Estoy hablando de diodo láser para grabado/corte cnc. Por lo que sé, los diodos láser o LED a menudo funcionan con señales de pulso para mejorar su rendimiento.
Tenga en cuenta que no estoy hablando de la modulación PWM utilizada para crear un rango suave de intensidad. Me refiero al controlador de bajo nivel del propio diodo.
Bueno, también es una especie de PWM pero con un pulso muy corto (típicamente una docena de ns) seguido de un tiempo de recuperación (mucho más largo) para permitir que la unión se enfríe, lista para el próximo pulso.
Lo que pregunto aquí es la ventaja en una aplicación práctica como el grabado o el corte. Consideremos un caso real, dos productos diferentes:
Producto A: diodo láser de 6 W impulsado por una corriente constante
Producto B: diodo láser de 15 W, accionado por impulsos pero con una potencia media de 6 W
¿Por qué debería preferir la B?
Aquí mis pensamientos: si quiero cortar algo, necesito quemar la superficie del material el tiempo suficiente para crear un agujero. Luego puedo avanzar un poco y quemar otro hoyo, y así sucesivamente hasta tener una zanja. Si mi profundidad de corte es menor que la altura del material, necesito hacer varias pasadas.
Bueno, digamos que el Producto A crea una zanja de 0,3 mm de profundidad a una velocidad de avance dada. El Producto B crearía una zanja más profunda (debido a la mayor potencia aplicada) pero debido al tiempo de recuperación necesito reducir la velocidad de alimentación. Como las potencias medias son idénticas, el tiempo de corte sería el mismo (es decir, la mitad de las pasadas a la mitad de la velocidad).
Estoy bastante seguro de que mi opinión es incorrecta . ¿Podría ayudarme a comprender las ventajas de una aplicación de este tipo de diodos láser impulsados por pulsos?
Realmente hay un par de clases diferentes de láser que son importantes para esto:
Para la mayoría de las cosas, los dos primeros son mucho, siendo el trabajo Q cambiado el que se comporta de manera diferente. Por ejemplo, el cobre es un oso para cortar con un láser CW porque es tan terriblemente conductivo térmicamente, AQ cambió el trabajo, porque los pulsos son muy cortos pero con una potencia enorme hacen un trabajo mucho mejor.
El oso con los láseres Q Switched (aparte del riesgo para los ojos mucho mayor), es que los pulsos tienden a quemar los recubrimientos en su cadena óptica.
Solo algunas tecnologías láser Q cambian de manera útil, generalmente YAG y algunos láseres de fibra.
B es peor. No solo la eficacia es menor, no hay ventaja de combustión si la potencia media es la misma.
Según mi experiencia con los láseres azules de potencia para cortar y quemar impresiones en madera, lo que importa es la potencia promedio, lo que significa promediar el tiempo de respuesta del material.
La mayoría de los materiales son pasivos pero no lineales en el sentido de que, a medida que se carbonizan, absorben más energía óptica y aceleran el aumento de la temperatura en ese umbral.
Un material activo que consideraría es donde la reacción química de la fotoenergía desencadena una ionización inmediata y una reacción molecular espontánea más rápida que el intervalo de tiempo del período del pulso. Esto supone una absorción lineal hasta que aumenta la absorción azul y luego desencadena una reacción espontánea hipotética (fusión).
Entonces, de los materiales fenólicos, epoxi, metálicos y de celulosa que he probado hasta ahora, ninguno ha mostrado la última propiedad de fusión y todos son más o menos como la primera propiedad. Si planeas hacer un reactor de fusión, házmelo saber. ;)
Esto significa que la energía máxima no es lo que desencadena un aumento de temperatura más rápido, sino la duración del tiempo. tasa de absorción dinámica y densidad de potencia promedio (enfoque óptimo).
No solo eso, la eficacia de los LED de potencia y los LED láser disminuye continuamente con el aumento de la corriente por encima de la corriente láser de las pérdidas I²ESR y el aumento de la temperatura. Si bien un sustrato bien diseñado para la transferencia de calor admitirá una eficacia bastante uniforme de hasta el 50 % de la potencia nominal, declina considerablemente por encima de esto.
Creo que su única esperanza es diseñar nitrógeno o enfriamiento líquido de circuito cerrado como el que se usa en las CPU overclockeadas si desea sobrecargar los LED láser o invertir en ópticas superiores para enfocar el haz en un punto más pequeño, acorde con la estabilidad del eje Z.
Además, la aberración de la lente hace que la densidad del láser óptico se reduzca significativamente debido a la costosa óptica de vidrio de precisión utilizada en los cortadores láser de gas.
Descubrí que la impresión láser en madera era extremadamente lenta en comparación con una impresora de inyección de tinta debido al tiempo de respuesta térmica de elevar la temperatura a niveles de carbonización. Intenté cambiar las velocidades del pórtico, pulsé sobre la corriente y varios niveles de PWM y nada funcionó más rápido que la potencia nominal completa continua a una temperatura de placa base constante con enfriamiento de aire forzado.
Recuerdo haber instrumentado la absorción de energía para la unión por difusión de acero Zirc-Monel durante mi trabajo de finales de los 70 en Bristol Aerospace e incluso con una potencia disponible de 100 kW en la superficie, la mejor solución era la potencia continua, controlando la velocidad de alimentación, la velocidad de enfriamiento y los niveles de potencia. Aunque aquí la ionización de plasma era bastante caliente y probablemente resonaba, no se trataba de un láser sino de 1~5 V CA a corrientes muy altas. Hubo chispas significativas de emisiones ópticas IR, UV y de rayos X de la difusión por pulverización de 3 superficies entre los gigantes contactos de rodillos de cobre sólido, por lo que se podría decir que fue pulsado por el ruido de contacto y las emisiones de gas a alta presión, pero este fue un ejemplo de soldadura por fusión o Unión por difusión cuando se hace bien.
PlasmaHH
GoalaSestant
Ale..chenski