CN219874436U - 一种散热结构及固体激光器控温*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种散热结构，包括由下至上依次层叠设置的散热器、半导体制冷器和相变均温板，所述半导体制冷器的热端与所述散热器接触，所述半导体制冷器的冷端与所述相变均温板的冷面接触，所述散热器侧面安装有散热风扇。另外，本实用新型还提供了一种固体激光器控温***。该实用新型中散热结构体积小，并且设计将散热结构的相变均温板与激光器腔体接触，降低激光器腔体各个区域的温差，减小了由于温度差带来的激光器腔体变形，同时采用弹性连接件对散热结构与激光器腔体进行弹性紧固，避免了散热器变形对激光器腔体的影响，从而提高激光器功率稳定性。

Description

一种散热结构及固体激光器控温***

技术领域

本实用新型属于激光器温控技术领域，具体涉及一种散热结构及固体激光器控温***。

背景技术

半导体激光器端面泵浦的紫外激光器具体光束质量好，峰值能量高的特点，在标记、PCB切割等领域有广泛应用。大部分紫外激光器为保证功率稳定性一般会配置水冷机控制激光器腔体的温度，控温精度在±0.2℃；少数对功率稳定性要求不高的场景仅使用散热器加强制风冷的方式降低激光器的温升，激光器功率会随环境温度的变化而漂移，无法使用在精密加工中。而水冷机体积较大，冷却介质有泄漏风险，在医疗、半导体等需要避免泄漏的高端应用中无法使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种散热结构，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种散热结构，包括由下至上依次层叠设置的散热器、半导体制冷器和相变均温板，所述半导体制冷器的热端与所述散热器接触，所述半导体制冷器的冷端与所述相变均温板的冷面接触，所述散热器侧面安装有散热风扇。

进一步的，所述相变均温板的热面上设有温度传感器，所述温度传感器与外部用于控制半导体制冷器温度的控制器电连接。

进一步的，所述半导体制冷器的热端面与散热器之间，以及半导体制冷器的冷端面与相变均温板的冷面之间均设有导热介质。

另外，本实用新型还提供了一种固体激光器控温***，包括激光器腔体，设置于激光器腔体内部的激光器，以及上述的散热结构；所述散热结构通过弹性连接件与所述激光器腔体固定，且所述相变均温板的热面与激光器腔体的底面相接触。

进一步的，所述相变均温板的相变温度小于激光器腔体控温温度。

进一步的，所述相变均温板与激光器腔体之间设有导热介质。

进一步的，所述弹性连接件包括连接螺丝、弹簧和隔热垫圈，所述连接螺丝的螺杆段表面设置隔热垫片，所述弹簧套接于连接螺丝的螺杆段，所述隔热垫圈设置于弹簧与连接螺丝的螺母段接触处；所述连接螺丝的螺母段固定安装于所述散热结构的散热器上，所述连接螺丝的螺杆段端部贯穿散热结构的相变均温板并延伸至激光器腔体内，以连接散热结构与激光器腔体。

进一步的，所述激光器靠近散热器上安装散热风扇的一侧布置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种固体激光器控温***将散热结构的相变均温板与激光器腔体接触，降低激光器腔体各个区域的温差，减小了由于温度差带来的激光器腔体变形，从而提高激光器功率稳定性。

(2)本实用新型提供的这种固体激光器控温***采用弹性连接件对散热结构与激光器腔体进行弹性紧固，避免了散热器变形对激光器腔体的影响，进一步提高激光器功率稳定性。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型固体激光器控温***的结构示意图；

图2是本实用新型散热结构的***图；

图3是本实用新型固体激光器控温***中散热结构与激光器腔体的连接结构示意图；

图4是本实用新型固体激光器控温***中弹性连接件的结构示意图。

附图标记说明：1、激光器腔体；2、激光器；3、散热结构；4、散热器；5、半导体制冷器；6、相变均温板；7、导热介质；8、温度传感器；9、散热风扇；10、弹性连接件；11、隔热垫片；12、弹簧；13、隔热垫圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种固体激光器控温***，包括激光器腔体1、激光器2和散热结构3，其中，激光器2设置于激光器腔体1内部，激光器2为激光器腔体1内部主要的发热源，散热结构3用于对激光器腔体1进行散热。

为了解决现有激光器腔体加水冷机模式体积大，风冷激光器功率稳定性低的问题，本实施例设计了一种新型的散热结构，如图2所示，该散热结构3包括由下至上依次层叠设置的散热器4、半导体制冷器5和相变均温板6，其中，相变均温板6的上端面为热面，相变介质在热面蒸发，相变均温板6的下端面为冷面，相变介质在冷面冷凝；所述半导体制冷器5的热端与所述散热器4接触，所述半导体制冷器5的冷端与所述相变均温板6的冷面接触，所述散热器4侧面安装有散热风扇9。采用此散热结构对激光器腔体1进行散热时，激光器腔体1内部的热量经过相变均温板6传导至半导体制冷器5，再通过散热器4带走半导体制冷器5传导的热量；由于使用的散热器4翅片薄间距小，散热面积大，同时结合散热风扇9，该散热结构3的体积小散热量大。同时本实施例中设计将该散热结构3的相变均温板6的热面与激光器腔体1的底面相接触，所述相变均温板6的相变温度小于激光器腔体1控温温度，由于激光器腔体1内部热量分布不均，而使用相变均温板6与激光器腔体1直接接触，可以显著降低激光器腔体1各个区域的温差；因为相变均温板6水平方向导热系数可达2000-5000W/m.k，端泵固体激光器发热量一般小于100W，总体长度小于0.4m，这样使用相变均温板6后温度差很小，从而减小了由于温度差带来的激光器腔体1变形，提高激光器功率稳定性。

进一步的，在所述相变均温板6的热面上合适位置设置温度传感器8，所述温度传感器8与外部用于控制半导体制冷器5温度的控制器电连接，通过温度传感器8来控制半导体制冷器5的电压，结合PID算法从而控制半导体制冷器5冷端的温度，进而控制激光器腔体1的温度。

优化的，对于散热结构3，为了降低半导体制冷器5与散热器4、相变均温板6之间接触界面的接触热阻，在所述半导体制冷器5的热端面与散热器4之间，以及半导体制冷器5的冷端面与相变均温板6的冷面之间均设置有导热介质。同样，采用散热结构3对激光器腔体1散热时，在所述相变均温板6与激光器腔体1之间设置导热介质7，以降低散热结构3与激光器腔体1之间的接触热阻。

优选的，由于激光器2为激光器腔体1内的主要热源，因而在安装激光器腔体1与散热结构3时，使激光器腔体1内激光器2所在的一侧靠近散热器4上安装散热风扇9的一侧布置，以实现对激光器腔体1的快速散热。

由于散热器4要带走半导体制冷器5传导的热量，且散热器4本身的温度亦会随环境变化；以一般情况为例，散热器4温度变化15℃，则长300mm的6063铝合金散热器变形量约为0.14mm，如果将散热器4固定在激光器腔体1上，会导致激光腔体1变形，从而导致谐振腔轻微失谐，激光器功率发生漂移。为了解决这一问题，提高激光器功率的稳定性，本实施例中设计采用弹性连接件10将上述散热结构3固定在激光器腔体1上。

具体的，如图3和图4所示，所述弹性连接件10包括连接螺丝、弹簧12和隔热垫圈13，所述连接螺丝的螺杆段表面设置隔热垫片11，以减小热量回流，所述弹簧12套接于连接螺丝的螺杆段，所述隔热垫圈13设置于弹簧12与连接螺丝的螺母段接触处；采用此弹性连接件10连接散热结构3与激光器腔体1时，将所述连接螺丝的螺母段固定安装于所述散热结构3的散热器4上，所述连接螺丝的螺杆段端部贯穿散热结构3的相变均温板6并延伸至激光器腔体1内，以连接散热结构3与激光器腔体1；通过弹簧12的弹性形变补偿散热器4变形量，从而避免了散热器4变形对激光器腔体1的影响。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种散热结构，其特征在于：包括由下至上依次层叠设置的散热器、半导体制冷器和相变均温板，所述半导体制冷器的热端与所述散热器接触，所述半导体制冷器的冷端与所述相变均温板的冷面接触，所述散热器侧面安装有散热风扇。

2.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于：所述相变均温板的热面上设有温度传感器，所述温度传感器与外部用于控制半导体制冷器温度的控制器电连接。

3.如权利要求1所述的散热结构，其特征在于：所述半导体制冷器的热端面与散热器之间，以及半导体制冷器的冷端面与相变均温板的冷面之间均设有导热介质。

4.一种固体激光器控温***，其特征在于：包括激光器腔体，设置于激光器腔体内部的激光器，以及上述权利要求1～3中任一项所述的散热结构；所述散热结构通过弹性连接件与所述激光器腔体固定，且所述相变均温板的热面与激光器腔体的底面相接触。

5.如权利要求4所述的固体激光器控温***，其特征在于：所述相变均温板的相变温度小于激光器腔体控温温度。

6.如权利要求4所述的固体激光器控温***，其特征在于：所述相变均温板与激光器腔体之间设有导热介质。

7.如权利要求4所述的固体激光器控温***，其特征在于：所述弹性连接件包括连接螺丝、弹簧和隔热垫圈，所述连接螺丝的螺杆段表面设置隔热垫片，所述弹簧套接于连接螺丝的螺杆段，所述隔热垫圈设置于弹簧与连接螺丝的螺母段接触处；所述连接螺丝的螺母段固定安装于所述散热结构的散热器上，所述连接螺丝的螺杆段端部贯穿散热结构的相变均温板并延伸至激光器腔体内，以连接散热结构与激光器腔体。

8.如权利要求4所述的固体激光器控温***，其特征在于：所述激光器靠近散热器上安装散热风扇的一侧布置。