El corazón de nuestra tecnología de corte por láser: el láser de diodo
Nuestra cortadora láser Mr Beam está diseñada para ser fácil de usar. Esto incluye el hecho de que el corazón de cada máquina es económico y fácil de reemplazar. Los láseres semiconductores que utilizamos también se caracterizan por una baja altura de instalación y una buena eficiencia. Esto significa que gran parte de la energía térmica en realidad se destina al trabajo de corte y grabado y no sobrecalienta el componente. Sin embargo, cada diodo láser está equipado con un disipador de calor. El disipador de calor consta de varios componentes. Por ejemplo, nunca se debe quitar el bloque de cobre del disipador de calor. ¡Una vez retirado, ya no se puede montar sin ayuda profesional! En nuestra base de datos de conocimientos , explicamos exactamente lo que debe tenerse en cuenta al limpiar el cabezal del láser .
¿Qué es un láser?
Un láser es un aparato para generar ondas electromagnéticas con la misma frecuencia, la misma dirección, la misma fase y la misma polarización. La radiación de ondas electromagnéticas, que incluye la luz visible, normalmente solo se dispersa. Puedes enfocarlos con una lente. Sin embargo, detrás del punto focal, los rayos vuelven a divergir. Para combinar la luz de forma permanente en un solo haz y utilizar el efecto láser (Light Amplification due to Stimulated Emission of Radiation), se requiere un alto nivel de esfuerzo técnico. Nada menos que a Albert Einstein se le ocurrió la idea del rayo láser. Según sus hallazgos, los primeros intentos de generar rayos láser se realizaron en la década de 1930. Poco ha cambiado en el diseño básico de los potentes láseres desde entonces. Se componen de un monocristal cilíndrico transparente, p. B. Rubí.
Esto se refleja en ambos lados. Una bombilla de flash en espiral está montada alrededor del cristal. Cuando se enciende, crea una onda estacionaria de luz en el rubí. Los fotones en esta onda de luz estacionaria estimulan la emisión de más fotones de electrones excitados. Cuantos más fotones corren de un lado a otro entre los espejos a la velocidad de la luz, más fotones se difunden en el resonador y se amplifica la onda de luz, que emerge por un lado y vuelve a ser ligeramente enfocada por una lente . Uno de los dos espejos no está completamente reflejado y, por lo tanto, deja pasar una pequeña parte. Detrás de él, el rayo láser continúa prácticamente indefinidamente en una línea recta precisa. Un láser de CO2 típico suele tener una construcción muy grande y también tiene otras desventajas. La pérdida de potencia con el tiempo, el enfriamiento por agua y la menor precisión del láser en comparación con otros modelos hacen que este láser sea un poco poco atractivo. Por eso se inventó el láser de diodo. Ya hemos explicado en detalle cómo funciona un láser en este artículo de blog .
¿Qué es un láser de diodo?
Un diodo láser está estrechamente relacionado con los LED, diodos emisores de luz. La principal diferencia es que un láser de diodo está diseñado para emitir luz láser de onda corta . Dado que los diodos son siempre semiconductores, estos tipos de láser también se denominan "láseres semiconductores".
En términos de rendimiento, un diodo láser también fue más débil que los grandes láseres de laboratorio durante mucho tiempo. Solo podían usarse como punteros o cabezales de lectura para reproductores de CD. Mientras tanto, eso ha cambiado. Un diodo láser de alta energía como el que utilizamos es perfectamente capaz de cortar y grabar material.
Estructura del diodo láser
Similar a un LED, un láser semiconductor consta de un cuerpo de cristal y una fuente de corriente. Un extremo está completamente reflejado, el otro no completamente reflejado. Esto crea el resonador óptico deseado. Cuando se suministra energía, la onda de luz permanente se forma dentro de las superficies del espejo. Los láseres semiconductores actuales producen un haz uniforme y continuo. A veces también se requiere un láser pulsado para algunas aplicaciones. - un láser pulsado no produce un haz continuo.
La onda de luz estacionaria es creada por el resonador óptico entre los espejos . Con los diodos láser, el suministro de energía se regula eléctricamente. La corriente está limitada para que el diodo láser no se destruya inmediatamente debido a la baja resistencia interna. Una forma sería encender y apagar rápidamente. Esto no es necesario con la cortadora láser Mr Beam. La corriente está regulada por un controlador láser, una placa de circuito electrónico. Nosotros en Mr Beam los desarrollamos nosotros mismos.
El rayo láser en sí deja el componente en su borde frontal. Por lo tanto, los LED y los diodos láser también se denominan "emisores de borde". La luz se emite perpendicular al curso de la corriente eléctrica en el propio componente.La eficiencia de un diodo láser particularmente potente está entre 25 - 50%. El Mr Beam ronda el 30%. Un láser de CO2 tiene un nivel de eficiencia significativamente más bajo en comparación. El resto se genera como calor. Por lo tanto, un láser de diodo siempre requiere una refrigeración adecuada. En el rango de potencia media, es suficiente un disipador de calor de aluminio, que se fija al diodo láser con pasta conductora de calor. Un láser de diodo más potente con más de mil vatios, por otro lado, requiere enfriamiento activo con aire y tuberías de calor, agua, glicol o incluso nitrógeno líquido. Una buena refrigeración siempre prolonga la vida útil del diodo láser.
Esto plantea un desafío de diseño para la construcción del diodo láser que se usa en nuestros dispositivos. En primer lugar, el diodo láser debe ser lo suficientemente potente como para quemar, derretir o vaporizar el material que se está cortando o grabando. Por otro lado, el emisor debe ser lo suficientemente pequeño para que el corte no se haga demasiado ancho. Cuanto más pequeño es el emisor, más difícil es conducir el calor lejos del diodo láser. Un enfriamiento voluminoso con tubos de calor es desventajoso. Hemos invertido mucho trabajo de investigación y desarrollo para resolver de manera óptima este desafío. Sin embargo, las altas temperaturas en un diodo láser tienen un efecto destructivo en el componente a largo plazo. Esto no se puede evitar incluso con los mejores materiales y el diseño más sofisticado. Sin embargo, con una vida útil de 10.000 horas, hemos alcanzado un valor con el que nuestras cortadoras láser pueden ofrecer los mejores resultados con 8 horas de funcionamiento al día durante un período de 3,4 años. A partir de 10 000 horas de láser, el rendimiento de nuestro cabezal láser es del 80 % en comparación con un nuevo cabezal láser Mr Beam.
Variedad de tipos de láseres de diodo
La estructura del diodo láser determina el rango de longitud de onda en el que trabaja el componente. Lo más importante es el núcleo de cristal. Según el material que se instale allí, el láser de diodo tiene diferentes propiedades y datos de rendimiento . El color de la luz láser ahora es muy diverso. Los colores más comunes son el rojo, el azul o el blanco. Pero también hay violeta (405 nm), turquesa (462 nm), verde (532 nm) y en el rango del infrarrojo cercano entre 808 y 1560 nm.
- Los láseres de diodo rojo son simples y económicos de fabricar . Están disponibles en diferentes rangos de onda. Se utilizan principalmente para punteros láser, escáneres láser o como cabezales de lectura para reproductores de CD.
- El diodo láser azul genera luz láser con una longitud de onda de 445 a 455 nanómetros . El nitruro de indio y galio se utiliza como material para el semiconductor. El diodo láser se utiliza, por ejemplo, en proyectores DLP o en los faros de los coches. Además, nuestros láseres de grabado y corte funcionan con precisión en este espectro de luz.
- El diodo láser violeta se utiliza para unidades Blu-Ray y HD-DVD, por ejemplo
- El láser blanco se puede producir con una energía muy alta. Se utilizan en espectrómetros de gas.
Manejo de una cortadora láser
Cuando se trabaja con láseres de la clase de láser 3, es obligatorio llevar gafas protectoras especiales en la investigación y la industria, ya que el reflejo de parpadeo ya no ofrece suficiente protección. Por lo tanto, es imperativo que la radiación de más de 5 mW sea accesible al ojo. Cuando se mira directamente al sol, es de 1 mW en comparación. Las gafas de seguridad absorben y/o reflejan la luz láser incidente hasta tal punto que ya no puede dañar sus ojos. Cuando se refleja, la luz aún puede dañar los ojos de un tercero. Pero puede prescindir de eso al operar nuestras cortadoras láser. Hemos diseñado nuestros dispositivos para garantizar que ninguna luz láser salga de la carcasa en ninguna situación de funcionamiento. Nuestro cortador láser Mr Beam solo funciona cuando la tapa protectora naranja del dispositivo está cerrada. Si abre la puerta durante la operación de corte o grabado, el dispositivo se detendrá inmediatamente y desconectará la fuente de alimentación del cabezal láser y, por lo tanto, del diodo láser azul. Esta es una de las muchas razones por las que nuestra máquina láser pertenece a la clase de láser 1. - por cierto, ¡no es necesario un oficial de seguridad láser! - al igual que con el funcionamiento de una grabadora de DVD también.
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Con el Mr Beam puede realizar muchas aplicaciones láser diferentes . No importa si graba piedras , corta fieltro o madera con láser . - Las posibilidades son realmente diversas. Debido a la operación fácil de usar y las precauciones de seguridad, el uso de Mr Beam es muy interesante para muchas industrias y áreas. Puede utilizar nuestra cortadora láser Mr Beam de forma óptima en escuelas , ferias comerciales o simplemente en la oficina . - gracias al láser clase 1.
