CN113258416A - 一种具备智能温控功能的大功率激光光源 - Google Patents

一种具备智能温控功能的大功率激光光源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具备智能温控功能的大功率激光光源，包括光源模块、导热模块及散热模块；导热模块包括光源导热层、第一冷热交换层、第二冷热交换层及均热层；散热模块包括散热器及散热风扇；光源导热层、第一冷热交换层、第二冷热交换层、均热层及散热器紧密贴合安装；光源模块运行产生的热量经由导热模块传导至散热模块，散热模块对热量进行发散。本发明实施例中，加热装置可在低温环境下为大功率激光光源供热；而在高温环境下，温度智能调节装置可依据当前设备温度智能调控半导体制冷片及散热风扇，从而确保大功率激光光源始终在适宜的温度下运行，且设备整体轻便，可便捷地安装使用。

Description

一种具备智能温控功能的大功率激光光源
技术领域
本发明涉及激光光源温控技术领域，尤其涉及一种具备智能温控功能的大功率激光光源。
背景技术
激光光源是一种高指向性的固态光源，其对工作温度还具有较高的要求，通常其适宜的工作温度为0°～60°，若超出次温度范围，激光光源的寿命将加速衰减，影响设备的正常使用。为了确保激光光源的稳定运行，市面上针对激光光源设计有风冷及水冷样式的散热器，风冷散热器主要应用于功率较小的激光光源，但其散热效果不显著，难以维持激光光源长时间稳定运行，且存在散热端积灰、噪音较大等问题；而散热效率更高的水冷散热器成本较高，且设备体积及重量较大，不适用于舞台灯、景观灯等轻便的大功率激光光源照明设备。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种具备智能温控功能的大功率激光光源。
本发明所采用的技术方案是：一种具备智能温控功能的大功率激光光源，包括：
光源模块、导热模块及散热模块；
所述导热模块包括光源导热层、第一冷热交换层、第二冷热交换层及均热层；
所述散热模块包括散热器及散热风扇；
所述光源导热层、所述第一冷热交换层、所述第二冷热交换层、所述均热层及所述多叶片散热器紧密贴合安装；
所述光源模块运行产生的热量经由所述导热模块传导至所述散热模块，所述散热模块对热量进行发散。
优选的，所述光源导热层包括导热板、隔离板、铜管固定座及贯穿布设于所述导热板及所述铜管固定座内部的若干导热铜管。
所述光源模块采用大功率激光光源，所述大功率激光光源贴合安装于所述导热板表面；
所述导热板采用高导热系数材料，从而所述导热板吸收所述大功率激光光源运行时所散发的热量；
所述隔离板采用低/高导热系数材料，布设于所述导热板与所述铜管固定座之间；
所述若干导热铜管将所述导热板所吸收的热量传导至所述铜管固定座。
优选的，所述第一冷热交换层采用高导热系数材料，其内部布设有第一温度传感器及加热装置；
所述第二冷热交换层采用低导热系数隔热材料，其内部与表面布设有温度智能调节装置、加热装置及半导体制冷片；
所述温度智能调节装置电连接所述第一温度传感器、第二温度传感器及所述加热装置；
优选的，当所述第一温度传感器检测到设备温度低于设备温度下限时，所述温度智能调节装置控制所述加热装置运行发热，通过所述第一冷热交换层及所述光源导热层向所述光源模块供热。
优选的，所述均热层采用高导热系数材料，其内部布设有第二温度传感器；
所述温度智能调节装置电连接所述第二温度传感器。
优选的，所述散热器为多页片散热器，其一侧为导热平面，另一侧为安装于所述导热平面表面的若干垂直散热片；
所述散热风扇为多叶风扇，所述散热风扇安装于所述散热器设有所述垂直散热片的一侧。
优选的，当所述第一温度传感器或/及所述第二温度传感器检测到设备温度高于设备温度上限时，所述温度智能调节装置控制所述半导体制冷片及所述散热风扇运行，所述半导体制冷片将所述第一冷热交换层上的热量传导至所述均热层，所述散热器吸收并发散所述均热层的热量，以及，所述散热风扇吹拂所述散热器表面的若干垂直散热片。
优选的，所述大功率激光光源的正常工作温度区间为0℃～60℃；
设定所述运行温度上限为35℃，以及，设定所述运行温度下限为25℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
加热装置可在低温环境下为大功率激光光源供热，而在高温环境下，温度智能调节装置可依据当前设备温度智能调控半导体制冷片及散热风扇，从而确保大功率激光光源始终在适宜的温度下运行，且设备整体轻便，可便捷地安装使用。
附图说明
图1是本发明所公开的一种具备智能温控功能的大功率激光光源的结构示意图；
图2是本发明所公开的一种具备智能温控功能的大功率激光光源中T型样式光源导热层的结构示意图。
具体实施方式
为加深本发明的理解，下面将结合实施案例和附图对本发明作进一步详述。
本发明的一种具备智能温控功能的大功率激光光源可以包括以下实施例：
参照图1及图2，图1是本发明所公开的一种具备智能温控功能的大功率激光光源的结构示意图；图2是本发明所公开的一种具备智能温控功能的大功率激光光源中T型样式光源导热层的结构示意图。
具备智能温控功能的大功率激光光源包括光源模块1、导热模块2及散热模块3；
导热模块2包括光源导热层21、第一冷热交换层22、第二冷热交换层23及均热层24；
散热模块3包括散热器31及散热风扇32；
本发明实施例中，光源导热层21、第一冷热交换层22、第二冷热交换层23、均热层24及散热器31紧密贴合安装；从而热量可在上述各部件间实现高效传导。
光源模块1运行产生的热量经由导热模块2传导至散热模块3，散热模块3对热量进行发散。
本发明实施例中，光源导热层21包括导热板211、隔离板212、铜管固定座213及贯穿布设于导热板211及铜管固定座213内部的若干导热铜管214。
其中，光源导热层21可根据大功率激光光源的设备外形、安装场地及安装条件进行灵活配置，如图2所示，光源导热层21可以是T型样式，从而导热板211相对铜管固定座213垂直布置，且每一导热铜管的形制为90°；此外，光源导热层21还可以是平面样式，此时导热板211相对铜管固定座213平行，布置，隔离板212平行布设于导热板211与铜管固定座213中间进行分隔，每一导热铜管的形制为拧转180°。
光源模块1采用大功率激光光源，大功率激光光源贴合安装于导热板211表面；导热板211采用高导热系数材料，从而大功率激光光源运行时所散发的热量，将被导热系数远高于空气的高导热系数材料所制成的导热板211吸收，此时，贯穿布设于导热板211内部的若干导热铜管214将热量高效传导至铜管固定座213；此外，采用低/高导热系数材料制成的隔离板212布设于导热板211与铜管固定座214之间，从而在选用低导热系数材料时，安装大功率激光光源的光源侧与执行散热功能的散热侧在运行环境上实现隔离阻断，并由导热铜管214将光源侧产生的热量传导至散热侧；而在选用高导热系数材料时，隔离板212协助导热铜管214进行热量传导，并对光源侧与散热侧的运行环境进行阻隔；可见，隔离板212的设计确保了光源侧与散热侧在运行环境上实现阻隔，且配合导热铜管214可实现良好导热，确保大功率激光光源稳定运行。
本发明实施例中，第一冷热交换层22采用高导热系数材料，其内部布设有第一温度传感器；第二冷热交换层23采用低导热系数隔热材料，其内部与表面布设有温度智能调节装置、加热装置及半导体制冷片；温度智能调节装置电连接第一温度传感器、第二温度传感器及加热装置；
从而，当第一温度传感器检测到设备温度低于设备温度下限时，温度智能调节装置控制加热装置运行发热，通过第一冷热交换层22及光源导热层21向光源模块1供热。具体地，大功率激光光源运行除了可能发生高温过热的情况，还可能在环境温度过低时使得设备温度过低，设备产生形变，甚至因局部温差过大造成设备损坏，因此，当第一温度传感器检测到设备温度低于设备温度下限时，温度智能调节装置将控制安装于第二冷热交换层23贴合第一冷热交换层22一侧表面的加热装置运行发热，热量经过第一冷热交换层22及光源导热层21向光源模块1供热，确保大功率激光光源在理想的温度下运行，减少设备损耗，提高设备寿命。
其中，加热装置可以是发热丝、功率电阻等电热元器件。
本发明实施例中，均热层24采用高导热系数材料，其内部布设有第二温度传感器；温度智能调节装置电连接第二温度传感器。散热器31为多页片散热器，其一侧为导热平面，另一侧为安装于导热平面表面的若干垂直散热片；散热风扇32为多叶风扇，散热风扇32安装于散热器31设有垂直散热片的一侧。
当第一温度传感器或/及第二温度传感器检测到设备温度高于设备温度上限时，温度智能调节装置控制半导体制冷片及散热风扇32运行，半导体制冷片将第一冷热交换层上22的热量传导至均热层24，散热器31吸收并发散均热层24的热量，以及，散热风扇32吹拂散热器31表面的若干垂直散热片。具体地，在大功率激光光源运行产生高温的情况下，热量经光源导热层21传导至第一冷热交换层22，进而第二冷热交换层23内部的半导体制冷片将热量高效传导至均热层24，避免热量在设备内部不均匀分布，提高散热效率；进而，散热器31吸收并发散均热层24的热量，多页片散热器垂直布设的大量垂直散热片，显著增加了散热面积，同时，散热风扇32在运行时对散热器31表面的垂直散热片进行吹拂，通过气流进行高效散热。可见，通过半导体制冷片、多页片散热器及散热风扇的配合，可高效地将大功率激光光源所产生的热量导出并发散，确保了大功率激光光源在理想温度下稳定运行，显著提高了设备的使用寿命。
此外，温度智能调节装置还可基于第二温度传感器检测到的设备温度，对半导体制冷片及散热风扇的运行方式进行智能调控，例如，假设大功率激光光源的正常工作温度区间为0℃～60℃；设定运行温度上限为35℃，以及，设定运行温度下限为25℃，当设备温度低于25℃时，温度智能调节装置启动加热装置进行供热；当设备温度高于35℃且不高于40℃时，温度智能调节装置仅启动半导体制冷片加速热量传导；当设备温度高于40℃，温度智能调节装置同时启动半导体制冷片及散热风扇进行散热，有效实现节能与降噪。
应当理解的是，本发明实施例中所涉及的高导热系数材料可以是由铜、铝或合金材料制成的具备高导热系数的金属材料或者复合材料，在设计生产过程中应当依据结构强度、加工难度、生产成本等因素进行灵活选配。
综上，加热装置可在低温环境下为大功率激光光源供热，而在高温环境下，温度智能调节装置可依据当前设备温度智能调控半导体制冷片及散热风扇，从而确保大功率激光光源始终在适宜的温度下运行，且设备整体轻便，可便捷地安装使用。

Claims (8)

1.一种具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
光源模块、导热模块及散热模块；
所述导热模块包括光源导热层、第一冷热交换层、第二冷热交换层及均热层；
所述散热模块包括散热器及散热风扇；
所述光源导热层、所述第一冷热交换层、所述第二冷热交换层、所述均热层及所述散热器紧密贴合安装；
所述光源模块运行产生的热量经由所述导热模块传导至所述散热模块，所述散热模块对热量进行发散。
2.根据权利要求1所述的具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
所述光源导热层包括导热板、隔离板、铜管固定座及贯穿布设于所述导热板及所述铜管固定座内部的若干导热铜管。
所述光源模块采用大功率激光光源，所述大功率激光光源贴合安装于所述导热板表面；
所述导热板采用高导热系数材料，从而所述导热板吸收所述大功率激光光源运行时所散发的热量；
所述隔离板采用低/高导热系数材料，布设于所述导热板与所述铜管固定座之间；
所述若干导热铜管将所述导热板所吸收的热量传导至所述铜管固定座。
3.根据权利要求2所述的具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
所述第一冷热交换层采用高导热系数材料，其内部布设有第一温度传感器；
所述第二冷热交换层采用低导热系数隔热材料，其内部与表面布设有温度智能调节装置、加热装置及半导体制冷片；
所述温度智能调节装置电连接所述第一温度传感器、第二温度传感器及所述加热装置。
4.根据权利要求3所述的具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
当所述第一温度传感器检测到设备温度低于设备温度下限时，所述温度智能调节装置控制所述加热装置运行发热，通过所述第一冷热交换层及所述光源导热层向所述光源模块供热。
5.根据权利要求3所述的具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
所述均热层采用高导热系数材料，其内部布设有第二温度传感器；
所述温度智能调节装置电连接所述第二温度传感器。
6.根据权利要求5所述的具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
所述散热器为多页片散热器，其一侧为导热平面，另一侧为安装于所述导热平面表面的若干垂直散热片；
所述散热风扇为多叶风扇，所述散热风扇安装于所述散热器设有所述垂直散热片的一侧。
7.根据权利要求6所述的具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
当所述第一温度传感器或/及所述第二温度传感器检测到设备温度高于设备温度上限时，所述温度智能调节装置控制所述半导体制冷片及所述散热风扇运行，所述半导体制冷片将所述第一冷热交换层上的热量传导至所述均热层，所述散热器吸收并发散所述均热层的热量，以及，所述散热风扇吹拂所述散热器表面的若干垂直散热片。
8.根据权利要求7所述的具备智能温控功能的大功率激光光源，其特征在于，包括：
针对所述大功率激光光源进行极限工作测试，测得所述大功率激光光源所对应的正常工作温度区间；
基于所述导热模块及所述散热模块的工作效率，在所述正常工作温度区间内设定所述运行温度上限及所述运行温度下限。
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