Electronique > Réalisations > Alimentations > Alimentation pour diode laser 001
Dernière mise à jour : 12/08/2012Présentation
Ce genre d'alimentation est fortement recommandé sinon indispensable pour une utilisation sans risque d'une diode laser.
Une diode laser peut être utilisée sans régulation d'alimentation, à l'aide de deux ou trois piles de 1,5 V montées en série (c'est ce qui se fait dans les pointeurs bon marché ou dans certains porte clés) mais au détriment de la durée de vie du composant. Le schéma qui suit décrit un régulateur permettant de limiter précisement le courant parcourant une diode laser. Il est adapté pour des diodes laser de petite puissance (1 mW à 5 mW) qui ne consomment que quelques mA, et aux diodes laser de moyenne puissance (100 à 200 mW) qui demandent quelques centaines de mA.
Avertissements
Un laser est dangeureux ! Voir page Lasers - Avertissements avant de continuer.Schéma
Pas vraiment complexe, il s'appuye sur un régulateur de tension intégré ajustable très courant, le LM317, ce dernier étant monté en générateur de courant constant.
Vous pouvez appliquer à l'entrée du régulateur LM317 (sur le connecteur J1) toute tension comprise entre 6 V et 12 V. La valeur du courant qui va traverser la diode laser est déterminé par la valeur cumulée du potentiomètre RV1 et de la résistance R1, selon la formule suivante :
I (dans diode) = 1,25 / R
où R = R1 + RV1
La tension entre les bornes 1 (Adjust) et 2 (Out) du circuit LM317 est en effet constante et égale à 1,25 V, et le courant de sortie ne dépendra donc que de la valeur ohmique de la résistance placée entre ces deux broches du régulateur. Prenons l'exemple où le curseur du potentiomètre est positionné vers R1, dans ce cas sa valeur est de 0 ohm. Le courant qui circulera dans la diode laser est alors de 1,25 (tension de réféférence du LM317) / 10 (R1 + RV1), soit 125 mA environ. Si maintenant le curseur du potentiomètre est positionné vers C2, sa valeur est de 47 ohms. Le courant qui circulera dans la diode laser est alors de 1,25 (tension de réf. du LM317) / 57 (R1 + RV1), soit environ 22 mA. L'ajustage du potentiomètre permet donc de choisir un courant dont la valeur sera comprise entre 22 et 125 mA, ce qui convient à la majorité des diodes laser de petite puissance. Attention, il est très important de respecter le courant nominal spécifié par le constructeur de la diode laser ! Les deux condensateurs C1 et C2 sont des électrochimiques de tension de service 16 V ou 25 V. Vous pouvez utiliser des condensateurs de type tantale goutte si la place est comptée.
Remarque : le régulateur utilisé est en boitier TO220 et supporte un courant de sortie max de 1,5 A. Si le courant max débité ne dépasse pas 100 mA, vous pouvez vous contenter du LM317L, qui est la version boitier plastique TO92.
Courant supérieur à 100 mA
Les diodes laser issues de graveurs de DVD demandent plus que 100 mA. Or à partir d'une certaine valeur de courant de sortie, il vaut mieux ne plus utiliser de potentiomètre ajustable mais plutôt une résistance fixe, pour deux raisons principales :- à partir d'une certaine valeur de courant en sortie du régulateur, le potentiomètre peut fumer.
- un mauvais contact dans le potentiomètre peut provoquer une surintensité dans la diode laser et la griller.
Le schéma qui suit montre donc ce qu'il est conseillé de faire si le courant de sortie désiré dépasse 100 mA.
Voici quelques valeurs typiques de résistance pour un courant I de diode laser donné. Des valeurs sont également proposées pour des courants inférieurs à 100 mA.
I = 12 mA -> R1 = 100 ohms / 0,25 W
I = 25 mA -> R1 = 50 ohms / 0,25 W
I = 32 mA -> R1 = 39 ohms / 0,25 W
I = 56 mA -> R1 = 22 ohms / 0,25 W
I = 83 mA -> R1 = 15 ohms / 0,25 W
I = 100 mA -> R1 = 12 ohms / 0,25 W
I = 125 mA -> R1 = 10 ohms / 0,5 W
I = 150 mA -> R1 = 8,2 ohms / 0,5 W
I = 185 mA -> R1 = 6,8 ohms / 0,5 W
I = 220 mA -> R1 = 5,6 ohms / 0,5 W
I = 270 mA -> R1 = 4,7 ohms / 0,5 W
I = 320 mA -> R1 = 3,9 ohms / 1 W
I = 380 mA -> R1 = 3,3 ohms / 1 W
I = 460 mA -> R1 = 2,7 ohms / 1 W
I = 570 mA -> R1 = 2,2 ohms / 1 W
I = 700 mA -> R1 = 1,8 ohms / 1 W
I = 830 mA -> R1 = 1,5 ohms / 1 W
I = 1,0 A -> R1 = 1,2 ohms / 1 W
I = 1,25 A -> R1 = 1,0 ohms / 1 W
Notez que la résistance R1 qui permet d'ajuster le courant de sortie est elle-même parcourue par ce courant et que sa dissipation de puissance doit être prise en compte. Les valeurs de puissance dissipable indiquées sont des valeurs minimales.
Sélection courant diode laser par commutateur ou microswitches ?
Emmanuel V. me demande s'il est possible de disposer plusieurs résistances entre les broches Adjust et Out du régulateur de tension, et d'en sélectionner une parmi toute pour disposer du courant requis à un moment donné. L'idée étant de disposer d'un réglage possible du courant même avec des valeurs élevées. Le schéma soumis pour "validation" est le suivant :
La réponse est oui si vous tenez compte des points suivants :
- Les commutateurs doivent pouvoir laisser passer un courant permanent supérieur à celui maximal que vous prévoyez pour la diode laser. Pas de soucis si vous utilisez des cavaliers standards tels ceux qu'on trouve pour configurer certaines options sur des cartes électroniques, mais attention avec les petits interrupteurs style DIP-switch qui eux ne supportent pas forcement des courants très élevés. Certains en effet ne supportent que 25 mA en régime permanent.
- Ne mettre en service qu'une seule résistance à la fois. Ou alors si vous en mettez plusieurs, c'est en sachant ce que vous faites car elles se retrouvent alors en parallèle et conduisent à un courant de diode laser plus élevé.
- N'effectuez jamais de changement de configuration quand le montage est sous tension avec diode laser raccordée. On ne se trompe jamais, mais quand ça arrive...
Courant consommé par la diode LASER ?
A moins d'acheter une diode LASER nue avec son mode d'emploi (datasheet), il est rare de connaître avec précision son courant nominal. Tout au plus pouvons-nous avoir une idée de l'ordre de grandeur. Il est évident que l'intensité de courant qui traverse la diode d'un pointeur LASER ne vaut pas plusieurs ampères mais plutôt quelques dizaines de mA. Pour connaître la valeur du courant nominal, c'est très simple puisque la diode LASER n'est jamais reliée directement à l'alimentation mais l'est à travers une résistance de limitation de courant. La valeur de cette résistance (il s'agit souvent d'un modèle miniature CMS) peut être mesurée avec un simple multimètre en position ohmmètre. Connaissant la valeur de cette résistance (r), il suffit de mesurer la chute de tension U(r) qu'elle développe quand le LASER est sous tension (vérifier que la tension de la ou des piles ne chute pas trop quand le LASER est actif), et d'appliquer la célèbre formule de la loi d'ohm rappelée ci-après :I(laser) = U(r) / r
Pas de résistances de limitation de courant ?
A moins d'intercaler un ampèremètre entre source d'alimentation et diode LASER, je ne peux pas grand chose pour vous ;-)Avertissement
Il faut parfois prendre avec des pincettes la valeur du courant mesuré, car certains assembleurs décident d'appliquer à la diode LASER un courant permanent supérieur au courant nominal spécifié par le fabricant pour déployer une puissance lumineuse supérieure à la normale. En procédant ainsi, on peut vendre un LASER 5 mW pour un 10 mW. Mais bien sûr avec une réduction conséquente de la durée de vie de la diode. Cette pratique est plus courante pour les diodes LASER de faible puissance car pour celles de forte puissance on ne peut pas aller très longtemps au-delà du courant nominal (la diode grille assez rapidement). Une expérience intéressante consiste à essayer la diode LASER avec le courant "nominal" mesuré puis ensuite à l'essayer avec un courant moitié moindre. Si la baisse de luminosité est vraiment conséquente, cela peut vouloir dire que le courant nominal spécifié par le fabricant est respecté. Si la baisse de luminosité est peu perceptible, cela signifie peut-être que le courant mesuré est un peu trop "poussé". Le rapport entre quantité de lumière émise et courant dans la diode est en effet loin d'être une fonction linéaire, et le "gain en lumière" devient de moins en moins évident au fur et à mesure qu'on monte en courant.Réglage ou vérification
Pour version avec réglage ou sans réglage.Version avec réglage (courant inférieur à 100 mA)
Placez une résistance de 10 ohms / 1 W à la place de la diode laser (sur le connecteur J2), puis ajustez RV1 de telle sorte que le courant qui circule dans cette résistance corresponde au courant qui devra circuler dans la diode laser. Pour connaitre le courant qui circule dans la résistance, utilisez un ampèremètre placé en série avec la résistance, ou utilisez un voltmètre placé en parallèle sur la résistance, et utilisez dans ce dernier cas la célèbre formule I = U / R (I = courant circulant dans la résistance, U = tension au borne de la résistance, R = valeur de la résistance, soit 10 ohms dans le cas présent). Pour moi le plus simple consiste à mesurer la tension développée aux bornes de la résistance, surtout que sa valeur facilite les calculs de tête).Version sans réglage (courant égal ou supérieur à 100 mA)
Là il n'est pas question d'effectuer un réglage mais de vérifier que le courant constant débité par le régulateur de tension est à la bonne valeur, avant de raccorder définitivement la diode laser. Pour moi le plus simple consiste à brancher un ampèremètre sur calibre 2 A, en lieu et place de la diode laser. Vous pouvez aussi câbler temporairement une résistance de valeur 10 ohms à la place de la diode laser et mesurer la tension à ses bornes. Comme précédement dit, la tension lue aux bornes de la résistance est proportionnelle au courant qui la traverse, selon la formule suivante :I = U / R
soit I = tension lue divisée par 10.
(par exemple si tension lue = 2,66 V alors courant = 0,266 A)
Circuit imprimé
Réalisé en simple face pour la version avec réglage. Pour la version non réglable, il suffit de supprimer le potentiomètre ajustable RV1 et de le remplacer par un strap (fil de liaison).
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Historique
12/08/2012-Ajout infos pour mesure du courant dans une diode LASER dont les caractéristiques sont inconnue.
18/09/2011
- Ajout infos pour diodes "de puissance".