Extrem starke Laserdiode für Autoanwendungen - gefährlich!?

[Joachim]

Hallo zusammen

Ich bin der Joachim und neu hier. Es werden sicher noch ein paar Beiträge von mir kommen, vorerst habe ich mich vor allem für diese frage hier registriert.
Ich habe beim Stöbern eine 75W Puls Laserdiode gefunden.

http://www.eodevices.com/main_osram_frameset.htm

Laut Datenblatt ist die Diode für folgendes geeignet:

Range Finding
Security & Surveillance
Infrared Illumination
Collision Avoidance
Test and Measurement
Air Bag Control
Adaptive Cruise Control

Ich frage mich nur, ob dafür 75W nicht viel zu viel und gefährlich sind.
Wenn ich mir denke, was andere schon mit 4W hinbekommen, scheinen mir 75W extrem viel nur für eine Abstandsmessung?!

Kann mir jemand auf die Sprünge helfen, warum diese Diode nicht gefährlich ist und offensichtlich z.B. im Strassenverkehr eingesetzt werden kann?

Liebe Grüsse

Joachim

PS: Nur um das klarzustellen: Ich bin zwar neu hier, aber ich habe nicht vor mir nun diese Diode zu kaufen und ein Lasergewehr oder so zu bauen. Ich habe (noch) keine erfahrung mit Lasern und habe NICHT vor gerade mit so einem Brummer zu starten

[karsten]

75W klingt erstmal viel, aber die Diode darf nur gepulst betrieben werden mit max. 100ns Pulslänge und einem Duty-Cycle von 0,1. Ausgehend von der max. Pulslänge von 100ns muss also dann die nächsten 100ms Ruhe sein, womit die mittlere Leistung "nur" 7,5mW beträgt.

[Joachim]

Hi Carsten

Vielen Dank für deine Antwort.
Wenn jetzt aber blöderweise jemand genau zu dem Zeitpunkt in den Laser schaut, in dem er in Betrieb ist, ist dann das nicht doch gefährlich, oder reichen 100ns nicht einmal bei einem 75W Laser aus um Schaden anzurichten?

Liebe Grüsse

[karsten]

Um bei zugänglichen 75W Pulsleistung in den sicheren Bereich zu kommen, muss man schon einiges tun. Theoretsich müsste es, z.B. unter folgenden Bedingungen gehen (Für die Werte übernehme ich aber keine Garantie!):
Pulslänge: 10ns
Pulsabstand: 3s
Strahldurchmesser: 25mm
Ob die Parameter für irgendeine Anwendung sinnvoll sind, ist allerdings fraglich....

[kilovolt]

Vermutlich ist für die genannten Anwendungen gar kein Strahl gefragt, sondern ein breiter Kegel. Ohne zusätzliche Kollimatoroptik wird der output der Diode wahrschienlich ähnlich stark gestreut wie bei einer normalen Infrarot-LED. Dies würde die 75W-Angabe dann doch ziemlich relativieren. Oder bei der Angabe im Datenblatt fehlt der Massvorsatz Milli oder sogar "Mikro"... sowas kommt in den besten Familien vor.

Gruss kilovolt

[medusa]

Schau doch mal in das auf der Seite verlinkte Datenblatt, da steht doch, daß die Diode für das Auge gefährliche Strahlung emittiert.
Automotive-tauglich heißt übrigens nicht, daß das Teil so in Autos eingebaut wird, sondern nur, daß es bestimmten erhöhten Grenzwerten bezüglich thermischer und elektrischer Belastung standhalten kann, wie sie in Autos nun mal vorkommen. Ich glaube dagegen kaum, daß Du für einen 75W-Pulslaser Lidar eine Straßenzulassung bekommst.

~medusa.

[undineSpektrum]

Hallo,

auch wenn´s schon wieder über vier Wochen her ist:

Eigentlich steht für eine Überlegung welche Leistung der Laser erzeugt alles im Datenblatt, zumindest für eine überschlägliche Abschätzung für Sicherheitsfragen ...

@ Joachim : Gut das Du - bevor Du das Gerät benutzt - sicherheitsbewußt mal nachgefragt hast! Aber: Hierfür gibt´s das Unterform "Lasersicherheit", da werden Dir solche und ähnliche Fragen ausführlich beantwortet.

Zum Thema:
Das Datenblatt der Laserdiode ELD- 93 sagt eigentlich gar nichts von einer Leistung von 75 Watt - wie hier schon zuvor vermutet wurde - da steht lediglich welchen Spitzen-Leistungen bei bestimmten elektrischen Betriebsdaten erreicht werden. Für eine Abschätzung der mittleren Leistung und der Impulsenergie wird die Impulsdauer und vor allem die Impulswiederholfrequenz / Impulswiederholdauer benötigt, die ist hier durch das Tastverhältnis angegeben... das ist in der Regel immer die Dauer eines Impulses im Verhältnis zur Dauer der "Pause" ( dann wird keine Laserstrahlung erzeugt ! ),
damit wird dann nach der Formel "Leistung pro Zeit ist Arbeit" ( P*t=W ) näherungsweise die mittlere Leistung berechnet, die dann um das Tastverhältnis kleiner ist als die Spitzenleistung... das ist für diese Diode bei maximaler Spitzenleistung von 90 Watt laut Datenblatt 90W * 0,1% (!) ... 90 mW.(?)... das liest sich schon etwas anders...
Hinzu kommt noch das der Strahl eine große Divergenz aufweist, das ergibt sich aus der "far field Distribution" - deutsch : "Fernfeldverteilung" im Datenblatt ... aus der in einer Richtung ( ist ja eine Laserdiode ) Divergenzwinkel von 30° angegeben sind...
Grundlegend wichtig für die Sicherheitsabschätzung ist jetzt ob die Diode die maximal zulässige Bestrahlung des Auges in einem bestimmten Abstand überschreitet und wie groß dieser Abstand dann bei diesem Wellenlängenbereich ist ... und auch welche Schädigungs- und Beeinträchtigungsmechanismen des Auges hier angenommen werden müssen ( Infrarotstrahlung = thermische Schädigung - > mittlere Leistung ), wobei allerdings auch die Spitzenleistung der Impulse und ihre Gesamtenergie zu berücksichtigen ist...
Also : Bitte im Sicherheitsforum weiterdiskutieren!
Ohne weitere Rechnungen : Aus meiner Sicht gehört dieser infrarote Klasse 3B - Laser als "Beleuchtung" nicht in den Straßenverkehr!

Grüße,

Undine

[andal]

Hallo,

auch wenn´s schon wieder über vier Wochen her ist:

Eigentlich steht für eine Überlegung welche Leistung der Laser erzeugt alles im Datenblatt, zumindest für eine überschlägliche Abschätzung für Sicherheitsfragen ...

@ Joachim : Gut das Du - bevor Du das Gerät benutzt - sicherheitsbewußt mal nachgefragt hast! Aber: Hierfür gibt´s das Unterform "Lasersicherheit", da werden Dir solche und ähnliche Fragen ausführlich beantwortet.

Zum Thema:
Das Datenblatt der Laserdiode ELD- 93 sagt eigentlich gar nichts von einer Leistung von 75 Watt - wie hier schon zuvor vermutet wurde - da steht lediglich welchen Spitzen-Leistungen bei bestimmten elektrischen Betriebsdaten erreicht werden. Für eine Abschätzung der mittleren Leistung und der Impulsenergie wird die Impulsdauer und vor allem die Impulswiederholfrequenz / Impulswiederholdauer benötigt, die ist hier durch das Tastverhältnis angegeben... das ist in der Regel immer die Dauer eines Impulses im Verhältnis zur Dauer der "Pause" ( dann wird keine Laserstrahlung erzeugt ! ),
damit wird dann nach der Formel "Leistung pro Zeit ist Arbeit" ( P*t=W ) näherungsweise die mittlere Leistung berechnet, die dann um das Tastverhältnis kleiner ist als die Spitzenleistung... das ist für diese Diode bei maximaler Spitzenleistung von 90 Watt laut Datenblatt 90W * 0,1% (!) ... 90 mW.(?)... das liest sich schon etwas anders...
Hinzu kommt noch das der Strahl eine große Divergenz aufweist, das ergibt sich aus der "far field Distribution" - deutsch : "Fernfeldverteilung" im Datenblatt ... aus der in einer Richtung ( ist ja eine Laserdiode ) Divergenzwinkel von 30° angegeben sind...
Grundlegend wichtig für die Sicherheitsabschätzung ist jetzt ob die Diode die maximal zulässige Bestrahlung des Auges in einem bestimmten Abstand überschreitet und wie groß dieser Abstand dann bei diesem Wellenlängenbereich ist ... und auch welche Schädigungs- und Beeinträchtigungsmechanismen des Auges hier angenommen werden müssen ( Infrarotstrahlung = thermische Schädigung - > mittlere Leistung ), wobei allerdings auch die Spitzenleistung der Impulse und ihre Gesamtenergie zu berücksichtigen ist...
Also : Bitte im Sicherheitsforum weiterdiskutieren!
Ohne weitere Rechnungen : Aus meiner Sicht gehört dieser infrarote Klasse 3B - Laser als "Beleuchtung" nicht in den Straßenverkehr!

Grüße,

Undine

Nur für mein allgemein Verständnis, kommt es bei gepulsten Lasern nicht immer auf die Intensität und nicht auf die Leistung/Energie an?

Ich mein wenn ich mir einen einzelnen Puls von einem Ti:Saphir selektiere, dann hab ich zwar über 5 min. eine mittlere Leistung von fast 0, aber auf der Retina zur Zeit des Pulses eine Intensität im GW/cm² (wenn nicht sogar TW/cm²).

Gruß Andi

[undineSpektrum]

Hallo Andi,

Du hast eigentlich schon erkannt worauf ich hier hinaus wollte - deshalb ja auch mein Verweis in das Sicherheitsforum.
Bei Sicherheitsfragen und Ihrer Beurteilung bringe ich das vielleicht mal auf den Punkt mit dem folgenden Spruch : Es für alles eine Formel aber keine Formel für Alles ...
Ich habe hier keine Sicherheitsberechnung gemacht sondern eine Abschätzung, was Joachims Laserdiode an Leistung / Energie abgibt.
Pulslaser sind - im Unterschied zu Dauerstrichlasern - was die Sicherheit anlagt ein Kapitel für sich. Ich verweise auf die BGVB2 und andere Vorschriften bzw. die Berechnung der maximal zulässigen Bestrahlung und auch auf unser Sicherheitsforum.

Ein Laserpuls Deines Titan-Saphir-Lasers wird selbstverständlich anders zu beurteilen sein als Joachims infrarote Laserdiode - Bei Pulslasern ( insbesondere Impulsen mit großem Tastverhältnis ) kommt es auf die Impulsenergie des Einzelimpulses oder einer Impulsfolge zur Gefährdungsbeurteilung an.

Wenn Du schreibt, daß die Intensität wichtig ist, sagst Du ja eigentlich nichts anderes als dass es physikalisch auf die Leistung pro Fläche ( Sicherheitsfrage : Eintrittsfläche der Pupille des Auges als Blende ) bzw. der über diese Fläche eingestrahlte Energie ( also der Energie eines Impulses oder einer Impulsfolge deines Lasers ) ankommt - so wie ich es beschrieben habe.
Außderdem spielt es eine Rolle welcher Schädigungsmechanismus durch die Strahlungseinwirkung stattfindet und das ist wellenlängenabhängig. Bei infraroter Strahlung ist es eine thermische Schädigung ... anders bei z.B. 445 nm oder 405 nm ...

Das Problem bei Joachims Laserdiode ist ja - und deswegen ich das auch schrieb - dass die Diode schon eine mittlere Leistung abgibt, die als Dauerstrichleistung für seine Anwendung nicht zulässig ist - die Situation ist so wie wenn jemand mit einem 100mW - Laser auf einer befahrenen Kreuzung herumleuchtet ... ich glaube das findet zu recht niemand witzig..
Deshalb meine Warnung und er hat die Gefahr ja auch erkannt.
Anders ist es mit der Strahlaufweitung ... da müsste man genauer nachrechnen wie groß Leistung und ggf. Impulsenergie in welchem Abstand über die Apertur von 7 mm. sind ... deshalb Deine Frage?
Ich empfehle so etwas trotzdem nicht für den Straßenverkehr!

Grüße,

Undine

[andal]

Jop geb ich dir in allem recht

Nur der Vollständigkeit halber noch was zu Intensität bei gepulsten Lasern (Falls jemand mitliest und sich interessiert):
Intensität hat zwar die Einheit W/cm², man muss allerdings aufpassen, da zwei verschiedene Zeiten einfließen. Zum einen die Pulsdauer und zum anderen die repetitionsrate(Hz=1/s).

I = Energie / (Pulsdauer * Fläche) = Leistung / (Pulsdauer * repetitionsrate * Fläche)