CN101137279A - 一种温控结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涉及光电领域的温控结构，其包括连续产生热量的光电器件和保温绝热系统，光电器件置于保温绝热系统中，还包括热管散热系统，热管散热系统包括依序连接的热管蒸发器、导管和热管散热冷凝器，其特征在于：其光电器件与热管蒸发器紧密热接触，热管蒸发器也设在保温绝热系统中，导管和热管散热冷凝器设在保温绝热系统之外，在热管蒸发器内装有液体工质，采用以上热管结构实现对光电器件温控。该结构在环境温度较低时，光电器件发热量较小时，仍然可以实现无功耗温控或较低功耗温控，降低了光电器件功耗，能够很好的实现温控，不需要额外的加热装置，适用于野外环境。
Description
技术领域 本发明涉及光电器件领域，尤其涉及一种光电器件利用热管技术实现温控的结构。
专利背景 热管技术已开始较广泛被应用于IT领域，如CPU或其他重要电子元件的散热，常规热管只要将这些电子元件控制在几十度或更大范围内即可，而光电领域某些光电器件如半导体泵浦的固体激光器则希望整个器件控制在较窄的温度范围，如几度，十几度范围，这通常需要设置半导体温控系统来控温，由于半导体泵浦激光器本身发热，需要较大功耗用于整个系统控温，这个特点制约了半导体泵浦激光器在野外环境的广泛应用。
发明内容 本发明目的是提供一种应用热管技术，对光电器件温控在几度、十几度范围时，需要的功耗小或无功耗的温控结构。
本发明以上目的通过以下技术方案实现：温控结构包括连续产生热量的光电器件和保温绝热系统，光电器件置于保温绝热系统中，还包括热管散热系统，热管散热系统包括依序连接的热管蒸发器、导管和热管散热冷凝器，其中光电器件与热管蒸发器紧密热接触，热管蒸发器也设在保温绝热系统中，导管和热管散热冷凝器设在保温绝热系统之外，在热管蒸发器内装有液体工质。
液体工质根据需要控制温度范围不同为不同的沸点液体，如水、酒精、丙酮。
导管为绝热或传热速度慢的导管，其内壁设有毛细多孔材料吸液芯。
热管散热冷凝器设有散热片。
本发明采用以上控温结构，光电器件产生热量由于其处在保温绝热系统内，不散热，使光电器件和热管蒸发器升温至液体工质的沸点，使其沸腾，蒸汽在微小的气压差下通过导管流向热管散热冷凝器，以防止热管蒸发器端与散热器之间除气体扩散和液体回流以外的热交换。在环境温度低于沸点时，液体工质释放热量冷凝后，液体工质再由毛细多孔材料吸液芯和重力的共同作用下回流到热管蒸发器中，完成整个散热过程，从而实现了对光电器件温控。该结构在环境温度较低时，光电器件发热量较小时，仍然可以实现无功耗温控或较低功耗温控，降低了光电器件功耗，能够很好的实现温控，不需要额外的加热装置，适用于野外环境。
附图说明 现结合附图对本发明做进一步阐述：
图1是本发明温控结构的原理示意图。
具体实施方式 请参照图1所示，本发明包括连续产生热量的光电器件101和保温绝热系统102，光电器件101置于保温绝热系统102中，还包括热管散热系统103，热管散热系统103包括依序连接的热管蒸发器1031、导管1032和热管散热冷凝器1033，其中光电器件101与热管蒸发器1031紧密热接触，热管蒸发器1031也设在保温绝热系统102中，导管1032和热管散热冷凝器1033设在保温绝热系统之外，在热管蒸发器1031内装有液体工质1034。液体工质1034可以根据需要控制温度范围不同选择不同的液体，如水、酒精、丙酮等，水充当液体工质1034时，可以控制光电器件101的温度保持在100℃左右，酒精可以控制光电器件101的温度保持在78℃左右，丙酮可以控制光电器件101的温度保持在56℃左右；导管1032为绝热或传热速度慢的导管，其内壁设有毛细多孔材料吸液芯1035，使冷凝后的液体工质1034迅速回流；热管散热冷凝器1033设有冷凝腔1036和散热片1037，起冷凝散热作用；热管散热系统103内还可以预设微小的气压，其可以小范围调节控制温度。
其工作原理如下，连续产生热量的光电器件101产生热量
Q，由于其处在保温绝热系统102内，使光电器件101和热管蒸发器1031升温至液体工质1034的沸点T0，液体工质1034沸腾，其蒸汽在微小的气压差下通过导管1032流向热管散热冷凝器1033，当环境温度低于沸点T0时，液体工质104在冷凝腔1036内，通过散热片1037的冷凝散热作用，释放热量冷凝后，再由毛细多孔材料吸液芯1035作用，以及重力的共同作用下回流到热管蒸发器1031。由于导管1032本身由绝热材料或低热导率材料构成，光电器件101只有通过液体工质1034在热管散热冷凝器1033内蒸发、冷凝散热。光电器件101产生全部或绝大部分热量能够使热管蒸发器1031中液体工质1034一直处于沸腾状态，并通过热管散热冷凝器1033和热管蒸发器1031中液体工质1034形成气体蒸发。只要保证热管散热冷凝器1033处温度低于T0且其有足够快的散热速度，可以使热管内气压维持在预设气压或预设气压左右，从而使热管蒸发器1031与光电器件101温度保持在沸点或沸点左右小幅度波动，从而实现了对光电器件101温控。
本发明应用前提是：选择液体工质沸点在被控温的光电器件101需要控温温度范围左右，而且这个温度高于本结构所在的外界环境温度。通过调节热管内预设气压和使用不同液体工质可改变控温温度，从而将光电器件101控制在所需温度。
本专利中光电器件101亦可是不发热器件或发热量较少的器件，只需在器件上设置一个加热元件，同样可使蒸发器103中液体工质达到沸点温度，通过热管系统对光电器件101实现温控。
上述发明的一个应用实施例，光电器件101是半导体激光器、半导体泵浦激光器或发光二极管阵列等。如半导体泵浦的红光、绿光和蓝光激光器，即所谓RGB组套。根据上述原理可将半导体激光器温度控制在泵浦最佳波长的温度，可节省普通结构中半导体致冷所需消耗大量能量。
上述发明可广泛应用于光电领域，通过控制温度实现对半导体激光器输出波长控制或半导体发光管输出波长控制。
Claims (7)
1.一种温控结构，包括连续产生热量的光电器件和保温绝热系统，光电器件置于保温绝热系统中，还包括热管散热系统，热管散热系统包括依序连接的热管蒸发器、导管和热管散热冷凝器，其特征在于：其光电器件与热管蒸发器紧密热接触，热管蒸发器也设在保温绝热系统中，导管和热管散热冷凝器设在保温绝热系统之外，在热管蒸发器内装有液体工质。
2.根据权利要求1所述的一种温控结构，其它征在于：其液体工质根据需要控制温度范围不同为不同沸点的液体，如水、酒精、丙酮。
3.根据权利要求1所述的一种温控结构，其它征在于：其导管为绝热或传热速度慢的导管，其内壁设有毛细多孔材料吸液芯。
4.根据权利要求1所述的一种温控结构，其它征在于：其热管散热冷凝器设有散热片。
5.根据权利要求1所述的一种温控结构，其它征在于：该结构需要控温的温度高于本结构所在的外界环境温度。
6.根据权利要求1所述的一种温控结构，其它征在于：其光电器件亦是不发热器件或发热量较少的器件上设置一个加热元件。
7.根据权利要求1所述的一种温控结构，其它征在于：其光电器件是半导体激光器、半导体泵浦激光器或发光二极管阵列。
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