CN207705568U - 一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于半导体器件散热技术领域，具体涉及一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器。针对现有的激光器散热装置散热效率较低，不能满足激光器在较高环境温度下工作的需求的缺陷，本实用新型的技术方案是：包括安装底座、散热片和蒸发腔式导热管，所述蒸发腔式导热管垂直设置在安装底座上，散热片有多片且等间距设置，散热片设置在蒸发腔式导热管上，散热片与蒸发腔式导热管相互垂直。蒸发腔式导热管结构为一个内部具有中空腔室的金属管，中空腔室内装有冷却液。此外还可设置风机并在散热片上设置翻边、扰流片和通孔结构。本实用新型适用于小型激光冷却机箱。

Description

一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器

技术领域

本实用新型属于半导体器件散热技术领域，具体涉及一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器。

背景技术

半导体激光器(LD)又名激光二极管，是以半导体材料为工作物质的激光器，是实际应用中最重要的一类激光器。半导体激光器工作时会大量发热，因此激光器通常要设置配套的冷却装置。

根据激光器中LD器件的发热功率及TEC特性曲线，综合考虑取TEC器件的工作点为冷热两面温差为40℃，电流为6A，电压为17.5V。此时4个TEC的总发热功率为420W，所以散热器上的总热量为600W。经过计算，在此热量下现有的风冷散热器温升最好只能做到40℃。此时若要LD器件表面温度不超过35℃，环境温度就不能超过35℃。若要用普通的热管散热器，由于总热量太大，需要10支以上的热管才能确保热管的传热极限不被突破，这样会增加冷却机箱的体积，而且普通热管散热器的传热热阻较大，亦无法满足在55℃环境温度下LD器件按要求正常运行。

综上所述，现有的激光器散热装置散热效率较低，不能满足激光器在较高环境温度下工作的需求。

实用新型内容

针对上述现有的激光器散热装置散热效率较低，不能满足激光器在较高环境温度下工作的需求的缺陷，本实用新型提供一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其目的在于：提高散热器的散热效率，使得激光器可以在更高的环境温度下正常工作。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，包括安装底座、散热片和蒸发腔式导热管，所述蒸发腔式导热管垂直设置在安装底座上，散热片有多片且等间距设置在蒸发腔式导热管上，散热片与蒸发腔式导热管相互垂直。蒸发腔式导热管结构为一个内部具有中空腔室的金属管，中空腔室内装有冷却液。

采用该技术方案后，安装底座也是导热器，作用是将LD器件发出的热量传导给蒸发腔式导热管。由于散热器的设置方向为蒸发腔式导热管在安装底座的上部，因此液态的冷却液在中空腔室中位于接近安装底座的一端。吸收安装底座传来的热量后，冷却液挥发为气态上升。气态冷却液在上升的过程中将热量传输给散热片并冷凝为液态回落到中空腔室的底部。由于蒸发腔式导热管与安装底座的接触处的中空腔室内始终保留有液态的冷却液，因此该处的温度不会高于冷却液的沸点。因而这种蒸发腔式的散热器可以维持高效率的散热，不管环境温度如何，始终可以提供低于冷却液沸点的冷却环境，从而提高激光器可以工作的环境温度。此外，由于蒸发腔式导热管中冷却液汽化和液化的循环，在同等散热效率小，可以设置更少的散热片，因而可以有效减小散热器的体积。

优选的，蒸发腔式导热管有四个，四个蒸发腔式导热管设置在安装底座上并且排布成正方形。该优选方案的设计使得器件表面可以散热更均匀。

优选的，散热片形状为矩形，散热片相对的两边设置有翻边，翻边的高度与相邻两片散热片之间的距离一致。该优选方案的主要目的是可以设置风机从散热片的侧面进风，从而大大提高散热效率。风机的设置方向为散热片不具有翻边的方向，翻边的作用是使得空气流动更加集中在散热片之间。

进一步优选的，散热片的中心处设置有扰流片Ⅰ，所述扰流片Ⅰ是与散热片垂直设置的金属片。

进一步优选的，扰流片Ⅰ的形状为扁平状，扰流片Ⅰ的长度方向与散热片设置有翻边的边垂直，扰流片Ⅰ的高度与相邻散热片之间的距离一致。

进一步优选的，扰流片Ⅰ是V形的金属片，扰流片Ⅰ两端连线的方向与散热片设置有翻边的边垂直，扰流片Ⅰ的高度与相邻散热片之间的距离一致。

进一步优选的，散热片上设置有通孔Ⅰ，通孔Ⅰ的边缘的一部分与扰流片Ⅰ的一个侧面配合。

进一步优选的，散热片上设置有翻边的边缘处设置有扰流片Ⅱ，扰流片Ⅱ是与散热片垂直设置的金属片，扰流片Ⅱ与散热片上设置有翻遍的边具有一个角度。

进一步优选的，散热片上设置有通孔Ⅱ，通孔Ⅱ的边缘的一部分与扰流片Ⅱ的一个侧面配合。

上述优选方案设置扰流片Ⅰ和扰流片Ⅱ，并在扰流片Ⅰ和扰流片Ⅱ的一侧设置有通孔Ⅰ和通孔Ⅱ。上述扰流片和通孔的作用是扰乱空气在散热片之间的流动方向，产生湍流，使得空气与散热片接触更加充分，从而提高散热效率。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.由于蒸发腔式导热管与安装底座的接触处的中空腔室内始终保留有液态的冷却液，因此该处的温度不会高于冷却液的沸点。因而这种蒸发腔式的散热器可以维持高效率的散热，不管环境温度如何，始终可以提供低于冷却液沸点的冷却环境，从而提高激光器可以工作的环境温度。

2.由于蒸发腔式导热管中冷却液汽化和液化的循环，在同等散热效率小，可以设置更少的散热片，因而可以有效减小散热器的体积。

3.四个蒸发腔式导热管设置在安装底座上并且排布成正方形，使得器件表面可以散热更均匀。

4.设置风机从散热片的侧面进风，从而大大提高散热效率。翻边使得空气流动更加集中在散热片之间。

5.设置扰流片和通孔的作用是扰乱空气在散热片之间的流动方向，产生湍流，使得空气与散热片接触更加充分，从而提高散热效率。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型实施例1的主视图；

图2是本实用新型实施例1的侧视图；

图3是本实用新型实施例1的俯视图；

图4是本实用新型实施例1的三维结构示意图；

图5是本实用新型实施例2的主视图；

图6是本实用新型实施例2的俯视图；

图7是本实用新型实施例3的俯视图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1至图7对本实用新型作详细说明。

实施例1

一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，如图1至图4，包括安装底座3、散热片2和蒸发腔式导热管1。安装底座3设置在需要散热的LD器件上。蒸发腔式导热管1结构为一个内部具有中空腔室的金属管，中空腔室内装有冷却液。蒸发腔式导热管1有四个，四个蒸发腔式导热管1设置在安装底座3上并且排布成正方形。散热片2有多片且等间距设置，散热片2上设置有四个用于安装蒸发腔式导热管1的安装孔，蒸发腔式导热管1通过安装孔与散热片2进行安装，散热片2与蒸发腔式导热管1相互垂直。散热片2形状为矩形，散热片2相对的两边设置有翻边4，翻边4的高度与相邻两片散热片2之间的距离一致。散热片2旁边还设置有一个EBM DV63182TDH4P型风机，风机正对散热片2不具有翻边4的一边。

安装底座3也是导热器，作用是将LD器件发出的热量传导给蒸发腔式导热管1。本实施例的设置方向为蒸发腔式导热管1在安装底座3的上部，因此液态的冷却液在中空腔室中位于接近安装底座3的一端。吸收安装底座3传来的热量后，冷却液挥发为气态上升。气态冷却液在上升的过程中将热量传输给散热片2并冷凝为液态回落到中空腔室的底部。由于蒸发腔式导热管1与安装底座3的接触处的中空腔室内始终保留有液态的冷却液，因此该处的温度不会高于冷却液的沸点。该实施例可保证在55℃环境温度下LD器件表面温度不超过35℃。

实施例2

在实施例1的基础上，如图5、图6所示：

所述散热片2的中心处设置有扰流片Ⅰ5，所述扰流片Ⅰ5是与散热片2垂直设置的金属片。扰流片Ⅰ5的形状为扁平状，扰流片Ⅰ5的长度方向与散热片2设置有翻边4的边垂直，扰流片Ⅰ5的高度与相邻散热片2之间的距离一致。所述散热片2上设置有通孔Ⅰ7，通孔Ⅰ7的形状是矩形，通孔Ⅰ7的一条边与扰流片Ⅰ5的面朝风机的侧面配合。散热片2上设置有翻边4的边缘处设置有扰流片Ⅱ6，扰流片Ⅱ6是与散热片2垂直设置的金属片，扰流片Ⅱ6与散热片2上设置有翻遍4的边具有一个角度。散热片2上设置有通孔Ⅱ8，通孔Ⅱ8为三角形，通孔Ⅱ8的一条边与扰流片Ⅱ6的面朝风机的侧面配合。扰流片Ⅰ5、扰流片Ⅱ6、通孔Ⅰ7和通孔Ⅱ8的目的是扰乱空气在散热片2之间的流动方向，产生湍流，使得空气与散热片2接触更加充分，从而提高散热效率。

实施例3

实施例1的基础上，如图7所示：

所述散热片2的中心处设置有扰流片Ⅰ5，所述扰流片Ⅰ5是与散热片2垂直设置的金属片。扰流片Ⅰ5是V形的金属片，扰流片Ⅰ5两端连线的方向与散热片2设置有翻边4的边垂直，扰流片Ⅰ5具V形底部的一端朝向风机，扰流片Ⅰ5的高度与相邻散热片2之间的距离一致。所述散热片2上设置有通孔Ⅰ7，通孔Ⅰ7的形状是矩形，通孔Ⅰ7的一条边与扰流片Ⅰ5的面朝风机的侧面配合。散热片2上设置有翻边4的边缘处设置有扰流片Ⅱ6，扰流片Ⅱ6是与散热片2垂直设置的金属片，扰流片Ⅱ6与散热片2上设置有翻遍4的边具有一个角度。散热片2上设置有通孔Ⅱ8，通孔Ⅱ8为三角形，通孔Ⅱ8的一条边与扰流片Ⅱ6的面朝风机的侧面配合。扰流片Ⅰ5、扰流片Ⅱ6、通孔Ⅰ7和通孔Ⅱ8的目的是扰乱空气在散热片2之间的流动方向，产生湍流，使得空气与散热片2接触更加充分，从而提高散热效率。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：包括安装底座(3)、散热片(2)和蒸发腔式导热管(1)，所述蒸发腔式导热管(1)垂直设置在安装底座(3)上，散热片(2)有多片且等间距设置在蒸发腔式导热管(1)上，散热片(2)与蒸发腔式导热管(1)相互垂直。

2.按照权利要求1所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述蒸发腔式导热管(1)有四个，四个蒸发腔式导热管(1)设置在安装底座(3)上并且排布成正方形。

3.按照权利要求1所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述散热片(2)形状为矩形，散热片(2)相对的两边设置有翻边(4)，翻边(4)的高度与相邻两片散热片(2)之间的距离一致。

4.按照权利要求3所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述散热片(2)的中心处设置有扰流片Ⅰ(5)，所述扰流片Ⅰ(5)是与散热片(2)垂直设置的金属片。

5.按照权利要求4所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述扰流片Ⅰ(5)的形状为扁平状，扰流片Ⅰ(5)的长度方向与散热片(2)设置有翻边(4)的边垂直，扰流片Ⅰ(5)的高度与相邻散热片(2)之间的距离一致。

6.按照权利要求4所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述扰流片Ⅰ(5)是V形的金属片，扰流片Ⅰ(5)两端连线的方向与散热片(2)设置有翻边(4)的边垂直，扰流片Ⅰ(5)的高度与相邻散热片(2)之间的距离一致。

7.按照权利要求5或6所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述散热片(2)上设置有通孔Ⅰ(7)，通孔Ⅰ(7)的边缘的一部分与扰流片Ⅰ(5)的一个侧面配合。

8.按照权利要求3所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述散热片(2)上设置有翻边(4)的边缘处设置有扰流片Ⅱ(6)，扰流片Ⅱ(6)是与散热片(2)垂直设置的金属片，扰流片Ⅱ(6)与散热片(2)上设置有翻边(4)的边具有一个角度。

9.按照权利要求8所述的一种用于小型激光冷却机箱的蒸发腔散热器，其特征在于：所述散热片(2)上设置有通孔Ⅱ(8)，通孔Ⅱ(8)的边缘的一部分与扰流片Ⅱ(6)的一个侧面配合。