Laserpen specificaties lezen: milliwatt, nanometer en straaldiameter op een productpagina

Op de productpagina van een laserpen staan vier getallen die er even belangrijk uitzien: het vermogen in milliwatt, de golflengte in nanometer, de straaldiameter in millimeter en de divergentie in milliradialen. In de weken voor de feestdagen gaan die getallen bij ons het vaakst over tafel, want dan legt iemand twee tabbladen naast elkaar.

Het korte antwoord: de golflengte bepaalt hoe helder dezelfde milliwatts ogen, het vermogen is een absoluut getal zonder kleurcorrectie, de divergentie bepaalt de stip op afstand, en de straaldiameter bij de opening kun je overslaan. Hieronder staat per getal wat het zegt en hoe je het narekent.

Laserpen specificaties: de vier getallen op een productpagina

Lees de vier getallen in een vaste volgorde: eerst de kleur, dan het vermogen, dan de divergentie, en de straaldiameter helemaal achteraan.

Waar vergelijkingen op stuklopen: het vermogen wordt als rapportcijfer gelezen. 200 mW klinkt tweehonderd keer zo goed als 1 mW, maar het oog rekent niet in watt. En de stip op vijftig meter komt uit een getal dat op veel pagina's ontbreekt.

Milliwatt: het vermogen, niet de helderheid

Milliwatt is een eenheid van vermogen en verder niets. Het zegt hoeveel optisch vermogen de bundel uitstraalt, niet hoe helder je die ervaart.

Het voorvoegsel milli, symbool m, staat in het internationale stelsel van eenheden voor een factor 0,001, legt het BIPM vast in de SI-brochure. Een pen van 1 mW straalt dus 0,001 watt uit, en 1 watt is 1.000 mW.

Daarmee is het getal prima bruikbaar om modellen binnen dezelfde kleur te ordenen: een groene module van 50 mW geeft meer licht dan een groene van 1 mW. Zodra je kleuren door elkaar vergelijkt, klopt die volgorde niet meer, en daar gaat het volgende getal over. Wat vermogen in de praktijk betekent, staat in het informatiecentrum over het vermogen van een laser.

In ons assortiment loopt dat van de 230V-lasermodule van 1 mW tot uitvoeringen van 50 en 200 mW, die wij uitsluitend aan bedrijven leveren.

Nanometer: de kleur bepaalt hoe helder dezelfde milliwatts ogen

De golflengte in nanometer is de kleur, niet de sterkte. En juist die kleur bepaalt hoeveel van het uitgestraalde vermogen je als helderheid terugziet.

Het menselijk oog neemt golflengten waar van 380 tot 700 nanometer, schrijft NASA over zichtbaar licht: violet ligt rond 380 nm, rood rond 700 nm. Niet elke plek in die band telt even zwaar.

De gevoeligheid van het oog bij daglicht ligt vast in de curve V(lambda). Die piekt op 555 nm, met 683 lumen per watt als omrekenfactor, staat in de tabel van HyperPhysics van Georgia State University. Op 520 nm is de waarde 0,710, op 630 nm nog 0,265 en op 650 nm 0,107.

Groen van 532 nm komt met interpolatie uit die tabel op ongeveer 0,88, rood van 650 nm op 0,107. Dezelfde milliwatts ogen in groen dus ruwweg acht keer zo helder. Violet van 405 nm zit op 0,0008: daar blijft van hetzelfde vermogen nauwelijks zichtbare helderheid over.

In het donker schuift dat voordeel nog verder op: de gevoeligheid van het donker-aangepaste oog piekt op 507 nm, met 1700 lumen per watt, staat in dezelfde tabel van HyperPhysics. Voor een groene laserpen op een schemerig terrein pakt dat gunstig uit. De afweging tussen kleuren staat in het informatiecentrum over de kleur van een laser.

Waarom staat er 532 nm en niet een rond getal?

Omdat 532 nm geen diodekleur is maar een rekenkundig gevolg. Een pompdiode van 808 nm met 100 tot 300 mW zet een Nd:YVO4- of Nd:YAG-kristal aan het laseren op 1064 nm, en die golflengte wordt in frequentie verdubbeld naar 532 nm, beschrijft de uitleg over laserpointers op Wikipedia.

De golflengten die je op productpagina's tegenkomt zijn daardoor beperkt: rood 638, 650 en 670 nm, groen 515, 520 en 532 nm, blauw 450, 473 en 488 nm, en violet 405 nm.

Een zichtbare straal is geen specificatie

Dat de straal zelf in de lucht te zien is, staat nergens als getal op het blaadje. In schone lucht ontstaat die zichtbaarheid door Rayleigh-verstrooiing aan luchtmoleculen, vooral bij matige tot zwakke omgevingsverlichting, staat in diezelfde uitleg over laserpointers.

Hoeveel er verstrooit hangt scherp van de kleur af. De hoeveelheid Rayleigh-verstrooiing is omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte, staat in de beschrijving van Rayleigh-verstrooiing op Wikipedia. Deel 650 door 532 en verhef dat tot de vierde macht, dan kom je op ongeveer 2,2: groen verstrooit ruim twee keer zo sterk als rood.

Straaldiameter en divergentie: welk getal de stip op afstand bepaalt

Van deze twee getallen doet er maar één het werk. De divergentie bepaalt hoe groot de stip op afstand wordt; de straaldiameter bij de opening is bijna overal hetzelfde.

Straaldiameter bij de opening: het getal dat je mag overslaan

Blader tien productpagina's door en je leest tien keer ongeveer hetzelfde: straaldiameter 1,20 mm bij de opening, ongeacht vermogen en kleur. Een getal dat nauwelijks varieert, kan in een vergelijking geen kant kiezen.

Er zit bovendien natuurkunde tegen de gedachte dat kleiner beter is. De kleinste divergentie van een gaussische bundel is theta = lambda / (pi maal w0), met w0 de bundeltaille, staat in de theorie bij Virtual Labs van het Indiase Ministry of Education. Een kleinere uittree-opening levert dus per definitie een snellere spreiding op: klein bij de opening en klein op afstand zijn twee verschillende dingen.

Let ook op de definitie. Virtual Labs rekent met de volledige hoek, terwijl sommige lijsten de halve hoek noteren: hetzelfde getal betekent dan een factor twee verschil. De straaldiameter is in de optiek gebruikelijk de 1/e²-breedte, en ook die afspraak moet aan beide kanten gelijk zijn voordat twee lijsten iets zeggen.

Divergentie: 1 mrad is 1 mm extra per meter

Divergentie is de hoekmaat waarmee de straaldiameter toeneemt met de afstand, uitgedrukt in milliradialen. De volledige divergentie volgt uit twee metingen: Theta = (d2 - d1) / (z2 - z1), het verschil in diameter gedeeld door het verschil in afstand, legt Virtual Labs uit.

Daar komt een rekenregel uit die je uit het hoofd kunt doen: 1 mrad is 1 mm extra diameter per meter. Een bundel van 1,2 mm bij de opening met 1,0 mrad geeft op 10 meter dus een stip van ongeveer 11 mm, op 50 meter 51 mm, op 100 meter 101 mm en op 200 meter 201 mm. Bij 1,5 mrad wordt dat 16, 76, 151 en 301 mm. Op tien meter scheelt het vijf millimeter, op tweehonderd meter tien centimeter.

Voor aanwijzen op een paar meter maakt de divergentie dus weinig uit. Telt de afstand wel, bijvoorbeeld bij een module die op tien meter nog een strakke streep moet zetten, dan is dit het getal waar je op stuurt. Hoe dat bij een lijnlaser werkt, waar de bundel juist in één richting wordt uitgewaaierd, staat apart uitgelegd.

Emax 230V lasermodule 1 mW

Vaste module voor continu bedrijf op netvoeding, behuizing van 12 x 55 mm, als punt, kruis of lijn en in rood of groen. Dezelfde 1 mW geeft in groen een duidelijk helderdere lijn dan in rood, terwijl het vermogen op het label identiek is.

€ 39,99

Bekijk de 230V-lasermodules

Twee specificatielijsten naast elkaar leggen

Werk de getallen in een vaste volgorde af, dan valt een vergelijking in een paar minuten uit elkaar. Veel verschillen zitten niet in de pen maar in de manier waarop de winkel het opschrijft.

1. Begin bij de golflengte Die bepaalt hoe de milliwatts uitpakken.
2. Vergelijk het vermogen binnen dezelfde kleur 20 mW groen tegen 100 mW rood is geen vergelijking, dat zijn twee schalen.
3. Zoek de divergentie op Staat er geen waarde in mrad, dan ontbreekt het getal dat de stip op afstand bepaalt.
4. Controleer of dat de volledige of de halve hoek is Daar zit zo een factor twee in.
5. Sla de straaldiameter bij de opening over Die staat vrijwel overal op 1,2 mm en voorspelt niets over afstand.
6. Reken de stip uit op jouw afstand Startdiameter plus divergentie maal afstand, in mm en meters.

Blijft er twijfel, dan zit die in de toepassing: binnen of buiten, hoeveel licht er staat, en of je een punt of een lijn nodig hebt. Voor vaste opstellingen is een 230V-lasermodule vaak logischer dan een pen op batterijen.

Veelgestelde vragen

Wat betekent mW bij een laserpen?

mW staat voor milliwatt, de eenheid van uitgestraald optisch vermogen. Het voorvoegsel milli betekent volgens het BIPM een factor 0,001, dus 1 mW is een duizendste watt. Het getal zegt hoeveel vermogen de bundel afgeeft, niet hoe helder je die bundel ziet: dat hangt ook van de kleur af.

Wat betekent nm bij een laser?

nm staat voor nanometer en geeft de golflengte aan, oftewel de kleur van het licht. Het oog neemt volgens NASA golflengten waar van 380 tot 700 nm. Gangbare waarden op productpagina's zijn 405 nm violet, 450 nm blauw, 520 en 532 nm groen en 638 tot 670 nm rood.

Waarom zijn groene lasers helderder dan andere kleuren?

Omdat groen dicht bij de piek van de ooggevoeligheid ligt. Die piek zit volgens de tabel van HyperPhysics op 555 nm, en 532 nm scoort daar met ongeveer 0,88 vlak onder. Rood van 650 nm haalt 0,107. Bij hetzelfde vermogen oogt groen daardoor ruwweg acht keer zo helder, met hetzelfde aantal milliwatts op het label.

Wat is het verschil tussen 532 nm en 650 nm?

Kleur en zichtbaarheid. 532 nm is groen, 650 nm is rood. Bij gelijk vermogen oogt het groen ongeveer acht keer zo helder, en de straal in de lucht verstrooit volgens de vierde-machtsregel van Rayleigh ruim twee keer zo sterk. 532 nm ontstaat bovendien via een gepompt kristal met frequentieverdubbeling, 650 nm komt rechtstreeks uit een diode.

Hoe groot is de stip van een laserpen op afstand?

Reken met startdiameter plus divergentie maal afstand. Bij 1,2 mm en 1,0 mrad is de stip ongeveer 11 mm op 10 meter, 51 mm op 50 meter en 101 mm op 100 meter. Bij 1,5 mrad wordt dat 16, 76 en 151 mm. De vuistregel: 1 mrad is 1 mm extra per meter.

Wat is het zichtbare bereik van een laserpen?

Daar bestaat geen vast getal voor: het hangt af van de kleur, het omgevingslicht en het oppervlak waar je op richt. De stip blijft zichtbaar zolang hij contrast houdt met de ondergrond, en die stip wordt met de afstand groter en daarmee lichter. De straal zelf zie je door Rayleigh-verstrooiing, vooral bij weinig omgevingslicht.

Slot: lees de kleur eerst

De vier getallen op een productpagina zijn niet gelijkwaardig. De golflengte bepaalt hoe helder het vermogen uitpakt, het vermogen ordent modellen binnen dezelfde kleur, de divergentie bepaalt de stip op afstand en de straaldiameter bij de opening kun je overslaan.

Weet je welke kleur en welk vermogen je zoekt, kijk dan verder naar de vorm van de bundel en de voeding. Het overzicht over waar je op let bij het kopen van een laserpen zet die keuzes op een rij, zodat je van specificaties bij een concreet model uitkomt.

Tim Buikema is eigenaar van Laserpennen.com (Unique Articles, Hoogezand) en levert sinds 2009 laserpennen en lasermodules aan bedrijven en particulieren in Nederland en België.