CN220066396U - 一种激光头冷却温度控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光头冷却温度控制器，本实用新型有效解决了现有微型激光器受制于其体积、作业空间影响而导致无法实现较好散热的问题；解决的技术方案包括：该冷却温度控制器可在需要时，安装在激光头上进行制冷降温，在不需要主动降温的时候，又可以拆下来，恢复激光头自然冷却方式，使用方式灵活，可以克服自然冷却激光头不能长时间工作的问题，又可将其拆下，恢复激光头自然冷却方式，保持紧凑的激光器体积，这增加了激光头自然冷却型激光器的使用场景，并保证激光输出的稳定性，有利于激光器的使用。

Description

一种激光头冷却温度控制器

技术领域

本实用新型属于激光头降温技术领域，具体涉及一种激光头冷却温度控制器。

背景技术

激光器在使用过程中，激光头会发热导致温度升高，影响激光的一致性。功率较大的激光器一般采用水冷等主动冷却方式进行降温，把激光头温度控制在一定范围内，对于微型激光器，由于体积的限制，一般采用自然冷却方式进行散热，但随着使用时间增加，激光头温度会上升，导致激光输出改变（影响激光头的正常工作），因此自然冷却激光器一般仅能短时工作，这无法满足较长时间实验或者工作的需要；

另外，若在其表面安装主动降温设备，则导致其使用灵活性降低（微型激光器本身应用于较为精细且作业面狭小的空间中），同样不利于其日常使用；

鉴于以上，本申请提供一种激光头冷却温度控制器用于解决上述问题。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种激光头冷却温度控制器，可在需要时，安装在激光头上进行制冷降温，在不需要主动降温的时候，又可以拆下来，恢复激光头自然冷却方式，使用方式灵活，可以克服自然冷却激光头不能长时间工作的问题，又可将其拆下，恢复激光头自然冷却方式，保持紧凑的激光器体积，这增加了激光头自然冷却型激光器的使用场景，并保证激光输出的稳定性，有利于激光器的使用。

一种激光头冷却温度控制器，包括筒体，其特征在于，所述筒体内同轴心转动安装有转环且转环上间隔环绕设有若干安装架，所述安装架上竖向间隔设有若干制冷片且位于制冷片下方的安装架上倾斜设有导流板，所述导流板远离安装架一端设有吸水棉，所述筒体底部间隔环绕设有散热风扇且筒体顶部设有夹紧机构。

上述技术方案有益效果在于：

（1）该激光头冷却温度控制器可在需要时将其安装在激光头上进而实现对激光头进行主动降温，当激光头处于正常工作温度区间时，将该冷却温度控制器拆下，恢复其自然冷却的方式，保持激光器体积的紧凑性，使得微型激光器能够灵活的应用与各种工作场景中。

（2）在本方案中，该冷却温度控制器在使用时，通过微型马达带动转环快速转动，进而同步带动若干制冷片围绕激光头做圆周运动，从而实现对激光头360°全方位无死角的进行降温、冷却，提高降温效率以及冷却效果；

（3）在本方案中伴随着制冷片的快速转动，从而使得附着于制冷片冷侧位置处的液滴在离心力作用下甩落至导流板上并且在导流板作用下引流至吸水棉中，实现对液滴的收集，以免其滴落在激光头上，降低因激光头内部线路遇水短路的风险；

（4）散热风扇工作时可在筒体内形成由下而上的气流，气流在若干吸水棉之间快速移动，进而可加快吸水棉中水分的蒸发效率，从而提高对制冷片热侧所处空间内的散热效率，使得制冷片具有更好的制冷效果。

附图说明

图1为本实用新型整体结构态示意图；

图2为本实用新型筒体剖视后内部结构示意图；

图3为本实用新型安装架、制冷片、导流板、吸水棉位置关系示意图；

图4为本实用新型整体结构仰视示意图；

图5为本实用新型转环、齿系、齿轮配合关系示意图；

图6为本实用新型制冷片工作时状态示意图；

图7为本实用新型电路连接关系示意图；

图8为本实用新型电滑环一种结构示意图。

实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图8对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现，以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

实施例1，本实施例提供一种激光头冷却温度控制器，如附图1所示，包括筒体1，本方案的改进之处在于：

如附图5所示，在筒体1内同轴心转动安装有转环2且转环2上间隔环绕设有若干安装架3，如附图3所示，在安装架3上竖向间隔设有若干制冷片4且位于制冷片4下方的安装架3上倾斜设有导流板5，导流板5远离安装架3一侧安装有吸水棉6（吸水棉6上局部设有通孔），如附图4、5所示，在筒体1底部间隔环绕设有若干散热风扇7（若干散热风扇7设置在吸水棉6的正下方位置处）并且在筒体1顶部设有夹紧机构，本实施例在具体使用时，过程如下：

当激光头温度过高且自然散热不足以满足需求时，可将该冷却温度控制器安装于激光头上并且通过筒体1顶部的夹紧机构实现将筒体1夹紧、定位于激光头上（工作人员在安装时，可从激光头下端由下而上将该筒体1套入激光头上，待移动至合适位置后，通过夹紧机构实现对筒体1的夹紧、定位），随后控制制冷片4启动工作并且同步控制散热风扇7启动，与此同时控制转环2在筒体1内做圆周运动，如附图2所示，转环2带动设于安装架3上的若干制冷片4围绕激光头快速转动，则制冷片4不断将处于激光头周围的热量吸收，制冷片4也称为半导体制冷组件，分为两面，一侧吸热（为冷侧），另一侧散热（为热侧），在本方案中制冷片4的吸热一侧（冷侧）面向激光头，其散热一侧（热侧）背离激光头设置，当转环2带动若干制冷片4围绕激光头做圆周运动时，制冷片4的冷侧不断将处于激光头周围（即附图2中的f区域）的热量进行吸收并且吸收的热量通过其热侧向外散出（即，将吸收的热量排放到制冷片4热侧与筒体1内壁之间的区域中，如附图2中的e区域），此时由于散热风扇7的工作会在筒体1内产生由下而上的气流并且高速移动的气流将排放至e区域中的热量经筒体1顶部向外排出，从而使得e空间区域内温度快速降低（使得e空间的环境温度与制冷片4热侧的温差增大，有利于制冷片4热侧所吸收的热量向e空间内传递），有利于制冷片4热侧更好的将其从冷侧吸收的热量进行散失（提高降温效率）；

若激光头所处的工作环境中空气湿度较大且温度较高，由于制冷片4的吸热一侧（冷侧）温度较低，当空气中的水气遇到温度较低的冷侧时，会在冷侧表面凝结成小液滴并且小液滴会随着时间的持续其量逐渐增加，即，会在制冷片4的冷侧一端附着有大量的小液滴，激光头在工作过程中，其位置不断变化并且调整，极易导致附着在制冷片4冷侧位置处的小液滴坠落在激光头上，若液滴侵入至激光头内部线路，则有着使其短路的风险，增加了该装置的不稳定性，在本实施例中，如附图2所示，在每个制冷片4下方设有固定于安装架3上的导流板5且导流板5倾斜设置（即，导流板5靠近激光有一侧较高，远离激光头一侧较低，从而形成一个斜坡），在导流板5远离激光头一侧安装有吸水棉6，当制冷片4冷侧位置处聚集有大量液滴时，随着液滴量的增加，则在重力作用下向下坠落至导流板5上并且沿着导流板5形成的斜坡滚落至吸水棉6中（被其吸收），由于制冷片4热侧会向e区域不断进行散热，从而导致该区域内温度较高，进而使得吸水棉6内的水分产生蒸发（蒸发吸热，可较好的降低e区域内的环境温度，有利于制冷片4的热侧更好的向该区域内进行热量排放），同时散热风扇7工作时产生由下而上的气流，高速气流在若干吸水棉6之间快速移动，从而带走处于e区域内湿度较大的空气，降低了该区域内的空气湿度，从而可加快蒸发的进行，进一步提高对e区域内降温效果；

当激光头温度恢复至正常要求范围内时，即，此时利用自然冷却足以满足需求，工作人员可将筒体1从激光头上拆下即可（满足微型激光器在不同作业状态下灵活的使用需求）。

实施例2，在实施例1 的基础上，如附图2中局部放大图所示，制冷片4包括两间隔设置的陶瓷绝缘片8且两陶瓷绝缘片8之间设有半导体制冷件9（由N型半导体和P型半导体组成，半导体制冷片4的工作原理：当制冷片4通上电源后，电子从负极出发首先经过P型半导体，于此吸收热量，到了N型半导体，将热量放出，每经过一个N\P模块，就有热量由一边被送到另外一边造成温差而形成冷、热端，上述为现有技术，在此针对其工作原理不做过多描述），冷、热端分别由两片陶瓷绝缘片8构成；

如附图6所示，当制冷片4接通电源时，其冷侧不断的将处于激光头周围表面环境中的热量进行吸收，然后将热量从其热侧向e空间区域内排放（传递），从而实现主动的对激光头进行降温的效果；

在设置其冷侧的陶瓷绝缘片8时，将该侧陶瓷绝缘片8面向激光头一端设置成 如附图6中局部放大图中所示的斜面10，当转环2带动若干制冷片4在筒体1内快速转动时，附着于冷侧陶瓷绝缘片8斜面10上的小液滴由于受到离心力的作用下，使其有着做离心运动的趋势，由于小液滴所附着的面为斜面10，故，当附着于斜面10上的小液滴在离心力的作用下会沿着斜面10快速下滑至位于其下方的导流板5上，斜面10的设置，使得附着于制冷片4冷侧位置处的大量液滴能够在离心力作用下更好的转移至导流板5上，最终在导流板5的导流作用下被吸水棉6吸收。

实施例3，在实施例2 的基础上，如附图3所示，在安装架3上竖向间隔安装有绝缘座11且陶瓷绝缘片8固定安装于与之对应的绝缘座11上，陶瓷绝缘片8可将高强度胶水粘接于绝缘座11上进而实现对制冷片4的安装固定；

由于制冷片4设置在转环2上并且随着转环2一并转动，故，需要设置电滑环以实现将制冷片4所处的电性回路与外界电源实现连通，即，实现旋转部件与固定部件之间的电连接，本实施例提供一种电滑环结构：可在若干安装架3顶端固定有与筒体1同轴心设置的承载环（承载环与安装架3之间做绝缘处理），在筒体1轴向两侧分别固定有与承载环转动配合接触的导电刷（两导电刷在竖向间隔设置），导电刷与外界电源连接，承载环上竖向间隔设有分别与导电刷转动配合的导电槽，若干制冷片4之间串联并且连接于两导电槽之间，如附图8中所示，为上述部件之间的电连接关系，由于电滑环为现有技术，在此对其工作原理不做过多描述。

实施例4，在实施例1的基础上，如附图5所示，在转环2外圆面上设有齿系12且筒体1底部转动安装有与齿系12啮合的齿轮13，齿轮13经微型马达14驱动，微型马达14通过齿轮13、齿系12带动转环2在筒体1内快速转动，一方面通过若干制冷片4实现对激光头360°无死角的降温、冷却，另一方面利用快速旋转产生的离心力，可使得附着于冷侧陶瓷绝缘片8上的小液滴更好的转移至导流板5上并且最终被吸水棉6吸收（利用水蒸发吸热的效应，以实现对e空间区域内的环境进行降温，以增大与制冷片4热侧一端的温差，使得制冷片4热侧一端的热量更好的向e空间区域内传递、散失）。

实施例5，在实施例1的基础上，如附图5所示，夹紧机构包括轴向滑动安装于筒体1顶部的夹紧杆15且两夹紧杆15相向一侧一体设有夹紧板16（两夹紧板16相向一侧覆盖有橡胶层以增大与激光头表面之间的摩擦力），工作人员通过转动与夹紧杆15螺纹配合安装的螺杆17进而实现带动两夹紧板16朝着相互远离（靠近）的方向移动，进而实现将筒体1从激光头上移走或者将筒体1定位于激光头上。

实施例6，在实施例4的基础上，如附图1所示，在筒体1外壁设有控制盒18且控制盒18内设有单片机，筒体1内设有温度传感器（包括监测激光头表面位置的温度传感器2和监测激光头周围环境温度的温度传感器1，温度传感器使用DS18B20数字型温度传感器），在控制盒18上安装有与单片机电性连接的显示器19，通过温度传感器1、温度传感器2分别采集激光头周围的环境温度和激光头表面的温度，并且将上述温度信息显示在显示器19上，本方案中的散热风扇7和制冷片4均经L9110S驱动模块与单片机电性连接（温度传感器、散热风扇7、制冷片4、L9110S驱动模块、单片机均连接有电源），单片机还连接有时钟电路（给单片机提供时间信息和控制频率信号）、复位电路（可对单片机进行复位操作），时钟电路、复位电路均为现有技术在此不做过多描述；

本实施例在具体工作时，过程如下：首先按下电源开关给系统供电，电源灯（LED灯）点亮，单片机将读取到时钟芯片（DS1302）的时间信息送至显示器19，温度传感器将检测到的激光头表面温度以及激光头周围环境温度信息送至单片机集中处理，最终在显示器19上进行显示，工作人员可通过设于控制盒18表面的按键相应的设置温度警报范围（根据检测到的环境温度手动设定激光头表面温度的报警范围），若激光头表面温度在所设置的范围内，则单片机的IO口输出低电平信号，蜂鸣器20不报警，若激光头表面温度超过所设范围，则单片机IO口输出高电平信号，蜂鸣器20报警；

当蜂鸣器20报警时，单片机通过L9110S驱动模块分别控制散热风扇7、制冷片4启动工作，对激光头实施主动降温、冷却，根据激光头表面温度的变化情况，单片机相应的控制制冷片4的制冷工作功率（若激光头表面温度仍有上升趋势时，单片机控制制冷片4增大制冷功率，若激光头表面温度开始下降时，单片机控制制冷片4减小制冷功率），从而实现在满足降温需求的情况下，减少对电能的消耗。

上面所述只是为了说明本实用新型，应该理解为本实用新型并不局限于以上实施例，符合本实用新型思想的各种变通形式均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种激光头冷却温度控制器，包括筒体(1)，其特征在于，所述筒体(1)内同轴心转动安装有转环(2)且转环(2)上间隔环绕设有若干安装架(3)，所述安装架(3)上竖向间隔设有若干制冷片(4)且位于制冷片(4)下方的安装架(3)上倾斜设有导流板(5)，所述导流板(5)远离安装架(3)一端设有吸水棉(6)，所述筒体(1)底部间隔环绕设有散热风扇(7)且筒体(1)顶部设有夹紧机构。

2.根据权利要求1所述的一种激光头冷却温度控制器，其特征在于，所述制冷片(4)包括两间隔设置的陶瓷绝缘片(8)且两陶瓷绝缘片(8)之间设有半导体制冷件(9)，靠近筒体(1)中心一侧的陶瓷绝缘片(8)背离半导体制冷件(9)一侧壁呈斜面(10)设置。

3.根据权利要求2所述的一种激光头冷却温度控制器，其特征在于，所述安装架(3)上竖向间隔安装有绝缘座(11)且陶瓷绝缘片(8)固定安装于与之对应的绝缘座(11)上。

4.根据权利要求1所述的一种激光头冷却温度控制器，其特征在于，所述转环(2)外圆面上设有齿系(12)且筒体(1)底部转动安装有与齿系(12)啮合的齿轮(13)，所述齿轮(13)经微型马达(14)驱动。

5.根据权利要求1所述的一种激光头冷却温度控制器，其特征在于，所述夹紧机构包括轴向滑动安装于筒体(1)顶部的夹紧杆(15)且两夹紧杆(15)相向一侧一体设有夹紧板(16)，所述筒体(1)上转动安装有与夹紧杆(15)螺纹配合安装的螺杆(17)。

6.根据权利要求4所述的一种激光头冷却温度控制器，其特征在于，所述筒体(1)外壁设有控制盒(18)且控制盒(18)内设有单片机，所述筒体(1)内设有温度传感器且温度传感器与单片机电性连接，所述控制盒(18)上设有显示器(19)、蜂鸣器(20)且均与单片机电性连接；

所述散热风扇(7)、制冷片(4)经L9110S驱动模块与单片机电性连接。