CN106877165B - 利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，包括接口电路、微控制器、激光驱动电路、半导体激光二极管、第一透镜组；所述接口电路与手机充电接口对接；所述接口电路依次连接所述微控制器、所述激光驱动电路、所述半导体激光二极管；所述微控制器用于通过所述接口电路接收手机传输来的信息或反馈信息给手机，并根据接收到的信息发出相应的指令；所述第一透镜组置于所述半导体激光二极管后端，用于对所述半导体激光二极管发出的激光进行光学处理。本发明用于解决所述激光器采用外接专门的驱动电源来供电和控制输出功率，体积不够紧凑，携带不方便的问题。

Description

利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器。
背景技术
激光是利用受激辐射原理，使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特点。半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，具有体积小、结构紧凑、重量轻、能耗低、效率高等特点。在激光医疗、激光测距、定位仪、检测仪器等领域有广泛的应用。现有的半导体激光器大多采用外接专门的驱动电源来供电和控制输出功率，体积不够紧凑，携带不方便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种利用手机充电接口供电和控制的小功率激光器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，包括接口电路、微控制器、激光驱动电路、半导体激光二极管、第一透镜组；所述接口电路与手机充电接口对接；所述接口电路依次连接所述微控制器、所述激光驱动电路、所述半导体激光二极管；所述微控制器用于通过所述接口电路接收手机传输来的信息或反馈信息给手机，并根据接收到的信息发出相应的指令；所述第一透镜组置于所述半导体激光二极管后端，用于对所述半导体激光二极管发出的激光进行光学处理。
进一步的，还包括电流检测电路；所述电流检测电路连接于所述激光驱动电路与所述半导体激光二极管之间，并与所述微控制器连接；所述电流检测电路用于检测所述半导体激光二极管的驱动电流并将电流检测结果反馈给所述微控制器。
进一步的，所述微控制器进一步根据所述电流检测结果控制所述半导体激光二极管的驱动电流在给定的阈值范围内。
进一步的，所述接口电路与所述微控制器一体设置，所述微控制器直接与手机充电接口对接。
进一步的，还包括第二透镜组；所述第二透镜组置于所述第一透镜组的输出端；所述第二透镜组为可拆卸结构；用于输出不同形状的光线。
进一步的，所述第二透镜组为柱面镜。
进一步的，包括壳体，所述壳体具有收容部以及收容腔；所述收容部用于容置手机，所述收容腔用于收容所述接口电路、所述微控制器、所述激光驱动电路、所述半导体激光二极管以及所述第一透镜组；所述接口电路设置有与手机充电接口接插配合的接插口，所述接插口从所述收容腔向所述收容部延伸出来。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：由于现在智能手机已经普遍使用,直接利用手机充电接口提供电源并控制小功率激光器，在需要用到激光器时可以随时用手机来驱动和控制,省去了携带控制电源的麻烦，结构更紧凑，更小巧精致。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用来解释本发明，并不构成对本发明的限制。
附图1是本发明的电路原理框图。
附图2是本发明的一种实施方式结构示意图。
主要元件符号说明
接口电路 1
微控制器 2
激光驱动电路 3
电流检测电路 4
半导体激光二极管 5
第一透镜组 6
第二透镜组 7
壳体 8
收容腔 10
接插口 9
收容部 11
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1,一种利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，包括接口电路1、微控制器2、激光驱动电路3、半导体激光二极管5、第一透镜组6；所述接口电路1与手机充电接口对接；所述接口电路1依次连接所述微控制器2、所述激光驱动电路3、所述半导体激光二极管5；所述微控制器2用于通过所述接口电路1接收手机传输来的信息或反馈信息给手机，并根据接收到的信息发出相应的指令；所述第一透镜组6置于所述半导体激光二极管5后端，用于对所述半导体激光二极管5发出的激光进行光学处理。
所述微控制器2通过所述接口电路1与手机充电接口的数据传输引脚连接,所述接口电路1是所述微控制器2与手机进行通讯的桥梁,接收手机发出的控制指令,并传给所述微控制器2处理,或者将所述微控制器2的信息回传给手机。所述微控制器2采用单片机或嵌入式等具有控制功能的电子元件或电路。
对于安卓手机，手机充电接口一般为USB接口(包括USB1.0、USB2.0、USB3.0、USBType-C等)，所述接口电路1利用其中数据传输引脚：DATA+和DATA-引脚进行通讯，如果还有其他的引脚需要连接，如USB Type-C接口中判断正接或者反接的引脚，则所述接口电路1或所述微控制器2还应设计相应的引脚与之连接。对于苹果手机的Lightning接口、Dock接口或其它类型的接口，则所述接口电路1也通过其中的数据传输引脚DATA+和DATA-引脚进行通讯。
所述激光驱动电路3用于根据所述微控制器2发出的指令控制所述半导体激光二极管5的工作电流和电压，工作电流和电压可根据指令改变。
所述第一透镜组6置于所述半导体激光二极管5后端，用于对所述半导体激光二极管5发出的激光进行光学处理，例如对激光进行聚集、扩束、准直、滤光等，使输出的光束效果更好。
整个激光器电路系统由手机充电接口的供电电源引脚提供电流，手机充电接口的供电电源引脚可提供5V或3.3V的电压。对于USB接口，手机充电接口的供电电源引脚一般提供的电流可达500mA甚至更大。因此，手机充电接口的供电电源引脚可以提供的功率至少达1.5W左右，对于整个激光器电路系统的工作和驱动1.5W以下的半导体激光二极管5已经足够。
具体实施时，手机上需要安装有相应的控制程序，用于发出控制指令或者显示整个激光器电路系统的工作状态的相关信息。
进一步进行优化，还包括电流检测电路4；所述电流检测电路4连接于所述激光驱动电路3与所述半导体激光二极管5之间，并与所述微控制器2连接；所述电流检测电路4用于检测所述半导体激光二极管5的驱动电流并将电流检测结果反馈给所述微控制器2。
进一步的，所述微控制器2进一步根据所述电流检测结果控制所述半导体激光二极管5的驱动电流在给定的阈值范围内。所述阈值范围为大于等于第一阈值电压，小于等于第二阈值电压。
当检测到驱动电流低于第一阈值电流或高于第二阈值电流时，所述微控制器2可采取相应措施。所述第一阈值电流为所述半导体激光二极管5的阈值电流。具体的，当检测到所述半导体激光二极管5的驱动电流低于第一阈值电流时，所述微控制器2控制提高所述半导体激光二极管5的驱动电流；当检测到所述半导体激光二极管5的驱动电流高于第二阈值电流时，所述微控制器2控制降低或切断所述半导体激光二极管5的驱动电流，从而可以避免，因所述激光器电路系统出现短路等其它故障时导致驱动电流变大，从而损坏所述激光器或损坏手机。优选的，当检测到驱动电流高于第二阈值电流的30％以内时，所述微控制器2控制降低驱动电流在第一阈值电流以及第二阈值电流之间；当检测到驱动电流高于第二阈值电流的30％以上时，所述微控制器2切断驱动电流。实验证明，当驱动电流长时间超过第二阈值电流30％以上时，会大大的降低所述半导体激光二极管5的寿命，并对手机有一定的损伤。所述第二阈值电流可以为固定值，所述第二阈值电流可以为400～600mA。本实施例中，所述第二阈值电流约为500mA。
所述接口电路1与所述微控制器2一体设置，所述微控制器2直接与手机充电接口对接。如果所述微控制器2集成有接口电路1的功能，则可直接用所述微控制器2与手机充电接口对接进行通讯。
进一步进行优化，还包括第二透镜组7；所述第二透镜组7置于所述第一透镜组6的输出端；所述第二透镜组7为可拆卸结构；用于输出不同形状的光线。
所述第二透镜组7为柱面镜，用于输出“一”字激光，或者根据具体使用情况放置其他形状的第二透镜组7，可输出所需形状的光线。
如图2，在其它实施例中，进一步包括壳体8，所述壳体8具有收容部11以及收容腔10；所述收容部11用于容置手机，所述收容腔10用于收容所述接口电路1、所述微控制器2、所述激光驱动电路3、所述半导体激光二极管5以及所述第一透镜组6；所述接口电路1设置有与手机充电接口接插配合的接插口9，所述接插口9从所述收容腔10向所述收容部11延伸出来。具体实施时，将手机充电接口与所述接插口9对接后，将手机放置在所述收容部11，解决了手机和所述激光器分开使用带来的不方便。
所述接口电路1通过USB接口、Lightning接口或Dock接口与手机充电接口对接。
所述接口电路1与手机充电接口之间通过数据线对接，可根据需要选择不同长度的数据线，所述激光器使用时可以将手机放桌上或放口袋而不必将手机长时间拿在手上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，其特征在于：包括接口电路、微控制器、激光驱动电路、半导体激光二极管、第一透镜组；
所述接口电路与手机充电接口对接；
所述接口电路依次连接所述微控制器、所述激光驱动电路、所述半导体激光二极管；
所述微控制器通过所述接口电路与手机充电接口的数据传输引脚连接,以通过所述接口电路接收手机传输来的信息或反馈信息给手机，并根据接收到的信息发出相应的指令；所述第一透镜组置于所述半导体激光二极管后端，用于对所述半导体激光二极管发出的激光进行光学处理。
2.根据权利要求1所述的利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，其特征在于：还包括电流检测电路；所述电流检测电路连接于所述激光驱动电路与所述半导体激光二极管之间，并与所述微控制器连接；所述电流检测电路用于检测所述半导体激光二极管的驱动电流并将电流检测结果反馈给所述微控制器。
3.根据权利要求2所述的利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，其特征在于：所述微控制器进一步根据所述电流检测结果控制所述半导体激光二极管的驱动电流在给定的阈值范围内。
4.根据权利要求1所述的利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，其特征在于：所述接口电路与所述微控制器一体设置，所述微控制器直接与手机充电接口对接。
5.根据权利要求1所述的利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，其特征在于：还包括第二透镜组；所述第二透镜组置于所述第一透镜组的输出端；所述第二透镜组为可拆卸结构；用于输出不同形状的光线。
6.根据权利要求5所述的利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，其特征在于：所述第二透镜组为柱面镜。
7.根据权利要求1所述的利用手机充电接口供电和控制的小功率半导体激光器，其特征在于：进一步包括壳体，所述壳体具有收容部以及收容腔；所述收容部用于容置手机，所述收容腔用于收容所述接口电路、所述微控制器、所述激光驱动电路、所述半导体激光二极管以及所述第一透镜组；所述接口电路设置有与手机充电接口接插配合的接插口，所述接插口从所述收容腔向所述收容部延伸出来。
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