一种复合散热无水冷激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种复合散热无水冷激光器，包括光学系统和散热装置，还包括相变散热系统，所述散热装置能为相变散热系统提供冷源；所述相变散热系统包括壳体，所述壳体内部设有液池，所述液池的底部贴紧所述光学系统；所述壳体内还设有相变材料，液态的所述相变材料容置于液池中，吸收光学系统散发的热量蒸发，蒸发的相变材料吸收散热装置提供的低温并液化返回液池。本发明专利技术的复合散热无水冷激光器具有结构简单、轻便易携、散热效果好和稳定性高等优点。

A compound cooling laser without water cooling

【技术实现步骤摘要】
一种复合散热无水冷激光器
本专利技术涉及激光器领域，尤其涉及一种复合散热无水冷激光器。
技术介绍
现有的无水冷光纤激光器广泛应用于工业切割、焊接、移动清障等领域，随着无水冷光纤激光器的发展其便携性、轻量化的要求越来越高，因此在设备开发过程中需要严格限制它的体积、重量、能耗等参数。现有的无水冷光纤激光器中激光二极管常常因散热不充分、余热富集等问题出现波长随着温度的变化产生漂移的现象，使得其中心波长与增益介质的主吸收峰不匹配导致吸收效率降低激光器输出功率下降，难以满足使用要求，因此，激光器散热面临着很大的挑战。目前无水冷光纤激光器散热方案主要分为风冷散热和压缩机冷媒系统制冷两大类；风冷散热虽然成本低、结构简单，但是其温控范围有限,受工作环境影响大且温控精度难以把握；压缩机冷媒系统虽然具备温控精度高、能效比高、散热响应及时和普适性好等优点，但是其占用空间大，重量大、无间断工作导致使用寿命短且维护不便。因此以上两种单一的散热方式只能满足于小功率的无水冷激光器散热，对于大功率激光器采用以上两种单一散热方式显得力不从心。体积重量与散热能力之间的矛盾一直制约着大功率无水冷激光器的发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、轻便易携、散热效果好和稳定性高的复合散热无水冷激光器。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种复合散热无水冷激光器，包括光学系统和散热装置，还包括相变散热系统，所述散热装置能为相变散热系统提供冷源；所述相变散热系统包括壳体，所述壳体内部设有液池，所述液池的底部贴紧所述光学系统；所述壳体内还设有相变材料，液态的所述相变材料容置于液池中，吸收光学系统散发的热量蒸发，蒸发的相变材料吸收散热装置提供的低温并液化返回液池。作为上述技术方案的进一步改进：所述相变散热系统的壳体内部于液池的上方密布有用于导热的热管。所述相变材料为相变温度-50℃～50℃、且无腐蚀性的液体，所述热管的气密性小于10^(-8)mbar/s。所述光学系统包括安装板和泵浦源，所述泵浦源装设于安装板的一侧，所述散热装置和相变散热系统装设于安装板的另一侧。所述相变散热系统的液池于安装板上的投影覆盖所述泵浦源的位置。所述散热装置包括风扇，所述风扇装设于相变散热系统的侧壁上。所述散热装置还包括压缩机冷媒系统。所述激光器还包括检测控制系统，所述检测控制系统包括用于检测安装板于泵浦源一侧面温度的第一温度检测件，以及用于检测外部环境温度的第二温度检测件；所述检测控制系统还包括判定模块和控制模块，所述第一温度检测件和第二温度检测件将获取的温度信号传输至判定模块，所述判定模块将第一温度检测件和第二温度检测件的温度信号与预设目标温度进行对比，并将对比结果发送至控制模块，所述控制模块根据对比结果控制散热装置和相变散热系统的启停。当第一温度检测件和第二温度检测件得到的温度均大于预设目标温度，控制模块控制所述压缩机冷媒系统和相变散热系统启动；当第二温度检测件得到的温度等于预设目标温度，第一温度检测件得到的温度大于预设目标温度，控制模块控制所述压缩机冷媒系统启动，控制相变散热系统关闭；当第二温度检测件得到的温度小于预设目标温度，第一温度检测件得到的温度大于预设目标温度，控制模块控制所述压缩机冷媒系统关闭，控制相变散热系统启动。所述风扇中与相变散热系统连接面相对的侧面上设有窗扇，所述窗扇上设有驱动件，驱动窗扇开启或关闭；所述判定模块得到第二温度检测件的温度信号大于预设目标温度时，控制模块控制驱动件关闭窗扇。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供了一种复合散热无水冷激光器，包括光学系统和散热装置，与现有技术不同的是，本专利技术还包括相变散热系统，散热装置能为相变散热系统提供冷源。本专利技术的相变散热系统包括壳体，壳体内部设有液池，液池的底部贴紧光学系统，壳体内还设有相变材料。在进行工作时，光学系统会散发大量热量，原本液态的容置于液池中的相变材料吸收光学系统散发的热量蒸发；由于散热装置提供低温，通过热交换，蒸发的相变材料冷凝后液化，受重力作用返回液池，整个过程为可逆循环。据上所述，本专利技术的相变散热系统无需驱动源驱动，在光学系统温度上升之后通过相变材料受热蒸发自行带走热量，自动化程度高，稳定性强，并且散热效果更好。相比于现有的单一散热系统激光器，本专利技术的复合散热无水冷激光器中单是相变散热系统便能满足较大的散热量，因此对散热装置的散热要求更低，进而可以选取体积更小、更加轻便的压缩机冷媒系统，进一步满足了激光器的便携性能。附图说明图1是本专利技术的复合散热无水冷激光器的正向立体示意图；图2是本专利技术的复合散热无水冷激光器的反向立体示意图；图3是本专利技术的复合散热无水冷激光器中相变散热系统的内部结构示意图。图例说明：1、光学系统；11、安装板；12、泵浦源；2、散热装置；21、风扇；211、窗扇；22、压缩机冷媒系统；3、相变散热系统；31、壳体；32、液池；33、热管。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。实施例：如图1和图2所示，本实施例的复合散热无水冷激光器，包括光学系统1和散热装置2，还包括相变散热系统3，散热装置2能为相变散热系统3提供冷源；相变散热系统3包括壳体31，壳体31内部设有液池32，液池32的底部贴紧光学系统1；壳体31内还设有相变材料。在进行工作时，光学系统1会散发大量热量，原本液态的容置于液池32中的相变材料吸收光学系统1散发的热量蒸发；由于散热装置2提供低温，通过热交换，蒸发的相变材料冷凝后液化，受重力作用返回液池32，整个过程为可逆循环。本实施例的相变散热系统3无需驱动源驱动，在光学系统1温度上升之后通过相变材料受热蒸发自行带走热量，自动化程度高，稳定性强，并且散热效果更好。相比于现有的单一散热系统激光器，本实施例的复合散热无水冷激光器中单是相变散热系统3便能满足较大的散热量，因此对散热装置2的散热要求更低，进而可以选取体积更小、更加轻便的压缩机冷媒系统22，进一步满足了激光器的便携性能。以常用的500W无水冷激光器为例，在工作过程中需要其保持在25℃～30℃的温度范围之内，其散热指标为2100W。如果采用单一的压缩机冷媒系统22进行散热的话，将能满足上述散热指标的压缩机冷媒系统22安装完成之后，激光器整体体积约为27500立方厘米。若采用能满足上述散热指标的相变散热系统3，即便附加了需求不高的压缩机冷媒系统22，其体积仍然能够缩小至16800立方厘米，而因为附加了压缩机冷媒系统22，其散热功能更强，效果必然更好。本实施例中，如图3所示，相变散热系统3的壳体31内部于液池32的上方密布有用于导热的热管33，由于导热管33具有高传热效率、低传热温差等优点，因此采用密布热管33结构的相变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合散热无水冷激光器，包括光学系统(1)和散热装置(2)，其特征在于：还包括相变散热系统(3)，所述散热装置(2)能为相变散热系统(3)提供冷源；所述相变散热系统(3)包括壳体(31)，所述壳体(31)内部设有液池(32)，所述液池(32)的底部贴紧所述光学系统(1)；所述壳体(31)内还设有相变材料，液态的所述相变材料容置于液池(32)中，吸收光学系统(1)散发的热量蒸发，蒸发的相变材料吸收散热装置(2)提供的低温并液化返回液池(32)。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合散热无水冷激光器，包括光学系统(1)和散热装置(2)，其特征在于：还包括相变散热系统(3)，所述散热装置(2)能为相变散热系统(3)提供冷源；所述相变散热系统(3)包括壳体(31)，所述壳体(31)内部设有液池(32)，所述液池(32)的底部贴紧所述光学系统(1)；所述壳体(31)内还设有相变材料，液态的所述相变材料容置于液池(32)中，吸收光学系统(1)散发的热量蒸发，蒸发的相变材料吸收散热装置(2)提供的低温并液化返回液池(32)。


2.根据权利要求1所述的复合散热无水冷激光器，其特征在于：所述相变散热系统(3)的壳体(31)内部于液池(32)的上方密布有用于导热的热管(33)。


3.根据权利要求2所述的复合散热无水冷激光器，其特征在于：所述相变材料为相变温度-50℃～50℃、且无腐蚀性的液体，所述热管(33)的气密性小于10^(-8)mbar/s。


4.根据权利要求1所述的复合散热无水冷激光器，其特征在于：所述光学系统(1)包括安装板(11)和泵浦源(12)，所述泵浦源(12)装设于安装板(11)的一侧，所述散热装置(2)和相变散热系统(3)装设于安装板(11)的另一侧。


5.根据权利要求4所述的复合散热无水冷激光器，其特征在于：所述相变散热系统(3)的液池(32)于安装板(11)上的投影覆盖所述泵浦源(12)的位置。


6.根据权利要求5所述的复合散热无水冷激光器，其特征在于：所述散热装置(2)包括风扇(21)，所述风扇(21)装设于相变散热系统(3)的侧壁上。


7.根据权利要求6所述的复合散热...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少峰，江厚满，陈隧，许波，郑文雷，
申请(专利权)人：湖南大科激光有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43