CN114122873A - 一种强制风冷式激光器冷却系统 - Google Patents
一种强制风冷式激光器冷却系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114122873A CN114122873A CN202111459555.9A CN202111459555A CN114122873A CN 114122873 A CN114122873 A CN 114122873A CN 202111459555 A CN202111459555 A CN 202111459555A CN 114122873 A CN114122873 A CN 114122873A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooling
- air
- laser
- cooling system
- cooling device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000960 laser cooling Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 81
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 13
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0404—Air- or gas cooling, e.g. by dry nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/0407—Liquid cooling, e.g. by water
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
- H01S5/02423—Liquid cooling, e.g. a liquid cools a mount of the laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种强制风冷式激光器冷却系统。包括激光器发热部件，所述激光器发热部件安装在一盒体内，所述盒体的一侧设置有进风口，另一侧设置有出风口，所述进风口连接有送风装置，所述进风口设置有第一冷却装置，所述第一冷却装置位于送风装置和进风口之间，所述出风口设置有第二冷却装置。本发明的冷却系统采用风冷的方式对激光器发热部件进行降温，同时，采用外部的冷却工质对风进行冷却，具有更大的换热量，受环境限制小，可在高温环境下使用，结构更加紧凑，具有更强的换热能力与环境适应力。
Description
技术领域
本发明涉及一种强制风冷式激光器冷却系统，属于激光发生器技术领域。
背景技术
激光器是能发射激光的装置，是军事、高精度加工的核心装备,也是各国重点发展的武器装备之一。激光器主要由泵浦源、激光介质和谐振腔组成。其中对于泵浦源的有效散热是激光器安全稳定运行的重要保障。当前针对激光器的主要冷却方法有如下几种：
1.强制风冷，是目前最为广泛使用的散热方式,通常利用铝或铜制散热片增加对流面积,再以风扇进行强制对流气冷而达到散热的效果。散热片的设计与风扇的配合决定了这种散热方式散热效果的好坏。此种散热方式的优点是装置简单,成本低。强制气冷换热系数大致在20~100W/（m2*℃）之间。常温下,该种散热方式效率低、噪音大、功耗高、需占用较大的空间,单独应用到小尺寸的大功率器件时该方式的散热能力不足,并且该散热方式受周围环境温度的影响很大,很难为激光器提供一个稳定的工作环境。同时泵浦源处热流密度较大，需要快速将热量导出，强制风冷很难达到。
2.单项强制水冷方式，常规尺寸的液体单相强制对流冷却,是一种可靠的冷却技术,己在各种电子、光电子器件的冷却中得到了广泛的应用。采取单相强制水冷散热方式,对流换热系数大致范围是1000~15000 W/（m2*℃）,其散热热流密度理论上可以达到50W/cm2以上,相比于微通道单相强制对流冷却方式,其所耗的泵功率较低,可实现相对较长距离的热输运。但常规的单相强制对流换热系数对于激光冷却已经不太适应，达不到控温要求。
综上所述，现有技术的缺点如下：
1.随着电子设备功率增长，单相流循环冷却逐渐难以应对高热流密度工况下的热管理需求。
2.现有设备有在激光器发热量最大的部件采用浸没相变冷却的方式，但该方案直接浸没冷却实际不能达到很高的换热系数，而当激光器工作时，其瞬时功率过高，发热量过大，此时可能会出现膜态沸腾，导热换热系数严重降低。因此采用此种相变冷却方式依然不能解决高功率的激光器散热问题。
3.现有设备有在激光器发热量最大的部件采用浸没相变冷却的方式，但该方案直接浸没冷却实际不能达到很高的换热系数，而当激光器工作时，其瞬时功率过高，发热量过大，此时可能会出现膜态沸腾，导热换热系数严重降低。因此采用此种相变冷却方式依然不能解决高功率的激光器散热问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种强制风冷式激光器冷却系统，风冷气体温度很低，与肋片换热温差极大，相比传统强制风冷单相换热温差高出数倍，可迅速将激光泵源内的热量传统到冷却工质，冷却工质再将热量散发到环境中去。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种强制风冷式激光器冷却系统，包括激光器发热部件，所述激光器发热部件安装在一盒体内，所述盒体的一侧设置有进风口，另一侧设置有出风口，所述进风口连接有送风装置，所述进风口设置有第一冷却装置，所述第一冷却装置位于送风装置和进风口之间，所述出风口设置有第二冷却装置。
所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，所述盒体处还设置有一循环冷却系统，所述循环冷却系统包括包括压缩机，所述压缩机连接所述第二冷却装置，所述第二冷却装置连接所述第一冷却装置，所述第一冷却装置连接所述压缩机。
所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，所述第一冷却装置为蒸发器。
所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，所述第二冷却装置为冷凝器。
所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，所述冷凝器和蒸发器之间还设置有膨胀阀。
所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，所述蒸发器和压缩机之间还设置有储液罐。
所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，所述激光器发热部件为泵浦源，所述泵浦源下方设置有加强肋。
本发明所达到的有益效果：
本发明的冷却系统采用风冷的方式对激光器发热部件进行降温，同时，采用外部的冷却工质对风进行冷却，具有更大的换热量，受环境限制小，可在高温环境下使用，结构更加紧凑，具有更强的换热能力与环境适应力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是盒体的结构示意图。
图中：1、激光器发热部件，2、盒体，3、进风口，4、出风口，5、送风装置，6、第一冷却装置，7、第二冷却装置，8、压缩机，9、膨胀阀，10、储液罐。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图所示，本发明的一种强制风冷式激光器冷却系统，包括激光器发热部件，所述激光器发热部件1安装在一盒体2内，所述盒体2的一侧设置有进风口3，另一侧设置有出风口4，所述进风口3连接有送风装置5，所述进风口3设置有第一冷却装置6，所述第一冷却装置6位于送风装置5和进风口3之间，所述出风口4设置有第二冷却装置7。
通过送风装置5向盒体2内进行送风，通过风冷对激光器发热部件1进行散热，同时，在进风口3处设置第一冷却装置6，低温的风进入盒体2，降温效果更好。
更进一步地，进风口4和出风口4平行设置。
更进一步地，所述盒体2处还设置有一循环冷却系统，所述循环冷却系统包括包括压缩机8，所述压缩机8连接所述第二冷却装置7，所述第二冷却装置7连接所述第一冷却装置6，所述第一冷却装置6连接所述压缩机8。具体地，所述第一冷却装置6为蒸发器。所述第二冷却装置7为冷凝器。
在使用时，由压缩机8产生制冷工质，该冷却工质可以是任何样式的制冷剂，制冷工质在循环冷却系统内部循环，具体为：由压缩机8产生的制冷工质进入第二冷却装置7，第二冷却装置7处还具有从出风口4出来的热风，但是热风的温度不会太高（因为盒体2内进入的风是冷却风），制冷工质在第二冷却装置7内降温，再进入第一冷却装置6，降温的制冷工质在此处碰到从送风装置5送出的常温的风，发生相变将常温的风进行冷却后，冷却风进入盒体2内对盒体2内的激光器发热部件1进行降温，然后制冷工质继续进入压缩机5，形成常态的制冷工质，实现循环散热。
冷却工质在此是单相换热，但由于风冷气体温度很低，与肋片换热温差极大，相比传统强制风冷单相换热传热系数高出数倍，可迅速将激光泵源内的热量传统到冷却工质，冷却工质再将热量散发到环境中去。
更进一步地，所述冷凝器7和蒸发器6之间还设置有膨胀阀9。冷却后的制冷工质经过膨胀阀降压为低温低压工质。
更进一步地，所述蒸发器6和压缩机8之间还设置有储液罐10。
更进一步地，所述激光器发热部件1为泵浦源，所述泵浦源下方设置有加强肋（未示出），散热效果好。加强肋片根据需求，可以设计为多种结构。采用外部制冷工质循环给风冷气体降温，增大气体与激光器发热部件的换热温差，同时泵浦源底部增加换热肋片的结构，显著提高换热系数。因此具有更强的换热能力。通过该结构可将激光器泵浦源中的热量迅速带出，然后可通过制冷循环给气体循环降温。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种强制风冷式激光器冷却系统，包括激光器发热部件，其特征是，所述激光器发热部件安装在一盒体内，所述盒体的一侧设置有进风口，另一侧设置有出风口，所述进风口连接有送风装置，所述进风口设置有第一冷却装置，所述第一冷却装置位于送风装置和进风口之间，所述出风口设置有第二冷却装置。
2.根据权利要求1所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，其特征是，所述盒体处还设置有一循环冷却系统，所述循环冷却系统包括包括压缩机，所述压缩机连接所述第二冷却装置，所述第二冷却装置连接所述第一冷却装置，所述第一冷却装置连接所述压缩机。
3.根据权利要求2所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，其特征是，所述第一冷却装置为蒸发器。
4.根据权利要求3所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，其特征是，所述第二冷却装置为冷凝器。
5.根据权利要求4所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，其特征是，所述冷凝器和蒸发器之间还设置有膨胀阀。
6.根据权利要求4或5所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，其特征是，所述蒸发器和压缩机之间还设置有储液罐。
7.根据权利要求1所述的一种强制风冷式激光器冷却系统，其特征是，所述激光器发热部件为泵浦源，所述泵浦源下方设置有加强肋。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111459555.9A CN114122873A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种强制风冷式激光器冷却系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111459555.9A CN114122873A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种强制风冷式激光器冷却系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114122873A true CN114122873A (zh) | 2022-03-01 |
Family
ID=80366275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111459555.9A Pending CN114122873A (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种强制风冷式激光器冷却系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114122873A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115459037A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-12-09 | 深圳清华大学研究院 | 激光器的冷却装置和冷却方法 |
| US20230327389A1 (en) * | 2022-04-06 | 2023-10-12 | Asteroid Trading Limited | Cooling system for laser |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1681191A2 (de) * | 2005-01-17 | 2006-07-19 | Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG | Belüftungsvorrichtung für Freizeitfahrzeuge |
| CN101216222A (zh) * | 2007-12-26 | 2008-07-09 | 董练红 | 冷却箱及其控制方法 |
| KR20160002607A (ko) * | 2015-12-05 | 2016-01-08 | 임효진 | 냉각/제습부가 외부로 노출된 쿨러 겸용 위생제습기 |
| CN106324957A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 海信集团有限公司 | 一种激光光源散热系统及激光投影设备 |
| CN212114287U (zh) * | 2020-06-15 | 2020-12-08 | 苏州创鑫激光科技有限公司 | 冷却装置及激光器组件 |
| CN216872469U (zh) * | 2021-12-02 | 2022-07-01 | 上海玖热智能科技有限公司 | 一种强制风冷式激光器冷却系统 |
-
2021
- 2021-12-02 CN CN202111459555.9A patent/CN114122873A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1681191A2 (de) * | 2005-01-17 | 2006-07-19 | Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG | Belüftungsvorrichtung für Freizeitfahrzeuge |
| CN101216222A (zh) * | 2007-12-26 | 2008-07-09 | 董练红 | 冷却箱及其控制方法 |
| CN106324957A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 海信集团有限公司 | 一种激光光源散热系统及激光投影设备 |
| KR20160002607A (ko) * | 2015-12-05 | 2016-01-08 | 임효진 | 냉각/제습부가 외부로 노출된 쿨러 겸용 위생제습기 |
| CN212114287U (zh) * | 2020-06-15 | 2020-12-08 | 苏州创鑫激光科技有限公司 | 冷却装置及激光器组件 |
| CN216872469U (zh) * | 2021-12-02 | 2022-07-01 | 上海玖热智能科技有限公司 | 一种强制风冷式激光器冷却系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230327389A1 (en) * | 2022-04-06 | 2023-10-12 | Asteroid Trading Limited | Cooling system for laser |
| US12191624B2 (en) * | 2022-04-06 | 2025-01-07 | Asteroid Trading Limited | Cooling system for laser |
| CN115459037A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-12-09 | 深圳清华大学研究院 | 激光器的冷却装置和冷却方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107743354B (zh) | 数据中心机房的制冷系统和数据中心 | |
| CN111988965B (zh) | 一种高发热电子设备浸没式相变冷却机箱 | |
| CN114071972A (zh) | 一种用于高功率密度机柜的泵驱双环路热管组合散热系统 | |
| CN115802698A (zh) | 散热系统及其控制方法、高空高速飞行器 | |
| CN104851855A (zh) | 半导体液冷散热装置 | |
| CN111811190B (zh) | 半导体制冷模块、空间风冷散热装置及空间设备 | |
| CN114122873A (zh) | 一种强制风冷式激光器冷却系统 | |
| CN221327707U (zh) | 一种复合型芯片散热器 | |
| CN119297470A (zh) | 一种相变浸没式冷却的储能系统 | |
| CN111465270A (zh) | 一种基于相变蓄热和夜间辐射的散热系统 | |
| CN213657181U (zh) | 一种新型储能电池水冷机组系统 | |
| CN216872469U (zh) | 一种强制风冷式激光器冷却系统 | |
| CN218616342U (zh) | 电池热管理系统及车辆 | |
| CN220856565U (zh) | 一种复合式芯片液冷散热器 | |
| CN222259821U (zh) | 一种tec与平板热管相结合的投影仪散热装置 | |
| CN116683264B (zh) | 便于降温的固体激光器 | |
| CN112230741A (zh) | 一种电脑cpu冷却装置 | |
| CN218513861U (zh) | 激光设备及其冷却系统 | |
| CN217882277U (zh) | 光纤激光器及其冷却系统 | |
| CN213690434U (zh) | 一种电脑cpu冷却装置 | |
| CN2681218Y (zh) | 液冷式散热装置 | |
| CN213876641U (zh) | 具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置 | |
| CN216210853U (zh) | 一种主动式电脑散热系统 | |
| CN221508288U (zh) | 一种基于半导体制冷器的电池模组热管理系统 | |
| CN223501975U (zh) | 一种具一体化热管理模块的储能系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |