модуляции:  Отклик источника тока будет меняться по мере увеличения частоты модуляции. На низких частотах может подаваться полный сигнал «rail-to-rail», и источник тока будет точно следовать за ним. Это 100% глубина модуляции. На более высоких частотах значения размаха больше не будут доходить до рельса. В 90% глубины модуляции, размах входного сигнала 5 В приведет к размаху 4,5 В в IMON.

Диапазон рабочих температур: Электроника предназначена для правильной работы в указанном диапазоне температур. За пределами минимальной и максимальной температуры может произойти повреждение или измениться поведение. Рабочий диапазон, указанный для длины волны, связан со спецификацией максимального внутреннего рассеивания мощности. При температуре окружающей среды выше определенной (обычно 35°C или 50°C) максимальное внутреннее рассеивание мощности снижается до нуля при максимальной рабочей температуре.

Диапазон рабочего напряжения:  В некоторых драйверах лазерных диодов могут использоваться два входных напряжения: одно для питания управляющей электроники (VDD), а другое для обеспечения более высокого напряжения согласования с лазерным диодом (VS). Обычно управляющая электроника работает при более низких напряжениях: от 3,3 до 5,5 В. Превышение этого напряжения может привести к повреждению элементов в секциях управления или питания. Источник тока (или выходной каскад) рассчитан на более высокие напряжения (например, 30 В с семейством драйверов лазерных диодов PLD). Эту спецификацию необходимо рассматривать в сочетании с током привода и мощностью, подаваемой на нагрузку, чтобы убедиться, что конструкция не превышает спецификацию максимального внутреннего рассеивания мощности. Например, PLD5000 рассчитан на работу с током до 5 А при входном напряжении 30 В. Его максимальная внутренняя рассеиваемая мощность составляет 15 Вт. Если 28 В используется для питания лазерного диода, на котором падает 2 В, на PLD5000 падает 26 В. При напряжении 26 В максимальный ток в пределах безопасного рабочего диапазона составляет менее 15/26 или 0,576 Ампер. Подача большего тока приведет к перегреву компонентов выходного каскада и потенциально необратимому повреждению драйвера.

Контрольная и фактическая точность:  Сигналы IMON и PMON представляют собой аналоговые напряжения, пропорциональные току лазерного диода и току фотодиода соответственно. Точность фактических токов по отношению к измеренным значениям указана в спецификациях отдельных драйверов. Wavelength использует откалиброванное, прослеживаемое NIST оборудование для обеспечения этой точности.

Отдельные заземления монитора и питания:  Одно заземление высокой мощности предназначено для подключения к источнику питания любого драйвера лазерного диода. Несколько слаботочных заземлений расположены среди сигналов монитора, чтобы свести к минимуму смещения и неточности. Несмотря на то, что сильноточные и слаботочные заземления соединены внутри, для достижения наилучших результатов используйте слаботочные заземления с любым монитором.

Линейные или импульсные источники питания для компонентов и модулей:  Линейные источники питания относительно неэффективны и имеют большие размеры по сравнению с импульсными источниками питания. При этом они малошумные. Если шум критичен для вашей системы, вы можете попробовать импульсный источник питания, чтобы увидеть, влияет ли частота переключения на производительность где-либо в системе.

Типы лазерных диодов:

Длина волны определяет три различных конфигурации выводов лазерного диода/фотодиода. Некоторые драйверы лазерных диодов являются универсальными, в то время как другие предназначены только для подключения лазерного диода. Они четко указаны в описании каждого драйвера лазерного диода.

Заземление модулей и компонентов:

Некоторые корпуса лазерных диодов закорачивают любой контакт лазерного диода на корпус, который может соединять контакт с заземлением через системное оборудование. Особое внимание к деталям заземления обеспечит безопасную эксплуатацию. В следующих определениях и параметрах предполагается, что заземление источника питания является плавающим или изолированным от заземления:

Кроме того, при объединении драйвера лазерного диода с регулятором температуры может потребоваться использование отдельных источников питания. Если TEC или термистор подключены к лазерному диоду, вам может потребоваться разделить заземление, используя источник питания для каждого контроллера и позволяя каждому источнику питания работать независимо от другого.

Wavelength разрабатывает драйверы лазерных диодов и производит их на предприятии в Бозмане, штат Монтана, США. Чтобы просмотреть список текущих вариантов драйверов лазерных диодов, нажмите здесь.

Полезные сайты:

Что такое лазерный диод?

Безопасность лазерных диодов

Веб-сайт CDRH

Внешние ссылки приведены для справочных целей. Wavelength Electronics не несет ответственности за содержание внешних сайтов.

Драйвер лазерного диода Основы и основы проектирования

Введение:

Если вы собираетесь начать работать с лазерными диодами, вы, скорее всего, знаете, что существуют очень специфические нюансы безопасного управления ими и контроля их температуры. Для них требуется специальный набор специально разработанных электронных элементов управления. Этот набор элементов управления объединяется для создания того, что обычно называют драйвером лазерного диода или источником тока лазерного диода. По сути, эти элементы определяют, как лазер включается и приводится в действие для получения определенной длины волны и выходной мощности. И как это сделать, не повредив лазерный диод. Подробнее »

БЫСТРАЯ НАВИГАЦИЯ:

• МАГАЗИН ДРАЙВЕРОВ ДЛЯ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ
• КРАТКИЙ ОБЗОР ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ
• ЧТО ТАКОЕ ДРАЙВЕР ЛАЗЕРНОГО ДИОДА?
• ПОЧЕМУ НЕ СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ НАСТОЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ
• КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ДРАЙВЕРОВ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ?
• КРАТКИЙ ОБЗОР СХЕМЫ ПРИВОДА ЛАЗЕРА
• ТИПЫ И ЦЕНЫ ДРАЙВЕРОВ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ
• ЧТО САМОЕ ВАЖНОЕ?
• КАКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫ ПРИ ВЫБОРЕ ДРАЙВЕРА ЛАЗЕРНОГО ДИОДА?

МАГАЗИН ДРАЙВЕРОВ ДЛЯ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ:

Купить все драйверы для лазерных диодов »

Приобрести высокомощные (>5 А) драйверы лазерных диодов »

Магазин печатных плат и OEM-драйверов лазерных диодов »

Краткий обзор лазерных диодов:

Чтобы понять, что такое драйверы лазерных диодов и почему они важны, важно понять некоторые ключевые особенности устройств лазерных диодов. Эти устройства требуют особого внимания к тому, как они включаются, работают и выключаются. В Интернете есть много подробной информации о лазерных диодах. Но вкратце лазерный диод — это полупроводниковый прибор, сделанный из двух разных материалов. Один из P-материала, другой из N-материала, склеенных вместе. Прямое электрическое смещение на PN-переходе заставляет соответствующие дырки и электроны с противоположных сторон перехода объединяться, испуская фотон в процессе каждой комбинации. Поверхности зоны соединения (полости) имеют зеркальную поверхность. Те, кто знаком с лазерной теорией, знают, что происходит, когда фотоны прыгают вокруг полированного резонатора. Электрическое смещение для перехода должно быть стабильным, малошумящим, переходным источником свободного тока.

В этой короткой статье представлена ​​основная информация о драйверах лазерных диодов, также называемых источниками постоянного тока, и о том, почему они важны для управления и защиты этих устройств. В нем представлен общий обзор того, как работают драйверы лазерных диодов, а также о многих типах драйверов лазерных диодов, доступных в отрасли.

Что такое драйвер лазерного диода? И что такое источник постоянного тока?

Драйвер представляет собой источник постоянного тока. Вот полезное короткое видео на YouTube, объясняющее источники постоянного тока и постоянного напряжения, а также почему источники тока предпочтительны для управления лазерными диодами. Если вас оскорбила его простота… приносим свои извинения.

Понимание коэффициентов настройки и КПД:

Лазерные диоды представляют собой управляемые током и чувствительные к току полупроводники. Изменение тока возбуждения равно изменению длины волны и выходной мощности устройств. Любая нестабильность управляющего тока (шум, дрейф, индуцированные переходные процессы) повлияет на рабочие характеристики лазерного диода. В частности, они будут влиять на выходную мощность и длину волны. Кроме того, температура диодного перехода напрямую зависит от тока. Нестабильность тока источника вызовет колебания температуры перехода; выходные характеристики (опять же мощность и длина волны) изменятся. Для того же диода, о котором говорилось выше:

Нестабильность управляющего тока напрямую приводит к колебаниям температуры перехода, хотя временная шкала несколько медленнее, чем прямое влияние изменений тока.

Понимание динамического импеданса и прямого напряжения вашего драйвера:

Прямое напряжение на лазерном диоде непостоянно. Она меняется, особенно после пороговой точки. Пороговая точка — это точка, в которой выходная оптическая мощность лазера линейна с входным током возбуждения, мВт/мА.

Для тех из вас, кто еще помнит исчисление, первая производная кривой V-I показывает график динамического сопротивления диода, она также непостоянна. Таким образом, вся нагрузочная характеристика лазерного диода непостоянна. Напряжение и сопротивление изменяются в зависимости от тока (и температуры). Итак, как мы узнали из видео об источниках постоянного тока, хороший, стабильный источник тока с низким уровнем шума будет поддерживать постоянный ток независимо от нагрузки, подключенной к его выходу!

Почему не следует использовать настольный источник напряжения:

Источники напряжения (настольные источники питания) увеличивают напряжение при включении, но ток не контролируется. Это нехорошо для диодов, которым требуется постоянно контролируемый ток. Изменение сопротивления источника постоянного напряжения приводит к изменению тока. Если приложение требует постоянной выходной мощности лазера и стабильной длины волны, источник напряжения не будет работать и может подвергнуть лазер риску теплового удара и/или переходных процессов из-за быстрого изменения тока.

Каковы основные типы драйверов лазерных диодов?

На самом общем уровне существует несколько классов или «типов» лазерных драйверов, которые часто обсуждаются. Это: постоянного тока (CW), импульсные (в том числе QCW), маломощные и высокомощные драйверы . Постоянный ток — это именно то, что он утверждает, постоянный уровень выходного сигнала с течением времени, скажем, 30 мА, теоретически навсегда, если это необходимо. Драйверы импульсных лазерных диодов представляют собой интересную вариацию, поскольку выходной сигнал является функцией времени, а коэффициент заполнения является лучшим способом его описания. Рабочий цикл — это время, в течение которого источник тока находится во включенном состоянии — высокий выходной ток, деленное на общее время импульса (время включения и выключения). Небольшое замечание о времени отключения в источниках тока: они никогда не выключены по-настоящему (имеется в виду нулевой ток), но часто имеют достаточно низкий уровень выходного сигнала, когда выходной сигнал лазерного диода минимален — значительно ниже порогового значения. В следующем разделе в общих чертах определяются низкие и высокие значения. мощные версии этих типов драйверов.

Какие уровни мощности доступны для драйверов?

Драйверы «малой мощности» и «высокой мощности» — общепринятая отраслевая терминология, описывающая величину выхода на нагрузку. Однако это немного неправильное название: выходной уровень выражается не в единицах мощности, то есть в ваттах, а в мкА, мА и амперах. В мире мощных импульсных источников тока вы можете увидеть выходной импульс, выраженный в Джоулях, который является энергией, т.е. 1 Вт = 1 Дж/с. В спецификациях обычно также указывается величина выходного тока и напряжение, вам просто нужно найти это. Драйвер малой мощности примерно определяется как от 1 мА до 5 ампер. Драйвер лазерного диода высокой мощности составляет 5 ампер и до 100 ампер в режиме CW. Это драйверы уровня кВт, доступные в версиях с импульсным и непрерывным режимом работы. Это ни в коем случае не стандарты, а просто обобщение, основанное на опыте автора в мире контроллеров лазерных диодов.

Краткий обзор схемы драйвера лазера:

Следующим шагом является понимание со схематической точки зрения, как работает «типичный» лазерный диодный источник тока. У Wavelength Electronics есть отличное видео, описывающее их текущую конструкцию источников. Это хорошая информация в форме блок-схемы, и ее легко понять.

Информация, представленная в этом видео, применима ко всем имеющимся в продаже источникам тока на лазерных диодах. Различия в функциях и характеристиках будут определять производительность и, конечно же, цену.

Конечно, вы можете гораздо глубже понять лазерные источники тока. Есть уровень, на котором вы, возможно, захотите построить свой собственный, здесь вам нужно будет разбираться в электрических цепях и компонентах. Быстрый поиск источников тока для лазерных диодов на YouTube приведет к созданию множества собственных источников тока. Для тех из вас, чьи особые требования не удовлетворяются коммерческими производителями, есть хорошая статья под названием «Сверхстабильный малошумящий драйвер лазерного тока» от BYU. Он очень подробный, содержит отличные схемы для тех, кто разбирается в электрическом проектировании с математически обоснованными принципами проектирования и производительностью, подкрепленной данными и графиками.

Итак, с учетом сказанного, следующий уровень — покупка доступного в продаже источника тока.

Каковы типичные диапазоны цен на имеющиеся в продаже драйверы лазерных диодов?

Здесь представлен краткий обзор основных стилей упаковки и ценовых диапазонов источников постоянного и импульсного тока, имеющихся в продаже.

» Уровень микросхемы для крепления на печатной плате Источники тока: Это интегральная схема (ИС), которая припаивается непосредственно к печатной плате (ПП). Обычно это маломощные и базовые источники тока, обеспечивающие от 10 мА до 500 мА. Вы найдете их в своем DVD-плеере, сканерах штрих-кода, указателях и т. д. Диапазон цен: от 10 до 100 долларов.

» OEM-драйверы модулей: Это источники тока, встроенные в небольшой корпус или радиатор; подключения к модулю драйвера необходимы для питания переменного или постоянного тока и питания логического управления, а также подключения к нагрузке. Они доступны в широком диапазоне диапазонов выходного тока, от 50 мА до 100 А. Ценовой диапазон: от 250 до 2500 долларов.

» Настольные драйверы: Это автономные источники тока, размещенные в корпусе с передней панелью для удобства управления. Единственными соединениями с ним являются вход переменного тока и выход на нагрузку лазерного диода. Они могут быть многофункциональными (управление микропроцессором, низкий уровень шума, высокая стабильность, многодиапазонность) или базовыми (аналоговое управление, один диапазон, включение/выключение), низким или высоким энергопотреблением. Они доступны в импульсном и непрерывном режимах от 100 мА до 100 А и более. Вы найдете их во многих оптических лабораториях, чистых помещениях и т. д. Диапазон цен: от 1000 до 10 000 долларов США

Какая самая важная функция? Защита вашего лазерного диода:

Защита лазерного диода, о которой часто забывают, о которой часто забывают или просто игнорируют. Что ж, вы можете рискнуть и просто использовать любой источник тока или напряжения, но вы рискуете либо повредить очень дорогой лазерный диод в разработке, либо рискуете потерять часы лабораторной работы и устранения неполадок из-за перегоревшего лазера. Диодные лазеры имеют низкую устойчивость к тепловому удару. Стратегии защиты, используемые в большинстве имеющихся в продаже источников тока на лазерных диодах, включают способ включения и отключения источника тока (схемы медленного запуска), защиту от перегрузки по току (ограничение тока), защиту от переходных процессов, кабели и т. д. Существует отличное руководство по применению. от Newport Corp. о защите: защита вашего лазерного диода.

Учет всех уровней защиты должен учитываться не только в коммерческих источниках тока на лазерных диодах, но и в лабораториях или системах разработки продуктов.

И не забывайте также о контроле температуры… многие критические параметры лазерного диода, включая длину волны, пороговый ток и КПД, сильно зависят от температуры перехода. Таким образом, для многих применений требуется высокостабильный контроль температуры.

Какие характеристики наиболее важны при выборе драйвера?

Этот ответ, безусловно, зависит от области применения диода. Например, к лазерной указке не предъявляется столько строгих требований по управлению током, как к диоду, используемому в спектроскопии, где требуется очень узкая ширина линии. В большинстве исследовательских приложений, где вы собираетесь потратить от сотен до нескольких тысяч долларов на источник тока на лазерном диоде, наиболее важными характеристиками являются: защита от выбросов тока и напряжения и переходных процессов, плотность тока шума и долговременная стабильность. Конечно, есть много других важных функций, но в первую очередь вам нужен источник постоянного тока, чтобы оптимизировать и защитить лазерный диод для конкретного применения.

Еще одно замечание по поводу атрибутов, пусть и не упомянутых в первой тройке, текущий диапазон, конечно, важен.