CN214625716U - 激光器散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光器散热装置，包括导热片、制冷单元以及冷却模块，所述导热片设于激光器与制冷单元之间，且与激光器和制冷单元紧密贴合，制冷单元包括制冷片和雾化制冷模块，所述雾化制冷模块与冷却模块之间设有冷却液输入管道和冷却液输出管道。通过导热片将激光器产生的热量导出至制冷单元，冷却液输入管道将冷却液输送到制冷单元中吸收热量，达到制冷的效果，吸收热量之后的冷却液通过冷却模块进行冷却之后再次输送至制冷单元进行循环使用，通过导热片、制冷单元和冷却模块相互配合使激光器维持稳定的工作温度，避免热量过高而影响正常工作，提高工作稳定性和使用寿命，该散热装置传热效率高，散热效果好，使用方便，效果稳定可靠。

Description

激光器散热装置

技术领域

本实用新型涉及光源散热技术领域，具体涉及一种激光器散热装置。

背景技术

随着半导体技术的发展，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)光源因具有高效，节能，环保、成本低以及寿命长等优点，正在取代传统的白炽灯和节能灯成为一种新型的照明光源，但LED亮度有限，在实际应用中具有诸多局限。

激光具有方向性强、能量集中和亮度高的特点，在各个领域广泛应用。通常激光器在工作时，输入的电能只有10％左右的能量转化为激光输出，剩余的90％左右的能量转化成热能的形式，如果这些热量不及时传递出去将对激光的光束质量以及输出功率都造成很大的影响。然而传统的被动风冷与半导体制冷法结合的冷却方式存在工作效率低、使用寿命短、以及无法应用在大功率器件上等缺陷。因此散热技术对于激光技术的应用至关重要。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，提供了一种传热效率高、散热效果好、使用方便的激光器散热装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种激光器散热装置，包括导热片、制冷单元以及冷却模块，所述导热片设于激光器与制冷单元之间，且与激光器和制冷单元紧密贴合，所述制冷单元包括制冷片和雾化制冷模块，所述雾化制冷模块与冷却模块之间设有冷却液输入管道和冷却液输出管道。

进一步的，所述雾化制冷模块包括喷雾腔和设于所述喷雾腔中的雾化喷嘴以及与所述雾化喷嘴相对应的金属热沉，所述金属热沉与所述制冷片贴合设置，所述冷却液输入管道连接所述冷却模块和雾化喷嘴，所述冷却液输出管道连接所述金属热沉与冷却模块。

进一步的，所述制冷片和金属热沉之间也设有导热片。

进一步的，所述导热片为导热银胶层。

进一步的，所述金属热沉上表面设有凸起和若干相互连通的沟槽，所述沟槽与所述冷却液输出管道连通。

进一步的，所述金属热沉与喷雾腔之间设有硅胶密封圈。

进一步的，所述冷却液输入管道上还设有过滤网、液压泵和节流阀。

进一步的，所述冷却液输出管道上还设有单向阀。

进一步的，所述冷却模块包括冷却箱、设于所述冷却箱内部的冷却液管道以及设于所述冷却液管道和冷却箱之间的相变材料，所述冷却箱上设有与冷却液管道相适配的通孔。

进一步的，所述冷却液管道弯曲堆叠形成多层螺旋管道。

本实用新型提供的激光器散热装置，包括导热片、制冷单元以及冷却模块，所述导热片设于激光器与制冷单元之间，且与激光器和制冷单元紧密贴合，所述制冷单元包括制冷片和雾化制冷模块，所述雾化制冷模块与冷却模块之间设有冷却液输入管道和冷却液输出管道。通过导热片将激光器产生的热量导出至制冷单元，冷却液输入管道将冷却液输送到制冷单元中吸收热量，达到制冷的效果，吸收热量之后的冷却液通过冷却模块进行冷却之后再次输送至制冷单元进行循环使用，通过导热片、制冷单元和冷却模块相互配合使激光器维持相对稳定的工作温度，避免热量过高而影响正常工作，提高工作稳定性和使用寿命，该散热装置传热效率高，散热效果好，使用方便，结构简单，效果稳定可靠。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施例中激光器散热装置的结构示意图；

图2是本实用新型一具体实施例中金属热沉的结构示意图；

图3是本实用新型一具体实施例中冷却模块的内部结构示意图。

图中所示：10、激光器；20、导热片；310、制冷片；321、喷雾腔；322、雾化喷嘴；323、金属热沉；324、凸起；325、沟槽；326、L型出水孔；327、硅胶密封圈；40、冷却模块；410、冷却箱；420、冷却液管道；510、冷却液输入管道；511、过滤网；512、液压泵；513、节流阀；520、冷却液输出管道；521、单向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述：

如图1所示，本实用新型提供了一种激光器散热装置，包括导热片20、制冷单元以及冷却模块40，所述导热片20设于激光器10与制冷单元之间，且与激光器10和制冷单元紧密贴合，所述制冷单元包括制冷片310和雾化制冷模块，所述雾化制冷模块与冷却模块40之间设有冷却液输入管道510和冷却液输出管道520。通过导热片20将激光器10产生的热量导出至制冷单元，冷却液输入管道510将冷却液输送到制冷单元中吸收热量，达到制冷的效果，吸收热量之后的冷却液通过冷却模块40进行冷却之后再次输送至制冷单元进行循环使用，通过导热片20、制冷单元和冷却模块40相互配合使激光器10维持相对稳定的工作温度，避免热量过高而影响正常工作，提高工作稳定性和使用寿命，该散热装置传热效率高，散热效果好，使用方便，结构简单，效果稳定可靠。

优选的，所述雾化制冷模块包括喷雾腔321和设于所述喷雾腔321中的雾化喷嘴322以及与所述雾化喷嘴322相对应的金属热沉323，所述金属热沉323与所述制冷片310贴合设置，所述冷却液输入管道510连接所述冷却模块40和雾化喷嘴322，所述冷却液输出管道520连接所述金属热沉323与冷却模块40。冷却液输入管道510将经过冷却模块40冷却后的冷却液输送至喷雾腔321中，通过雾化喷嘴322将冷却液雾化喷射，冷却液以雾状液体颗粒的形式吸附在金属热沉323的表面上，从而起到冷却金属热沉323的作用，吸收热量之后的冷却液从冷却液输出管道520输出至冷却模块40进行冷却后再次通过冷却液输入管道510输入喷雾腔321循环利用。本实施例中，金属热沉323采用铜材料制成，导热性能好，价格低廉。本实用新型采用的雾化喷射冷却方式是一个多种传热方式耦合的复杂交互传热过程，液滴突然撞击与气泡破裂时的液体对流传热以及气泡形成的相变传热。相对于传统的液冷，雾化喷射出的是雾状小液滴，这样更易于液体发生相变换热，提高了换热系数。

优选的，所述制冷片310和金属热沉323之间也设有导热片20，用于将制冷片310放出的热量快速传导至金属热沉323上，便于快速散热。本实施例中，导热片采用导热银胶层，导热率高，导热速度快，可以将激光器10发出的热量导出到制冷片310上，接着将制冷片310放出的热量导出到金属热沉323上。该制冷片310为半导体制冷片，也称热电制冷片，是一种热泵。其工作原理是利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。本实用新型通过雾化喷射冷却和半导体制冷片的结合冷却方式给泵浦源提供一个相对稳定的工作温度，主要因为喷雾冷却能快速有效、均匀的将半导体制冷片的制热端的热量带走。

优选的，所述冷却液输入管道510上还设有过滤网511、液压泵512和节流阀513，激光器10的工作环境是一个相对恒定的温度，激光器10刚开始工作时，释放的热量少，半导体制冷片的电流较小，节流阀的流量小，制冷相对弱。当激光器10工作了一段时间后，温度上升到一定值时，半导体制冷片的电流增大，同时节流阀513的流量增大，制冷增强，节流阀513可以通过电脑根据激光器10工作的时间及温度进行智能控制。

如图2所示，所述金属热沉323上表面设有凸起324和若干相互连通的沟槽325，所述沟槽325与所述冷却液输出管道520连通，本实施例中，金属热沉323上设有L型出水孔326，冷却液输出管道520与该L型出水孔326连接，沟槽325中的冷却液通过L型出水孔326进入冷却液输出管道520。冷却液以雾状液体颗粒的形式吸附在金属热沉323凸起324的表面上，当雾状液体颗粒到达一定厚度时，形成液体流到沟槽325内，当沟槽325内液体到达一定量时，冷却液通过金属热沉323上的孔经冷却液输出管道520流向冷却模块40进行冷却。金属热沉323上的凸起324可减少表面的冷却液的停留时间，增加雾状液体颗粒与金属热沉323接触面积，提高冷却效果，而沟槽325则可以加快液体回流到冷却模块。

优选的，所述冷却液输出管道520上还设有单向阀521，控制冷却液只能从金属热沉323一端流向冷却模块40，不能倒流。

优选的，所述金属热沉323与喷雾腔321之间设有硅胶密封圈327，该硅胶密封圈327为O型密封圈，通过在金属热沉323和喷雾腔321之间设置硅胶密封圈327进行密封，从而防止冷却液渗漏。

优选的，所述冷却模块40包括冷却箱410、设于所述冷却箱410内部的冷却液管道420以及设于所述冷却液管道420和冷却箱410之间的相变材料，所述冷却箱410上设有与冷却液管道420相适配的通孔。优选的，冷却液管道420弯曲堆叠形成多层螺旋管道，置于冷却箱410中，并通过安装板进行固定，冷却模块40中冷却液管道420和冷却箱410的缝隙中间填满相变材料，当冷却液温度上升到一定值时，相变材料吸收热量发生相变反应。冷却模块40的外壳材料采用隔热材料，防止内部填充的相变材料受环境温度的影响。冷却箱410可以由玻璃纤维、石棉、岩棉、气凝胶毡、真空板等制成。填充的相变材料可以由氯化石蜡、十水硼砂、石墨粉、二氧化硅、单硬脂酸甘油酯、氯化钠、高吸水树脂、十水硫酸钠、硝酸铵醋酸钠、硫酸铵、硫酸氢钠、明胶、碳纤维等组成。冷却液可以是纯净水或者乙二醇型冷却液，当冷却液的温度超过30度左右时、相变材料中吸热材料一部分开始融化吸热释放水分子，另一部分开始吸收水分子、吸热、最大限度的发挥吸热能力，从而达到恒温控温的目的，使冷却液的温度控制在30度左右。在该冷却模块40连续工作一段时间后，相变材料吸热饱和，此时可更换相变冷却模块。

Claims (10)

1.一种激光器散热装置，其特征在于，包括导热片、制冷单元以及冷却模块，所述导热片设于激光器与制冷单元之间，且与激光器和制冷单元紧密贴合，所述制冷单元包括制冷片和雾化制冷模块，所述雾化制冷模块与冷却模块之间设有冷却液输入管道和冷却液输出管道。

2.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述雾化制冷模块包括喷雾腔和设于所述喷雾腔中的雾化喷嘴以及与所述雾化喷嘴相对应的金属热沉，所述金属热沉与所述制冷片贴合设置，所述冷却液输入管道连接所述冷却模块和雾化喷嘴，所述冷却液输出管道连接所述金属热沉与冷却模块。

3.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述制冷片和金属热沉之间也设有导热片。

4.根据权利要求1或3所述的激光器散热装置，其特征在于，所述导热片为导热银胶层。

5.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述金属热沉上表面设有凸起和若干相互连通的沟槽，所述沟槽与所述冷却液输出管道连通。

6.根据权利要求2所述的激光器散热装置，其特征在于，所述金属热沉与喷雾腔之间设有硅胶密封圈。

7.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述冷却液输入管道上还设有过滤网、液压泵和节流阀。

8.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述冷却液输出管道上还设有单向阀。

9.根据权利要求1所述的激光器散热装置，其特征在于，所述冷却模块包括冷却箱、设于所述冷却箱内部的冷却液管道以及设于所述冷却液管道和冷却箱之间的相变材料，所述冷却箱上设有与冷却液管道相适配的通孔。

10.根据权利要求9所述的激光器散热装置，其特征在于，所述冷却液管道弯曲堆叠形成多层螺旋管道。

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