CN209401976U - 一种宏通道半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，包括激光模块(1)和热沉模块(2)，热沉模块(2)包括热沉主体(21)、设置于热沉主体(21)上端开口向前的出水孔(22)，设置于热沉主体(21)下端开口向上的进水孔(23)，进水孔(23)的出水面积不大于横截面积。本实用新型提供的宏通道半导体激光器，设计一种新结构的宏通道热沉，激光器的各部分配合设计，大大提高了热沉散热效率，热沉直接作为正极端，组装简单，结构轻巧。

Description

一种宏通道半导体激光器

技术领域

本实用新型涉及半导体激光技术领域，具体涉及一种宏通道半导体激光器。

背景技术

激光技术是新世纪一项重要的科学技术，高功率半导体激光器是激光行业的核心组成部分，在激光显示、材料加工、激光通信，激光医疗、3D打印等领域具有广泛应用，半导体激光器因体积小、重量轻、寿命长、功耗低、波长覆盖广的特点，特别适用于激光医疗设备。

市场对激光器输出的功率要求越来越大，如何使光功率输出最大化，达到激光器的长期稳定性及可靠性，关键在于提高激光器散热能力。目前普遍采用的散热方式有微通道水冷型、传导冷却型以及一般的通水冷却，微通道水冷容易导致微通道管壁腐蚀或者堵塞，且由于制冷通道直径小，导致加工难度极大，组装工艺复杂，结构不密封时容易导致短路，暴露在空气中出现性能降低甚至失效；传导冷却和一般的通水冷却散热效率较低，且由于内部引线及螺丝孔位占用空间，结构冗杂，引线规格制约了激光器功率的增加。

发明内容

本实用新型为解决现有技术中存在的半导体激光器散热功率较低，结构冗杂，限制激光器功率增加的问题，提供一种宏通道半导体激光器，设计一种新的热沉结构，加工要求简单，以热沉本体直接作为正极端，节省安装空间，避免电流引线规格限制半导体激光器功率提升，适用于激光医疗美容行业的手持使用。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，包括激光模块和热沉模块，热沉模块包括热沉主体、设置于热沉主体上端开口向前的出水孔，设置于热沉主体下端开口向上的进水孔，进水孔的出水面积不大于横截面积。进水孔直接设置为开口向上，出水孔设置为开口向前，减少安装空间，进水孔的出水面积不大于其横截面积，可以增加冷却水流速，提高散热效率。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，作为优选方式，热沉模块还包括设置于热沉主体底部的基座，基座与热沉主体一体成型，基座下方设置有与进水孔相连的进水口、与出水孔相连的出水口，基座后端设置有正极引线孔。本实用新型提供的半导体激光器结构轻便，设置基座便于放置稳定，另外基座的设置可以增加进水口、出水口的深度，使冷却水与散热齿充分接触，提高散热效率，热沉主体直接作为正极，使激光器功率不收引线规格的限制，热沉主体底部一体成型基座，为进一步提供激光器功率提供空间。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，作为优选方式，热沉模块还包括设置于进水孔、出水孔前端的散热齿和用于固定散热齿的散热齿背板，散热齿背板与热沉主体焊接密封。散热齿和散热齿背板都采用良导热材料，激光模块工作时产生的热量传导至散热齿背板和散热齿，散热齿分布与整个水流内腔，与冷却水充分接触，从而达到有效散热；在热沉结构设计中，增加散热齿长度，从而增大了水流的内腔空间，提高散热效率；散热齿背板与热沉主体通过焊接密封在一起，避免冷却水渗透影响激光模块工作。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，作为优选方式，激光模块包括至少一组激光单元，激光单元包括正电极、负电极和以金锡焊料焊接在正电极、负电极之间的激光巴条，激光单元之间串联焊接，激光单元与绝缘散热陶瓷焊接固定，绝缘散热陶瓷与散热齿背板焊接固定。激光单元以铟焊料与绝缘陶瓷焊接，激光单元之间以铟焊料串联焊接后再以铟焊料焊接在热沉上，激光单元工作产生的热量通过绝缘散热陶瓷传导至散热齿，散热齿与冷却水接触从而达到散热的目的，保障激光单元正常工作。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，作为优选方式，激光模块还包括设置在热沉主体上方的覆铜板，固定在覆铜板上方且与负电极焊接的带引线的负极铜箔，固定在负极铜箔上方的负极板，与正电极和热沉主体焊接的带引线的正极铜箔，覆铜板、负极铜箔、负极板与热沉主体绝缘固定连接，负极板后端设置有负极引线孔。热沉主体直接作为正极端，避免电流受引线型号的限制，节省安装空间，负极板与热沉主体通过耐高温绝缘胶粘合，避免螺丝固定安装的空间限制，精简了半导体激光器体积，减轻重量，使激光器便于移动和安装。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，作为优选方式，覆铜板、负极铜箔、负极板形成导电通路，覆铜板、负极铜箔、负极板与热沉主体通过耐高温绝缘胶固定连接。负极板与热沉基座的外形相同，正极引线孔和负极引线孔对称设置。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，作为优选方式，基座和负极板后部设置有突出部，正极引线孔、负极引线孔设置在突出部上。将正极引线孔和负极引线孔设置在相应的突出部上，可以减轻激光器重量，节约制造成本。

本实用新型提供一种宏通道半导体激光器，作为优选方式，热沉模块外侧设置有外壳，外壳与热沉主体以耐高温绝缘胶固定连接，外壳前端设置有镜片，镜片与外壳粘合固定。增加外壳设计，外壳采用绝缘不导热材料制成，避免作为正极的热沉主体和负极板之前因外界环境造成短路同时提供良好的使用手感，镜片的设置有利于保护激光模块避免外界环境破坏其正常使用。

本实用新型在使用过程中，包括以下步骤：

S1、进出水孔接入冷水机循环水，设定冷却水压力和温度；

S2、引线孔接入电源，设定电压和电流；

S3、电流通过外部引线流经正电极、激光巴条、负电极，激光射出，电光转换损耗产生的热量通过正、负电极片，经由绝缘散热陶瓷传递到散热齿，散热齿与冷却水接触将热量带走。

本实用新型提供的宏通道半导体激光器，直接以热沉主体作为正电极，避免了引线型号对激光器功率提升至限制，同时节省安装空间，简化激光器体积，减轻重量；负极板与热沉主体通过高温绝缘胶粘合，进一步提高密封性，避免螺丝安装的空间设计，使激光器结构轻巧，便于手持使用。

本实用新型进一步设计一种热沉结构，增加了热沉内部散热齿的长度，加深了内腔深度，进水孔开口向上，出水孔开口向前，节省安装空间；增加基座设计，扩大了进出水孔的直径和深度，增加了水流量，从而提高了散热效率，加工成本低对冷却水的水质没有要求，避免了水通道堵塞的问题。

本实用新型进一步在确定半导体激光器功率的基础上，确定激光单元数量从而设计热沉尺寸，根据热沉尺寸及内部水流空间确定热沉正极部分及散热齿长度，优化进出水孔尺寸设计，根据热沉的尺寸设计外壳尺寸，因而可以满足300～1400W功率半导体激光器散热需求，同时使激光器体积精巧轻便。

附图说明

图1为一种宏通道半导体激光器装配示意图；

图2为一种宏通道半导体激光器热沉立体图；

图3为一种宏通道半导体激光器后部立体图；

图4为一种宏通道半导体激光器热沉内部水流空间示意图。

附图标记：1、激光模块；11、正电极；12、负电极；13、激光巴条；14、绝缘散热陶瓷；15、覆铜板；16、负极铜箔；17、正极铜箔；18、负极板；19、负极引线孔；

2、热沉模块；21、热沉主体；22、出水孔；23、进水孔；24、基座；25、进水口；26、出水口；27、正极引线孔；28、散热齿；29、散热齿背板；

3、外壳；31、镜片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。

实施例1

如图1、4所示，一种宏通道半导体激光器，包括激光模块1和热沉模块2，热沉模块2包括热沉主体21、设置于热沉主体21上端开口向前的出水孔22，设置于热沉主体21下端开口向上的进水孔23，进水孔23的出水面积不大于其横截面积，还包括设置于进水孔23、出水孔22前端的散热齿28和用于固定散热齿28的散热齿背板29，散热齿背板29与热沉主体21焊接密封，如图2所示，还包括设置于热沉主体21底部的基座24，基座24与热沉主体21一体成型，基座24下方设置有与进水孔23相连的进水口25、与出水孔22相连的出水口26，基座24后端设置有正极引线孔27。

如图1所示，激光模块1包括至少一组激光单元，激光单元包括正电极11、负电极12和以金锡焊料焊接在正电极11、负电极12之间的激光巴条13，激光单元之间串联焊接，激光单元与绝缘散热陶瓷14焊接固定，绝缘散热陶瓷14与散热齿背板29焊接固定，激光模块1还包括设置在热沉主体21上方的覆铜板15，固定在覆铜板15上方且与负电极12焊接的带引线的负极铜箔16，固定在负极铜箔16上方的负极板18，与正电极11和热沉主体21焊接的带引线的正极铜箔17，覆铜板15、负极铜箔16、负极板18与热沉主体21绝缘固定连接，负极板18后端设置有负极引线孔19，覆铜板15、负极铜箔16、负极板18形成导电通路，覆铜板15、负极铜箔16、负极板18与热沉主体21通过耐高温绝缘胶固定连接。

如图3所示，基座24和负极板18后部设置有突出部，正极引线孔27、负极引线孔19设置在突出部上。

如图1所示，热沉模块2外侧设置有外壳3，外壳3与热沉主体21以耐高温绝缘胶固定连接，外壳3前端设置有镜片31，镜片31与外壳3粘合固定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种宏通道半导体激光器，包括激光模块(1)和热沉模块(2)，其特征在于：所述热沉模块(2)包括热沉主体(21)、设置于所述热沉主体(21)上端开口向前的出水孔(22)，设置于所述热沉主体(21)下端开口向上的进水孔(23)，所述进水孔(23)的出水面积不大于所述进水孔(23)的横截面积。

2.根据权利要求1所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：还包括设置于所述热沉主体(21)底部的基座(24)，所述基座(24)与所述热沉主体(21)一体成型，所述基座(24)下方设置有与所述进水孔(23)相连的进水口(25)、与所述出水孔(22)相连的出水口(26)，所述基座(24)后端设置有正极引线孔(27)。

3.根据权利要求2所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：还包括设置于所述进水孔(23)、所述出水孔(22)前端的散热齿(28)和用于固定所述散热齿(28)的散热齿背板(29)，所述散热齿背板(29)与所述热沉主体(21)焊接密封。

4.根据权利要求3所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：所述激光模块(1)包括至少一组激光单元，所述激光单元包括正电极(11)、负电极(12)和以金锡焊料焊接在所述正电极(11)、负电极(12)之间的激光巴条(13)，所述激光单元之间串联焊接，所述激光单元与绝缘散热陶瓷(14)焊接固定，所述绝缘散热陶瓷(14)与所述散热齿背板(29)焊接固定。

5.根据权利要求4所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：所述激光模块(1)还包括设置在所述热沉主体(21)上方的覆铜板(15)，固定在所述覆铜板(15)上方且与所述负电极(12)焊接的带引线的负极铜箔(16)，固定在所述负极铜箔(16)上方的负极板(18)，与所述正电极(11)和所述热沉主体(21)焊接的带引线的正极铜箔(17)，所述覆铜板(15)、所述负极铜箔(16)、所述负极板(18)与所述热沉主体(21)绝缘固定连接，所述负极板(18)后端设置有负极引线孔(19)。

6.根据权利要求5所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：所述覆铜板(15)、所述负极铜箔(16)、所述负极板(18)形成导电通路，所述覆铜板(15)、所述负极铜箔(16)、所述负极板(18)与所述热沉主体(21)通过耐高温绝缘胶固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：基座(24)和所述负极板(18)后部设置有突出部，所述正极引线孔(27)、所述负极引线孔(19)设置在所述突出部上。

8.根据权利要求1所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：所述热沉模块(2)外侧设置有外壳(3)，所述外壳(3)与所述热沉主体(21)以耐高温绝缘胶固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种宏通道半导体激光器，其特征在于：所述外壳(3)前端设置有镜片(31)，所述镜片(31)与所述外壳(3)粘合固定。