CN220964044U - 散热***及光电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种散热***及光电设备。该散热***包括外壳、半导体制冷件及热管，外壳设置有内腔，半导体制冷件及热管均设置于内腔；半导体制冷件包括制冷面及散热面，制冷面靠近外壳的顶板设置，热管连接于散热面。该光电设备包括上述散热***。本实用新型提供一种散热***及光电设备，以缓解现有技术中存在的光电设备的散热方式较为单一的技术问题。

Description

散热***及光电设备

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种散热***及光电设备。

背景技术

近年来，随着光电探测领域的不断发展，光电设备的集成度越来越高，内部器件越来越多，结构布局越来越紧凑，光电设备朝着高集成度、小型化、工程化的方向发展。光电设备的高集成度导致单位体积功率或热流密度也越来越高，对大功率器件的热控要求也越来越高，特别是激光器的散热，激光器的散热性能直接影响光电设备的性能好坏。

激光器作为高效的光子电子转换部件，在应用过程中难免会存在各种损耗，如自由载流子吸收损耗及非辐射性复合损耗等，这将导致一部分输入功率转化成热量并耗散出去，进而会引起激光器温度的升高。温度上升会降低激光器的输出功率、增大阈值电流、波长漂移(0.2～0.3nm/℃)等，因此需控制激光器的温度在合适的范围内，才能保证激光器稳定可靠的运行。

然而，现有技术中，传统的散热方式多为依靠结构壳体的自然传导散热，散热方式较为单一，难以满足高集成度、高功率光电设备的散热需求。为了保证高集成度光电设备的热可靠性及正常工作热控需求，需进一步研究适用于高集成度光电设备的多元化的散热方式。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的散热***及光电设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种散热***，以至少缓解现有技术中存在的光电设备的散热方式较为单一的技术问题。

本实用新型的目的还在于提供一种光电设备，以进一步缓解现有技术中存在的光电设备的散热方式较为单一的技术问题。

基于上述第一目的，本实用新型提供一种散热***，该散热***包括外壳、半导体制冷件及热管，所述外壳设置有内腔，所述半导体制冷件及所述热管均设置于所述内腔；

所述半导体制冷件包括制冷面及散热面，所述制冷面靠近所述外壳的顶板设置，所述热管连接于所述散热面。

进一步地，所述散热***还包括均温板，所述热管通过所述均温板与所述散热面连接。

进一步地，所述热管设置有多个，多个所述热管沿所述均温板的长度方向间隔设置。

进一步地，所述热管为蛇形管、球形管或螺旋形管。

进一步地，所述散热***还包括嵌设于所述内腔的散热风扇，所述散热风扇靠近所述热管设置。

进一步地，所述外壳包括相围接的侧板及设置于所述侧板底端的底板，所述顶板设置于所述侧板远离所述底板的一端，所述侧板、所述顶板及所述底板共同形成所述内腔；

所述散热风扇通过所述底板嵌设于所述内腔。

进一步地，所述散热***还包括设置于所述顶板与所述制冷面之间的温度传感器，所述温度传感器与所述半导体制冷件连接。

进一步地，所述散热***还包括设置于所述顶板与所述温度传感器之间的第一热界面材料；

和/或，所述散热***还包括设置于所述温度传感器与所述制冷面之间的第二热界面材料，及设置于所述散热面及所述热管之间的第三热界面材料。

进一步地，所述外壳的厚度不大于20mm。

采用上述技术方案，本实用新型的散热***至少具有如下有益效果：

本实施例的散热***使用时，将激光器等需要降温的热源连接于顶板，因而半导体制冷件的制冷面降温，并通过外壳的顶板对激光器等热源降温，以保证激光器稳定可靠的运行，同时散热面温度升高，散热面较高的温度传导至热管，使热管内冷却液吸热汽化，达到为散热面散热的目的，以维持半导体制冷件的制冷效果。

其中，该散热***，利用半导体制冷件的主动式散热降温方式及热管的被动式热传导的散热方式相结合，形成主-被动复合式散热方案，通过多元化、综合性的散热设计，使对热源的散热更高效、可靠，尤其适用于高集成度、高功率的光电设备，能够满足散热需求，缓解了现有技术中存在的光电设备的散热方式较为单一的技术问题。

基于上述第二目的，本实用新型提供一种光电设备，该光电设备包括壳体、激光器及所述的散热***，所述激光器与所述散热***均设置于所述壳体内，所述散热***的外壳连接于所述壳体，且所述激光器连接于所述外壳的顶板。

采用上述技术方案，本实用新型的光电设备至少具有如下有益效果：

通过在光电设备内设置上述散热***，相应的，该光电设备具有上述散热***的所有优势，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的散热***的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的散热***的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的散热***的结构分解图；

图4为本实用新型实施例提供的光电设备的结构示意。

附图标记：

1-散热***；

2-外壳；21-侧板；22-顶板；

3-半导体制冷件；

4-热管；

5-均温板；

6-散热风扇；

7-温度传感器；

81-第一热界面材料；82-第二热界面材料；83-第三热界面材料；

91-壳体；92-激光器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

实施例一

请参见图1，并结合图3，本实施例提供一种散热***1，该散热***1包括外壳2、半导体制冷件3及热管4，外壳2设置有内腔，半导体制冷件3及热管4均设置于内腔；半导体制冷件3包括制冷面及散热面，制冷面靠近外壳2的顶板22设置，热管4连接于散热面。

需要说明的是，半导体制冷件3为现有技术，半导体制冷件3也叫热电制冷片，是一种热泵，它利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，形成半导体制冷件3的制冷面与散热面，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。

本实施例的散热***1使用时，将激光器等需要降温的热源连接于顶板22，因而半导体制冷件3的制冷面降温，并通过外壳2的顶板22对激光器等热源降温，以保证激光器稳定可靠的运行，同时散热面温度升高，散热面较高的温度传导至热管4，使热管4内冷却液吸热汽化，达到为散热面散热的目的，以维持半导体制冷件3的制冷效果。

其中，该散热***1，利用半导体制冷件3的主动式散热降温方式及热管4的被动式热传导的散热方式相结合，形成主-被动复合式散热方案，通过多元化、综合性的散热设计，使对热源的散热更高效、可靠，尤其适用于高集成度、高功率的光电设备，能够满足散热需求，缓解了现有技术中存在的光电设备的散热方式较为单一的技术问题。

优选地，请参见图3，本实施例中，散热***1还包括均温板5，热管4通过均温板5与散热面连接。

这样的设置，使散热面的高温能够通过均温板5均匀的传导至热管4，在一定程度上防止热管4局部过热现象的产生。

优选地，请参见图3，本实施例中，热管4设置有多个，多个热管4沿均温板5的长度方向间隔设置。

可选地，热管4的数量为两个、三个、四个或者五个等，优选地，多个热管4沿均温板5的长度方向均匀分布。

这样的设置，半导体制冷件3散热面的热量能够通过均温板5同时传导至多个热管4，从而提高了对散热面的散热效率，进一步保证了半导体制冷件3的制冷效果。

作为可实现的其他方式，热管4还可以为蛇形管、球形管或螺旋形管。这样的设置，增加了热管4与均温板5的接触面积，从而提高了热交换效率。

优选地，请参见图2及图3，本实施例中，散热***1还包括嵌设于内腔的散热风扇6，散热风扇6靠近热管4设置，通过散热风扇6将热管4的热量迅速散发出去，以对热管4散热，便于维持半导体制冷件3的制冷效果。

其中，需要说明的是，该散热***1同时利用散热风扇6的主动式散热降温方式，结合半导体制冷件3的主动式散热降温方式及热管4的被动式热传导的散热方式相结合，进一步提高了对热源的散热高效性及可靠性。

优选地，散热风扇6为超薄涡轮增压风扇，能够充分且快速地将热管4的热量传导、散发出去，进一步提高了对热管4的散热效率，且超薄式结构也有利于散热***1微型化设计，使散热***1占据空间较小。

优选地，请参见图3，本实施例中，外壳2包括相围接的侧板21及设置于侧板21底端的底板，顶板22设置于侧板21远离底板的一端，侧板21、顶板22及底板共同形成内腔；底板设置有散热孔，散热风扇6通过底板嵌设于内腔。例如，底板设置有开口，开口与内腔连通，散热风扇6设置于开口处，且通过开口嵌设于内腔。

也就是说，热管4靠近底板设置，这样的设置，在散热风扇6作用下，热管4的热量能够通过散热孔散发出去。

优选地，请参见图3，本实施例中，散热***1还包括设置于顶板22与制冷面之间的温度传感器7，温度传感器7与半导体制冷件3连接。

这样的设置，温度传感器7用于监测热源的温度，可选地，温度传感器7与半导体制冷件3通过控制器连接，且散热风扇6也与控制器连接。

具体而言，通过温度传感器7监测热源的温度，当热源的温度达到预设的最高温度时，发送信号给控制器，控制器对应控制散热风扇6及半导体制冷件3启动，通过半导体制冷件3为热源降温，且通过散热风扇6对半导体制冷件3进行散热；散热风扇6及半导体制冷件3启动一段时间后，热源的温度降低，直到温度传感器7监测到热源的温度达到预设的最低温度时，发送信号给控制器，控制器对应控制半导体制冷件3及散热风扇6关闭。

可选地，散热***1还包括设置于顶板22与温度传感器7之间的第一热界面材料81；或者，散热***1还包括设置于温度传感器7与制冷面之间的第二热界面材料82，及设置于散热面及热管4之间的第三热界面材料83。

优选地，请参见图3，本实施例中，散热***1还包括设置于顶板22与温度传感器7之间的第一热界面材料81；且散热***1还包括设置于温度传感器7与制冷面之间的第二热界面材料82，及设置于散热面及热管4之间的第三热界面材料83。

可选地，第一热界面材料81、第二热界面材料82及第三热界面材料83可以为导热胶、硅胶、硅脂或者散热垫片等。

这样的设置，第一热界面材料81用于降低顶板22与温度传感器7之间的接触热阻，第二热界面材料82用于降低温度传感器7与制冷面之间的接触热阻，第三热界面材料83用于降低散热面及热管4之间的接触热阻，提高散热性能。

综上，本实施例的散热***1，实现了对激光器的精准控温，保证其波长范围在温漂范围内，特别适用于对温度范围要求更高的窄线宽激光器。

优选地，本实施例中，外壳2的厚度不大于20mm，例如，外壳2的厚度为20mm、19mm、18mm、17mm或者16mm等。

这样的设置，使散热***1占据的空间较小，向更加微型化发展，对于高集成度的光电设备，可以大大减小散热***1的安装空间。

实施例二

实施例二提供了一种光电设备，光电设备包括实施例一的散热***1，实施例一所公开的散热***1的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的散热***1的技术特征不再重复描述。下面结合附图对光电设备的实施方式进行进一步的详细说明。

请参见图4，本实施例提供的光电设备包括壳体91、激光器92及上述散热***1，激光器92与散热***1均设置于壳体91内，散热***1的外壳2连接于壳体91，且激光器92连接于外壳2的顶板22。

这样的设置，将激光器92连接于顶板22后，散热***1的半导体制冷件3的制冷面降温，并通过顶板22对激光器92等热源降温，以保证激光器92稳定可靠的运行，同时散热面温度升高，散热面较高的温度传导至热管4，使热管4内冷却液吸热汽化，达到为散热面散热的目的，以维持半导体制冷件3的制冷效果。

其中，该光电设备中，散热***1利用半导体制冷件3的主动式散热降温方式及热管4的被动式热传导的散热方式相结合，形成主-被动复合式散热方案，使对热源的散热更高效、可靠，尤其适用于高集成度、高功率的光电设备，能够满足散热需求，缓解了现有技术中存在的光电设备的散热方式较为单一的技术问题。

本实施例的光电设备具有实施例一散热***1的优点，该优点已在实施例一中详细说明，在此不再重复。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种散热***，其特征在于，包括外壳(2)、半导体制冷件(3)及热管(4)，所述外壳(2)设置有内腔，所述半导体制冷件(3)及所述热管(4)均设置于所述内腔；

所述半导体制冷件(3)包括制冷面及散热面，所述制冷面靠近所述外壳(2)的顶板(22)设置，所述热管(4)连接于所述散热面。

2.根据权利要求1所述的散热***，其特征在于，所述散热***(1)还包括均温板(5)，所述热管(4)通过所述均温板(5)与所述散热面连接。

3.根据权利要求2所述的散热***，其特征在于，所述热管(4)设置有多个，多个所述热管(4)沿所述均温板(5)的长度方向间隔设置。

4.根据权利要求2所述的散热***，其特征在于，所述热管(4)为蛇形管、球形管或螺旋形管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的散热***，其特征在于，所述散热***(1)还包括嵌设于所述内腔的散热风扇(6)，所述散热风扇(6)靠近所述热管(4)设置。

6.根据权利要求5所述的散热***，其特征在于，所述外壳(2)包括相围接的侧板(21)及设置于所述侧板(21)底端的底板，所述顶板(22)设置于所述侧板(21)远离所述底板的一端，所述侧板(21)、所述顶板(22)及所述底板共同形成所述内腔；

所述散热风扇(6)通过所述底板嵌设于所述内腔。

7.根据权利要求1-4任一项所述的散热***，其特征在于，所述散热***(1)还包括设置于所述顶板(22)与所述制冷面之间的温度传感器(7)，所述温度传感器(7)与所述半导体制冷件(3)连接。

8.根据权利要求7所述的散热***，其特征在于，所述散热***(1)还包括设置于所述顶板(22)与所述温度传感器(7)之间的第一热界面材料(81)；

和/或，所述散热***还包括设置于所述温度传感器(7)与所述制冷面之间的第二热界面材料(82)，及设置于所述散热面及所述热管(4)之间的第三热界面材料(83)。

9.根据权利要求1-4任一项所述的散热***，其特征在于，所述外壳(2)的厚度不大于20mm。

10.一种光电设备，其特征在于，包括壳体(91)、激光器(92)及权利要求1-9任一项所述的散热***(1)，所述激光器(92)与所述散热***(1)均设置于所述壳体(91)内，所述散热***(1)的外壳(2)连接于所述壳体(91)，且所述激光器(92)连接于所述外壳(2)的顶板(22)。