<테스트중인 사진, 2.4~5.0V 까지 공급전압의 광범위한 범위에서 안정적으로 점등시킨다>
사진이 적색 발광 다이오드 같지만 레이저이다. (렌즈로 빛을 모으면 퍼지지 않고 나아간다)
우연찮은 기회에, 적색광 레이저 다이오드가 입수되었다.
(2개의 파장으로 되어 있으며CD/DVD 롬에 들어가는 제품인듯)
CD 의 레이저는 육안으로 볼 수 없는 파장의 레이저이다(적외선에 가까움)
DVD 의 레이저는 그보다 파장이 짧아서 가시광선의 적색에 해당한다, 따라서 DVD 레이저는 눈에 보인다.
혹시 블루레이라고 들어본 사람이 있다면, 그 블루레이의 블루 라는 것이, 파장이 매우 짧은 푸른 레이저를
뜻하는 것임을 알 것 이다.
레이저 다이오드의 구동은 얼핏 생각하면 쉬워 보이지만 실제로는 매우 까다롭다.
그 이유는LD(Laser Diode)의 특별한 동작 때문인데.
전압에 관계없이,Threshold 전류를 넘지 않으면전류가 흐르고 있어도 켜지지가 않는다.
즉, 전류에 비례해서 밝기가 밝아지지는 않는다.
일단 임계 전류를넘어가면 레이저 발광이 시작되고 빛이 발생하는데
이때부터의 전류 vs 출력 증가가 거의 수직 곡선이다.
전류가 수mA 만 증가해도 밝기가 배로 증가한다는 것이다.
문제는 그 다음이다,
이러한(10~20mA 정도의)좁은 발광영역을 지나최고출력 지점에서
단 1mA 이상이라도 정격을 초과하는 전류가 공급되면
레이저의 발생은 중단되고, 모든 공급에너지가 그대로 열로 바뀐다.
즉, 순식간에 타버린다(Burn)
이 과정은, 눈깜짝할 사이에 일어나며, 육안으로도, 외부의 온도 측정으로도 알 수 없다
일단 손상된 LD 는, 외부에서 전력을 공급해도 매우 낮은 수준의 출력을 보이며
대부분의 전력은 열로 소비 된다.(폐기처분 해야함)
그렇다면, 전압과 전류로 제어하면 되지 않겠느냐 라고 말하겠지만..
이 게시물 중에 반도체의 특성에 대해 설명한 것을 읽어봤다면 기억할 것이다.
반도체는 열에 따라 특성이 변한다. 즉 동작점이 변한다.
따라서 어떤 경우에는 해당 전류와 전압이 안정동작점이지만
작동중 혹은 외부의 온도의 변화에 의해 불안정 혹은 파손 동작점이 되기도 한다.
또한, 제품편차로 인해, 각각의 소자마다 전압과 전류 동작점이 다 다르다.
이런 문제들이 있기 때문에 LD 는 반드시 피드백 제어를 하게 된다.
그래서 LD내부에는 PD 라는 일종의 광센서를 내장하고 있다.
PD 는 레이저 출력의 변화에 따라 저항이 변한다.
그래서 PD 에 흐르는 전류 변화로 레이저 출력량을 모니터링하고,
적정 레이저 출력이 나올 수 있도록 공급 전류를 조절하게 된다.(피드백제어)
이렇게 하게 되면 매우 안정적인 레이저 출력이 가능하며..
시판중인 레이저 포인터 중에, 고급형 레이저 포인터는 모두 이런 기능을 채용하고 있다.
반면, 저가형의 레이저 포인터는 이런 회로가 없고, 단순히 저항을 통해 전류만 제어하는
형태이기 때문에 제품에 따라 밝기와 수명이 천차만별이다.
구동회로는 몇번의 테스트 끝에 TR 2개로 완성하였으며(테스트 동안 LD 여러개 해먹음)
시간나는 대로 올리겠다.
LD 실험시의 주의
*** 레이저 출력 방향을눈으로 직접 바라보면 망막이 손상된다 ***
1. 정전기에 매우 약함
2. 피드백제어 필수
3. 역전압에 약함(2V 정도의 역전압으로도 파손된다)
이 다이오드를 2개 정도 사용하여 조금 출력이 높은레이저 포인터를 만들어 볼까 한다.
P.S 09. 9월 추가, 실패했다, 두개의 초점이 하나로 모아지지 않음.