基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，包括储液箱，储液箱内储存有液态金属，储液箱的一端连接有抽液管，储液箱的另一端依次连接有液态金属电磁泵和送液管，抽液管与送液管之间通过散热装置连接。本实用新型专利技术大功率半导体激光器散热系统不仅可对大功率半导体激光器实现高效降温，同时采用液态金属由电磁泵代替传统的机械泵对大功率半导体激光器提供降温动力源；液态金属电磁泵的结构简单、成本低廉、磨损小且运行安全、稳定。

Heat Dissipation System of High Power Semiconductor Laser Driven by Liquid Metal Electromagnetic Pump

【技术实现步骤摘要】
基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统
本技术属于散热
，具体涉及基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统。
技术介绍
半导体激光器作为一种固态激光器，其应用领域是比较广泛的。但半导体激光器在产生激光的同时也会产生大量热量，现有的半导体激光器的散热装置大多采用一种方式进行散热，即通过散热片来散热，可是散热片的散热密度小，而且有大量的热量释放到空气中，使半导体激光器周围的温度急剧升高；尤其是使用大功率半导体激光器时，因其功率较大，产生的热量较多，散热片很难持续降温；为了降低温度，可选择在散热片上增加风扇；但半导体激光器的工作环境是密闭式的，散热风扇吹出的风虽然能即时带走热量，可是随着密闭空间内的温度升高，散热风扇的散热力度也越来越小。而将半导体激光器与水冷结构性结合，虽然能降温，但也存在如下问题：(1)水冷结构需与机械泵配合工作，但随着时间的累积，机械泵会因磨损较快而导致整个结构瘫痪；(2)大功率半导体激光器的密度大，散热力度也强，随着时间的累积，当温度达到水的沸点时会直接导致整个散热结构及半导体激光器的损坏。因此，现有的半导体激光器的散热装置还需要进一步的改进。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，解决了大功率半导体激光器在使用过程中很难持续降温、且散热较慢以及机械泵磨损严重的问题。本技术所采用的技术方案是，基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，包括储液箱，储液箱内储存有液态金属，储液箱的一端连接有抽液管，储液箱的另一端依次连接有液态金属电磁泵和送液管，抽液管与送液管之间通过散热装置连接。本技术的特点还在于：散热装置包括散热块a，散热块a内设置有空腔，散热块a的两端分别与抽液管和送液管连接，散热块a的上表面设置有至少两个散热片a，散热块a的下表面设置有半导体制冷片a。散热装置还包括与散热块a相对设置的散热块b，散热块b内设置有空腔，散热块b的两端分别与抽液管和送液管连接，散热块b的下表面设置有至少两个散热片b，散热块b的上表面设置有半导体制冷片b，半导体制冷片a与半导体制冷片b对应设置。散热块a与散热块b的两端分别设置有U型送液支管和U型抽液支管的管道引入口，U型送液支管上设置有送液管的管道引入口，U型抽液支管上设置有抽液管的管道引入口，散热块a和散热块b的同侧与送液管之间通过U型送液支管相连，散热块a和散热块b的另一同侧与抽液管之间通过U型抽液支管相连。液态金属电磁泵包括内管，内管的外侧套设有外管，外管的下部外侧套设有电磁线圈组件，电磁线圈组件通过变压器连接有交流电源，外管的底部连接有加热器座，加热器座内设置有电热棒插槽，电热棒插槽内设置有电热棒，电热棒连接有控制器，加热器座的外侧套设有外罩，外罩与电磁线圈组件的底部相连。电磁线圈组件包括线圈骨架，线圈骨架套设在外管的外侧，线圈骨架上缠绕有电磁线圈。内管的两端相通，内管的顶端延伸至外管的顶端上方，内管的顶端为喇叭型的泵出口，外管靠近顶部的位置沿径向设置扩容腔，扩容腔的侧面设置泵入口。本技术一种基于液态金属电磁驱动的大功率半导体激光器散热系统至少具有以下优点：(1)、半导体制冷片a用于大功率半导体激光器上表面的制冷降温，散热块a用于半导体制冷片a热量的传导散发；半导体制冷片b用于大功率半导体激光器下表面的制冷降温，散热块b用于半导体制冷片b热量的传导散发；散热块和半导体制冷片的协同作用有效降低了大功率半导体激光器的温度；(2)、本技术的散热系统由U型送液支管、送液管、U型抽液支管以及抽液管共同实现散热块a和散热块b内的液态金属循环，从而带走散热块a和散热块b的热量，增强对大功率半导体激光器的散热作用；(3)、本技术中液态金属电磁泵里的电磁线圈组件与交流电电源直接相连；在电磁线圈组件通电后，可分别在内管和外管形成磁场，驱动液态金属由电磁泵的入口进入内管，最终由电磁泵的出口竖直向上泵出，进而实现送液管与抽液管之间的液态金属循环，从而降低大功率半导体激光器的温度；液态金属电磁泵的外管由不导磁材料制成，内管由导磁材料制成，其结构简单、成本低廉、磨损小且运行安全、稳定；而且液态金属在常温下也不存在沸腾的风险。附图说明图1是本技术基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统的结构示意图；图2是本技术的电磁泵的结构示意图；图3是本技术的电磁泵的工作原理图。图中，1.储液箱，2.储液箱散热片，3.液态金属电磁泵，4.送液管，5.U型送液支管，6.散热块a，7.散热片a，8.半导体制冷片a，9.散热块b，10.散热片b，11.半导体制冷片b，12.抽液管，13.U型抽液支管，14.抽液管散热片，15.大功率半导体激光器；301.内管，302.外管，303.电磁线圈，304.电热棒，305.电热棒插槽，306.加热器座，307.外罩，308.线圈骨架，309.电磁线圈组件，310.扩容腔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，结构如图1所示，包括储液箱1，储液箱1内储存有液态金属，液态金属为镓或镓合金，储液箱1的一端连接有抽液管12，储液箱1的另一端依次连接有液态金属电磁泵3和送液管4，抽液管12与送液管4之间通过散热装置连接。散热装置包括散热块a6，散热块a6内设置有空腔，散热块a6的两端分别与抽液管12和送液管4连接，散热块a6的上表面设置有至少两个散热片a7，散热块a6的下表面设置有半导体制冷片a8；散热装置还包括与散热块a6相对设置的散热块b9，散热块b9内设置有空腔，散热块b9的两端分别与抽液管12和送液管4连接，散热块b9的下表面设置有至少两个散热片b10，散热块b9的上表面设置有半导体制冷片b11，半导体制冷片a8与半导体制冷片b11对应设置，半导体制冷片a8与半导体制冷片b11之间放置大功率半导体激光器15；半导体制冷片a8用于大功率半导体激光器15上表面的制冷降温，散热块a6用于半导体制冷片a8热量的传导散发；半导体制冷片b11用于大功率半导体激光器15下表面的制冷降温，散热块b9用于半导体制冷片b11热量的传导散发；散热块a6与散热块b9的两端分别设置有U型送液支管5和U型抽液支管13的管道引入口，U型送液支管5上设置有送液管4的管道引入口，U型抽液支管13上设置有抽液管12的管道引入口，散热块a6和散热块b9的同侧与送液管4之间通过U型送液支管5相连，散热块a6和散热块b9的另一同侧与抽液管12之间通过U型抽液支管13相连；送液支管5、送液管4、抽液支管13以及抽液管12共同实现散热块a6和散热块b9内的液态金属循环，从而带走散热块a6和散热块b9的热量，增强对大功率半导体激光器15的散热作用；如图2所示，液态金属电磁泵3包括内管301，内管301的外侧套设有外管302，外管302的下部外侧套设有电磁线圈组件309，电磁线圈组件309包括线圈骨架308，线圈骨架308套设在外管302的外侧，线圈骨架308上缠绕有电磁线圈303，电磁线圈303通过变压器连接有交流电源，外管302的底部连接有加热器座306，加热器座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，其特征在于，包括储液箱(1)，所述储液箱(1)内储存有液态金属，所述储液箱(1)的一端连接有抽液管(12)，所述储液箱(1)的另一端依次连接有液态金属电磁泵(3)和送液管(4)，所述抽液管(12)与送液管(4)之间通过散热装置连接。

【技术特征摘要】
1.基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，其特征在于，包括储液箱(1)，所述储液箱(1)内储存有液态金属，所述储液箱(1)的一端连接有抽液管(12)，所述储液箱(1)的另一端依次连接有液态金属电磁泵(3)和送液管(4)，所述抽液管(12)与送液管(4)之间通过散热装置连接。2.如权利要求1所述的基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，其特征在于，所述散热装置包括散热块a(6)，所述散热块a(6)内设置有空腔，所述散热块a(6)的两端分别与抽液管(12)和送液管(4)连接，所述散热块a(6)的上表面设置有至少两个散热片a(7)，所述散热块a(6)的下表面设置有半导体制冷片a(8)。3.如权利要求2所述的基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，其特征在于，所述散热装置还包括与散热块a(6)相对设置的散热块b(9)，所述散热块b(9)内设置有空腔，所述散热块b(9)的两端分别与抽液管(12)和送液管(4)连接，所述散热块b(9)的下表面设置有至少两个散热片b(10)，所述散热块b(9)的上表面设置有半导体制冷片b(11)，所述半导体制冷片a(8)与半导体制冷片b(11)对应设置。4.如权利要求3所述的基于液态金属电磁泵驱动的大功率半导体激光器散热系统，其特征在于，所述散热块a(6)与散热块b(9)的两端分别设置有U型送液支管(5)和U型抽液支管(13)的管道引入口，所述U型送液支管(5)上设置有送液管(4)的管道引入口，所述U型抽液支管(13)上设置有抽液管(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹敏，陈涛，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61