RU80071U1 - Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров - Google Patents
Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров Download PDFInfo
- Publication number
- RU80071U1 RU80071U1 RU2008130339/22U RU2008130339U RU80071U1 RU 80071 U1 RU80071 U1 RU 80071U1 RU 2008130339/22 U RU2008130339/22 U RU 2008130339/22U RU 2008130339 U RU2008130339 U RU 2008130339U RU 80071 U1 RU80071 U1 RU 80071U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microchannels
- heat sink
- heat exchanger
- semiconductor lasers
- direct
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Полезная модель предназначена для охлаждения активного слоя лазерных линеек, решеток лазерных диодов и т.п. Реализация вихревой структуры потока охлаждающей жидкости повышает эффективность отвода тепла от активной области мощных полупроводниковых лазеров. Турбулентный характер потока охлаждающей жидкости достигается взаимно перпендикулярной ориентацией прямых щелевых микроканалов двух решеток. Вторая, дополнительно введенная решетка контактирует сверху с теплоотводящей пластиной, а микроканалы этой решетки открыты снизу и непосредственно сообщаются с микроканалами сдвоенной первой решетки, через которые обеспечивается подвод и отвод охлаждающей жидкости.
1 н.п.ф., 1 фиг.
Description
Полезная модель относится к полупроводниковой лазерной технике, в частности, к системам охлаждения мощных полупроводниковых лазеров и предназначена для охлаждения активного слоя лазерных линеек и матриц лазерных диодов.
Вследствие сильной зависимости характеристик излучения, надежности и срока функционирования полупроводниковых лазеров от температуры теплообменник является обязательным элементом их конструкции. Для получения высоких значений мощности излучения в непрерывном режиме необходимо использовать многоканальные теплообменники из высокотеплопроводных материалов. Характерным примером конструкции такого теплообменника может служить устройство для охлаждения линеек лазерных диодов, описанное в работе (Апполонов В.В. и др. «Исследование тепловых свойств лазерной диодной линейки на теплообменнике из карбида кремния», Квантовая Электроника, 1997, т.24, №10, с.869). Данное устройство представляет собой корпус в форме прямоугольного параллелепипеда, заполненный решеткой прямых щелевых каналов, ориентированных по нормали к продольной оси линейки, которая закреплена на верхней грани корпуса у самого края. Подобный теплообменник обеспечивает достаточно высокую степень однородности охлаждения линейки и имеет небольшое гидравлическое сопротивление из-за ламинарного режима течения в каналах. Однако, интенсивность теплоотвода, обеспечиваемая подобным
устройством, сильно ограничена вследствие формирования в участках каналов под местом крепления линейки области застоя жидкости, в которой ее скорость много меньше, чем в основной части потока. В случае использования такого теплообменника для решеток лазерных диодов невозможно обеспечить равномерность их охлаждения из-за нагрева потока жидкости вдоль оси каналов
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели и принятым за прототип является микроканальный теплообменник, в конструкции которого использована сдвоенная решетка каналов, которая образована двумя вложенными друг в друга одинаковыми решетками прямых каналов (Патент США №5099910 «Micro channel heat sink with alternating flow directions», 1992). В данном устройстве решетки не сообщаются между собой, и охлаждающая жидкость прокачивается через них во встречных направлениях таким образом, что направление потока в каналах попеременно чередуется. Благодаря тому, что каждое из ребер теплообменника с разных сторон омывается потоками противоположного направления, удается существенно сгладить неоднородность охлаждения вдоль оси каналов. Жидкость подводится и отводится через систему отверстий, расположенных на краях теплообменника, благодаря чему зоны застоя, которые образуются на конечных участках каналов, вынесены на периферию охлаждаемой поверхности.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение высокой плотности и однородности теплового потока, отводимого теплообменником от активной области мощных полупроводниковых лазеров.
Поставленная задача решается благодаря использованию новой конфигурации микроканалов теплообменника, которая обеспечивает турбулентный режим протекания потока жидкости в области, непосредственно примыкающей к охлаждаемой поверхности, т.е. к месту крепления лазера.
Данный технический результат при реализации предлагаемой полезной модели достигается тем, что в теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров, состоящий из сдвоенной решетки прямых щелевых микроканалов и теплоотводящей пластины, изготовленной из высокотеплопроводного материала, дополнительно введена теплоотводящая решетка прямых щелевых микроканалов, соединенная с теплоотводящей пластиной, ориентированная перпендикулярно сдвоенной решетке прямых щелевых микроканалов, имеющая открытые микроканалы, непосредственно сообщающиеся с микроканалами сдвоенной решетки прямых щелевых микроканалов.
Сущность его поясняется чертежом, на котором представлен фрагмент теплообменника в разрезе, где стрелками показаны направления потоков охлаждающей жидкости. На чертеже указаны сдвоенная решетка 1 (далее гидравлическая) прямых щелевых микроканалов 4 и 5, теплоотводящая решетка 2 прямых щелевых микроканалов 6 и теплоотводящая пластина 3.
Прямые щелевые микроканалы 4 и 5 в гидравлической решетке 1 ориентированы по нормали к теплоотводящей пластине 3. Выход микроканалов 4 и 5 гидравлической решетки 1 соединен с открытыми микроканалами 6 теплоотводящей решетки 2, ребра которой соединены с теплоотводящей пластиной 3. Оси микроканалов гидравлической 1 и теплоотводящей 2 решеток
перпендикулярны. Гидравлическая решетка 1 соединена с каналами подачи и стока охлаждающей жидкости.
В отличие от прототипа, гидравлическая решетка 1 служит преимущественно для подачи/отвода жидкости к/от теплоотводящей решетки 2. Поступая через входные микроканалы 4, охлаждающая жидкость под давление подается в микроканалы 6, а затем перетекает в микроканалы 5, по которым отводится в общий сток. Микроканалы подачи/отвода жидкости 4 и 5 в гидравлической решетке 1 последовательно чередуются. В каждом из микроканалов 6 теплоотводящей решетки 2 поток жидкости имеет периодическую вихревую структуру с периодом порядка расстояния между соседними микроканалами 4. Таким образом, за счет новой организации прокачки жидкости в заявляемой полезной модели ликвидированы застойные участки и достигнута сильная турбуленция потока в теплоотводящей решетке 2, что в совокупности обеспечивает увеличение коэффициента теплоотдачи на стенках ее микроканалов 6, а в конечном счете - интенсификацию теплоотвода от теплоотводящей пластины 3. Учитывая периодичность потока вдоль оси микроканалов 6 теплоотводящей решетки 2, период подрешетки микроканалов подачи жидкости 4 выбран равным периоду упаковки лазерных диодов в лазерных линейках. При креплении лазерной структуры совмещением позиций диодов с выходами микроканалов 4 обеспечена наилучшая однородность охлаждения линейки при оптимальных условиях для каждого из диодов, входящих в ее состав.
Опытный образец предлагаемого устройства был выполнен из меди и испытан в работе с серийной линейкой лазерных диодов (длина - 1 см, ширина -
500 мкм). Последняя крепилась к теплоотводящей пластине 3 с помощью индиевого припоя с толщиной слоя около 5 мкм. Период микроканалов подачи жидкости 4 в гидравлической решетке 1 был выбран равным периоду упаковки диодов в линейке. В качестве охлаждающей жидкости использовалась вода при температуре 20°С. Испытания подтвердили высокую эффективность предложенной конструкции. Во всем интервале рабочих токов диодов тепловое ограничение выходной мощности обнаружено не было.
Claims (1)
- Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров, состоящий из сдвоенной решетки прямых щелевых микроканалов и теплоотводящей пластины, изготовленной из высокотеплопроводного материала, отличающийся тем, что в него дополнительно введена теплоотводящая решетка прямых щелевых микроканалов, соединенная с теплоотводящей пластиной, ориентированная перпендикулярно сдвоенной решетке прямых щелевых микроканалов, имеющая открытые микроканалы, непосредственно сообщающиеся с микроканалами сдвоенной решетки прямых щелевых микроканалов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008130339/22U RU80071U1 (ru) | 2008-07-22 | 2008-07-22 | Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008130339/22U RU80071U1 (ru) | 2008-07-22 | 2008-07-22 | Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU80071U1 true RU80071U1 (ru) | 2009-01-20 |
Family
ID=40376570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008130339/22U RU80071U1 (ru) | 2008-07-22 | 2008-07-22 | Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU80071U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722930C2 (ru) * | 2014-11-17 | 2020-06-04 | Кэрриер Корпорейшн | Многоходовой микроканальный теплообменник с множественными изогнутыми пластинами |
-
2008
- 2008-07-22 RU RU2008130339/22U patent/RU80071U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722930C2 (ru) * | 2014-11-17 | 2020-06-04 | Кэрриер Корпорейшн | Многоходовой микроканальный теплообменник с множественными изогнутыми пластинами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110164835B (zh) | 一种歧管式复杂结构微通道微型散热器 | |
US11143466B2 (en) | Heat transfer system and method incorporating tapered flow field | |
US7536870B2 (en) | High power microjet cooler | |
CN108112218B (zh) | 一种双向流路的分形微槽道冷板 | |
JP5611334B2 (ja) | レーザ用冷却モジュール、製造方法および該モジュールで製造した半導体レーザ | |
CN104051952B (zh) | 一种内微通道冷却热沉 | |
BR102012015581A2 (pt) | Dispositivo de resfriamento, módulo de energia e método | |
CN216482394U (zh) | 一种分-合流式矩形微通道换热器系统 | |
EP2720262A1 (en) | Cooler | |
AU2016325427A1 (en) | Integrated multi-chamber heat exchanger | |
US10270220B1 (en) | Methods and systems for heat flux heat removal | |
CN209896047U (zh) | 一种歧管式复杂结构微通道微型散热器 | |
JP4013883B2 (ja) | 熱交換器 | |
RU80071U1 (ru) | Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров | |
Klinkhamer et al. | Jet impingement heat sinks with application toward power electronics cooling: a review | |
JP2012060002A (ja) | 半導体素子の冷却構造 | |
RU2169977C2 (ru) | Теплообменник для мощных полупроводниковых лазеров | |
CN115768045B (zh) | 散热器及电子设备 | |
JP2008300447A (ja) | 放熱装置 | |
KR101676882B1 (ko) | 차량용 열전발전장치 | |
JP4572911B2 (ja) | 熱交換器 | |
CN114649284A (zh) | 一种肋排仿生结构微通道散热器 | |
RU185179U1 (ru) | Теплообменная труба | |
JP2017069522A (ja) | コールドプレート | |
US8451610B2 (en) | Electrical circuit component carrier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120723 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20130827 |
|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150723 |