CN101662120B

CN101662120B - 离子风散热装置

Info

Publication number: CN101662120B
Application number: CN 200810118893
Authority: CN
Inventors: 王斌; 房涛; 成华; 梅东滨; 贾中达
Original assignee: Beijing Phoebus Vision Optoelectronic Co ltd; Academy of Opto Electronics of CAS
Current assignee: Beijing Phoebus Vision Optoelectronic Co ltd; Academy of Opto Electronics of CAS
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: CN101662120A

Abstract

本发明提供一种离子风散热装置，其特征在于，包括电源和由包含两条或两条以上导电线的第一组导电线与包含两条或两条以上导电线的第二组导电线彼此交叉形成的散热网，所述第一组导电线电连接至所述电源的一个输出端，所述第二组导电线电连接至所述电源的另一个输出端，并且，在每个交叉点处，所述第一组导电线具有朝同一方向的垂直于所述散热网平面的凸起，从而跨过与其交叉的相应的第二组导电线，并且所述第一组导电线与所述第二组导电线彼此绝缘。

Description

离子风散热装置

技术领域

本发明涉及散热器技术领域，特别涉及一种利用离子风进行散热的装置。

背景技术

传统的激光器的制冷方式大多是风扇制冷、水冷、传导冷却等制冷方式，这些制冷方式存在噪声大、容易污染、体积大的缺点。

公开号为US7190587的美国专利公开了一种无风扇式离子风冷却装置，如图1所示，它包括热沉101、底面102、凸起103、盖子104、电线105、电线支撑体106、固定部件107、电源108和加速器109。热沉101上有固定部件107并且由固定部件107固定在元器件的发热部位。电线支撑体106用来放置电线105，电线105位于相邻的两个凸起103间，并与凸起103保持平行，其中电线105到底面102的垂直距离与凸起103的垂直高度相同。高压电源装置108的正极与电线105相连，其接地终端与热沉101相连接。当电源装置108中的高电压提供给电线105，离子风就会在电线105处产生，由加速器109对其加速其向下流动，同时离子风带动空气沿着凸起103和盖子104所形成的通道流向通道两侧出口。热沉101上的热量通过离子风的流动释放出去。

由以上的描述可以看出此装置上端加有盖子形成了只有两侧有出口的通道，使得离子风不能够直接将热量从与热沉垂直的方向散出，只能沿着与热沉方向平行的通道的两端出口释放热量，若离子风冷却装置较大，那么热沉中间位置产生的热量将得不到及时的释放，导致散热效率低；此外此装置结构复杂，制作工艺繁琐。

发明内容

因此，本发明的任务是克服现有技术的缺陷，从而提供一种结构简单、制造成本低的离子风散热装置。

本发明的另一目的是提供一种离子风散热器。

根据本发明的一个方面，提供了一种离子风散热装置，其特征在于，包括电源和由包含两条或两条以上导电线的第一组导电线与包含两条或两条以上导电线的第二组导电线彼此交叉形成的散热网，所述第一组导电线电连接至所述电源的一个输出端，所述第二组导电线电连接至所述电源的另一个输出端，并且，在每个交叉点处，所述第一组导电线具有朝同一方向的相对于所述散热网平面的凸起，从而跨过与其交叉的相应的第二组导电线，并且所述第一组导电线与所述第二组导电线彼此绝缘。

上述离子风散热装置中，所述凸起的形状优选圆弧形、三角形、梯形或抛物线形。

进一步地，上述离子风散热装置中，还可以优选所述第二组导电线位于所述第一组导电线凸起的正下方。

上述离子风散热装置中，所述第一组导电线和第二组导电线表面优选覆盖有导电和抗氧化涂层，例如，在根据本发明的一个示例性实施例中，所述第一组导电线和第二组导电线皆为铜线，其表面从内至外依次覆盖有镍层和金层，其中金层为所述导电和抗氧化涂层，所述镍层是为了增强所述金层与所述铜线表面之间的附着力。

上述离子风散热装置中，所述第一组导电线中的各导电线之间和/或第二组导电线中的各导电线之间彼此并联或串联连接至所述电源。

上述离子风散热装置中，所述电源为交流电源。

根据本发明的另一方面，还提供了一种离子风散热器，该离子风散热器由两个或两个以上的上述的离子风散热装置沿垂直于所述散热网平面的方向叠加而成，并且各个所述离子风散热装置的凸起方向相同。

本发明所提供的上述离子风散热装置和散热器可用于对各种激光器，尤其是全固态激光器进行散热。

在此基础上，本发明还提供了一种激光器，包括激光器本体、散热片和上述的离子风散热装置，其中，散热片具有两个或两个以上散热沟槽，散热片沿垂直沟槽方向切分为两个或两个以上的部分，散热片固定在所述激光器本体上，且散热片各个部分上的散热沟槽方向都相同，散热片相邻部分之间以及散热片两端都设有所述离子风散热装置，且使所述离子风散热装置产生的离子风沿所述散热沟槽朝同一方向流动。

又一方面，本发明提供了另一种激光器，包括激光器本体、热沉和上述的离子风散热装置，其中，所述热沉设置在所述激光器本体上，所述离子风散热装置设置在所述热沉上方，且优选使离子风散热装置的凸起朝向所述热沉。

本发明所提供的散热装置结构简单，体积小巧、轻薄，易于安装携带；各个部件为静态工作，其工作寿命较长，并且无噪音；由于其为主动源不会形成灰尘堆积，所以有自洁功能，也不会给激光器工作环境带来污染。本装置的离子风速度比风扇速度高，而且本装置上部无覆盖体，不会阻碍空气流动，热量可及时散出，可大大提高散热效率，从而提高全固态激光器工作稳定性，并减小激光器的整体体积。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1为现有的一种离子风散热装置结构示意图；

图2为本发明的实施例的离子风散热装置结构示意图；

图3为本发明的散热装置形成离子风的原理示意图；

图4为本发明的实施例的离子风散热装置的空气流向示意图；

图5为本发明的离子风散热装置应用在激光器散热中的示意图；

图6为本发明的离子风散热装置另一种应用在激光器散热中的示意图。

具体实施方式

图2示出了本发明的一种离子风散热装置的一个优选的实施例。从图中可以看到，包括彼此交叉的第一组导电线202和第二组导电线203，并且每根导电线的两端都固定在绝缘框架201上，第一组导电线202内所有的导电线彼此平行，第二组导电线203内所有的导电线也彼此平行，并且第一组导电线202与第二组导电线203在xoz平面内相互垂直，形成散热网，在第一组导电线202的每个导电线与第二组导电线203的每个导电线的交叉处，第一组导电线202都沿y轴正方向呈圆弧形凸起，跨过相应的第二组导电线203并与第二组导电线203绝缘。电源204为交流电源，其一个输出端与第一组导电线202的每根导电线电连接，另一个输出端与第二组导电线203每根导电线电连接，也就是说，在本实施例中，采用的连接方式为第一组导电线202中各导电线之间为并联连接，且第二组导电线203中各导电线之间也为并联连接。当然，本领域技术人员应当理解，第一组导电线202/第二组导电线203中各导电线之间也可以为串联连接，这都可根据实际情况的具体需要而定，具体连接方法为本领域技术人员熟知，不再详述。

图3为本发明的散热装置形成离子风的原理示意图，当开启电源204后，第一组导电线202的凸起处和第二组导电线203之间形成强电场，在电场的作用下，位于第一组导电线202和第二组导电线203之间的空气被极化并电离，形成离子，根据柯恩达效应(Coanda Effect)，流体(水流或气流)有离开本来的流动方向、改为随着凸出的物体方向流动的倾向，因此，大部分离子趋向于向第一组导电线202的凸起方向流动，只有少数离子流向第二组导电线203，如图3所示，曲线的箭头所指方向为离子流的流动方向。通过控制电源的电压和占空比，可以加速空气电离，使离子流速度加快，形成向第一组导电线202的凸起方向流动的离子风。由离子风带动空气流动，将热源处的热量散走。通过改变电压、占空比可以控制离子风的风速，即电压越高，离子风速度越快；占空比越高，离子风速度越快。但是本领域普通技术人员可以理解过高的电压会产生强烈激爆，所以要调整适当的电压值，使之满足电离空气条件。

图4为图2所示实施例的空气流向示意图。图4中示出了第一组导电线202的一组凸起以及与之相应的处于圆心处的第二组导电线203中的一根导电线。如图4中箭头方向所示，第一组导电线202的凸起和第二组导电线203间的空气在离子风的带动下，向第一组导电线202的凸起方向流动，如果将需要散热的热源正对着该离子风散热装置第一组导电线202的凸起的一面设置，则所形成的离子风可以直接吹向热源，起到快速散热的作用，可见，相比于背景技术中沿与热源平行的方向散热的设计而言，本发明可以直接散热，这极大地提高了散热效率。

作为图2所示实施例的一个示例，框架201使用氧化铝陶瓷框架，第一组/第二组导电线为铜线，整个散热网的总面积为40×20mm²，第一组导电线11根导电线，第二组导电线5根，第一组/第二组导电线根数根据排列方式的变化也随之发生变化。第一组导电线202中相邻的两导电线的彼此轴心间距为2mm，第二组导电线203中相邻的两导电线的彼此轴心间距为7.5mm，第一组导电线202的每根导电线直径为0.5mm，且第一组导电线202在交叉点处沿垂直散热网的方向呈半圆弧形凸起，圆弧直径为5.5mm，而第二组导电线203的每根导电线直径为2.5mm，位于半圆弧形凸起的圆心处。本领域技术人员可以理解第一组/第二组导电线的导电线根数根据实际散热面积和排列方式的变化而随之变化，凸起也可以为非半圆弧形，例如钝角圆弧、三角形、梯形或抛物线形等，此时，第二组导电线203的每根导电线位于xoz面内第一组导电线202每组凸起最高点的正下方。电源采用10kV、1000Hz的交流电源，电源的一端与所述第一组导电线202电连接，且第一组导电线202中各导电线之间都并联连接；电源的另一端与所述第二组导电线203电连接，并且所述电源的另一端接地，第二组导电线203中各导电线之间都并联连接，这种结构的散热装置所产生的离子风将由第二组导电线203吹向第一组导电线202。

上述示例中，所述第一组/第二组导电线中各导电线之间也可以为串联连接，本领域普通技术人员可以根据实际的需要进行相应的调整。

而在另一个示例中，所述第一组/第二组导电线的表面由内至外还依次电镀有1μm厚镍层和1μm厚金层，这种结构中，金层为导电和抗氧化涂层，其在保证高导电率的同时还可以防止导电线的氧化，提高其使用寿命，而镍层的作用是提高金层与导电线表面之间的附着力，当然，这里的涂层厚度仅作为示例，在不脱离本发明内容的情况下，本领域技术人员根据本发明所公开的内容，还可以使用其他厚度和/或其他材料的涂层，只要能够实现在保证高导电率的同时还可以达到防止导电线的氧化、提高其使用寿命的目的即可。

图5为将本发明的离子风散热装置应用在激光器散热中的示意图。如图5所示，散热片502固定在激光器501的一个非出光面的侧面上，散热片502具有两个或两个以上散热沟槽，例如三个、四个或五个等等，散热片502的沟槽沿z轴方向，且散热片502沿x轴向切分为两个部分，两部分散热片之间具有空间间隔，将离子风散热装置503b插入散热片502两部分的间隔内，同时在散热片502的两端也分别固定有离子风散热装置503a和503c，离子风散热装置503a、503b和503c的凸起均朝向z轴负方向。离子风散热装置503a形成的离子风吹向散热片502并带动空气在所述散热沟槽中流动，当空气流到达离子风散热装置503b时被吸动并再次加速吹向离子风散热装置503c，这样形成一个接力式的加速排风通道。此结构可以加速空气流动，快速散出热量，散热效率高。当然，在实际应用中，可以根据实际情况使散热片502分为两个或两个以上部分，例如三个、四个或五个部分等等，对于某些功率较大，发热量较高的激光器，还可以在激光器除出光面外的两个、三个、四个甚至五个侧面都设置散热片502和离子风散热装置503，进一步增强散热效果。

图6为本发明的离子风散热装置另一种应用在激光器散热中的示意图，此装置包括全固态激光器601，热沉602和离子风散热装置603。热沉602设置在激光器601的非出光面的一个侧面，将离子风散热装置603固定在热沉602上，并使凸起面朝向热沉602，形成的离子风吹动空气快速流动，提高散热效率，当然本领域技术人员可以理解，离子风散热装置603的凸起面也可以朝相反的方向设置，使得产生的离子风由所述热沉602吹向该离子风散热装置603。同样地，也可以在全固态激光器除出光面外的两个、三个、四个甚至五个侧面都进行这样的散热设置。

此外，在根据本发明的另外一个实施例中，还使用了具有叠层结构的离子风散热器，该离子风散热器由N个上述的单层离子风散热装置的散热网按照相同的凸起面方向上下叠加构成(N为正整数，具体数值根据实际需要决定)，这种叠层结构可以加速空气流动，增加空气流动量，从而进一步增强散热器的散热能力。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种离子风散热装置，其特征在于，包括电源和由包含两条以上导电线的第一组导电线与包含两条以上导电线的第二组导电线彼此交叉形成的散热网，所述第一组导电线电连接至所述电源的一个输出端，所述第二组导电线电连接至所述电源的另一个输出端，并且，在每个交叉点处，所述第一组导电线具有朝同一方向的相对于所述散热网平面的凸起，从而跨过与其交叉的相应的第二组导电线，并且所述第一组导电线与所述第二组导电线彼此绝缘。

2.根据权利要求1的离子风散热装置，其特征在于，所述凸起的形状为圆弧形、三角形、梯形或抛物线形。

3.根据权利要求2的离子风散热装置，其特征在于，所述第二组导电线位于所述第一组导电线凸起的正下方。

4.根据权利要求1的离子风散热装置，其特征在于，所述第一组导电线和第二组导电线表面覆盖有导电和抗氧化涂层。

5.根据权利要求4的离子风散热装置，其特征在于，所述第一组导电线和第二组导电线皆为铜线，所述导电和抗氧化涂层为金层，且所述铜线表面与所述金层之间还设有镍层。

6.根据权利要求1的离子风散热装置，其特征在于，所述第一组导电线中的各导电线之间和/或第二组导电线中的各导电线之间彼此并联或串联连接至所述电源。

7.根据权利要求1-6任一项所述的离子风散热装置，其特征在于，该离子风散热装置用于对全固态激光器进行散热。

8.一种离子风散热器，其特征在于，该离子风散热器由两个以上权利要求1所述的离子风散热装置沿垂直于所述散热网平面的方向叠加而成，并且各个所述离子风散热装置的凸起方向相同。

9.根据权利要求8所述的离子风散热器，其特征在于，该离子风散热器用于对全固态激光器进行散热。

10.一种激光器，包括激光器本体、散热片和权利要求1-6任一项所述的离子风散热装置，其中，散热片具有两个以上散热沟槽，散热片沿垂直沟槽方向分为两个以上的部分，散热片固定在所述激光器本体上，且散热片各个部分上的散热沟槽方向都相同，散热片相邻部分之间以及散热片两端都设有所述离子风散热装置，且使所述离子风散热装置产生的离子风沿所述散热沟槽朝同一方向流动。

11.一种激光器，包括激光器本体、热沉和权利要求1-6任一项所述的离子风散热装置，其中，所述热沉设置在所述激光器本体上，所述离子风散热装置设置在所述热沉上方。