CN217957076U - 一种用于光模块的工业级温度调控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于光模块的工业级温度调控设备，包括温控组件，所述温控组件包括TEC模块、均温体以及散热件，所述TEC模块的一端与所述散热件连接，所述TEC模块的另一端与所述均温体连接，待测光模块位于均温体提供的腔体内，还包括涡流管以及连接阀，所述连接阀的一端与所述散热件连接，连接阀的另一端与所述涡流管的冷气排出口连接。本实用新型通过在散热件的一端通过连接阀连接涡流管，利用涡流管产生的低温冷气使得散热件的温度降低，继而使得TEC模块可以在较小的温差下就能够使待测光模块达到‑40℃的目标温度，继而提高TEC的能效。

Description

一种用于光模块的工业级温度调控设备

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，具体涉及一种用于光模块的工业级温度调控设备。

背景技术

随着时代发展，传统的光模块高低温产生设备已逐步不能满足生产制造的需求。传统高低温产生设备以电温箱、液氮温箱为代表，其劣势逐渐显露：能效低，不能针对局部微小空间进行温控，内部空间热量不均匀，等等。

近年来，部分光模块厂商根据自身的需求，自制或定制了一些简易的基于TEC技术的温控设备。这类设备较传统温箱有了较大改良，包括温控组件和评估电路板（或称为评估板），温控组件包括TEC模块、均温体以及散热件，TEC模块的一端与散热件连接，TEC模块的一端与均温体连接，待测光模块位于均温体通过的腔体内，评估电路板与待测光模块电性连接，以为其提供电源和测试信号，利用TEC模块通电后两端产生温差，使得待测光模块的温度达到目标范围。但由于TEC技术原理的限制，TEC器件两端温差有极限，通常在60℃左右，且温差越大冷热转换效率越差，当目标温度为[-40，0]℃时，TEC器件的能效会逐渐降低，尤其是接近目标温度-40℃时，TEC器件能效会变得非常低，因此光模块目标温度达到-40℃实际很困难，且效率低。继而，也很难覆盖光模块的工业级目标温度（-40，+85）摄氏度的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于光模块的工业级温度调控设备，主要解决现有技术在实现光模块目标温度为[-40，0]℃时TEC能效低的问题，其次解决现有技术中光模块温控设备难以覆盖光模块的工业级目标温度的需求问题，具有能效高以及满足光模块的工业级目标温度需求的有益效果。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种用于光模块的工业级温度调控设备，包括温控组件，所述温控组件包括TEC模块、均温体以及散热件，所述TEC模块的一端与所述散热件连接，所述TEC模块的另一端与所述均温体连接，待测光模块位于均温体提供的腔体内，还包括涡流管以及连接阀，所述连接阀的一端与所述散热件连接，连接阀的另一端与所述涡流管的冷气排出口连接。

为解决现有技术中在实现光模块目标温度为[-40，0]℃时TEC能效低的问题，在本技术方案中，TEC模块的一端与散热件连接，TEC模块的另一端与均温体连接，待测光模块位于均温体提供的腔体内，而TEC模块在通电后，两端具有较大的温差，从而使得待测光模块和散热件具有温度差，而由于涡流管的设置，使得涡流管产生的冷气可以通过连接阀输向散热件，冷气的注入使得TEC模块与散热件连接的那端能够轻易降温至5℃以下，因此TEC模块只需要制造小于50℃温差就可以轻松使得光模块的目标温度达到[-40，0]℃的要求，即涡流管冷气的注入和TEC模块工作的结合，使得TEC模块能够以较小的功率输入便能达到-40℃以下的温度，提高了TEC的能效。同时，TEC模块与涡流管的结合相较于现有中的高低温生产设备而言，体积更加小巧，因此既能够节约设备成本，还能够更加灵活的布置生产线。

优选的，连接阀的所述另一端设置有两个可切换的连接口，其中一个连接口用于连接涡流管的冷气排出口，另一个连接口用于连接常温空气注入口。

本技术方案中，通过连接阀连接常温空气注入口，对于[0，85]℃的目标温度范围，只需将常温空气通过连接阀输入到散热件，而常温空气约在25℃，TEC能够制造+/-60℃以上的温差，且由于光模块存在一定的工作功率，待测光模块表壳温度会高于均温体温度，因此TEC能够以较小的功率输入便能达到[0，85]℃的目标温度范围。此阶段无需借助涡流管对散热器降温，可以节省压缩空气的使用量。综上所述，配合涡流管，能够满足光模块的[-40，85]℃的工业级目标温度需求。

优选的，所述温控组件还包括均温体，所述均温体提供有容纳腔，用于容纳所述待测光模块。

本技术方案中，待测光模块放置在均温体内，均温体能够使得待测光模块的外壳在各个方向和位置均处于同样的温度环境内，对光模块进行降温或升温时能够降低热量损耗，具有能效高的优点。

优选的，所述均温体的外部包覆有隔热材料层。本技术方案中，通过设置隔热材料层，可以使得均温体避免与外部环境进行热交换，继而降低热损耗。

实施例中，所述的用于光模块的工业级温度调控设备还包括为待测光模块提供电源和测试信号的评估电路板，所述评估电路板与所述待测光模块电连接。

优选的，所述评估电路板带有可供待测光模块插拔的连接器，且该连接器处于均温体内部，评估板的其余结构处于均温体外部。由于评估电路板主要元件处于均温体外部，不会随待测试光模块进行频繁的温变，因此能够提升评估电路板的使用寿命，有效的降低使用损耗。

优选的，所述散热件为散热片或者冷排管。

为解决散热问题，散热件可以选择通过风降温的散热片，或者通过水冷降温的冷排管，均能起到良好的散热效果。

优选的，所述涡流管包括管体，所述管体上构造有压缩空气接入口，管体两端分别构造有热气排出口和所述冷气排出口。

为解决冷气的产生问题，通过涡流管接收压缩空气，然后使得高温热气从管体的一端的热气排出口排出，低温冷气从冷气排出口排出，而冷气可通过连接阀用于散热件的降温。

优选的，所述涡流管设置有调节阀，用于调节冷气的风量和温度。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型通过在散热件的一端通过连接阀连接涡流管，利用涡流管产生的低温冷气使得散热件的温度降低，继而使得TEC模块可以在较小的温差下就能够使待测光模块达到-40℃的目标温度，即给TEC模块输入较小功率电流即可使待测光模块达到-40℃的目标温度，继而提高TEC的能效。同时，TEC模块与涡流管的结合相较于现有中的高低温生产设备而言，体积更加小巧，因此既能够节约设备成本，还能够更加灵活的布置生产线。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种用于光模块的工业级温度调控设备的原理示意图；

图2为本实用新型实施例提供的涡流管的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

100-温控组件，110-TEC模块，120-均温体，130-散热件，200-涡流管，210-管体，220-压缩空气接入口，230-热气排出口，231-调节阀，240-冷气排出口，300-连接阀，400-待测光模块，500-评估电路板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种用于光模块的工业级温度调控设备，包括温控组件100、涡流管200以及连接阀300，所述温控组件100包括TEC模块110、均温体120以及散热件130，所述TEC模块110的一端与所述散热件130连接，所述TEC模块110的另一端与所述均温体120连接，所述均温体120用于容纳待测光模块400。

如图1所示，本实施例中的连接阀提供有两个可切换的连接口，其中一个连接口用于连接涡流管200的冷气排出口，以接收所述涡流管200排出的冷气，另一个连接口用于连接常温空气注入口（图中未标示），以接收注入的常温空气。需要注意的是，同一时间只能选择其中一个接口与散热件连接，即要么向散热件输入涡流管排出的冷气，要么向散热件输入常温空气。

为解决现有技术中光模块温控设备难以覆盖光模块的工业级目标温度的需求问题，在本实施例中，如图1所示，TEC模块110的一端与散热件130连接，TEC模块110的另一端与均温体120连接，待测光模块400放置在均温体120内，而均温体120外部使用隔热材料实现完全包裹，避免了与外部环境发生热交换，因此能够使得待测光模块400的外壳在各个方向和位置均处于同样的温度环境内；而TEC模块110在通电后，热量会从一端流向另一端，继而形成冷端和热端，因此TEC模块110的冷端与热端具有较大的温差，通常在60℃左右，从而使得均温体120和散热件130具有温度差；而由于涡流管200的设置，使得涡流管200产生的冷气可以通过连接阀300输向散热件130；因此当光模块的目标温度为[-40，0]℃时，冷气的注入使得TEC模块110与散热件130连接的那端能够轻易降温至5℃以下，因此TEC模块只需要制造小于50℃温差就可以轻松使得光模块的目标温度达到[-40，0]℃的要求，即涡流管200冷气的注入和TEC模块110工作的结合，使得TEC模块110与均温体120连接的一端能够以较小的功率输入便能达到-40℃以下的温度，从而使得均温体120内部嵌入的待测光模块400达到目标温度。

而对于[0，85]℃的目标温度范围，只需将常温空气（此时涡流管停止工作，不接入散热件130）通过连接阀300输入到散热件130，而常温空气约在25℃，且TEC可产生+/-60℃的温差，从而使得TEC模块110与均温体120连接的一端能够以较小的功率输入便能达到[0，85]℃的目标温度范围，均温体120内部嵌入的待测光模块400也能够因此达到目标温度范围。

因此，本实施例中提供的光模块的工业级温度调控设备，能够轻松满足光模块的[-40，85]℃的工业级目标温度需求。同时，TEC模块110与涡流管200的结合相较于现有中的高低温生产设备而言，体积更加小巧，因此既能够节约设备成本，还能够更加灵活的布置生产线。此外，由于均温体120的设置，能够确保一个温度均衡的环境，对待测光模块进行降温或升温时能够降低热量损耗，具有能效高的优点。

如图1所示，用于光模块的工业级温度调控设备还包括为待测光模块400提供电源和测试信号的评估电路板500，评估电路板500带有可供待测光模块插拔的连接器，且该连接器处于均温体内部，评估电路板500的其余结构，尤其是主要元件处于均温体外部。

在本实施例中，评估电路板500将电源及信号输送给均温体120内部嵌入的待测光模块400，评估电路板500的一部分嵌设在均温体120内，从而能够与待测光模块400实现电连接，而评估电路板500的绝大部分结构处于均温体120以外，避免了评估电路板500长时间处于变温环境中，因此能够提升评估电路板的使用寿命，有效的降低使用损耗。

在上述实施例中，散热件130可以选择通过风冷降温的散热片，或者通过水冷降温的冷排管，两者均能起到良好的散热效果。

另外需要说明的是，本实施例中对于TEC模块、均温体、散热件、评估电路板等部件，没有进行结构改进，均采用现有技术中的结构及连接方式。

请参阅图2，本实施例中，所述涡流管200包括管体210，所述管体210上构造有压缩空气接入口220，管体210两端分别构造有热气排出口230和冷气排出口240，热气排出口230和冷气排出口240分别位于压缩空气接入口220的两侧，所述冷气排出口240与所述连接阀300相连。

如图2所示，在本实施例中，压缩后的常温空气从压缩空气接入口220进入到管体210内部，然后使得压缩空气加速到音速后产生涡流，从而分离出冷、热两股气流（涡流管的工作原理为现有技术），热气流从管体210的一端的热气排出口230排出，冷气流从冷气排出口240排出，而冷气便可通过连接阀300进入散热件130中，使得散热件130整体处于一个低温的状态，从而能够在待测光模块400降温时降低TEC模块110工作的功率损耗。

如图2所示，在本实施例中，为解决涡流管200排出气体温度的调节问题，在热气排出口230处设置有调节阀231，通过调节阀231可以控制热气的排出流量，从而便可实现对热气和冷气温度的调节。

本实用新型上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于光模块的工业级温度调控设备，包括温控组件，所述温控组件包括TEC模块、均温体以及散热件，所述TEC模块的一端与所述散热件连接，所述TEC模块的另一端与所述均温体连接，待测光模块位于均温体提供的腔体内，其特征在于，还包括涡流管以及连接阀，所述连接阀的一端与所述散热件连接，连接阀的另一端与所述涡流管的冷气排出口连接。

2.根据权利要求1所述的用于光模块的工业级温度调控设备，其特征在于，连接阀的所述另一端设置有两个可切换的连接口，其中一个连接口用于连接涡流管的冷气排出口，另一个连接口用于连接常温空气注入口。

3.根据权利要求1所述的用于光模块的工业级温度调控设备，其特征在于，所述均温体的外部包覆有隔热材料层。

4.根据权利要求1所述的用于光模块的工业级温度调控设备，其特征在于，还包括为待测光模块提供电源和测试信号的评估电路板，所述评估电路板与所述待测光模块电连接。

5.根据权利要求4所述的用于光模块的工业级温度调控设备，其特征在于，所述评估电路板带有可供待测光模块插拔的连接器，且该连接器处于均温体内部，评估电路板的其余结构处于均温体外部。

6.根据权利要求1所述的用于光模块的工业级温度调控设备，其特征在于，所述散热件为散热片或者冷排管。

7.根据权利要求1所述的用于光模块的工业级温度调控设备，其特征在于，所述涡流管包括管体，所述管体上构造有压缩空气接入口，管体两端分别构造有热气排出口和所述冷气排出口。

8.根据权利要求7所述的用于光模块的工业级温度调控设备，其特征在于，所述涡流管设置有调节阀，用于调节冷气的风量和温度。

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