2 laserdioden parallel

Betrieb, Bau und Modifikation von Festkörper- und Diodenlasern (keine Pointer)
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lasafreak
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2 laserdioden parallel

Beitrag von lasafreak » So 18 Feb, 2007 11:17 pm

hallo leute

ich habe hier 2 baugleiche rote laserdioden.
ich benutze als treiber nen lm317 mit vorschaltwiederstand
(ich weis man mus eurer meinung nach den voll guten treiber haben aber das hier funktioniert ohne probleme ;) )

kann man 2 dioden parralel / in serie schalten ??

jemand hier aus dem forum meinte nein aber konte das nicht begründen ???
ich würd gern wissen warum nicht :P

mfg hendrik

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juk
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Beitrag von juk » So 18 Feb, 2007 11:38 pm

Ganz eingach,

die Dinger haben eine stark nichtlineare Kennlinie, die zudem noch negativ differentiell ist.

Eine von beiden Dioden wird dabei mit hoher wahrscheinlickeit zuerst kaputgehen, weil sie alleine den strom dominierend bestimmen wird. Dann wird sie die zweite dabei möglicherweise auch noch mit in den tod reißen.

Stell dir mal vor, was bei paralelschaltung von batterien passiert, wenn die beide nicht absolut identisch sind? Es wird ein nicht unerheblicher ausgleichsstrom fließen und die batterien entladen sich dabei gegensitig.

Ähnliches passiert hier...

Das ist evtl. möglich, wenn du einen hohen vorwiderstand in serie zu jeder diode schaltest. Aber ich garantiere für nix...

Mach was du nicht lassen kannst und heule dich hinterher hier nicht aus.

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lasafreak
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Beitrag von lasafreak » So 18 Feb, 2007 11:41 pm

gut dan habe ich jetzt einen grund ^^

dan halt noch nen treiber basteln :)

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Dr. Burne
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Beitrag von Dr. Burne » So 18 Feb, 2007 11:43 pm

Hi,


bitte in Serie schalten, sollte kaum was beeinflussen in CW völlig egal, jedoch halt gleiche Dioden, die den Strom vertragen.


Gruß Stefan

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vakuum
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Beitrag von vakuum » So 18 Feb, 2007 11:56 pm

wie Dr. Burne schon sagte..

Serie Schalten ist Problemlos (vieleicht nicht gerade sinvoll, beim hochdrehen des Stromes wird zuerst die erste und dann die zweite leuchten, schaden wirds aber sicher nicht) (vorausgesetzt es sind zwei Dioden mit dem selben Strom)


Beim Serie-Schalten ist der Strom in beiden Dioden immer genau der gleiche.


Parallel schalten auf keinen Fall... Beim Parallel-Schalten ist die Spannung der beiden Dioden immer gleich... und das wird nicht wirklich möglich sein zwei Dioden zu finden die genau die selbe Strom/Spannungs-Kurve aufweisen.

john
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Beitrag von john » Mo 19 Feb, 2007 4:05 am

Vakuum hat geschrieben: Beim Serie-Schalten ist der Strom in beiden Dioden immer genau der gleiche.
Ja, das ist Kirchoff.
Aber weil die Dioden eben keine gleichen Kennlinien haben, müßten doch die Spannungsabfälle bei der Reihenschaltung unterschiedlich sein und damit auch die Verlustleistung über der Diode, oder nicht?
Vakuum hat geschrieben: vieleicht nicht gerade sinvoll, beim hochdrehen des Stromes wird zuerst die erste und dann die zweite leuchten, schaden wirds aber sicher nicht) (vorausgesetzt es sind zwei Dioden mit dem selben Strom)
Das möchte ich dann doch physikalisch begründet haben. Ich bin kein Physiker, aber wenn es so einen Effekt überhaupt gibt, vermute ich ihn in einer Größenordnungn, die hier komplett zu vernachlässigen ist.

John

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Beitrag von Hatschi » Mo 19 Feb, 2007 4:19 am

Halli Hallo

Ich stelle mir gerade die allgemein gesehene Frage, wo das noch enden wird, wenn man schon bei einem LM317 "Geiz ist Geil" walten lassen will? :oops:

Hatschi

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juk
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Beitrag von juk » Mo 19 Feb, 2007 7:30 am

John hat geschrieben:
Vakuum hat geschrieben: vieleicht nicht gerade sinvoll, beim hochdrehen des Stromes wird zuerst die erste und dann die zweite leuchten, schaden wirds aber sicher nicht) (vorausgesetzt es sind zwei Dioden mit dem selben Strom)
Das möchte ich dann doch physikalisch begründet haben. Ich bin kein Physiker, aber wenn es so einen Effekt überhaupt gibt, vermute ich ihn in einer Größenordnungn, die hier komplett zu vernachlässigen ist.

John
Weil du die nichtlineare Kennlinie nicht berücksichtigst! Winzige änderungen des Stromes haben große Änderungen der Spannung zu Folge.

Bei einer linearen Kennlinie magst du ja recht haben, aber bei einer LD ist manches anders...

Ansonsten stimme ich Hatschi vollkommen zu. es ist absolut wiedersinnig bei einem 80cent Treiber (mehr kostet der LM317 Treiber nicht) so auf biegen und brechen sparen zu wollen.

So eine LD kostet normal ein vielfaches von einem LM317...

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Beitrag von vakuum » Mo 19 Feb, 2007 9:25 am

John hat geschrieben:Aber weil die Dioden eben keine gleichen Kennlinien haben, müßten doch die Spannungsabfälle bei der Reihenschaltung unterschiedlich sein und damit auch die Verlustleistung über der Diode, oder nicht?
jaa das sehe ich genau so...

wird aber wohl nicht gross merklich sein?!

Die eine Diode wird bei gleichem Strom ein bisschen mehr verbraten als die andere.. das ist aber egal ob diese zwei an dem selben Treiber in Serie oder an zwei einzelnen Treiber hängen....


PS: Verbaut z.B. Arctos bei 8-Diodensystemen 8 analogmodulierbare Treiber oder schalten sie alle Dioden in Serie??

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Beitrag von floh » Mo 19 Feb, 2007 10:25 am

bei LEDs wird die Serienschaltung oft gemacht, die Spannung über das ganze Gebilde wird einfach entsprechend höher. Für zwei LD die wohl deutlich mehr kosten wie ein 317-er und ein Widerstand würde ich da nicht sparen. Im Gegenteil, lieber noch etwas mehr für einen guten Treiber ausgeben.

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Beitrag von tschosef » Mo 19 Feb, 2007 10:40 am

halli hallo,


ich sehe das so:
Es gibt scheinbar 2 Verschiedene Anwendergruppen. Die einen stellen den vom Hersteller vorgegebenen Nennstrom ein (zB 150 mA) die andern drehen den Strom so lange hoch, bis die vom Hersteller angegebene Leistung erreicht wird.

Mir persönlich gefällt die Variante A besser, denn bei Variante B (Leistung einstellen) kann man einige Fehler machen (zB. garnicht die komplette Leistung wegen langbrennweitiger Linse erfassen, oder sonstige Messfehler). Variante B ist dann brauchbar, wenn man leistungsmäßig eh noch Reserven hätte, und zB 150 mW einstellt obwohl das teil für 200 gebaut ist. Ich vermute aber mal, das macht hier kaum einer :)

Wer Variante A bevorzugt, kann im Prinzip auch mehrere LD`s (mit gleichem Nennstrom) an einen Treiber anschließen. Einziges Kriterium: der Treiber muss dann in der Lage sein, genügend Spannung zur Verfügung zu stellen!

Mit einem 5V Treiber dürfte es mit 2 LD`s drann schon knapp werden. Aber man kann ja auch einen anderen Treiber nehmen der in der Lage ist, mehr Spannung zum einstellen eines Stromes bereit zu stellen.


wichtig dabei zu beachten: Die LD Gehäuse liegen dann jeweils auf unterschiedlichem Potential, das heißt, sie müssen alle isoliert voneinander montiert werden, was aber auch bei einzelansteuerung sowiso auch meist der Fall ist.

Ich persönlich hab nix gegen eine Serienschaltung. Wird ja bei Leuchtdioden auch offt so gemacht. Hab in der Arbeit grad nen LED-Stroboskop gebastelt da sind jeweils 7x 8St LED in Reihe. Die 7 Pakete dann paralell. Läuft mit grob 27,5 Volt.... Krass weißes Stroboskop zum beobachten von Seitenschwingungen.

mal sehen.... Sicherlich... ein 317er kostet nicht die Welt, aber nicht jeder bastelt sich mal eben einen Treiber außenrum. Wer vor hat, tatsächlich zB mehrere 200 mw Laser einer Farbe zu betreiben, aber nicht der Profilöter ist, oder gar keinen Schaltplan hat, kann sich unter Umständen doch den einen oder anderen Euro spahren. Ich schätz mal, ein fertiger Treiber zB geeignet für 500 mA Laserdiode kostet schon grob 30 bis 50 Flocken... da spielt das dann schon ne gewaltige Rolle ob man einen oder mehrere verwenden muss.

Paralellschalten scheidet für mich auch aus, weil es eben doch kleine unterschiede bei den LD`s gibt, und die eine durchbrennt, während die andere noch nicht mal die volle Leistung entfaltet. Warum das nu genau so ist, mag ich jetzt nicht nachdenken :wink:

Viele Grüße
Erich
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starburst
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Beitrag von starburst » Mo 19 Feb, 2007 11:37 am

Vakuum hat geschrieben: PS: Verbaut z.B. Arctos bei 8-Diodensystemen 8 analogmodulierbare Treiber oder schalten sie alle Dioden in Serie??
Ich weiß von ML das sie jeweils 2 LDs in Serie an einen Treiber hängen. Anscheinend haben die ein kaskardierbares "Set" entwickelt. Jeweils 2 LDs in einer Halterung an einem Treiber + Passender TE - Kühlung.
Ich hab das mit den 2 LDs in Serie vor einigen Monaten vor einem erfahrenen Laserfreak behauptet. Ich wurde aber mit der Antwort "Anhand solcher Aussagen würde ich dir nichteinmal einen Phaseprüfer verkaufen" abgefertigt. Derjenige wird sich schon angesprochen fühlen...

Gruß Karl

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vakuum
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Beitrag von vakuum » Mo 19 Feb, 2007 12:00 pm

@ Karl

auch nicht jeder Laserfreak kann alles wissen.... jetzt wird derjenige das vieleicht auch verstehen.... :)


noch was von wegen GEIZ IST GEIL... :twisted:

wenn ich zwei LDs in Serie schalte, dann ist das sicher nicht wegen "geiz ist geil" sondern weil ich eventuell gerade keinen zweiten Treiber (oder Bauelemente dazu) hier habe und auch keine Lust auf zwei Wochen Warten (wenn ich was von DE bestelle) habe....

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Beitrag von pulslaser » Mo 19 Feb, 2007 1:04 pm

juk hat geschrieben:Ganz eingach,

die Dinger haben eine stark nichtlineare Kennlinie, die zudem noch negativ differentiell ist.

Eine von beiden Dioden wird dabei mit hoher wahrscheinlickeit zuerst kaputgehen, weil sie alleine den strom dominierend bestimmen wird. Dann wird sie die zweite dabei möglicherweise auch noch mit in den tod reißen.

Stell dir mal vor, was bei paralelschaltung von batterien passiert, wenn die beide nicht absolut identisch sind? Es wird ein nicht unerheblicher ausgleichsstrom fließen und die batterien entladen sich dabei gegensitig.

Ähnliches passiert hier...

Das ist evtl. möglich, wenn du einen hohen vorwiderstand in serie zu jeder diode schaltest. Aber ich garantiere für nix...

Mach was du nicht lassen kannst und heule dich hinterher hier nicht aus.
Tja dann machen aber namhafte Hersteller großer leistungsfähiger LD Array's (20 bis 50 Watt CW) schon Jahrelang gewaltige Fehler. LD Array's sind nämlich nichts anderes als viele parallel geschaltete Laserdioden ohne Vorwiderstand. Diese haben auch ein MTBF von bis zu 10.000 Stunden. Ich sehe prinzipiell kein Problem 2 identische Laserdioden parallel zu betreiben. Ich würde lediglich einen niederohmigen Widerstand in Reihe zu jeder Diode schalten um eine mögliche Streuung der Schwellwertspannung auszugleichen die Temperaturabhängig ist. Somit können beide Dioden auf eine Wärmesenke montiert werden da man am Gehäuse dasselbe Potential anlegen kann.

Zum Thema Batterien parallel zusammenschalten: Ein Ausgleichsstrom fließt nur so lange bis beide dasselbe Spannungspotential haben, danach geht dieser Strom gegen Null. Eine vollständige gegenseitige Entladung findet nicht statt.

Gruß Dieter

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triphoenix
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Beitrag von triphoenix » Mo 19 Feb, 2007 3:07 pm

Pulslaser hat geschrieben:Tja dann machen aber namhafte Hersteller großer leistungsfähiger LD Array's (20 bis 50 Watt CW) schon Jahrelang gewaltige Fehler. LD Array's sind nämlich nichts anderes als viele parallel geschaltete Laserdioden ohne Vorwiderstand. Diese haben auch ein MTBF von bis zu 10.000 Stunden. Ich sehe prinzipiell kein Problem 2 identische Laserdioden parallel zu betreiben. Ich würde lediglich einen niederohmigen Widerstand in Reihe zu jeder Diode schalten um eine mögliche Streuung der Schwellwertspannung auszugleichen die Temperaturabhängig ist. Somit können beide Dioden auf eine Wärmesenke montiert werden da man am Gehäuse dasselbe Potential anlegen kann.
Allerdings haben die Arrays einen ungemeinen Vorteil: Sie werden in ein und demselben Herstellungsprozess zu identischen Bedingungen produziert und haben damit auch ziemlich identische Charakteristika. Das ist ja leider bei zwei "identischen" Laserdioden nicht unbedingt mehr gegeben.

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Beitrag von pulslaser » Mo 19 Feb, 2007 3:34 pm

TriPhoenix hat geschrieben: Allerdings haben die Arrays einen ungemeinen Vorteil: Sie werden in ein und demselben Herstellungsprozess zu identischen Bedingungen produziert und haben damit auch ziemlich identische Charakteristika. Das ist ja leider bei zwei "identischen" Laserdioden nicht unbedingt mehr gegeben.
Unterschiede gibt es trotzdem, ist alles relativ. Mit heutigen Fertigungsmethoden können Laserdioden mit sehr engen Toleranzen einzeln gefertigt werden. Möchte man 2 "identische" Laserdioden miteinander vergleichen kommt man eben nicht drumherum ein paar Messungen vorzunehmen wenn man Sicherheit haben will. Dann würde ich z.B. mal bei gleichem Strom (wenige mA) versuchen den Schwellwertunterschied (bzgl. Spannung und Strom) herauszumessen. Aus eigener Erfahrung weiss ich, dieser wird sehr klein sein bei gleichen Betriebsbedingungen. Einen möglichen Unterschied kann man, wie bereits erwähnt, mit einem niederohmigen Widerstand in Reihe zu jeder LD mehr oder weniger ausgleichen.

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Beitrag von vakuum » Mo 19 Feb, 2007 3:58 pm

@Pulslaser

da geb ich dir recht...
wird, so denke ich, wohl auch gut gehen...

würdest Du dann mit ner konstannt Strom- oder Spannungsquelle arbeiten?

Problem wenn Du dann mit ner Konstanntstromquelle arbeitest und eine Diode geht hobs dann nimmts die andere auch gleich ??

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Beitrag von pulslaser » Mo 19 Feb, 2007 4:29 pm

Vakuum hat geschrieben:@Pulslaser
würdest Du dann mit ner konstannt Strom- oder Spannungsquelle arbeiten?

Problem wenn Du dann mit ner Konstanntstromquelle arbeitest und eine Diode geht hobs dann nimmts die andere auch gleich ??
Ich würde einen 3.3V Konstantspannungsregler nehmen und über je 1 Widerstand den Strom entsprechend durch die Dioden plätschern lassen. Wie man diesen Widerstand berechnet dürfte wohl bekannt sein. Oder für jeden Stromzweig mit NPN Transistor Konstantstrom fließen lassen.

Konstantstrom mit 2 Lasten ist mir zu gefährlich, da hast du vollkommen recht.

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Beitrag von john » Mo 19 Feb, 2007 4:40 pm

juk hat geschrieben:
John hat geschrieben:
Vakuum hat geschrieben: vieleicht nicht gerade sinvoll, beim hochdrehen des Stromes wird zuerst die erste und dann die zweite leuchten, schaden wirds aber sicher nicht) (vorausgesetzt es sind zwei Dioden mit dem selben Strom)
Das möchte ich dann doch physikalisch begründet haben. Ich bin kein Physiker, aber wenn es so einen Effekt überhaupt gibt, vermute ich ihn in einer Größenordnungn, die hier komplett zu vernachlässigen ist.

John
Weil du die nichtlineare Kennlinie nicht berücksichtigst! Winzige änderungen des Stromes haben große Änderungen der Spannung zu Folge.
Bei einer Reihenschaltung ist der Strom in "allen Knoten" gleich groß.
Was ich erklärt haben möchte, ist die Behauptung, daß eine Diode eher leuchten wird als die andere. Das verstehe ich nicht.

John

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Beitrag von pulslaser » Mo 19 Feb, 2007 4:43 pm

John hat geschrieben: Bei einer Reihenschaltung ist der Strom in "allen Knoten" gleich groß.
Was ich erklärt haben möchte, ist die Behauptung, daß eine Diode eher leuchten wird als die andere. Das verstehe ich nicht.

John
Würde mich echt auch interessieren wieso das bei einer Reihenschaltung von 2 "identischen" Laserdioden so sein soll.

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Beitrag von john » Mo 19 Feb, 2007 4:50 pm

Dioden sind imemr etwas unterschiedlich, insofern wird eine schon eher anfangen zu leuchten, als die andere.
Nur: Ist das bei den paar kHz mit den wir hier modulieren zu bemerken?
Oder: Ist das Problem nicht sowieso vollkommen zu vernachlässigen, weil die anderen (DPSS) Laser Latenzen in ganz anderen Dimensionen haben?

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Beitrag von pulslaser » Mo 19 Feb, 2007 5:05 pm

Die Streuung der technischen Daten "identischer" Laserdioden unterschiedlicher Margen ist selbstverständlich vorhanden aber so vernachlässigbar klein, dass es bei diesen Betriebspunkten überhaupt nicht auffallen würde. Wenn die Laserschwelle einer Diode bei z.B. 30mA liegt und bei einer 2. identischen bei 29.5mA ist das zwar ein Unterschied aber nur merklich wenn sich der Diodenstrom eben um diesen Punkt herum bewegt. Nun wird man in der Praxis seine Laserquellen so betreiben, dass sie bei "OFF" auf jeden Fall unter den Schwellstrom fallen mit einer Sicherheitsreserve. Also in diesem Beispiel auf 25mA z.B. würde ich das so auslegen. Beim Einschalten wird dieser Bereich um die Schwelle so schnell überfahren, dass es da keinen sichtbaren Unterschied mehr gibt welche jetzt zuerst gelasert hat.

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Beitrag von vakuum » Mo 19 Feb, 2007 5:09 pm

so wie Pulslaser schreibt meinte ich das auch....

wird für Showzwecke sicher irrelevant sein....

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