JP2002305275A

JP2002305275A - 温度分布均一化電子冷却装置

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Publication number: JP2002305275A
Application number: JP2001281159A
Authority: JP
Inventors: Akio Ukita; 明生浮田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2002-10-18
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP3551949B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、発熱状況が異なる熱源（例えば、
半導体レーザ、ＬＳＩ混載部品）の温度分布を面内でで
きるだけ均一化できる温度分布均一化電子冷却装置を提
供することを課題とする。【解決手段】光デバイスの中でも発熱の大きいＬＳＩ
７の近くに位置するペルチェ素子エレメント１３ｃ，１
３ｄにはフルに電流を流し、それ以外のペルチェ素子エ
レメント１３ａ，１３ｂ，１３ｅ，１３ｆにバイパス回
路２ａ，２ｂを設け、ペルチェ素子エレメント１３ａ，
１３ｂ，１３ｅ，１３ｆに流れる電流を制限することに
よって、大発熱のＬＳＩ７を効率良く放熱すると共に、
温度仕様の厳しい半導体レーザ８の温度変動を抑える構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ等の
光デバイス、ＬＳＩを混載した部品の温度分布を均一に
温度コントロールする温度分布均一化電子冷却技術に係
り、特に半導体レーザと、高消費電力ＬＳＩが隣接した
部品の、面内温度分布を均一化する温度分布均一化電子
冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、精密な温度コントロールの必要な
半導体レーザなどの温度コントロールにおいて、ペルチ
ェ素子を用いた電子冷却がしばしば行われている。この
ような従来技術としては、例えば、特開平６−８９９５
５号公報に記載のものがある（第１従来技術）。しかし
ながら、上記第１従来技術では、温度コントロールを行
う対象物が大面積の場合には、１つのペルチェモジュー
ルでは、十分な温度制御有効範囲を得ることが難しいと
いう問題点があった。

【０００３】このように、温度コントロールを行う対象
物が大面積の場合には、１つのペルチェモジュールでは
十分な温度制御有効範囲が得られないので、複数のペル
チェモジュールを使用する場合がある。このような従来
技術としては、例えば、特開２０００−１８００７１号
公報に記載のものがある（第２従来技術）。

【０００４】図２、図３は、第２従来技術にかかるペル
チェモジュールの一例である。上記第２従来技術には、
複数のペルチェモジュールを利用する熱処理装置が開示
されている。ここで、ペルチェモジュールとは、図２に
示すように、複数のペルチェ素子エレメント１３をユニ
ット化したものとして言及している。すなわち、ｐ型、
ｎ型のペルチェ素子エレメント１３が交互に配列され、
各端子が電極１１を介して電気的に直列に接続されてい
る。図では簡略化のため、ペルチェ素子エレメント１３
は１列に配置されているが、実際は２次元的にマトリク
ス状に配列されており、ペルチェ素子エレメント１３の
個数の多いものもある。機械的な強度を確保するため、
上下をセラミック板１２ａ，１２ｂで挟んだものが市販
されている。また、図３に示すように、上下をセラミッ
ク板１２ａ，１２ｂで挟む代わりに、中間に中間板１４
（樹脂板）を設けたものも市販されている。これらのペ
ルチェモジュールは、一般的には、モジュール毎に、そ
れぞれ直流電流を導入して駆動されるが、特に複数のペ
ルチェモジュールを使用する上記第２従来技術では、ペ
ルチェモジュール個々のばらつきや、取り付け状態の違
いを補正するため補正回路を介して電源回路に並列に接
続することが開示されている。

【０００５】一方、大面積の温度均一化という目的とは
異なるが、ペルチェ素子に補正回路を付加して、電流制
御部の台数を削減する従来技術としては、例えば、特開
平１１−３２６０６３号公報に記載のものがある（第３
従来技術）。

【０００６】上記第３従来技術では、ペルチェモジュー
ルを多段に積み重ねて温度制御する際に、上下の段のペ
ルチェモジュールの特性の違いを補償するため、容量が
小さい側のペルチェモジュールに補正回路として、バイ
パス回路を設け、大電流が流れるのを回避し、全体の特
性を確保している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
２従来技術では、ペルチェモジュールが並列接続されて
いるので、全てのペルチェモジュールに電流を供給する
のに大電流を供給する電源が必要となるという問題点、
および各ペルチェモジュールに直列に接続された補正回
路で電力損失が大きいという問題点があった。

【０００８】上記第３従来技術では、直列接続したペル
チェモジュールに個々にバイパス回路を設けて、電流量
を調整しているが、それぞれのペルチェ素子エレメント
１３に流れる電流が最適動作点一定になるように制御す
るので、温度コントロールするという立場では、熱源の
発熱状況や、外部からの伝熱変化に対して、適切にペル
チェモジュールに流れる電流を変化させる動作が難しい
という問題点があった。

【０００９】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、発熱状況が異なる
熱源（例えば、半導体レーザ、ＬＳＩ混載部品）の温度
分布を面内でできるだけ均一化できる温度分布均一化電
子冷却装置を提供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載の発明の要旨は、半導体レーザ、ＬＳＩを混載した部
品の温度分布を均一に温度コントロールする温度分布均
一化電子冷却装置であって、複数のペルチェ素子を直列
に接続して構成したペルチェモジュールと、前記ペルチ
ェ素子の全ての電極にそれぞれ独立に接続された電線
と、当該電線のうちから選択した、いくつかに接続され
たバイパス回路と、前記半導体レーザ、前記ＬＳＩを混
載した部品の温度を計測する温度センサと、前記温度セ
ンサの出力に基づいて、前記ペルチェモジュールに電流
を供給する電流制御部により構成され、前記バイパス回
路が並列接続された部分の前記ペルチェ素子の電流が、
接続されていない部分の前記ペルチェ素子に流れる電流
より少なくなることによって、前記ペルチェモジュール
内の前記ペルチェ素子毎に、吸熱能力に違いを持たせ、
前記半導体レーザ、前記ＬＳＩを混載した部品内の発熱
量の分布を補償し、面内温度分布を均一化することを特
徴とする温度分布均一化電子冷却装置に存する。また、
この発明の請求項２に記載の発明の要旨は、前記ペルチ
ェ素子の電極からの電線をあらかじめ必要な部位にのみ
設置したことを特徴とする請求項１に記載の温度分布均
一化電子冷却装置に存する。また、この発明の請求項３
に記載の発明の要旨は、前記バイパス回路が定電流特性
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の温
度分布均一化電子冷却装置に存する。また、この発明の
請求項４に記載の発明の要旨は、前記バイパス回路は、
当該バイパス回路に並列接続された前記ペルチェ素子の
部分に、定電流が流れるような特性を有することを特徴
とする請求項１または２に記載の温度分布均一化電子冷
却装置に存する。また、この発明の請求項５に記載の発
明の要旨は、前記バイパス回路は、当該バイパス回路の
接続される前記ペルチェ素子の両端に発生する電圧のみ
から、バイパス電流が決定されていることを特徴とする
請求項３または請求項４に記載の温度分布均一化電子冷
却装置に存する。また、この発明の請求項６に記載の発
明の要旨は、前記バイパス回路に並列接続された前記ペ
ルチェ素子の部分が前記ペルチェモジュール内に配置さ
れていることを特徴とする請求項５に記載の温度分布均
一化電子冷却装置に存する。また、この発明の請求項７
に記載の発明の要旨は、温度分布均一化を必要とする大
面積の温度制御対象に対し複数の前記ペルチェモジュー
ルを面内で配置する場合に、前記バイパス回路が前記ペ
ルチェモジュール単位で設置されていることを特徴とす
る請求項５に記載の温度分布均一化電子冷却装置に存す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、複数のペルチェ素子を
直列に接続して構成したペルチェモジュールと、ペルチ
ェ素子の全ての電極にそれぞれ独立に接続された電線
と、当該電線のうちから選択した、いくつかに接続され
たバイパス回路と、半導体レーザ、ＬＳＩを混載した部
品の温度を計測する温度センサと、温度センサの出力に
基づいて、ペルチェモジュールに電流を供給する電流制
御部により構成され、バイパス回路が並列接続された部
分のペルチェ素子の電流が、接続されていない部分のペ
ルチェ素子に流れる電流より少なくなることによって、
ペルチェモジュール内のペルチェ素子毎に、吸熱能力に
違いを持たせ、半導体レーザ、ＬＳＩを混載した部品内
の発熱量の分布を補償し、面内温度分布を均一化するこ
とを特徴としている。以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】（第１の実施の形態）図１は、本発明の一
実施の形態に係る温度分布均一化電子冷却装置の構成図
である。図１において、１は電流制御部、２ａ，２ｂは
バイパス回路、３は温度センサ、４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄは電線、５は放熱部、６は板、７はＬＳＩ、８は半導
体レーザ、９は基板、１０はペルチェモジュール、１１
は電極、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１
３ｆはペルチェ素子エレメントを示している。

【００１３】本実施の形態のペルチェモジュール１０
は、図２または、図３で示されたものに該当する。図１
では、図３の中間板１４で保持するタイプを採用した例
を示している。

【００１４】図１を参照すると、ペルチェ素子エレメン
ト１３ａ，１３ｂ，１３ｅ，１３ｆの下面の電極にはそ
れぞれ、電線４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが引き出されてお
り、バイパス回路２ａ，２ｂが接続される。電線４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄをペルチェモジュール１０に後付けす
るという工事の作業性からは、図３の中間板１４を持つ
タイプのペルチェモジュール１０が好適である。

【００１５】温度センサ３はペルチェモジュール１０の
上に取り付けられた板６に埋め込まれており、板６の上
に設置される光デバイス（例えば、半導体レーザ８）の
温度を計測する。

【００１６】上記光デバイスは基板９の上に、半導体レ
ーザ８やＬＳＩ７などの部品を実装したものである。

【００１７】板６は、例えば、ごく薄い絶縁性の樹脂で
構成され、ペルチェ素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆと、上記光デバイスの下
面の間の熱抵抗が可能な限り少なくなるように設置され
ている。

【００１８】放熱部５は、ペルチェ素子エレメント１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆによっ
て、上記光デバイス側から吸熱された熱を、外部に発散
する部分で、例えば、ファン（不図示）で強制空冷され
た金属製の放熱フィン（不図示）を備えている。

【００１９】温度センサ３で測定した温度は、電流制御
部１に入力される。電流制御部１は、温度があらかじめ
設定された目標値になるように、ペルチェモジュール１
０に供給する電流を調整する。電流制御部１は、例えば
市販のＰＩＤ（ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＩｎｔｅｇ
ｒａｔｉｏｎａｎｄＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）コ
ントローラ（不図示）と電流アンプ（不図示）を備えて
いる。

【００２０】電流制御部１から出力された全体電流Ｉａ
は、直列に接続されたペルチェエレメント（ペルチェ素
子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３
ｅ，１３ｆ）を流れるが、その際、電流（全体電流Ｉ
ａ）の一部は、バイパス回路２ａ，２ｂに流れる。従っ
て、ペルチェ素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｅ，
１３ｆは電流が少なくなるため、上記光デバイスの上に
おいて、吸熱能力に差がつけられる。すなわち、上記光
デバイスの構成部品の中でも特に発熱の大きいＬＳＩ７
に隣接した、ペルチェ素子エレメント１３ｃ，１３ｄに
は、他のエレメント（ペルチェ素子エレメント１３ａ，
１３ｂ，１３ｅ，１３ｆ）に比べて大きい電流を流し、
吸熱量を大きくすることによって、全体の熱分布のバラ
ンスをとる。

【００２１】次に、バイパス回路２ａ，２ｂの構成につ
いて説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係るバ
イパス回路２ａ，２ｂの回路図、図５は、図４のバイパ
ス回路２ａ，２ｂの特性の一例を示すグラフである。図
４において、３１，３２，３７はトリマ抵抗、３３，３
４は固定抵抗、３５はトランジスタ、３６はパワーＭＯ
ＳＦＥＴを示している。

【００２２】図４に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴ３
６のドレインには、電線４ｂ（又は電線４ｃ）が接続さ
れ、ソースにはトリマ抵抗３７の一方の端子が接続され
る。また、トリマ抵抗３７の他方の端子には、電線４ａ
（又は電線４ｄ）が接続される。また、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ３６のゲートには、トランジスタ３５のコレクタが
接続される。また、トリマ抵抗３１の一方の端子とトリ
マ抵抗３２の一方の端子の接続点がパワーＭＯＳＦＥＴ
３６のドレインに接続され、トリマ抵抗３１の他方の端
子がパワーＭＯＳＦＥＴ３６のゲート及びトランジスタ
３５のコレクタに接続される。また、固定抵抗３３の一
方の端子と固定抵抗３４の一方の端子の接続点がトリマ
抵抗３７の他方の端子に接続され、固定抵抗３３の他方
の端子がトランジスタ３５のエミッタに接続される。ま
た、固定抵抗３２の他方の端子と固定抵抗３４の他方の
端子の接続点がトランジスタ３５のベースに接続され
る。

【００２３】図４を参照すると、バイパス回路２ａ，２
ｂでは、トリマ抵抗３１，３２，３７（可変抵抗器）を
調整することによって、図５に示すような特性を示すよ
うに調整する。すなわち、トリマ抵抗３２と固定抵抗３
４の比率によって、概略の動作点Ｉ１を決定し、しかる
後に、トリマ抵抗３１を調整して特性の傾きを調整す
る。これによって、曲線２０ａ，２０ｂ，２０ｃいずれ
かの特性になるようにする。その後に、トリマ抵抗３１
とトリマ抵抗３２とトリマ抵抗３７の調整を繰り返して
所望の特性となるようにする。なお、トリマ抵抗３７
は、パワーＭＯＳＦＥＴ３６に対して自己バイアスを設
定し、過電流が流れるのを防止する。

【００２４】なお、動作点Ｖ１，Ｉ１とは、上記光デバ
イスを実際に使用する場面で、定常的な動作状態を示
す。トリマ抵抗３２と固定抵抗３４の値は、トランジス
タ３５や、パワーＭＯＳＦＥＴ３６の動作特性を十分考
慮に入れて、バイパス回路２ａ，２ｂとして調整しきれ
るように決定される。

【００２５】次に、バイパス回路２ａ，２ｂがバイパス
電流を制御する動作について説明する。図５の曲線２０
ａのような特性にした場合は、バイパスするペルチェエ
レメント（ペルチェ素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ）端子間にかかる電圧が
増加するとバイパス電流も増加する。ペルチェエレメン
ト（ペルチェ素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ）の端子間の電圧が増加する理
由は、（１）流れる電流の増加、（２）ペルチェエレメ
ントの端子間の温度差の増加がある。

【００２６】上記理由（１）の場合に対しては、バイパ
ス電流が増加するので、ペルチェ素子エレメント１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆに流れる
電流の増加を軽減することになる。一方、全体の電流が
増加する理由は、温度センサ３の検出温度の変動であ
る。これは、ＬＳＩ７の発熱が変動したことに対応する
が、それに対して、ＬＳＩ７以外の発熱の少ない部位に
対して、吸熱量をあまり変化させたくない場合に、曲線
２０ａの特性が有効である。また、上記理由（２）の場
合は、バイパス電流が増えるので、もともとペルチェ素
子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３
ｅ，１３ｆに流れていた電流が減少する。すると、ペル
チェ素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，
１３ｅ，１３ｆの吸熱量が減少するので、ペルチェ素子
エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，
１３ｆ端子間の温度差を小さくする方向に働く。すなわ
ち、外的要因で発生したペルチェ素子エレメント１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ端子間の
温度変動を抑える働きをする。曲線２０ａの特性に調整
するのは、ＬＳＩ７などの大発熱源の変動が大きく、他
の部品の発熱の変動が少ない場合である。

【００２７】上述した、ＬＳＩ７などの大発熱の変動を
抑えるために、全体電流Ｉａが大きく変動する場合に
は、曲線２０ａの傾きでは十分電流を制御しきれない場
合がある。この場合には、例えば、図６に示す回路を使
用して図７に示すような特性を用いる。図６において、
４１はフォトカプラ、４２，４３，４７はトリマ抵抗、
４４，４８は固定抵抗、４６はパワーＭＯＳＦＥＴを示
している。

【００２８】図６に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴ４
６のドレインには、電線４ｂ（又は電線４ｃ）が接続さ
れ、ソースにはトリマ抵抗４７の一方の端子が接続され
る。また、トリマ抵抗４７の他方の端子には電線４ａ
（又は電線４ｄ）が接続される。また、パワーＭＯＳＦ
ＥＴ４６のゲートには、フォトカプラ４１のエミッタが
接続される。また、トリマ抵抗４２の一方の端子は、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ４６のドレイン、及びフォトカプラ４
１のコレクタに接続される。また、固定抵抗４８の一方
の端子がパワーＭＯＳＦＥＴ４６のゲート、及びフォト
カプラ４１のエミッタに接続され、固定抵抗４８の他方
の端子とトリマ抵抗４３の一方の端子の接続点がフォト
カプラ４１のカソードに接続される。そして、トリマ抵
抗４２と固定抵抗４４の接続点がフォトカプラ４１のア
ノードに接続され、トリマ抵抗４３の他方の端子と固定
抵抗４４の他方の端子の接続点がトリマ抵抗４７の他方
の端子に接続される。

【００２９】この場合には、定常動作状態の動作点Ｖ
２，Ｉ２を中心として電圧が変動すると著しく電流が変
化するような傾きを持たせる。図６において、両端間の
電圧が動作点Ｖ２に近くなるまで高くなると、フォトカ
プラ４１がＯＮするので、パワーＭＯＳＦＥＴ４６のゲ
ート電圧が急に立ちあがる。従って、図７に示すよう
に、動作点付近の電圧変化に対して、急激に電流が変化
するような特性を得ることができる。なお、フォトカプ
ラ４１はできるだけヒステリシスの少ないものを用い
る。

【００３０】一方、図５の曲線２０ｂのような特性にし
た場合は、バイパスするペルチェ素子エレメント１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ端子間に
かかる電圧に関わらず、バイパス電流は一定になる。こ
の場合は、上記光デバイス全体が、温度環境によって、
一律に温度変動する場合に有効である。すなわち、温度
センサ３の温度計測値は、上記光デバイス全体の温度を
代表しているので、温度の上下に従って、全体のペルチ
ェ素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１
３ｅ，１３ｆに流す電流を増減する。この場合のバイア
ス電流は、上記光デバイス各素子の定常的な発熱量の差
分に対応する。

【００３１】なお、図４に示すバイパス回路２ａ，２ｂ
では、動作点Ｖ１の実際の電圧は、トランジスタ３５の
飽和領域にあることが望ましいので数Ｖ（ボルト）以上
でなければならない。一般的に市販されているペルチェ
素子のエレメントは、典型的には、１〜３Ａ（アンペ
ア）程度の電流を流す実動作状態で、単体で０．１Ｖ以
下の低い電圧しか発生しない。従って、図１では簡略化
しているが、実際にはバイパスするエレメント数は、数
十個以上となる。このことは、図６のバイパス回路の動
作点Ｖ２（図７）においても同様である。

【００３２】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、
上記実施の形態において既に記述したものと同一の部分
については、同一符号を付し、重複した説明は省略す
る。

【００３３】本実施の形態は、図１の温度センサ３の位
置がＬＳＩ７の直近ではなく、半導体レーザ８の直近に
配置する点に特徴を有している。図１においては、温度
センサ３が板６の中で、半導体レーザ８の真下に来るよ
うにする。この場合は、バイパス回路２ｂの特性として
は、バイパス電流を一定すなわち曲線２０ｂの特性にす
る必要がある。曲線２０ａや曲線２０ｃの特性にする
と、温度センサ３による全体電流Ｉａのフィードバック
制御が不安定になる場合がある。本実施の形態の構成で
は、半導体レーザ８の温度制御を第１に重視しつつ、Ｌ
ＳＩ７の大発熱を有効に放熱したい場合に適している。
一方、バイパス回路２ａに関しては、曲線２０ａ、又
は、図６の回路を用いて図７の特性に調整しても差し支
えはない。

【００３４】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図８
は、第３の実施の形態の構成例を示すブロック図であ
る。なお、上記実施の形態において既に記述したものと
同一の部分については、同一符号を付し、重複した説明
は省略する。

【００３５】本実施の形態は、図１のバイパスするペル
チェ素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，
１３ｅ，１３ｆが、ペルチェモジュール１０ａ，１０
ｂ，１０ｃに置き換わった点に特徴を有している。すな
わち、ペルチェ素子エレメント１３ａ，１３ｂを１つの
ペルチェモジュール１０ａとし、ペルチェ素子エレメン
ト１３ｃ，１３ｄを１つのペルチェモジュール１０ｂと
し、ペルチェ素子エレメント１３ｅ，１３ｆを１つのペ
ルチェモジュール１０ｃとしている。この構成の場合
は、より大面積の温度の均一化を実現する際に有用であ
り、例えば、複数個の上記光デバイスを、多数並べて一
括して温度コントロールする場合に適する。バイパス回
路２ａ，２ｂの働きの主目的は、個々のペルチェモジュ
ール１０ａ，１０ｂ，１０ｃの特性のばらつきや、外界
からの熱伝導の不均一を補償することとなる。

【００３６】最後に、上記特開平１１−３２６０６３号
公報に記載の第３従来技術に関し、本発明の目的に合致
するように、ペルチェモジュールを段積みから面内に配
置したとして本発明との違いについて述べる。

【００３７】上記第３従来技術では、多段ペルチェモジ
ュールで、上段のペルチェモジュールほど電流が少ない
という前提に従っている。よってバイパス回路の端子の
一方はペルチェモジュール、他方は電源の接地電位ＧＮ
Ｄ間に接続されている。このような接続では、バイパス
回路の構成に制限が発生することになる。

【００３８】一方、バイパス回路２ａ，２ｂをペルチェ
素子エレメント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３
ｅ，１３ｆの両端に接続する本発明のほうが、上記第３
従来技術と比較して、構成の自由度が高い。

【００３９】また仮に、上記第３従来技術に開示されて
いるバイパス回路を、ペルチェ素子の両端に接続したと
すると、バイパス回路に必要なリファレンス電圧を複数
用意する必要が発生し、それは例えば、１つの電源から
発生する一定電圧を可変抵抗で分圧するといった単純な
構成で実現できるものではない。

【００４０】このため、本発明の、ペルチェ素子エレメ
ント１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ
の両端電圧から、バイパス回路２ａ，２ｂの特性を決定
するほうが、全体の装置構成を簡略化できる。すなわ
ち、本発明では、面内分布を均一化するという目的にお
いて、上記第３従来技術に比べて明らかな利点がある。

【００４１】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施
の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上
記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限
定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状
等にすることができる。また、各図において、同一構成
要素には同一符号を付している。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、光デバイスの構成部品の発熱の分布に従って、対応
するペルチェ素子エレメントの吸熱量にオフセットを設
定できるので、光デバイスの内部の温度分布の均一化が
図れ、かつそれを実現するのに、個別の電流制御部を設
置する必要がないといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る温度分布均一化電
子冷却装置の構成図である。

【図２】第２従来技術に係るペルチェモジュールの一例
である。

【図３】第２従来技術に係るペルチェモジュールの一例
である。

【図４】本発明の一実施の形態に係るバイパス回路の回
路図である。

【図５】図４のバイパス回路の特性の一例を示すグラフ
である。

【図６】図１に含まれるバイパス回路の一実施例であ
る。

【図７】図６のバイパス回路の特性の一例を示すグラフ
である。

【図８】本発明の温度分布均一化電子冷却装置の第３の
実施の形態の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１電流制御部２ａ，２ｂバイパス回路３温度センサ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ電線５放熱部６板７ＬＳＩ８半導体レーザ９基板１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃペルチェモジュール１１電極１２ａ，１２ｂセラミック板１３，１３ａ乃至１３ｆペルチェ素子エレメント１４中間板２０ａ，２０ｂ，２０ｃ曲線３１，３２，３７トリマ抵抗３３，３４固定抵抗３５トランジスタ３６，４６パワーＭＯＳＦＥＴ４１フォトカプラ４２，４３，４７トリマ抵抗４４，４８固定抵抗Ｉａ全体電流Ｉ１，Ｖ１，Ｉ２，Ｖ２動作点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザ、ＬＳＩを混載した部品の
温度分布を均一に温度コントロールする温度分布均一化
電子冷却装置であって、複数のペルチェ素子を直列に接続して構成したペルチェ
モジュールと、前記ペルチェ素子の全ての電極にそれぞ
れ独立に接続された電線と、当該電線のうちから選択し
た、いくつかに接続されたバイパス回路と、前記半導体
レーザ、前記ＬＳＩを混載した部品の温度を計測する温
度センサと、前記温度センサの出力に基づいて、前記ペ
ルチェモジュールに電流を供給する電流制御部により構
成され、前記バイパス回路が並列接続された部分の前記ペルチェ
素子の電流が、接続されていない部分の前記ペルチェ素
子に流れる電流より少なくなることによって、前記ペル
チェモジュール内の前記ペルチェ素子毎に、吸熱能力に
違いを持たせ、前記半導体レーザ、前記ＬＳＩを混載し
た部品内の発熱量の分布を補償し、面内温度分布を均一
化することを特徴とする温度分布均一化電子冷却装置。
【請求項２】前記ペルチェ素子の電極からの電線をあ
らかじめ必要な部位にのみ設置したことを特徴とする請
求項１に記載の温度分布均一化電子冷却装置。
【請求項３】前記バイパス回路が定電流特性を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の温度分布均
一化電子冷却装置。
【請求項４】前記バイパス回路は、当該バイパス回路
に並列接続された前記ペルチェ素子の部分に、定電流が
流れるような特性を有することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の温度分布均一化電子冷却装置。
【請求項５】前記バイパス回路は、当該バイパス回路
の接続される前記ペルチェ素子の両端に発生する電圧の
みから、バイパス電流が決定されていることを特徴とす
る請求項３または請求項４に記載の温度分布均一化電子
冷却装置。
【請求項６】前記バイパス回路に並列接続された前記
ペルチェ素子の部分が前記ペルチェモジュール内に配置
されていることを特徴とする請求項５に記載の温度分布
均一化電子冷却装置。
【請求項７】温度分布均一化を必要とする大面積の温
度制御対象に対し複数の前記ペルチェモジュールを面内
で配置する場合に、前記バイパス回路が前記ペルチェモ
ジュール単位で設置されていることを特徴とする請求項
５に記載の温度分布均一化電子冷却装置。