Fabriquer un laser bleu de 40 Watts !
Caution: this a dangerous project: safety goggles absolutely required !
Here is a low cost (less than 500$), powerful (40 Watts continuous), visible (blue 445 nm) laser.
The key component is the blue laser module from a Casio XJ-A140 video projector blue laser source. (I bought my Casio second hand working XJ-A140 for less than 400$ in France)
This source is made with 24 x 1.5 Watts 445 nm blue laser diodes installed on a heat sink, 3 fans. Each laser diode is collimated, then each beam is reflected on a Jacob's Ladder mirror in such a way all 24 parallel beams are directed on a lens which focus it on a single point. It allows to melt stones...
In the Casio laser module, there are 4 electrically independent groups. Each group is made with six 1.5 Watts 445 nm laser diodes daisy chain connected.
All that is connected through a soft printed board and a miniature SMD connector to the Casio controller print board. Plus 10k thermistor control, 100°C security switch...
It's difficult (for the amateur) to connect to the SMD miniature controller.
So we choose an alternate way: on the soft printed board, for each of the four groups, there is a protection diode (probably a Zener diode to protect laser diodes from electrostatic discharges.
On each of these four diodes we connect two wires. These 8 wires are connected to a standard 9 pins female SUBD connector Through 4 x 5W 1 ohm power resistors.
Pins 1 2 to ground, pin 3 for fan, pins 4 5 for Vcc. Other pins free for future.
(Note that this way allows to reuse the optical laser module in the XJ-A140 if necessary...)
And we use a 2 m mains cable equipped with 9 pins SUBD (1 male and 1 female) connectors to connect to the PSU (Power Supply Unit) to the module:
Un laser bleu continu 40 W à faible coût
Attention : c'est un projet dangereux : lunettes de sécurité absolument obligatoires !
Voici un laser peu coûteux (moins de 500$), puissant (40 Watts continus) et visible (bleu 445 nm).
Le composant clé est le module laser bleu provenant d’une source laser bleue de vidéoprojecteur Casio XJ-A140. (J'ai acheté mon Casio XJ-A140 d'occasion en état de marche pour moins de 400€ en France)
Cette source est constituée de 24 diodes laser bleues de 1,5 Watts 445 nm installées sur un dissipateur thermique avec 3 ventilateurs. Chaque diode laser est collimatée, puis chaque faisceau est réfléchi sur un miroir en échelle de Jacob de telle manière que les 24 faisceaux parallèles sont dirigés sur une lentille qui le focalise sur un seul point. Il permet de faire fondre les pierres...
Dans le module laser Casio, il existe 4 groupes électriquement indépendants. Chaque groupe est constitué de six diodes laser de 1,5 watts 445 nm connectées en série.
Tout cela est connecté via une carte imprimée souple et un connecteur SMD miniature à la carte imprimée du contrôleur Casio. Plus contrôle de thermistance 10k, interrupteur de sécurité 100°C...
Il est difficile (pour l'amateur) de se connecter au contrôleur miniature SMD.
Nous choisissons donc une méthode alternative : sur le circuit imprimé souple, pour chacun des quatre groupes, il y a une diode de protection (probablement une diode Zener pour protéger les diodes laser des décharges électrostatiques).
Sur chacune de ces quatre diodes on connecte deux fils. Ces 8 fils sont connectés à un connecteur SUBD femelle standard à 9 broches via 4 résistances de puissance 5 W 1 ohm.
Broches 1 2 à la masse, broche 3 pour ventilateur, broches 4 5 pour Vcc. Les autres broches sont disponibles pour le futur.
(A noter que cette méthode permet de réutiliser le module laser optique dans le XJ-A140 si nécessaire...)
Et nous utilisons un câble secteur de 2 m équipé de connecteurs SUBD 9 broches (1 mâle et 1 femelle) pour relier le PSU (Alimentation) au module :
From Left to right:
CD (just for scale)
The output lens
Heat sink (no fan on the picture)
Jacobs Ladder mirrors are on the top, below is soft PCB with protection diodes and wires
On the back is SUBD 9 pins male connector connected to the four diodes power resistors
and the standard 9 pins SUBD cable.
Here is a more detailed pictures inside Casio laser module:
The slim XJ-A140 video projector itself:
De gauche à droite :
Le CD (juste pour l'échelle)
L'objectif de sortie
Le dissipateur thermique (pas de ventilateur sur la photo)
Les miroirs en échelle de Jacobs sont sur le dessus. En dessous se trouve un PCB souple avec des diodes et des fils de protection.
Au dos se trouve un connecteur mâle SUBD 9 broches connecté aux quatre résistances de puissance des diodes.
Et le câble SUBD standard à 9 broches.
Le vidéoprojecteur laser XJ-A140 :
The 24 x 445 nm laser diodes: 4 groups with 6 laser diodes Daisy chain connected so there are 8 wires (plus temperature sensors)
Les diodes laser 24 x 445 nm : 4 groupes avec 6 diodes laser connectées en guirlande donc il y a 8 fils (plus les capteurs de température)
Each of the 24 laser diodes beam is collimated with it's own lens:
Chacun des 24 faisceaux de diodes laser est collimaté avec sa propre lentille :
Jacob's ladder mirrors arrangement to send 24 // beams to the output lens (such a mirror arrangement isn't very easy to do for an amateur: here job is done :-) :
Disposition des miroirs en échelle de Jacob pour envoyer 24 faisceaux // vers la lentille de sortie (une telle disposition des miroirs n'est pas très simple à faire pour un amateur : ici le travail est fait :-) : chaque diodes laser est collimatée avec sa propre lentille :
Preliminary tests:
Video: melting stones!
http://www.youtube.com/watch?v=xWqnyGhhJGo
http://www.youtube.com/watch?v=RZSzFt8Dkwc
A stone (in fact, a piece of tile) has been melt with laser: stone has been transformed in a sort of glass !
Tests préliminaires :
Vidéo : des pierres qui fondent !
http://www.youtube.com/watch?v=xWqnyGhhJGo
http://www.youtube.com/watch?v=RZSzFt8Dkwc
Une pierre (en fait, un morceau de tuile) a été fondue au laser : la pierre a été transformée en une sorte de verre !
To power the laser module, using Casio video projector isn't very convenient...
We use a 36 V adjustable 8 A switching power supply with some components, a On switch, a OFF switch
Pour alimenter le module laser, utiliser un vidéoprojecteur Casio n'est pas très pratique...
Nous utilisons une alimentation à découpage 36 V réglable 8 A avec quelques composants, un interrupteur On, un interrupteur OFF
Here is the first complete version:
Voici la première version complète :
From left to right:
- Standard 2 m 9 pins SUBD cable connector
- Standard European 230V mains connector
- Green "ON" power
- Red "OFF" power
- Mains On/Off switch
- PSU (adjustable output from 26V to 32V, 8A)
- Laser module itself and it's output lens (fans are not installed)
Laser at very low power:
De gauche à droite :
- Connecteur de câble SUBD standard 2 m 9 broches
- Connecteur secteur standard européen 230V
- Alimentation verte "ON"
- Alimentation rouge "OFF"
- Interrupteur marche/arrêt secteur
- Alimentation (sortie réglable de 26V à 32V, 8A)
- Le module laser lui-même et sa lentille de sortie (les ventilateurs ne sont pas installés)
Laser à très faible puissance :
Complete test laser installation (but still without fans):
Installation laser de test complète (mais toujours sans ventilateurs) :
Note that a removable standard glass microscope slide has been added in front of output lens to protect lens from smoke and hot particles...
Another video: laser melting a piece of tile...
Then, we install laser head on a 3D printer to engrave a sea pebble...
The pebble basalt is melt in a light brown mixture...
Notez qu'une lame de microscope en verre standard amovible a été ajoutée devant la lentille de sortie pour protéger la lentille de la fumée et des particules chaudes...
Autre vidéo : faire fondre au laser un morceau de brique...
Ensuite, nous installons une tête laser sur une imprimante 3D pour graver un galet...
Le galet de basalte est fondu dans un mélange vitrifié marron clair...
Problem now is to evacuate heat from the laser head...
Cooling problem has been solved with 3 fans (from videoprojector),
A 12 V relay remote controlled with the 3D printer has bee added
A thermal protection and some other tricks:
Le problème est maintenant d'évacuer la chaleur de la tête laser...
Problème de refroidissement résolu avec les 3 ventilateurs (du vidéoprojecteur),
Un relais 12 V télécommandé avec l'imprimante 3D a été ajouté
Une protection thermique et quelques autres astuces :
09/12/2023