CN117013359A - 一种激光光源散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光光源散热装置，包括：框架，包括从上至下依次设置的顶板、隔板和底板，顶板与隔板之间具有第一容纳空间，隔板与底板之间具有第二容纳空间；多个激光二极管，排列安装于顶板，且设于第一容纳空间；第一导热组件，导热组件包括第一导热件和第二导热件，第二导热件安装于第一导热件，且第二导热件与激光二极管接触；第一导热件安装于隔板；第二导热组件，安装于第二容纳空间，且与隔板接触；散热组件，用于对第一容纳空间和第二容纳空间进行强制散热。根据本发明的激光光源散热装置，结构小巧，散热效果好，保证了激光二极管功率输出的稳定性，延长了激光二极管的使用寿命。

Description

一种激光光源散热装置

技术领域

本发明涉及激光散热技术领域，特别涉及一种激光光源散热装置。

背景技术

传统的紫外光源大部分为高压汞灯或准分子激光器。由于高压汞灯存在不环保、寿命短、耗电量高等缺点，而准分子激光器体积庞大且成本太过高昂而不常被使用。大部分激光光源的散热结构为散热片加风扇组合方式或水冷方式，前一种散热方式对于大功率光源来说，散热效果不佳，温控效果不好，从而会影响光源的寿命；而水冷式散热存在结构复杂，体积大等缺点，且如果出现漏水情况会对激光光源电路部分造成不可修复的影响。

为了解决准分子激光器体积庞大且成本太过高昂的问题，提出了一种新型的激光光源，此激光光源是由多个激光二极管通过球透镜耦合进一束光纤(光纤的数量与激光二极管的数量相等)而组成的，多个激光二极管的分布呈蜂窝状，此种激光光源结构具有体积小、耦合效率高、激光功率输出稳定性及输出激光均匀性好等优点；但也存在发热集中、发热量大的缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种激光光源散热装置，结构小巧，能及时有效地将对多个激光二极管进行散热，散热效果好。

根据本发明实施例的一种激光光源散热装置，包括：

框架，包括从上至下依次设置的顶板、隔板和底板，所述顶板与所述隔板之间具有第一容纳空间，所述隔板与所述底板之间具有第二容纳空间；

多个激光二极管，排列安装于所述顶板，且设于所述第一容纳空间；

第一导热组件，安装于所述第一容纳空间，所述导热组件包括第一导热件和第二导热件，所述第二导热件安装于所述第一导热件，且所述第二导热件与所述激光二极管接触；所述第一导热件安装于所述隔板；

第二导热组件，安装于所述第二容纳空间，且与所述隔板接触；

散热组件，包括第一降温设备和第二降温设备，所述第一降温设备用于对所述第一容纳空间进行强制散热，所述第二降温设备用于对所述第二容纳空间进行强制散热。

根据本发明实施例的激光光源散热装置，至少具有如下有益效果：

通过设置有第一导热组件和第二导热组件进行导热，并设置有第一降温设备对第一导热组件进行强制散热，设置有第二降温设备对第二导热组件进行强制散热，极大地提升了散热效果，保证了激光二极管功率输出的稳定性，延长了激光二极管的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，所述第一导热件设有多个，多个所述第一导热件并列设置，多个所述第一导热件分别设置于相邻列的所述激光二极管之间。

根据本发明的一些实施例，所述第一导热件的上端与所述顶板接触，所述第一导热件的下端安装于所述隔板；所述第一导热件设有连通其相对的两侧的贯穿孔。

根据本发明的一些实施例，所述第一导热件可拆卸安装于所述隔板；所述隔板设有供所述第一导热件部分嵌入的嵌入槽。

根据本发明的一些实施例，所述第一导热件设有凸出其表面的棱条，所述棱条与所述第二导热件接触，用于增大所述第一导热件与所述第二导热件的接触面积。

根据本发明的一些实施例，所述第二导热件相对的两侧分别安装于相邻的两个所述第一导热件；所述第二导热件设有供所述激光二极管穿过的穿行孔。

根据本发明的一些实施例，所述第二导热件沿其长度方向间隔设置有多个穿行孔，相邻的两个所述穿行孔之间设置有散热孔。

根据本发明的一些实施例，所述顶板设有出气孔。

根据本发明的一些实施例，所述隔板采用金属材质制成。

根据本发明的一些实施例，所述第一降温设备和所述第二降温设备可单独控制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的俯视图；

图2为本发明实施例的正视图；

图3为本发明实施例的第一导热组件的装配示意图；

图4为本发明实施例的第一导热组件的俯视图；

图5为本发明实施例的第一导热件的正视图。

附图标号：

框架100、顶板110、出气孔111、隔板120、底板130、第一容纳空间140、第二容纳空间150；

激光二极管200；

第一导热组件300、第一导热件310、贯穿孔311、棱条312、第二导热件320、穿行孔321、散热孔322；

第二导热组件400；

散热组件500、第一降温设备510、第二降温设备520。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图5，本发明实施例的一种激光光源散热装置，包括框架100、第一导热组件300和散热组件500，激光装置安装于框架100，第一导热组件300用于将激光装置工作时散发的热量导走，散热组件500用于对第一导热组件300进行散热。为了解决准分子激光器体积庞大且成本太过高昂的问题，目前使用的大部分激光光源是由多个激光二极管200通过球透镜耦合进一束光纤的数量与激光二极管200的数量相等而组成的，因此框架100上安装有多个激光二极管200，第一导热组件300与激光二极管200接触。

在本发明的一些实施例中，参照图1、图2所示，框架100包括从上至下依次设置的顶板110、隔板120和底板130，顶板110与隔板120之间具有第一容纳空间140，隔板120与底板130之间具有第二容纳空间150；多个激光二极管200排列安装于顶板110，且设于第一容纳空间140；第一导热组件300安装于第一容纳空间140，导热组件包括第一导热件310和第二导热件320，第二导热件320安装于第一导热件310，且第二导热件320与激光二极管200接触；第一导热件310安装于隔板120。

在本发明的一些实施例中，隔板120设置于底板130的上方，顶板110设置于隔板120的上方，参照图1所示，顶板110上设置有多个安装孔，多个激光二极管200分别安装于多个安装孔内，多个安装孔和多个激光二极管200一一对应。隔板120优选为采用金属材质，且采用导热性较好的材质，例如铜或铜合金等。

可以想见的是，隔板120也可以采用导热性较好的非金属材质。

在本发明的一些具体实施例中，还包括第二导热组件400，第二导热组件400安装于第二容纳空间150，且与隔板120接触；散热组件500包括第一降温设备510和第二降温设备520，参照图2所示，第一降温设备510用于对第一容纳空间140进行强制散热，第二降温设备520用于对第二容纳空间150进行强制散热。

需要了解的是，图2中的第一降温设备510和第二降温设备520均是风扇，也即风冷装置，但第一降温设备510和第二降温设备520不仅限于全部使用风扇，第一降温设备510也可以是水冷装置，例如在第一容纳空间140内安装水冷管等；相应的，第二降温设备520也可以是水冷装置。那么，散热组件500可以采用以下几种组合方式：1、第一降温设备510和第二降温设备520均为风冷散热；2、第一降温设备510为水冷装置，第二降温设备520为风冷装置；3、第一降温设备510为风冷装置，第二降温设备520为水冷装置；4、第一降温设备510和第二降温设备520均为水冷装置。但水冷装置存在容易漏液的问题，因此优选采用风冷的手段对第一导热组件300和第二导热组件400进行散热。

在本发明的一些实施例中，第一降温设备510和第二降温设备520可单独控制。单独控制的意思是可以只启动第一降温设备510而不启动第二降温设备520，或只启动第二降温设备520不启动第一降温设备510。当然，第一降温设备510和第二降温设备520也可以同时启动。如此设计的目的是为了降低功耗。设置第二导热组件400的目的是为了加强散热，但在激光二极管200使用功率不高的情况下，由于发热量较小，仅采用第一降温设备510进行降温即可满足激光二极管200的降温要求，因此无须启动第二降温设备520对第二导热组件400进行降温，那么此时就只须单独启动第一降温设备510即可，以降低功耗；当激光二极管200使用功率较高时，由于发热量大，此时则需要同时启动第一降温设备510和第二降温设备520进行降温。

需要了解的是，第二导热组件400由多个导热鳍片件组合而成。参照图2所示，每个导热鳍片件对应一个第一导热件310，以用于导走第一导热件310的热量。具体的，第一导热件310为板状结构，隔板120的上表面设置有供第一导热件310部分嵌入的嵌入槽，且第一导热件310可拆卸安装于隔板120；对应的，隔板120的下表面设有供导热鳍片件的底部部分嵌入的卡槽，多个卡槽和多个嵌入槽一一对应，以便于将第一导热件310的热量传递至导热鳍片件上。

进一步的，卡槽和嵌入槽也可以之间连通，也即只在隔板120上设置通孔，但导热鳍片件能安装于通孔内，然后第一导热件310直接落置于导热鳍片件上，也即第一导热件310的底部与导热鳍片件的顶部直接接触。

在本发明的一些实施例中，顶板110设有出气孔111。具体的，参照图1所示，出气孔111设有两个且分别设置于顶板110的长度方向两端。设置出气孔111的目的是形成气流通道，将出气孔111设置于顶板110上则是由于热空气比冷空气4，因此有利于优先将热空气排出，从而提升降温效果。

在本发明的一些实施例中，第一导热件310设有多个，多个第一导热件310并列设置，多个第一导热件310分别设置于相邻列的激光二极管200之间。具体的，以图2为例，顶板110上安装有八列激光二极管200，那么在相邻的两列激光二极管200之间均设置有第一导热件310，也即设置有七个第一导热件310。将第一导热件310设置于相邻列的激光二极管200之间，能更好的对激光二极管200进行导热。

在本发明的一些实施例中，第一导热件310的上端与顶板110接触，第一导热件310的下端安装于隔板120；第一导热件310设有连通其相对的两侧的贯穿孔311。具体的，参照图2所示，第一导热件310的上端与顶板110接触，下端安装于隔板120，能有效地保证第一导热件310的稳定，且第一导热件310的顶部也能对顶板110进行导热，进一步地提升导热效果。

参照图5所示，设置贯穿孔311的目的是为了使多个相邻第一导热件310之间的空气能进行流通，从而确保第一容纳空间140内的不同位置的温度均匀，避免局部温度过高影响激光二极管200的寿命。贯穿孔311设置有多个，且多个贯穿孔311排列设置，以能更好的保证第一容纳空间140内空气的顺畅流通。

优选的，在顶板110的下表面设置供第一导热件310顶部部分嵌入的凹槽。

在本发明的一些实施例中，第一导热件310可拆卸安装于隔板120；将第一导热件310设置为可拆卸连接，便于对第一导热件310进行更换或清洁，同时也便于对激光二极管200进行更换或维护。若某一激光二极管200发生故障需要拆卸更换，则可以把与之相邻的两个第一导热件310拆下，从而增加操作空间，便于激光二极管200的拆卸更换。

在本发明的一些实施例中，第一导热件310设有凸出其表面的棱条312，棱条312与第二导热件320接触，用于增大第一导热件310与第二导热件320的接触面积。具体的，参照图3、图4所示，棱条312设有多个，且排列设置于第一导热件310。第一导热件310相对的两侧均设置有棱条312。棱条312的横截面为三角形，且棱角的棱角指向方向为背离第一降温设备510的方向。

当第一降温设备510为风冷装置时，设置棱条312能使得风在流经第一导热件310的表面时，由于相邻两个第一导热件310之间的间距在不断的发生变化，因此会导致气流的流速也产生变化；当两个相邻的第一导热件310之间的间距变小时，空气流速会增加，因此设置棱条312能增加部分空气流速，从而提升散热效果；此外，由于气流的流速在不断地发生变化，也便于第一容纳空间140内气体的流动，从而使第一容纳空间140内的温度基本保持一致。

可以想见的是，若第一降温设备510采用水流装置，则棱条312只具有增加第一导热件310与第二导热件320的接触面积的功能。

以图3为例，棱条312在竖直方向上分为了三排，为了便于描述，从上至下依次将其定义为第一排、第二排和第三排，第一排和第二排之间具有间隔，以形成上安装通道；第二排与第三排之间也具有间隔，同样形成下安装通道。两个相邻的第一导热件310之间上下间隔设置有两个第二导热件320，位于上方的第二导热件320相对的两侧分别安装于两个上安装通道，位于下方的第二导热件320相对的两侧分别安装于两个下安装通道。

可以想见的是，两个相邻的第一导热件310之间也可以只安装一个第二导热件320，但安装有两个第二导热件320能有效地提升导热效果。

在本发明的一些实施例中，第二导热件320设有供激光二极管200穿过的穿行孔321，第二导热件320沿其长度方向间隔设置有多个穿行孔321，相邻的两个穿行孔321之间设置有散热孔322。具体的，参照图3、图4所示，穿行孔321的尺寸与激光二极管200的外径尺寸相同，当激光二极管200安装于穿行孔321内时，穿行孔321的内壁会与激光二极管200的外周壁接触，从而将激光二极管200的热量导走。

进一步的，设置散热孔322的目的是为了减少第二导热件320的实心面积，从而减少热量在第二导热件320上的热量传递，从而能使更多的热量传递至第一导热件310。散热孔322的形状不限于采用矩形，也可以是圆形、异形等。

根据本发明实施例的激光光源散热装置，通过设置有第一导热组件300和第二导热组件400进行导热，并设置有第一降温设备510对第一导热组件300进行强制散热，设置有第二降温设备520对第二导热组件400进行强制散热，极大地提升了散热效果，保证了激光二极管200功率输出的稳定性，延长了激光二极管200的使用寿命。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种激光光源散热装置，其特征在于，包括：

框架，包括从上至下依次设置的顶板、隔板和底板，所述顶板与所述隔板之间具有第一容纳空间，所述隔板与所述底板之间具有第二容纳空间；

多个激光二极管，排列安装于所述顶板，且设于所述第一容纳空间；

第一导热组件，安装于所述第一容纳空间，所述导热组件包括第一导热件和第二导热件，所述第二导热件安装于所述第一导热件，且所述第二导热件与所述激光二极管接触；所述第一导热件安装于所述隔板；

第二导热组件，安装于所述第二容纳空间，且与所述隔板接触；

散热组件，包括第一降温设备和第二降温设备，所述第一降温设备用于对所述第一容纳空间进行强制散热，所述第二降温设备用于对所述第二容纳空间进行强制散热。

2.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述第一导热件设有多个，多个所述第一导热件并列设置，多个所述第一导热件分别设置于相邻列的所述激光二极管之间。

3.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述第一导热件的上端与所述顶板接触，所述第一导热件的下端安装于所述隔板；所述第一导热件设有连通其相对的两侧的贯穿孔。

4.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述第一导热件可拆卸安装于所述隔板；所述隔板设有供所述第一导热件部分嵌入的嵌入槽。

5.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述第一导热件设有凸出其表面的棱条，所述棱条与所述第二导热件接触，用于增大所述第一导热件与所述第二导热件的接触面积。

6.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述第二导热件相对的两侧分别安装于相邻的两个所述第一导热件；所述第二导热件设有供所述激光二极管穿过的穿行孔。

7.根据权利要求6所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述第二导热件沿其长度方向间隔设置有多个穿行孔，相邻的两个所述穿行孔之间设置有散热孔。

8.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述顶板设有出气孔。

9.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述隔板采用金属材质制成。

10.根据权利要求1所述的一种激光光源散热装置，其特征在于：所述第一降温设备和所述第二降温设备可单独控制。