Останнім часом у продажу з’явилися цілком доступні твердотільні лазери, які мають достатню потужність, щоб проводити різання або гравіювання різних матеріалів. Лазерний модуль має вигляд прямокутного блоку з невеликим вентилятором і окремо до нього йде плата драйвера. Такі лазери насамперед будуть цікаві тим, у кого є ЧПК верстат. Встановлюється лазер замість штатного фрезера.
Усередині лазерний модуль складається з власне лазерного діода (3), коліматора (5), патрона (2,4) і зовнішнього радіатора (1), який виконує функцію охолодження.
Як лазерний діод застосовується кристал алюмінату галію, довжина випромінювання близько 445 нм. Під час роботи споживає досить значний струм і має ККД близько 25%. Це означає, що якщо лазер має потужність 2Вт він має споживати 8Вт, при цьому потужність, яку необхідно розсіяти за допомогою радіатора, становитиме 6Вт. Ці лазери становлять велику небезпеку для органів зору, тому потрібно застосовувати окуляри під час їхньої роботи. Необережне поводження з лазером може призвести до повної втрати зору.
Коліматор – це набір лінз (може бути одна лінза, у нашому випадку це кілька лінз), його завдання сфокусувати світло від лазера в пряму або в гострий конус. Відрегулювати фокус можна, обертаючи коліматор, водночас він переміщається ближче або далі від лазерного кристала. Треба зауважити, що хоч лазер хоч і має дуже маленьку площу випромінювача, але вона за формою скоріше ближче до прямокутника, ніж до точки, відповідно, під час фокусування на оброблюваній поверхні можна отримати різну товщину сліду, який залишить лазер залежно від напрямку руху. Щоб звести цей ефект до мінімуму, потрібно ретельно фокусувати лазер на оброблюваній поверхні.
Патрон, у якому встановлений лазерний діод, виконує відразу дві функції: По-перше, він відводить тепло від діода і розподіляє його по своєму корпусу для кращого термоконтакту з радіатором. По-друге, він механічно сполучає лазер і коліматор, даючи змогу останньому переміщатися уздовж своєї осі.
Завдання зовнішнього радіатора розсіяти тепло і не допустити надмірного зростання температури. З огляду на те, що площа радіатора невелика, а теплова потужність значна, застосовують активне охолодження вентилятором. Якщо останній не справний цілком імовірна передчасна деградація лазерного кристала через перегрів.
Драйвер лазера вимагає напругу живлення 12V і струм близько 1-3А залежно від потужності.
Для порівняння було придбано кілька різних лазерів:
- Придбано в магазині DZT`s Store, заявлені параметри 5500мВ 450нМ
- Придбано в магазині J&J Store, заявлені параметри 2500мВ 450нМ
- Tiangreen , заявлені параметри 2000мВ 450нМ, у кількості двох штук.
- Придбано в магазині JingBiao Automation, заявлені параметри 2000мВ 450нМ
Результати замірів представлені в таблиці:
де
- Рп – Повна потужність споживана лазером і драйвером
- Рд – Потужність споживана діодом
- Iд – Струм споживаний діодом
- Ud – напруга живлення діода
- Lb – Максимальна освітленість, яку дає лазер без коліматора на відстані 1.5 метра
- Рл – Розрахункова потужність лазера, за умови що ККД дорівнює 25%.
Як видно з таблиці, тенденція збільшення потужності від того, що написано на етикетці, наявна, але от начебто різниця більш ніж удвічі за заявленою потужністю виявляється на практиці лише в 1.6 за споживаною. Розрахунки показують, що до заявленої потужності лазери явно не дотягують, а ось за ціною виявляються завищеними.
Що стосується освітленості, то це спроба замінити ватметр (який коштує 400$) люксометром. Зрозуміло, що це все “папуги”, і максимальна освітленість спостерігається тільки по центру оптичної осі, і то не завжди, але дещо про що все ж зробити висновки можна.