Laserdioden werden immer stärker - wofür verwenden?

... bin gerade wieder an was anderem dran - eine blaue 6Watt-Diode mit Prismen-Strahlformung und Beam-Expander für einen Galvoscanner.

Die "Strahlform" in den Bildern sieht etwas undefiniert aus, das ist aber bei der Materialbearbeitung kein großes Problem, solange 90% der Leistung in einem sauberen Spot ankommen (siehe letztes Bild mit dem Brennfleck in 1m Abstand).

Zuerst mal nur die Diode mit Prismen, ohne Beam-Expander - einmal bei 300mA noch als "LED" und mit 400mA, wo die meisten Moden schon angeschwungen sind:



- hier das "Fernfeld" in 1m Abstand:





- und hier durch den Beam-Expander bei ebenfalls 300 und 400mA und mit Min- und Max-Einstellung im Fernfeld:





So schaut dann bei 1A (etwa 1.5Watt Leistung auf ca. 4x4mm) der "Brennfleck" in 1m Abstand aus:

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... zusammen mit dem Galvokopf schauts dann so aus - das montiere ich dann zum Testen an eine meiner CNC-Anlagen:




In der späteren Anwendung ist der Galvokopf im Gehäuse auf einer mittig angeordneten Z-Achse montiert und darunter bewegt sich ein XY-Koordinatentisch mit etwa DIN-A3 Verfahrbereich.

Für meine eigene Variante davon habe ich eine richtig stabile Movtec-XY-Anlage mit 500x500mm - hier ein Video von der, wie mein Jüngster mit der im jog-Mode etwas "rumspielt", nachdem wir sie nach dem Transport wieder zusammengeschraubt hatten:

[vimeo.com]

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... und das wird die spätere Z-Achse:




Für die Vortests montiere ich den Galvokopf auf meine CNC-Anlage, so wie in dem Video hier:

[vimeo.com]

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... hab' mal zum Vergleich (eine "weiße 100Watt-LED" gibt bei 100Watt elektrischer Leistungsaufnahme nur 20Watt optisch aus!) den Wirkungsgrad einer der 200W-Dioden "ausgemessen".

Mein Leistungsmeßgerät (bzw. der Silizium-Sensor) kann laut Handbuch als Dauerbestrahlung nur 30W ab - also darunter bleiben.

Diode ohne Fokussierlinse (=> "Quadrat-Strahl" mit 6x6mm) -- 10A-Netzteil auf 6A ... Netzteil zeigt 9V ... Leistungsmeßgerät zeigt 25 Watt

Daraus folgt: -- elektrische Leistungsaufnahme = 9V x 6A = 54 Watt

Bei einer optischen Emission von 25 Watt ist das ein Wirkungsgrad von 46% !! - gar nicht mal so schlecht

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... bin gerade am Aufbauen eines Faser-Anschluß-Adapters für die 200Watt-Dioden.

Da nach dem Ausbauen der speziellen SMA-Buchse "praktischerweise" ein Loch mit 15mm Durchmesser vor dem Austritt ist, habe ich mir aus "Baumarkt-Teilen" einen passenden justierbaren Adapter mit verschiedenen Gewinde-Buchsen und -Hülsen aufgebaut, in den ich dann beliebige Fasern reinsetzen kann -- geplant sind vorerst 0.4mm Glasfasern ... dafür habe ich mir ein 2mm-Messing-Röhrchen für die "Ferrulen" besorgt, das dann in die Justierbuchsen eingeklebt wird.

Die ursprünglichen Teile / abgedreht+aufgebohrt / zusammengeschraubt / und in die Diode eingesteckt:

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... hab' die "dicke M12 Gewindebuchse" kürzer abgedreht, so daß ich die M6-Messing-Gewindebuchse mit einer Kontermutter über mehr als den kompletten Justierbereich fixieren und wieder lösen kann - mit dem 15mm-Hülse drumrum läßt sich das Faserende auch sehr gut auf "knapp drüber" einstellen und dann schleifen und polieren :wink:

Hier auf der Rolle mit der 0.4mm-Glasfaser und einem Stück Panzerschlauch, das zuletzt drüberkommt:




Und hier nochmal mit 15mm-Buchse eingesteckt - später schaut die M6-Gewindebuchse noch etwas mehr raus und eignet sich perfekt zur Befestigung des Panzerschlauchs über eine Hülse mit M6-Innengewinde:

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... und so schauen die "DIY"-Kollimatoren fürs andere Ende aus -- damit geht auch Fokussieren bis auf etwa 20mm Fokusabstand




Jetzt fehlen mir nur noch die M6-Gewindehülsen, die ich innen noch etwas ausdrehen muß, damit ich die Enden vom Panzerschlauch da reinkleben kann ... oder ich drehe die Enden so ab, wie bei meinen "kleinen" Laserdiodenmodulen, und klebe den Panzerschlauch direkt drauf ...

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... noch etwas mehr "DIY" -- um die Enden des Panzerschlauchs "optisch sauber" anzubinden, habe ich zwei Alu-Hülsen abgedreht - am Eintrittsende eine M6-, am anderen Ende eine M5-Hülse:

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... und so schaut ein "Direct-Diode-Laser-Schweiß"-Platz (abgekürzt zu "DDLS") mit 400 Watt auf 0.3mm aus

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

... das Projekt mit der "laserunterstützten Additiven Fertigung", wofür ich zwei von den 200W-Dioden für die Firma hab' kaufen lassen, ist (z.T. auch wegen Covid-19) eingestellt worden -- die beiden Dioden dürften dann wohl bei mir bleiben ... hab' jetzt also 8 von den Teilen bzw. bis 1.6kW in einem "Todesstern"-Aufbau

Dafür (und für eine Anfrage/Bestellung aus meinem Bekanntenkreis) habe ich den Analog-Treiber nochmal "vereinfacht" und 17 Platinen davon bestellt - muß die erstmal bestücken, dann kann ich ausprobieren, bis zu welcher CW- oder Puls-Leistung die Stabil bleiben -- der vorherige konnte bis 12A Dauerstrom und ich hatte die bis 20A gepulst (hatte damals noch kein stärkeres Netzteil).

Mit etwas Glück reicht jeweils einer davon für die 200W-Dioden, welche für die volle Leistung 40A brauchen ... sonst müßte ich zwei oder mehr parallel schalten ...




Fertig zusammengebaut sehen die in etwa so aus (die beiden MOSFET's werden "flachgelegt" und auf den KüKö geschraubt):



Viktor

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Jetzt werden ja auch schon Diodenlaser mit 30 W angeboten.
Hier z.B. 30W-Laser
Wie kann man eigentlich die Leistung der Dioden prüfen? Zwischen 20 und 30 W liegt ja schon ein großer Unterschied.

... nunja ... bei den bisherigen derartigen Teilen, die ist austeszen konnte -- in"15Watt-Lasern" sitzt eine 3.5Watt-Diode drin ... in den beiden "20Watt-Lasern" waren eine "offene" 4Watt und eine 4.5W-Diode drin ... bei den "30Watt" könnte also eine 6.5W-Diode drin sein.

Ab 3.5W brauchts eine immer bessere Fokussieroptik bzw. ein Prismen-Paar, damit der Spot halbwegs symmetrisch wird und nicht eine "Linie"

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Aber messen kann man nicht was man wirklich bekommen hat?. Also kauft man immer eine Katze im Sack?

... mit einem Laserleistungs-Meßgerät kannst du schon messen, was da als mittlere PWM-Leistung oder CW-Leistung rauskommt ... hat nur nicht jeder.

Beim Messen der Leistung der "20Watt-Laser" habe ich jeweils 5W und 5.5W gemessen, obwohl das nur 4W bzw. 4.5W-Dioden waren ... also ziemlich "überstromt", was für eine sehr kurze zu erwartende Lebensdauer mit dem Original-Treiber spricht -- hab' die Treiber ausgebaut und an meine eigenen drangehängt ...

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Hallo Victor,
zuerst einmal Danke für deine Gedult bei meinen Fragen.

Quote
Beim Messen der Leistung der "20Watt-Laser" habe ich jeweils 5W und 5.5W gemessen, obwohl das nur 4W bzw. 4.5W-Dioden waren ... also ziemlich "überstromt", was für eine sehr kurze zu erwartende Lebensdauer mit dem Original-Treiber spricht -- hab' die Treiber ausgebaut und an meine eigenen drangehängt ...

Ich habe mir gestern mal einen kompletten Laser bestellt (20 W-Laser). Mal sehen was man da bekommt.
Was die Kosten angeht ist die komplette Maschine nur unwesentlich teurer als die Einzeldiode mit Treiber. Damit möchte ich erst einmal ein paar Erfahrungen sammeln. Aus Platzgründen in der Werkstatt ist es das Ziel den Laser auf meine CNC-Fräse zu bringen und mit Mach3 anzusteuern. Aber eins nach dem anderem.

Mit eigenen Treiber meinst du sicherlich das hier:
.
Ich habe beim Lesen der anderen Artikel noch immer nicht begriffen, warum man deine Lösung nehmen soll. Lässt sich über die verbauten Module der Strom nicht einstellen? Hast du ev. noch eine Platine für die Stromregelung zu verkaufen?

Bei der Lieferung ist wohl eine Brille dabei. Kannst du da was Sicheres empfehlen?

Quote
Ab 3.5W brauchts eine immer bessere Fokussieroptik bzw. ein Prismen-Paar, damit der Spot halbwegs symmetrisch wird und nicht eine "Linie" eye rolling smiley

Kriegt man soetwas als purer Laie auch hin? Reicht ev. eine bessere Linse?

Edited 2 time(s). Last edit at 08/11/2020 11:05AM by LazyBee.

... mein Treiber mit den 5xLM317 oder LM338 gibt bei PWM oder AN/AUS-schalten keine Stromspitzen aus, was viele von den billigen China-Treibern machen -- solche Stomspitzen (mit z.T. bis über 10A!) sorgen dafür, daß die jeweiligen Dioden nur ein paar 10 Stunden überstehen.

Wenn die Brille grün ist, dann kannst du sie vergessen - eine orangefarbene oder rote kannst du ausprobieren, ob sie das Licht blockiert -- mit schwacher Leistung auf weißes Papier leuchten und dann die Brille in den Strahl halten -- das blaue Licht sollte komplett weg sein ... ein ganz schwacher "orangefarbener" Fleck kann noch zu sehen sein - das wäre dann "sekundäre Emmission" durch Fluoreszenz aus dem UV-blockerendem Farbstoff in der Brille.

Ein paar wenige von den Platinen müßte ich noch haben ... bin momentan aber am "Umziehen" in andere Kellerräume/anderes Haus, also etwa chaotische Verhältnisse -- und momentan trotz "50-100% Kurzarbeit" quer durch Deutschland unterwegs -- komme gerade von einem "Doppel-Einsatz" bei München ... und am Donnerstag wieder ein "Doppel-Einsatz" um Köln herum ... und die näcshten Wochen wirds evtl. auch nicht viel ruhiger werden

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Quote
Ab 3.5W brauchts eine immer bessere Fokussieroptik bzw. ein Prismen-Paar, damit der Spot halbwegs symmetrisch wird und nicht eine "Linie"

Kriegt man soetwas als purer Laie auch hin? Reicht ev. eine bessere Linse?

Quote
... mein Treiber mit den 5xLM317 oder LM338 gibt bei PWM oder AN/AUS-schalten keine Stromspitzen aus, was viele von den billigen China-Treibern machen -- solche Stomspitzen (mit z.T. bis über 10A!) sorgen dafür, daß die jeweiligen Dioden nur ein paar 10 Stunden überstehen.

Kann man die Funktion des mitgelieferten Treibers irgendwie Prüfen oder besser gleich rausschmeissen?

Dann werde ich mich daran machen und ein Layout für deine Schaltung entwerfen.

Das oben dargestellte Schema ist aktuell?
- An K1 kommen die 12V für die Spannungsversorgung des Lasers?
- K2 geht dann zum Laser mit den über die Jumper eingestellten Strom?
- Was kommt an K2 genau dran?
- Kann der SFH615A-2 auch durch einen 6N137 oder CNX48 oder CNY17 ersetzt werden? Die habe ich noch rumliegen.

... bei den stärkeren Laserdioden mit dem "schlechten" Strahlprofil bekommst du einen noch halbwegs brauchbaren Spot mit Fokusabständen unter 30mm hin (bei mir typisch mit 15-20mm).

Statt 12V besser 7-8V ... alles darüber erzeugt nur mehr Hitze ... K3 zum Laser ... K2 ist der PWM- oder AN/AUS-Eingang -- wenn der (beliebige) Optokoppler durchsteuert, wird der Strom durch die Laserdiode "freigegeben" ...

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Welche Brille kannst du empfehlen? Beide sollten wohl im richtigen Bereich sein. Die 2. Brille hat anscheinend ein größeres Spektum. Ich würde zur ersten Brille tendieren.
Laserland T-UB Laserschutzbrille 445nm 450nm 190-490nm
oder:
Laserland T3G Laserschutzbrille 190-550nm 800-1100nm 405nm 450nm

... die erste ist für die blauen Laserdioden besser geeignet und hat auch eine höhere Schutzstufe -- die 2. ist eine "Multibereichs"-Schutzbrille auch gegen UV und Faserlaser-NIR, ist im Bereich um die 450nm aber "schwächer" ...

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Danke, die bestell ich dann.

Gruß

Quote
Statt 12V besser 7-8V ... alles darüber erzeugt nur mehr Hitze

7-8 V Netzteil finde ich im Web keines. Kann ich auch aus 12V mit einem Step-Down-Regler auf 9V gehen oder habe ich da das gleiche Problem wie mit meinem originalen Treiber?
Welche Spannung braucht die Laserdiode eigentlich? Haben die eine ähnliche Durchlassspannung wie normale Halbleiterdioden?

Welchen Strom soll ich der 20W-Diode zumuten? Irgendwo hast du das schon mal geschrieben, aber ich finde den Beitrag nicht.
Gruß

... die "20W-Diode" dürfe eine 4.5W-Diode sein - die brauch knapp 5V für die Diode und etwa 2V für die Stromkonstanter ... alles darüber wird "weggekühlt".

Du kannst ein 12V-Betzteil normal auf unter 10V runterregeln - das hilft schonmal.

Stepdown ist nicht so optimal -- die Dioden brauchen je nach Typ um die 3A ...

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Heute ist mein Lasergravierer angekommen. Ich hatte für das Geld nicht viel erwartet und bin bis jetzt voll zufrieden damit. Es handelt sich um einen „Vigotec“ mit entsprechender Software von Vigotec. Die Führungen sind alle gut eingestellt. Der Rest war schnell aufgebaut. Einen ersten Versuch habe ich mit einer beigelegten Datei auch gemacht. Ich habe auf Birkensperrholz aus dem Baumarkt ein Graustufenbild graviert. Der Laser war auf 15% eingestellt und eine Geschwindigkeit von 750 mm/min. Die Lasertiefe ist anscheinend schon zu tief. Man sieht im Original deutlich die Holzmaserung.
Das muss sicherlich noch optimiert werden. Leider hatte ich heute nicht mehr Zeit dazu.


Es wurde übrigens eine grüne Brille geliefert. Meine neue Brille soll morgen geliefert werden. Dazu habe ich mal 2 Fotos gemacht. Einmal mit Brille und einmal ohne Brille. Vielleicht sagen die Bilder etwas über die Qualität der Brille aus. Ich würde die gern für Besucher verwenden.



Gruß

... wie du bei der grünen Brille gut sehen kannst, ist die "Schutzwirkung" praktisch nicht vorhanden -- ein blauer Laserstrahl würde zu über 70% einfach hindurchleuchten

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Jetzt kommt noch das Thema Geruchsbelästigung hoch. Schon beim ersten Laserversuch mit geringer Leistung war im Keller schon ein unangenehmer Geruch zu bemerken.
Auf Youtube habe ich folgendes Video über Geruchsabsaugung und Abluftfilterung gefunden. Hier ist der Abluftfilter auf Amazon zu sehen. Bei Werbevideos bin ich immer etwas skeptisch. Taugt das Ding wirklkich was beim Lasern? Hat jemand Erfahrung damit? Mir gefällt der kompakte Aufbau.
Gruß

... je nachdem was du laserst, werden zu klein dimensionierte HEPA-Filter schnell zugesetzt -- hier lohnt ein großvolumiger Aktivkohefilter mit Vorfilter für Asche-Partikel und Rekondensat.

Auch die Abluft eines Rauch-Filter solltest du nicht in den Raum blasen, sondern zum nächsten Fenster raus - da sind immer noch giftige Gase und Nanopartikel drin ...

---

Viktor
--------
Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Mann EEEEEE LazyBee,
nun habt ihr mich nach langem Streuben doch angesteckt. Ich habe mir gestern auch ein 15W Teil bestellt. So eine kleine Spielerei geht noch gerade. Meine Fräseidee habe ich mittlerweile beerdigt.

Mal schauen, was der Zoll dazu sagt.

---

Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
Meine Seite
[www.facebook.com]

Quote
Fridi
Mann EEEEEE LazyBee,
nun habt ihr mich nach langem Streuben doch angesteckt. Ich habe mir gestern auch ein 15W Teil bestellt. So eine kleine Spielerei geht noch gerade. Meine Fräseidee habe ich mittlerweile beerdigt.

Mal schauen, was der Zoll dazu sagt.

Hallo Fridi,
meinen hatte ich über REAL.de bestellt, weil er aus der Tschechischen Republik versandt wird. Also kein Ärger mit dem Zoll. Link ist weiter oben. Meiner soll allerdings 20W haben. Das Gestell ist für das Lasern aus meiner Sicht stabil genug. Ich habe jetzt auch meine Idee den Laser an die CNC-Fräse anzubauen erst einmal auf Eis gelegt.

Quote
VDX
... je nachdem was du laserst, werden zu klein dimensionierte HEPA-Filter schnell zugesetzt -- hier lohnt ein großvolumiger Aktivkohefilter mit Vorfilter für Asche-Partikel und Rekondensat.

Auch die Abluft eines Rauch-Filter solltest du nicht in den Raum blasen, sondern zum nächsten Fenster raus - da sind immer noch giftige Gase und Nanopartikel drin ...

Viel wird das nicht sein was ich laser. Ist im Moment eher eine Spielerei. Man weiß aber nie was draus wird.
Ich glaube ich probier mal die Idee aus dem Video aus. Mit der Abluft muss ich mal schauen. Ich glaube ich habe da eine einfache Möglichkeit. Ein Gehäuse mit Sichtfenster ist auch in Planung. Für das Sichtfenster will ich das nehmen . Das Material hattest du mal in einem anderen Forum vorgeschlagen.