Teardown: Was ist in einem Weihnachts-Laserprojektor enthalten?

Aug 14, 2023

In der Welt des großen Einzelhandels ist der 26. Dezember ein ganz besonderer Tag. Die Weihnachtsmusik, die aus den Deckenlautsprechern erklingt, wechselt wieder zu den familienfreundlichen Top 40, die Dekorationen des Ladens werden in die Müllpresse geworfen und alles, was auch nur annähernd mit den Feiertagen zu tun hat, wird ausverkauft. Am kommerzialisiertesten aller Feiertage ist kein Geld mehr zu verdienen, also geht es weiter wie gewohnt.

In diesem engen Zeitkorridor, zwischen dem Great Holiday Unloading und den neuen Frühlingsprodukten, können Sie einige fantastische Angebote für Weihnachtsdekorationen finden. Vor noch nicht allzu langer Zeit wäre das für die Leser von Hackaday kaum eine aufregende Neuigkeit gewesen. Aber Weihnachtslichter und -dekorationen gehen technologisch wirklich neue Maßstäbe: adressierbare RGB-LED-Stränge, Bluetooth-gesteuerte Effekte und seit ein paar Jahren auch verdammte Laser.

Das ist richtig, Sie haben sie überall in der Nachbarschaft gesehen, wahrscheinlich sind Ihnen ein paar verirrte Strahlen ins Auge gefallen, vielleicht besitzen Sie sogar Ihre eigenen. Laserprojektoren gehören seit einigen Jahren zu den beliebtesten Weihnachtsdekorationen, und es ist nicht schwer zu verstehen, warum. Stellen Sie den Projektor einfach vor Ihrem Haus auf und fertig. Es ist nicht nötig, auf eine Leiter zu steigen und Lichterketten auf dem Dach zu befestigen, sondern kann stattdessen einfach gezielt Energie nach oben blasen.

Angesichts ihrer Beliebtheit war ich überrascht, ein paar Tage nach Weihnachten einen einzelnen Home Accents Holiday Multi-Color-Lichtprojektor im Ausverkaufsregal bei Home Depot für etwa 14 US-Dollar zu sehen. Dies war eine Preissenkung von 75 % gegenüber dem normalen UVP und lag genau in der günstigen Preisspanne für Impulskäufe. Mal sehen, was sich darin verbirgt!

Dieser spezielle Projektor unterscheidet sich nicht wesentlich von den anderen, die ich gesehen habe, außer der Tatsache, dass er tatsächlich über drei Laser verfügt. Normalerweise verfügen diese Projektoren nur über rote (662 nm) und grüne (532 nm), aber dieser verfügt auch über einen blauen (440 nm) Laser. Interessanterweise gibt es nur zwei Laseröffnungen an der Vorderseite des Geräts, was bedeutet, dass sich im Inneren eine Art Strahlvereiniger befinden muss, der es zwei der Laser ermöglicht, durch ein Fenster zu schießen. Vermutlich war es billiger und einfacher, einen Strahlkombinierer in das Design einzubauen, als neue Gehäuse im Spritzgussverfahren herzustellen.

Mit vier Schrauben an der Rückseite des Geräts können Sie die Abdeckung abnehmen. Ich war etwas beeindruckt, als ich sah, dass sie am Rand eine ordentliche Gummidichtung hatte, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Wenn Sie die hintere Abdeckung abnehmen, bemerken Sie das erste interessante Designelement dieses Projektors: den externen Kühlkörper.

Ich hatte mich gefragt, warum sie einen Metallknöchel am Montagepfahl verwendeten, und ging davon aus, dass das gerippte Design des Teils lediglich dazu diente, den Materialbedarf zu reduzieren. Aber wie sich herausstellte, ist der Achsschenkel über einen massiven Metallzylinder direkt mit dem primären Laserkühlkörper verbunden, und auf die Passflächen wurde sogar ein wenig wärmeleitendes Material aufgetragen. Es ist nicht perfekt, aber zumindest erhält es etwas thermische Masse außerhalb des luftdichten Körpers.

Nach dem Entfernen des externen Kühlkörpers lässt sich der „Schlitten“, der die gesamte interne Hardware enthält, problemlos nach hinten herausziehen. Alle Komponenten des Geräts sind leicht zugänglich und man ist sogar so weit gegangen, für die meisten davon Anschlüsse zu verwenden, anstatt alles direkt auf die Platine auf der Rückseite zu löten. Es ist, als ob sie wollten, dass wir es in Einzelteile zerlegen.

Die größten Komponenten sind die motorisierte Optik an der Vorderseite des Schlittens und der primäre Kühlkörper an der Rückseite, der die blauen und grünen Laser enthält. Der rote Laser ist im kleineren Kühlkörper montiert und im 90-Grad-Winkel zu den anderen Lasern positioniert. Diese Positionierung ist notwendig, damit der Strahlkombinierer (das kleine abgewinkelte Stück Glas, das in der Mitte sichtbar ist) sowohl den roten als auch den grünen Strahl aus derselben Öffnung sendet.

Offensichtlich sind die Laser selbst der interessanteste Teil dieses Geräts, also kommen wir gleich zum guten Teil: dem Herausziehen. Der Hauptkühlkörper lässt sich mit ein paar Schrauben an der Unterseite vom Schlitten lösen und hinterlässt ein hübsches kleines Dual-Laser-Modul zum Experimentieren. Der rote Laser und sein Kühlkörper lassen sich ebenfalls leicht entfernen, aber seien wir ehrlich: Rote Laser interessieren niemanden mehr.

Dem aufmerksamen Leser dürfte auf diesem Bild aufgefallen sein, dass die Laser stark unscharf sind: Bei 3 Metern sahen die Punkte so groß aus wie Teller. Dies lässt sich leicht beheben, indem man eine kleine Zange an den Fokussierringen an der Vorderseite jedes Lasers anwendet. Sobald man fokussiert ist, wird ziemlich deutlich, dass diese Laser um einiges stärker sind als die auf dem Warnaufkleber des Produkts aufgeführten < 5 mW.

Sobald der blaue Laser einmal fokussiert war, konnte ich problemlos Papierstücke verbrennen und Löcher in schwarzen Kunststoff stanzen. Der grüne Laser ist mindestens doppelt so hell wie mein grüner Laserpointer, der mit 50 mW gekennzeichnet ist. Ich habe nicht die Ausrüstung, um die tatsächliche Leistung dieser Laser zu messen, aber es würde mich sicherlich nicht überraschen, wenn beide mindestens 100 mW hätten.

Beeindruckend ist, dass die Entwickler dieses Lasers viel über das Wärmemanagement nachgedacht haben. In den Kühlkörper ist nicht nur ein Temperatursensor eingebettet, der die thermische Abschaltung überwacht, sondern es gibt auch ein winziges Heizkissen, das dazu dient, den Laser bei extrem kalten Bedingungen auf Betriebstemperatur zu bringen.

Im Nahaufnahmebild können Sie sehen, dass der Wärmesensor (dünne, rote Drähte) und das Heizkissen beide deutlich auf dem Laser zentriert sind, der die linke Position im Kühlkörper einnimmt, bei dem es sich zufällig um den grünen Laser handelt. Kurioserweise sitzt der blaue Laser in einer schwarzen Kunststoffhülle, die ihn vollständig vom Kühlkörper isoliert.

Wenn Sie beide Laser aus dem Kühlkörper herauslassen, werden Sie feststellen, dass sich der blaue Laser innerhalb weniger Minuten heiß anfühlt, während sich der grüne immer noch so anfühlt, als hätte er Umgebungstemperatur. Aus diesem einfachen Test geht hervor, dass der blaue Laser derjenige ist, der mehr thermisches Babysitten benötigt.

Wenn das der Fall ist, sollte es möglicherweise auf der linken Seite des Kühlkörpers installiert werden, wurde aber irgendwie auf der rechten Seite installiert. Tatsächlich wette ich, dass der blaue Laser dieser Projektoren nach längerem Gebrauch mit ziemlicher Sicherheit durchbrennt, da er in seiner aktuellen Konfiguration praktisch überhaupt keine Kühlung hat.

Wenn Sie aus diesem Beitrag am meisten mitnehmen, dass das Home Depot einen 440-nm-Laser verkauft, mit dem Sie Dinge verbrennen können, kann ich Ihnen das ganz bestimmt nicht verübeln. Wenn Sie danach suchen, würde ich empfehlen, den blauen Laser in den Kühlkörper des roten Lasers zu stecken. Beide Lasermodule sind gleich groß und der kleinere Kühlkörper sollte im Freien völlig ausreichen. Anschließend können Sie alles andere von der Steuerplatine trennen, so dass nur noch der blaue Laser übrig bleibt.

Bevor Sie ihn jedoch einschalten, müssen Sie einen Widerstand einlöten, der den Temperatursensor ersetzt. Andernfalls unterbricht die Steuerplatine nach einigen Sekunden die Stromversorgung des Lasers. Der Sensor misst bei Umgebungstemperatur etwa 50 kΩ, daher sollte ein Austausch gegen etwas in dieser Richtung weiterhin Freude bereiten. Im folgenden Bild sehen Sie den 40-KΩ-Widerstand, den ich derzeit verwende.

Ich befinde mich schon seit einiger Zeit in einer Art Rettungsaktion, daher denke ich bei Käufen wie diesem oft daran, welche Art nützlicher Hardware ich herausholen konnte. Für 14 US-Dollar muss ich sagen, dass das ein recht ordentliches Ergebnis ist:

Aus der Optik-Sektion haben wir einen netten kleinen Getriebemotor, einen Strahlkombinierer und vier optische Gitter. Drei Lasermodule und eine Treiberplatine können jede beliebige Kombination davon gleichzeitig mit Strom versorgen. Zwei Kühlkörper, einer mit integriertem Temperatursensor. Ein winziges Heizkissen und schließlich ein robust aussehender 5V/2A-Adapter.

Wenn Sie dies lesen, wird es wahrscheinlich zu spät sein, sich selbst eines davon zu schnappen, aber es gibt immer noch nächstes Jahr. Wer weiß, welche blauen Leckereien zu Neujahr 2018 im Regal stehen bleiben?

Haben Sie Ideen für weitere interessante Funde, die wir abreißen können? Lass es uns unten in den Kommentaren wissen.