CN109144137A - 一种温度控制装置及激光器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种温度控制装置及激光器。该温度控制装置包括：温度检测元件，设置在温控对象上，用于检测温控对象的温度；控制器，与温度检测元件耦接，控制器根据温度检测元件的检测结果产生第一控制指令或第二控制指令；散热件，与控制器耦接，并与温控对象导热接触，散热件在第一控制指令的控制下对温控对象进行散热；加热件，与控制器耦接，并与温控对象导热接触，加热件在第二控制指令的控制下对温控对象进行加热。通过这种方式，能够提高对温控对象温度控制的精度。

Description

一种温度控制装置及激光器

技术领域

本申请涉及温度控制技术领域，特别是涉及一种温度控制装置及激光器。

背景技术

随着微纳光学和集成工艺技术的发展，光电子器件的体积日趋小型化，内部布局越来越密集，导致在有限体积范围内，器件的热流密度急剧上升，如果无法将热量迅速散去，会造成产品的可靠性降低，设备的寿命迅速缩短甚至损坏。

本申请的发明人在长期的研发中发现，目前的温度控制方式主要包括风冷方式和水冷方式。水冷是通过泵的带动下强制循环带走散热器热量，散热效果比风冷好，但价格偏高，占空间大，且水和内部材料氧化容易变质，易存在污染。为此，可采用风冷方式，风冷方式通常采用散热风扇，通过加快空气流动带走散热器所吸收的热量，价格相对较低，安装方便，但对环境依赖较高，由于空气比热容小，冷却能力不高，温控精度不高。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种温度控制装置及激光器，以提对温控对象温度控制的精度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种温度控制装置。该温度控制装置包括：温度检测元件，设置在温控对象上，用于检测温控对象的温度；控制器，与温度检测元件耦接，控制器根据温度检测元件的检测结果产生第一控制指令或第二控制指令；散热件，与控制器耦接，并与温控对象导热接触，散热件在第一控制指令的控制下对温控对象进行散热；加热件，与控制器耦接，并与温控对象导热接触，加热件在第二控制指令的控制下对温控对象进行加热。

其中，散热件包括：第一热偶组、第一金属片及第二金属片，其中，第一金属片设置在温控对象与第一热偶组之间，第一热偶组设置在第一金属片及第二金属片之间；加热件包括第二热偶组、第三金属片及第四金属片，其中，第三金属片设置在温控对象与第二热偶组之间，第二热偶组设置在第三金属片及第四金属片之间；温度控制装置进一步包括第一电源，第二金属片的一端与第一电源的正极耦接，第二金属片的另一端与第一电源的负极耦接；第四金属片的一端与第一电源的正极耦接，第四金属片的另一端与第一电源的负极耦接。

其中，散热件进一步包括散热片，第二金属片设置在散热片与第一热偶组之间。

其中，加热件进一步包括加热片，第四金属片设置在加热片与第二热偶组之间。

其中，加热件进一步包括加热体，加热体设置在加热片与第四金属片之间。

其中，加热件进一步包括功放电路，功放电路与加热体耦接，用于控制加热片加热。

其中，温度控制装置进一步包括：第一绝缘导热层，设置在温控对象与散热件之间；第二绝缘导热层，设置在温控对象与加热件之间。

其中，散热件包括第一半导体制冷片，加热件包括第二半导体制冷片，温度控制装置进一步包括第二电源，第一半导体制冷片的一端与第二电源的正极耦接，第一半导体制冷片的另一端与第二电源的负极耦接；第二半导体制冷片的一端与第二电源的正极耦接，第二半导体制冷片的另一端与第二电源的负极耦接。

其中，温度检测元件为热敏电阻。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一技术方案是：提供一种激光器。该激光器包括上述温度控制装置，温度控制装置用于对激光器进行温度控制。

本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例温度控制装置包括：温度检测元件、控制器、散热件及加热件；其中，温度检测元件设置在温控对象上，用于检测温控对象的温度；控制器与温度检测元件耦接，控制器根据温度检测元件的检测结果产生第一控制指令或第二控制指令；散热件与控制器耦接，并与温控对象导热接触，散热件在第一控制指令的控制下对温控对象进行散热；加热件与控制器耦接，并与温控对象导热接触，加热件在第二控制指令的控制下对温控对象进行加热。通过这种方式，本申请实施例温度控制装置通过温度检测元件对温控对象的温度进行检测，在温控对象的温度高于第一预设温度，通过控制器控制散热件对温控对象进行散热，在温控对象的温度低于第二预设温度时，通过控制器控制加热件对温控对象进行加热，因此，能使温控对象的温度精准维持在某温度或某一范围温度内，可以提高对温控对象的温度控制的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请温度控制装置第一实施例的结构示意图；

图2是本申请温度控制装置第二实施例的结构示意图；

图3是本申请温度控制装置第三实施例的结构示意图；

图4是本申请激光器一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅是为了方便描述本申请合简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

请参阅图1，图1是本申请温度控制装置第一实施例的结构示意图。本实施例温度控制装置101包括：温度检测元件102、控制器103、散热件104及加热件105；其中，温度检测元件102设置在温控对象106上，用于检测温控对象106的温度；控制器103与温度检测元件102耦接，控制器103根据温度检测元件102的检测结果产生第一控制指令或第二控制指令；散热件104与控制器103耦接，并与温控对象106导热接触，散热件104在第一控制指令的控制下对温控对象106进行散热；加热件105与控制器103耦接，并与温控对象106导热接触，加热件105在第二控制指令的控制下对温控对象106进行加热。

具体地，温度检测元件102实时检测温控对象106的温度，并将温控对象106的温度信息传输给控制器103，在温控对象106的温度高于第一预设温度时，控制器103产生散热指令，并将散热指令传输给散热件104，散热件104在散热指令的控制下对温控对象106进行散热；在温控对象106的温度低于第二预设温度时，控制器103产生加热指令，将加热指令传输给加热件105，加热件105在加热指令的控制下对温控对象106进行加热，以使温控对象104的温度维持在某温度或某一范围温度内。

本申请的第一预设温度可以等于第二预设温度，或第一预设温度与第二预设温度具有一定的温度差。

需要注意的是，本实施例不限定温度检测单元102的设置方式，温度检测单元102可以接触方式设置在温控对象106上，也可以以非接触方式设置，如温度检测单元102与温控对象106间隔一定距离，温度检测单元102通过检测温控对象106的红外辐射等来检测温控对象106的温度，具体不做限定。

区别于现有技术，本实施例温度控制装置101通过温度检测元件102对温控对象106的温度进行检测，在温控对象106的温度高于第一预设温度，通过控制器103控制散热件104对温控对象进行散热，在温控对象106的温度低于第二预设温度时，通过控制器103控制加热件105对温控对象进行加热，因此，能使温控对象106的温度精准维持在某温度或某一范围温度内，可以提高对温控对象106的温度控制的精度。

可选地，本实施例温度控制装置101的散热件104包括第一热偶组107、第一金属片108及第二金属片109，其中，第一金属片108设置在温控对象106与第一热偶组107之间，第一热偶组107设置在第一金属片108及第二金属片109之间。

可选地，本实施例的加热件105包括第二热偶组110、第三金属片111及第四金属片112，其中，第三金属片111设置在温控对象106与第二热偶组110之间，第二热偶组110设置在第三金属片111及第四金属片112之间。

其中，本实施例的第一热偶组107及第二热偶组110均由P型半导体和N型半导体组成。当然，在其它实施例中，第一热偶组及第二热偶组也可以是其它半导体材料构成。

可选地，本实施例温度控制装置101进一步包括第一电源113，第二金属片109的一端与第一电源113的正极耦接，第二金属片109的另一端与第一电源113的负极耦接；第四金属片112的一端与第一电源113的正极耦接，第四金属片112的另一端与第一电源113的负极耦接。

本实施例的第一电源113通过第二金属片109给第一热偶组107提供直流电源，以使第一热偶组107经第一金属片108从温控对象106吸热，并将热量通过第二金属片109散出；本实施例的第一电源113通过第四金属片112给第二热偶组110提供电流，以使第二热偶组110经第三金属片111给温控对象106加热。

可选地，为进一步提高散热效率，本实施例的散热件104进一步包括散热片114，第二金属片109设置在散热片114与第一热偶组107之间，即散热片114设置在第二金属片109远离第一热偶组107的一侧。散热片114由导热性高的金属材料制作，用于将第二金属片109散发的热量散出。

可选地，为进一步提高加热效率，本实施例的加热件105进一步包括加热片115，第四金属片112设置在加热片115与第二热偶组110之间，即加热片115设置在第四金属片112远离第二热偶组110的一侧。第二热偶组110可以经第四金属片112从加热片115吸热，并将热量通过第三金属片111传递至温控对象106。

可选地，本实施例的加热件105进一步包括加热体116，加热体116设置在加热片115与第四金属片112之间。加热体116由导热性高的金属材料制作，用于将加热片115产生的热量传输至第四金属片112。

可选地，本实施例的加热件105进一步包括功放电路117，功放电路117与加热片115耦接，用于控制加热片115加热。具体地，功放电路117控制加热片115加热电流，以控制加热片115对温控对象106的加热温度及时间。通过这种方式，能够明显提高对温控对象106的加热效率。

当然，在其它实施例中，还可以将功放电路分别与第一热偶组及第二热偶组耦接，以分别控制第一热偶组的散热效率及第二热偶组耦接的加热效率。

可选地，本实施例温度控制装置101进一步包括第一绝缘导热层118及第二绝缘导热层119，其中，第一绝缘导热层118设置在温控对象106与散热件104之间，用于将温控对象106传递至散热件104。具体地，第一绝缘导热层118设置在温控对象106与第一金属片108之间；第二绝缘导热层119设置在温控对象106与加热件105之间，用于将加热件105的热量传递至温控对象106。具体地，第二绝缘导热层119设置在温控对象106与第三金属片111之间。

可选地，本实施例的温度测量元件102为热敏电阻102，

当然，在其它实施例中，温度测量元件还可以是热敏电偶等接触式测温元件，也可以是辐射温度元件等非接触式测温元件，或者是数字测温元件，等等。

在一个应用场景中，热敏电阻102实时对温控对象106的温度进行测量，当温控对象106的温度高于第一预设温度时，控制器103控制第一电源113开启第一热偶组107，第一热偶组107将经第一绝缘导热层118、第一金属片108从温控对象106吸取热量，并将热量经第二金属片109及第三绝缘导热层120传递至散热片114，以对温控对象106散热；当温控对象106的温度低于第二预设温度时，控制器103控制第一电源113开启第二热偶组110，并开启功放电路117，以使功放电路117控制加热片115的加热电流，加热片115经加热体116、第四绝缘导热层121及第四金属片112将热量传递至第二热偶组110，第二热偶组110将热量经第三金属层111及第二绝缘导热层119传递至温控对象106，以对温控对象106加热。

本申请进一步提出第二实施例的温度控制装置，如图2所示，本实施例温度控制装置201与上述实施例温度控制装置101的区别在于：本实施例的散热件(图未示)包括第一半导体制冷片202，加热件(图未示)包括第二半导体制冷片203，第一半导体制冷片202的一端与第二电源204的正极耦接，另一端与第二电源204的负极耦接；第二半导体制冷片203的一端与第二电源204的正极耦接，另一端与第二电源204的负极耦接。

本实施例温度控制装置201与上述实施例类似，这里不赘述。

在其它实施例中，如图3所示，图3是本申请温度控制装置第三实施例的结构示意图。本实施例温度控制装置301可以通过控制半导体制冷片302及303中电流方向来实现半导体制冷片302及303对温控对象304进行加热或散热。如，可以控制半导体制冷片302的电流为正向电流，以通过半导体制冷片302对温控对象304进行散热，可以控制半导体制冷片303的电流为反向电流，以通过半导体制冷片302对温控对象304进行加热；或者控制半导体制冷片302及303的电流同为正向电流或同为反向电流，以加快对温控对象的散热或加热效率。

本申请上述实施例只采用一个温度检测元件对温控对象进行温度检测，当然，在其它实施例中，可以采用多个温度检测元件对温控对象的不同结构或区域分别进行温度检测，并通过不同的散热件或加热件对，对温控对象的不同结构或区域分别进行温度控制。

本申请进一步提出一种激光器，如图4所示，图4是本申请激光器一实施例的结构示意图。本实施例激光器401温度控制装置402，温度控制装置402用于对激光器401进行温度控制，可以明显改善激光器401启动时间过长，内部温度升高会引起阈值电流增大，使同等驱动电流情况下的输出光功率下降，导致激光器401输出波长发生移动等问题。

区别于现有技术，本申请实施例温度控制装置通过温度检测元件对温控对象的温度进行检测，在温控对象的温度高于第一预设温度，通过控制器控制散热间对温控对象进行散热，在温控对象的温度低于第二预设温度时，通过控制器控制加热件对温控对象进行加热，因此，能使温控对象的温度精准维持在某温度或某一范围温度内，可以提高对温控对象的温度控制的精度。

此外，相比风冷、水冷等其他温度控制方式，本申请实施例温度控制装置不需要复杂的制冷结构，通过控制电流通断可以实现高精度温度控制，且制冷和加热时间很短，能够广泛用于激光器温度控制、光收发模块温度控制、空气取水和对体积要求较高的温度控制系统等技术领域。

进一步地，本申请实施例温度控制装置不需使用制冷剂，无污染、无噪音、寿命长，且体积小、易集成，还能利用集成工艺制造等。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置包括：

温度检测元件，设置在温控对象上，用于检测所述温控对象的温度；

控制器，与所述温度检测元件耦接，所述控制器根据所述温度检测元件的检测结果产生第一控制指令或第二控制指令；

散热件，与所述控制器耦接，并与所述温控对象导热接触，所述散热件在所述第一控制指令的控制下对所述温控对象进行散热；

加热件，与所述控制器耦接，并与所述温控对象导热接触，所述加热件在所述第二控制指令的控制下对所述温控对象进行加热。

2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述散热件包括：第一热偶组、第一金属片及第二金属片，其中，所述第一金属片设置在所述温控对象与所述第一热偶组之间，所述第一热偶组设置在所述第一金属片及所述第二金属片之间；

所述加热件包括第二热偶组、第三金属片及第四金属片，其中，所述第三金属片设置在所述温控对象与所述第二热偶组之间，所述第二热偶组设置在所述第三金属片及所述第四金属片之间；

所述温度控制装置进一步包括第一电源，所述第二金属片的一端与所述第一电源的正极耦接，所述第二金属片的另一端与所述第一电源的负极耦接；所述第四金属片的一端与所述第一电源的正极耦接，所述第四金属片的另一端与所述第一电源的负极耦接。

3.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述散热件进一步包括散热片，所述第二金属片设置在所述散热片与所述第一热偶组之间。

4.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热件进一步包括加热片，所述第四金属片设置在所述加热片与所述第二热偶组之间。

5.根据权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热件进一步包括加热体，所述加热体设置在所述加热片与所述第四金属片之间。

6.根据权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热件进一步包括功放电路，所述功放电路与所述加热体耦接，用于控制所述加热片加热。

7.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置进一步包括：

第一绝缘导热层，设置在所述温控对象与所述散热件之间；

第二绝缘导热层，设置在所述温控对象与所述加热件之间。

8.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述散热件包括第一半导体制冷片，所述加热件包括第二半导体制冷片，所述温度控制装置进一步包括第二电源，所述第一半导体制冷片的一端与所述第二电源的正极耦接，所述第一半导体制冷片的另一端与所述第二电源的负极耦接；所述第二半导体制冷片的一端与所述第二电源的正极耦接，所述第二半导体制冷片的另一端与所述第二电源的负极耦接。

9.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度检测元件为热敏电阻。

10.一种激光器，其特征在于，所述激光器包括权利要求1-9任一项所述的温度控制装置，所述温度控制装置用于对所述激光器进行温度控制。