JP3462598B2 - ヒートシンク付レーザダイオードアレイ - Google Patents
ヒートシンク付レーザダイオードアレイInfo
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- JP3462598B2 JP3462598B2 JP27356594A JP27356594A JP3462598B2 JP 3462598 B2 JP3462598 B2 JP 3462598B2 JP 27356594 A JP27356594 A JP 27356594A JP 27356594 A JP27356594 A JP 27356594A JP 3462598 B2 JP3462598 B2 JP 3462598B2
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- Japan
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- water
- heat sink
- heat
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水冷構造を有するヒー
トシンクを備えるヒートシンク付レーザダイオードアレ
イに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種のヒートシンクとしては、
例えば、図２に示す高出力ＬＤ（レーザーダイオード）
アレイ用のヒートシンクがある。ここで、同図（ａ）は
このヒートシンクの断面図、同図（ｂ）は平面図を示し
ている。このＬＤアレイ用ヒートシンクには、ＬＤ発振
波長の動的な変動を抑えることはもちろんのこと、出射
されたレーザビームの空間的なばらつきを最小限に抑制
する機能を果たすことが必要とされる。 【０００３】このため、このヒートシンクではＬＤアレ
イの放熱を円滑に行うために水冷構造が備えられてい
る。つまり、放熱体１には上面水路２ａと下面水路２ｂ
との２層構造をした水路２が設けられている。この水路
２の注入口３から取り込まれた冷却水は上面水路２ａに
おいて広げられる。広げられた冷却水はＬＤアレイ４を
一様に冷却し、冷却後、下面水路２ｂを通って排出口５
に戻される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のヒートシンク構造においては、水路２が上面水路２
ａと下面水路２ｂとの２層で構成されているため、放熱
体１の厚さを薄くするには限度があった。従って、大出
力のＬＤアレイを効率的に冷却するため、ヒートシンク
を積み重ねてスタック構造を構成する場合、積み重ねら
れるヒートシンク数にも制限が生じる。 【０００５】また、注入口３と排出口５とがヒートシン
ク内で非対称に配置され、上面水路２ａと下面水路２ｂ
とはヒートシンク内で厚み方向において非対称に構成さ
れている。従って、上面水路２ａを流れる低温の冷却水
と下面水路２ｂを流れる温度上昇した冷却水とによって
ヒートシンク内に形成される温度分布は、不均一な温度
勾配を生じる。よって、ＬＤアレイ４から奪い取られた
熱は放熱体１から外気へ効率良く放熱されない。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解消するためになされたものであり、本発明による
ヒートシンク付レーザダイオードアレイは、発熱体に接
触させられる放熱体、及びこの放熱体に形成されて発熱
体を冷却するための冷却水が流される水路を有するヒー
トシンクと、ヒートシンクの放熱体上に発熱体として載
置されるレーザダイオードアレイとを備え、水路は、同
じ面内に互いに隣接するように並設された第１の水路及
び第２の水路を有し、第１の水路の吸入口と第２の水路
の排出口とが放熱体の第１の辺側の所定位置で隣接し、
かつ、第１の水路の排出口と第２の水路の吸入口とが第
１の辺側の所定位置で隣接して、第１の水路と第２の水
路とに流される冷却水の向きが相違するように構成さ
れ、第１の辺に対向する第２の辺側にある第１の水路及
び第２の水路の所定部分はそれぞれ屈曲部として形成さ
れ、レーザダイオードアレイは、屈曲部の近傍となる放
熱体上の所定位置に載置されていることを特徴とする。 【０００７】 【０００８】 【作用】水路が複数並設され、しかも、隣接する各水路
に流される冷却水の向きが相違しているため、低温の冷
却水が流れる水路に隣接して温度が上昇した冷却水が流
れる水路が存在する。 【０００９】また、水路が屈曲している部分において冷
却水は乱流を生じ、水路内を流れる冷却水の温度分布は
水路内において均一になる。 【００１０】また、水路が同じ面内に形成されるため、
放熱体の厚みは薄くなる。 【００１１】 【実施例】図１は本発明の一実施例によるヒートシンク
を示しており、同図（ａ）はこのヒートシンクの断面
図、同図（ｂ）は平面図を表している。 【００１２】放熱体１１には１つの層つまり同じ面内に
２つの水路１２，１３が並設されている。各水路１２，
１３には冷却水が取り入れられる吸入口１２ａ，１３ａ
と冷却水が排出される排出口１２ｂ，１３ｂとが設けら
れている。一方の水路１２，１３の吸入口１２ａ，１３
ａは他方の水路１３，１２の排出口１３ｂ，１２ｂに隣
接しており、吸入口１２ａ，１３ａおよび排出口１２
ｂ，１３ｂは左右対称に配置されている。冷却水が流れ
る水路１２，１３自体も、吸入口１２ａ，１３ａから排
出口１２ｂ，１３ｂまで並設されており、左右対称に配
置されている。また、水路１２，１３には屈曲部１２
ｃ，１３ｃが形成されており、各水路１２，１３はこの
屈曲部１２ｃ，１３ｃにおいて屈曲している。発熱体で
あるＬＤアレイ１４は、この屈曲部１２ｃ，１３ｃの上
方部分の放熱体１１に接触して載置されている。 【００１３】このような構成において、各水路１２，１
３の注入口１２ａ，１３ａに冷却水が注入される。注入
された冷却水は各水路１２，１３に導かれて排出口１２
ｂ，１３ｂまで流され、排出される。この冷却水の通水
によってＬＤアレイ１４の発熱は奪われ、奪われた熱は
放熱体１１から外気へ放出される。 【００１４】本実施例によるヒートシンクでは、水路１
２，１３が２つ並設され、しかも、隣接する各水路１
２，１３に流される冷却水の向きは相違している。ま
た、注入口１２ａ，１３ａからＬＤアレイ１４下の屈曲
部１２ｃ，１３ｃに至るまでの冷却水は、未だ発熱体か
ら熱を奪っておらず、低温状態にある。また、ＬＤアレ
イ１４下の屈曲部１２ｃ，１３ｃから排出口１２ｂ，１
３ｂまでの冷却水は、発熱体から熱を奪って温度が上昇
した状態にある。よって、本実施例によるヒートシンク
では、注入口１２ａから屈曲部１２ｃに至るまでの低温
の冷却水が流れる水路１２に隣接し、屈曲部１３ｃから
排出口１３ｂまでの温度上昇した冷却水が流れる水路１
３が存在する。また、同様に、注入口１３ａから屈曲部
１３ｃに至るまでの低温の冷却水が流れる水路１３に隣
接し、屈曲部１２ｃから排出口１２ｂまでの温度上昇し
た冷却水が流れる水路１２が存在する。従って、隣接す
る各水路１２，１３は相互に熱を授受し合い、水路１
２，１３が設けられた面方向における放熱体１１の空間
的な温度分布のばらつきは最小限に抑制される。よっ
て、従来のヒートシンクのように不均一な温度勾配を生
じなくなる。このため、ＬＤアレイ１４から奪い取られ
た熱は放熱体１１の全表面から効率良く外気へ放出され
るようになり、ヒートシンクによる熱交換の効率は向上
する。 【００１５】また、各水路１２，１３の屈曲部１２ｃ，
１３ｃにおいて、冷却水の層流は抑えられ、この屈曲部
１２ｃ，１３ｃに乱流が生じる。よって、従来のように
ただ単に冷却水が流されている場合には、ＬＤアレイ１
４に近い側の水路内壁に沿って流れる上層部の冷却水だ
けが主としてＬＤアレイ１４から熱を奪っていたが、本
実施例ではこの乱流が生じることによって層流が揉ま
れ、従来熱を奪う作用をしなかった下層部を流れる低温
の冷却水もＬＤアレイ１４に近い側の水路内壁に接する
ようになる。従って、各水路１２，１３の下層部を流れ
る冷却水も冷却作用を果たすようになり、各水路１２，
１３内を流れる冷却水の温度分布はこの屈曲部１２ｃ，
１３ｃによって均一にさせられる。このため、冷却水は
ＬＤアレイ１４からより効率的に熱を奪うようになり、
ヒートシンクの熱交換の効率はさらに向上する。この結
果、ＬＤの発振波長のばらつきを最小限に抑制すること
が可能になる。 【００１６】また、各水路１２，１３は同じ面内に形成
されているため、放熱体１１の厚みは薄くなる。このた
め、ヒートシンクを積層してスタック構造化しても、従
来より多くのヒートシンクを積み重ねることが可能とな
り、大出力化の際におけるヒートシンクの実装密度を高
くすることが可能となる。よって、放熱量の大きなＬＤ
アレイであっても効率良く冷却することが可能となる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
路が複数並設され、しかも、隣接する各水路に流される
冷却水の向きは相違しているため、低温の冷却水が流れ
る水路に隣接して温度が上昇した冷却水が流れる水路が
存在する。従って、隣接する各水路は相互に熱を授受し
合い、水路が複数設けられた面方向における放熱体の空
間的な温度分布のばらつきは最小限に抑制され、不均一
な温度勾配を生じなくなる。このため、発熱体から奪い
取られた熱は放熱体の全表面から効率良く外気へ放出さ
れる。 【００１８】また、水路が屈曲している部分において冷
却水は乱流を生じ、水路内を流れる冷却水の温度分布は
水路内において均一になる。このため、冷却水は発熱体
からより効率的に熱を奪うようになり、ヒートシンクの
熱交換の効率は向上する。 【００１９】また、水路が同じ面内に形成されるため、
放熱体の厚みは薄くなる。このため、ヒートシンクを積
層してスタック構造化しても、従来より多くのヒートシ
ンクを積み重ねることが可能となり、放熱量の大きな発
熱体であっても効率良く冷却することが可能となる。
トシンクを備えるヒートシンク付レーザダイオードアレ
イに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種のヒートシンクとしては、
例えば、図２に示す高出力ＬＤ（レーザーダイオード）
アレイ用のヒートシンクがある。ここで、同図（ａ）は
このヒートシンクの断面図、同図（ｂ）は平面図を示し
ている。このＬＤアレイ用ヒートシンクには、ＬＤ発振
波長の動的な変動を抑えることはもちろんのこと、出射
されたレーザビームの空間的なばらつきを最小限に抑制
する機能を果たすことが必要とされる。 【０００３】このため、このヒートシンクではＬＤアレ
イの放熱を円滑に行うために水冷構造が備えられてい
る。つまり、放熱体１には上面水路２ａと下面水路２ｂ
との２層構造をした水路２が設けられている。この水路
２の注入口３から取り込まれた冷却水は上面水路２ａに
おいて広げられる。広げられた冷却水はＬＤアレイ４を
一様に冷却し、冷却後、下面水路２ｂを通って排出口５
に戻される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のヒートシンク構造においては、水路２が上面水路２
ａと下面水路２ｂとの２層で構成されているため、放熱
体１の厚さを薄くするには限度があった。従って、大出
力のＬＤアレイを効率的に冷却するため、ヒートシンク
を積み重ねてスタック構造を構成する場合、積み重ねら
れるヒートシンク数にも制限が生じる。 【０００５】また、注入口３と排出口５とがヒートシン
ク内で非対称に配置され、上面水路２ａと下面水路２ｂ
とはヒートシンク内で厚み方向において非対称に構成さ
れている。従って、上面水路２ａを流れる低温の冷却水
と下面水路２ｂを流れる温度上昇した冷却水とによって
ヒートシンク内に形成される温度分布は、不均一な温度
勾配を生じる。よって、ＬＤアレイ４から奪い取られた
熱は放熱体１から外気へ効率良く放熱されない。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解消するためになされたものであり、本発明による
ヒートシンク付レーザダイオードアレイは、発熱体に接
触させられる放熱体、及びこの放熱体に形成されて発熱
体を冷却するための冷却水が流される水路を有するヒー
トシンクと、ヒートシンクの放熱体上に発熱体として載
置されるレーザダイオードアレイとを備え、水路は、同
じ面内に互いに隣接するように並設された第１の水路及
び第２の水路を有し、第１の水路の吸入口と第２の水路
の排出口とが放熱体の第１の辺側の所定位置で隣接し、
かつ、第１の水路の排出口と第２の水路の吸入口とが第
１の辺側の所定位置で隣接して、第１の水路と第２の水
路とに流される冷却水の向きが相違するように構成さ
れ、第１の辺に対向する第２の辺側にある第１の水路及
び第２の水路の所定部分はそれぞれ屈曲部として形成さ
れ、レーザダイオードアレイは、屈曲部の近傍となる放
熱体上の所定位置に載置されていることを特徴とする。 【０００７】 【０００８】 【作用】水路が複数並設され、しかも、隣接する各水路
に流される冷却水の向きが相違しているため、低温の冷
却水が流れる水路に隣接して温度が上昇した冷却水が流
れる水路が存在する。 【０００９】また、水路が屈曲している部分において冷
却水は乱流を生じ、水路内を流れる冷却水の温度分布は
水路内において均一になる。 【００１０】また、水路が同じ面内に形成されるため、
放熱体の厚みは薄くなる。 【００１１】 【実施例】図１は本発明の一実施例によるヒートシンク
を示しており、同図（ａ）はこのヒートシンクの断面
図、同図（ｂ）は平面図を表している。 【００１２】放熱体１１には１つの層つまり同じ面内に
２つの水路１２，１３が並設されている。各水路１２，
１３には冷却水が取り入れられる吸入口１２ａ，１３ａ
と冷却水が排出される排出口１２ｂ，１３ｂとが設けら
れている。一方の水路１２，１３の吸入口１２ａ，１３
ａは他方の水路１３，１２の排出口１３ｂ，１２ｂに隣
接しており、吸入口１２ａ，１３ａおよび排出口１２
ｂ，１３ｂは左右対称に配置されている。冷却水が流れ
る水路１２，１３自体も、吸入口１２ａ，１３ａから排
出口１２ｂ，１３ｂまで並設されており、左右対称に配
置されている。また、水路１２，１３には屈曲部１２
ｃ，１３ｃが形成されており、各水路１２，１３はこの
屈曲部１２ｃ，１３ｃにおいて屈曲している。発熱体で
あるＬＤアレイ１４は、この屈曲部１２ｃ，１３ｃの上
方部分の放熱体１１に接触して載置されている。 【００１３】このような構成において、各水路１２，１
３の注入口１２ａ，１３ａに冷却水が注入される。注入
された冷却水は各水路１２，１３に導かれて排出口１２
ｂ，１３ｂまで流され、排出される。この冷却水の通水
によってＬＤアレイ１４の発熱は奪われ、奪われた熱は
放熱体１１から外気へ放出される。 【００１４】本実施例によるヒートシンクでは、水路１
２，１３が２つ並設され、しかも、隣接する各水路１
２，１３に流される冷却水の向きは相違している。ま
た、注入口１２ａ，１３ａからＬＤアレイ１４下の屈曲
部１２ｃ，１３ｃに至るまでの冷却水は、未だ発熱体か
ら熱を奪っておらず、低温状態にある。また、ＬＤアレ
イ１４下の屈曲部１２ｃ，１３ｃから排出口１２ｂ，１
３ｂまでの冷却水は、発熱体から熱を奪って温度が上昇
した状態にある。よって、本実施例によるヒートシンク
では、注入口１２ａから屈曲部１２ｃに至るまでの低温
の冷却水が流れる水路１２に隣接し、屈曲部１３ｃから
排出口１３ｂまでの温度上昇した冷却水が流れる水路１
３が存在する。また、同様に、注入口１３ａから屈曲部
１３ｃに至るまでの低温の冷却水が流れる水路１３に隣
接し、屈曲部１２ｃから排出口１２ｂまでの温度上昇し
た冷却水が流れる水路１２が存在する。従って、隣接す
る各水路１２，１３は相互に熱を授受し合い、水路１
２，１３が設けられた面方向における放熱体１１の空間
的な温度分布のばらつきは最小限に抑制される。よっ
て、従来のヒートシンクのように不均一な温度勾配を生
じなくなる。このため、ＬＤアレイ１４から奪い取られ
た熱は放熱体１１の全表面から効率良く外気へ放出され
るようになり、ヒートシンクによる熱交換の効率は向上
する。 【００１５】また、各水路１２，１３の屈曲部１２ｃ，
１３ｃにおいて、冷却水の層流は抑えられ、この屈曲部
１２ｃ，１３ｃに乱流が生じる。よって、従来のように
ただ単に冷却水が流されている場合には、ＬＤアレイ１
４に近い側の水路内壁に沿って流れる上層部の冷却水だ
けが主としてＬＤアレイ１４から熱を奪っていたが、本
実施例ではこの乱流が生じることによって層流が揉ま
れ、従来熱を奪う作用をしなかった下層部を流れる低温
の冷却水もＬＤアレイ１４に近い側の水路内壁に接する
ようになる。従って、各水路１２，１３の下層部を流れ
る冷却水も冷却作用を果たすようになり、各水路１２，
１３内を流れる冷却水の温度分布はこの屈曲部１２ｃ，
１３ｃによって均一にさせられる。このため、冷却水は
ＬＤアレイ１４からより効率的に熱を奪うようになり、
ヒートシンクの熱交換の効率はさらに向上する。この結
果、ＬＤの発振波長のばらつきを最小限に抑制すること
が可能になる。 【００１６】また、各水路１２，１３は同じ面内に形成
されているため、放熱体１１の厚みは薄くなる。このた
め、ヒートシンクを積層してスタック構造化しても、従
来より多くのヒートシンクを積み重ねることが可能とな
り、大出力化の際におけるヒートシンクの実装密度を高
くすることが可能となる。よって、放熱量の大きなＬＤ
アレイであっても効率良く冷却することが可能となる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
路が複数並設され、しかも、隣接する各水路に流される
冷却水の向きは相違しているため、低温の冷却水が流れ
る水路に隣接して温度が上昇した冷却水が流れる水路が
存在する。従って、隣接する各水路は相互に熱を授受し
合い、水路が複数設けられた面方向における放熱体の空
間的な温度分布のばらつきは最小限に抑制され、不均一
な温度勾配を生じなくなる。このため、発熱体から奪い
取られた熱は放熱体の全表面から効率良く外気へ放出さ
れる。 【００１８】また、水路が屈曲している部分において冷
却水は乱流を生じ、水路内を流れる冷却水の温度分布は
水路内において均一になる。このため、冷却水は発熱体
からより効率的に熱を奪うようになり、ヒートシンクの
熱交換の効率は向上する。 【００１９】また、水路が同じ面内に形成されるため、
放熱体の厚みは薄くなる。このため、ヒートシンクを積
層してスタック構造化しても、従来より多くのヒートシ
ンクを積み重ねることが可能となり、放熱量の大きな発
熱体であっても効率良く冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるヒートシンクを示す図
である。 【図２】従来のヒートシンクを示す図である。 【符号の説明】 １１…放熱体、１２，１３…水路、１２ａ，１３ａ…注
入口、１２ｂ，１３ｂ…排出口、１４…ＬＤアレイ。
である。 【図２】従来のヒートシンクを示す図である。 【符号の説明】 １１…放熱体、１２，１３…水路、１２ａ，１３ａ…注
入口、１２ｂ，１３ｂ…排出口、１４…ＬＤアレイ。
フロントページの続き
(72)発明者 宮島 博文
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松
ホトニクス株式会社内
(72)発明者 神崎 武司
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松
ホトニクス株式会社内
(72)発明者 菅 博文
静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松
ホトニクス株式会社内
(56)参考文献 特開 平１−297891（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−19755（ＪＰ，Ａ)
実開 平１−63142（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭61−127384（ＪＰ，Ｕ)
特表 平６−508911（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05K 7/20
H01L 23/473
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 発熱体に接触させられる放熱体、及びこ
の放熱体に形成されて前記発熱体を冷却するための冷却
水が流される水路を有するヒートシンクと、 前記ヒートシンクの前記放熱体上に前記発熱体として載
置されるレーザダイオードアレイとを備え、 前記水路は、同じ面内に互いに隣接するように並設され
た第１の水路及び第２の水路を有し、前記第１の水路の
吸入口と前記第２の水路の排出口とが前記放熱体の第１
の辺側の所定位置で隣接し、かつ、前記第１の水路の排
出口と前記第２の水路の吸入口とが前記第１の辺側の所
定位置で隣接して、前記第１の水路と前記第２の水路と
に流される冷却水の向きが相違するように構成され、 前記第１の辺に対向する第２の辺側にある前記第１の水
路及び前記第２の水路の所定部分はそれぞれ屈曲部とし
て形成され、前記レーザダイオードアレイは、前記屈曲
部の近傍となる前記放熱体上の所定位置に載置されてい
ることを特徴とするヒートシンク付レーザダイオードア
レイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27356594A JP3462598B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | ヒートシンク付レーザダイオードアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27356594A JP3462598B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | ヒートシンク付レーザダイオードアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139478A JPH08139478A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3462598B2 true JP3462598B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=17529581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27356594A Expired - Fee Related JP3462598B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | ヒートシンク付レーザダイオードアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3462598B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69936226T2 (de) | 1998-08-18 | 2008-01-24 | Hamamatsu Photonics K.K., Hamamatsu | Kühlkörper, und halbleiterlaservorrichtung mit einem solchen kühlkörper |
| JP4074259B2 (ja) | 2004-03-17 | 2008-04-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2005268445A (ja) | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置 |
| CN1323472C (zh) * | 2005-04-18 | 2007-06-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 粗糙元型半导体激光器有源热沉结构及制备方法 |
| FR2929878B1 (fr) * | 2008-04-11 | 2010-06-11 | Michelin Soc Tech | Moule de vulcanisation d'un pneumatique, installation et procede de regulation thermique du moule |
| KR101642326B1 (ko) | 2013-10-18 | 2016-07-26 | 주식회사 엘지화학 | 수직 배치된 공통 출입구가 형성된 2이상의 분리된 유로를 가진 히트싱크 |
| CN107809879B (zh) * | 2016-09-09 | 2020-04-03 | 深圳联品激光技术有限公司 | 一种散热机构及具有热源的设备 |
-
1994
- 1994-11-08 JP JP27356594A patent/JP3462598B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08139478A (ja) | 1996-05-31 |
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