Los diodos láser son muy útiles en algunos aspectos, especialmente en sistemas de activación / alarma como los mecanismos de luz de fondo o incluso en juguetes de bricolaje si solo quieres jugar con ellos.

Estos dos dispositivos terminales son generalmente mucho más caros que los LED, aunque técnicamente hablando, ambos son diodos emisores de luz. Solo emiten luz de diferentes maneras. En algunos proyectos de microcontroladores, se puede usar como entrada / disparador de un fotorresistor / fototransistor y, en algunos casos, se puede optar por usar una fuente que no esté directamente conectada a los otros componentes, especialmente algunos circuitos integrados delicados o microcontroladores que no pueden proporcionar suficiente corriente de suministro.

En este instructivo, vamos a hacer un módulo muy simple para cualquier diodo láser con un voltaje directo máximo de aproximadamente 4,5 voltios, suministrarlo con un máximo de 20 mA de corriente (como un LED típico) desde un suministro de CC no regulado de 6V 18V o la batería.

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Suministros:

Paso 1: Conozca sus diodos (diodos LED, Zener y láser)

Los diodos láser vienen en diferentes especificaciones al igual que los LED y generalmente se definen por su potencia disipada y voltajes de avance. En este caso, estamos limitando nuestro alcance a diodos láser de hasta 4.5V de voltaje directo (a veces llamado voltaje de encendido) y la razón se explicará más adelante mientras analizamos el sencillo esquema de nuestro módulo.

¿Por qué crear un módulo? Bueno, al igual que los LED, los diodos láser cuando se suministran con un voltaje y una corriente excesivos, HACEN BLOW UP y otras cosas relacionadas con la electrónica. El objetivo es bastante simple. Solo tenemos que proporcionar lo necesario para que el diodo láser funcione correctamente y pueda durar mucho tiempo.

En general, los diodos tienen un voltaje de encendido que debemos suministrar antes de conducir la corriente y, idealmente, este voltaje de encendido permanece constante independientemente de la corriente de suministro. En la práctica, solo necesitamos proporcionar un voltaje de suministro igual a su voltaje directo para encenderlo y la corriente de suministro … bueno, es una historia diferente.

En los diodos comunes (los dispositivos tipo resistor en blanco y negro), la corriente de suministro se puede descuidar en el análisis, ya que generalmente se usan como rectificadores … y generalmente no nos importa cuál es la cantidad real de corriente que pasa a través de él durante tanto tiempo. Como no superamos las especificaciones actuales máximas. Mientras tanto, en los diodos zener, a veces necesitamos minimizar la corriente suministrada a través de él, ya que desperdicia mucha más energía en comparación con los comunes. ¿Por qué? porque usualmente estamos aprovechando su ruptura de polarización inversa en lugar de su tensión directa. Los diodos Zener tienen voltajes de ruptura típicos de 5 voltios y más, y los voltajes de ruptura son prácticamente los datos más importantes que desea encontrar en su hoja de datos (idealmente, los voltajes de ruptura en un diodo Zener permanecen constantes, independientemente de la configuración del circuito). Tener la necesidad de suministrar un voltaje mucho más alto para un diodo Zener significa una mayor disipación de potencia para una cantidad dada de corriente suministrada.

Por último, los LED y los diodos láser son un poco interesantes (esta vez podemos suponer que los LED y los diodos láser son lo mismo). Aparte de un requisito de voltaje directo, también requieren suficiente corriente para encenderse correctamente (no demasiado tenue y no demasiado brillante, ya que pueden calentarse). Los LED típicos requieren 20 mA de corriente para encenderse correctamente (no preguntes por qué … muchos videos de YouTube que he visto dicen lo mismo y ver algunas hojas de datos de LED puede confirmarlo). Es por eso que a menudo escuchamos el término resistencias limitadoras de corriente cuando creamos un circuito que tiene componentes LED. Por ejemplo, cuando queremos que una batería de 9 voltios alimente a nuestro LED con un voltaje directo de, digamos, 2V, no los conectamos directamente en paralelo, sino que usamos una resistencia limitadora de corriente. El valor de la resistencia se calcula de la siguiente manera:

R = (9V - 2V) / 20mA = 350 ohms esto hace que la corriente que pasa por el circuito sea exactamente igual a 20mA

Aumentar el valor de la resistencia disminuiría la corriente suministrada, por lo tanto, menor brillo para la salida del LED. Lo contrario es cierto pero la estera calienta el LED. Si el LED se define por su consumo máximo de energía, entonces la corriente de suministro ideal puede calcularse dividiendo la potencia máxima a su voltaje de corriente.

Paso 2: Diseño del módulo

Crear un módulo simple significa que NO DEBEMOS atender solo un modelo específico de diodo láser, sino que nuestro módulo debe ser capaz de manejar una amplia variedad de especificaciones de diodos láser disponibles en el mercado. Aquí debemos tener en cuenta que debemos suministrar el voltaje y las corrientes necesarias para que el diodo funcione correctamente. En este caso, asumí que las corrientes de suministro típicas para el diodo láser son 20 mA. Esto también depende del diodo láser ya disponible al momento de realizar este proyecto. Por ejemplo, es posible que desee probar su diodo primero si el valor de la corriente de suministro lo iluminaría decentemente dado un voltaje de suministro igual a su voltaje directo o puede mirar directamente a su hoja de datos. En mi caso, tengo un diodo láser de 3,3 V y no tenía una copia de la hoja de datos a mano, por lo tanto, la probé suministrando inicialmente una corriente de 10 mA utilizando una resistencia limitadora de corriente (potenciómetro) de una fuente de 9 voltios de CC. Bueno, no parecía ser una buena idea ya que la luz de salida era muy tenue. Aumenté la corriente suministrada a 20 mA y se iluminó simplemente bien, donde puedo ver un punto rojo sólido como salida. Lo dejé encendido durante aproximadamente una hora. No parece que se caliente y eso es cuando decidí suministrar una corriente constante de 20 mA para el módulo que quería hacer.

En el esquema del circuito como se muestra en la imagen anterior, usé una configuración de transistor de espejo de corriente muy simple para suministrar la corriente de 20 mA necesaria. Idealmente, los transistores Q1 y Q2 deberían ser idénticos. Todos sabemos que la corriente de colector (Ic) del transistor depende de su Vbe (emisor de base). Entonces, si dos transistores idénticos tienen el mismo Vbe, entonces ambos tienen la misma corriente de colector. Entonces podemos decir que el Ic en el lado izquierdo de la configuración del transistor se refleja en el lado derecho.

El transistor Q1 está conectado a diodo y en serie con una resistencia limitadora de corriente. Entonces, si queremos tener una corriente de 20 mA en el lado derecho (ic del transistor Q2) de la configuración para alimentar el diodo, solo necesitamos ajustar la corriente en el lado izquierdo a 20 mA. Para ajustar la corriente en Q1, necesitamos calcular el valor necesario para la resistencia. Luego asumimos que la tensión a través del transistor conectado a diodo (Q1) es igual a su Vbe (típicamente 0.7 voltios). Así que por KVL, tenemos:

Vee = 0.7 + RIc

donde Vee es el voltaje en el emisor de Q1 y Q2. En este caso, estoy usando un regulador lineal de 5V para suministrar la configuración del transistor, por lo tanto, Vee = 5V. Queremos que Ic sea igual a 20mA.

Por lo tanto, R = 215 ohmios

No tenía una resistencia de 215 ohmios disponible, así que decidí reemplazarla con una resistencia de 220 ohmios. La corriente de suministro sería entonces: Ic = (Vee - 0.7) / 220 = 19.545455mA. Un poco menos de 20 mA, pero no da una disminución notable en el brillo.

Anteriormente mencioné que solo podemos atender diodos de hasta 4.5 V como voltaje directo. Esto se debe principalmente a que estoy usando un regulador de 5 voltios antes de la etapa de transistor. La conexión de un diodo láser con un voltaje directo de 5 V puede hacer que el transistor Q2 funcione a saturación, ya que no queda más voltaje para su Vec. Por lo tanto, un máximo de 4.5 V de tensión directa para un diodo garantiza que los transistores estén en la región activa directa y que todavía se puedan realizar los ajustes de corriente. Si desea usar diodos con voltajes de avance mucho más altos, puede reemplazar el regulador por uno de 9V, uno de 12 voltios o incluso una versión variable como el LM317. Solo tienes que calcular el valor del resistor otra vez.

Podemos suministrar una batería de 6V a 18V en la entrada del regulador, pero personalmente, la limitaré a 9V ya que el regulador se calienta más rápido con un voltaje de suministro más alto. En ese caso, puede usar un disipador de calor para disipar el calor.

Paso 3: Conecta el circuito

Tenemos los siguientes materiales / herramientas necesarios:

- Condensador 2u 10uF 16V

- Diodo láser - LM7805 regulador lineal

- 2 unids 2N3906 transistor PNP

- Resistencia de 220 ohmios.

- Tablero de PCB pequeño

- soldador

- pilas

Construya el circuito como se muestra en el diseño (o en su diseño modificado). Un panel de apoyo es esencial si quiere probarlo primero y luego soldarlo en una PCB pequeña si lo desea.

Paso 4: Probando el Circuito

Aquí estoy usando un juego antiguo de baterías de 1.5V, 6 en total para formar una batería de 9V.

Los parámetros medidos se muestran en la imagen de arriba.