[實用新型]一種用于半導體激光器的液體制冷器

有效

• 申請號: 201020176969.1
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN201820999U
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 劉興勝;宗恒軍
• 申請（專利權）人: 西安炬光科技有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 羅永娟

技術領域

本實用新型屬于半導體激光器制造領域，涉及一種液體制冷器，尤其是一種適用于大功率半導體激光器的液體制冷器。?

背景技術

隨著半導體激光器的輸出功率、電光轉換效率、可靠性和性能穩定性不斷提高，大功率半導體激光器在工業，醫療和軍事中的應用更加廣泛，市場需求巨大，發展前景廣闊。激光器的性能除了與芯片有關外，還與激光器的散熱和封裝有關。為了提高激光器的可靠性和穩定性，降低生產成本，設計高效的散熱結構是必須的。此外，還要求封裝結構設計和制造簡單成本低、散熱效率高。?

目前，大功率半導體激光器已經有商業化產品出現，這類激光器的散熱主要有微通道液體制冷型、液體制冷型和傳導冷卻型三種，這三種冷卻方式均存在不足，列舉如下：?

1).微通道液體制冷器使用和維護成本高。通常情況下微通道是由高導熱性金屬，常用的如銅制做而成，而制冷器的冷卻液與激光器正負極直接接觸，因此在工作時必須使用高質量的去離子水作為冷卻介質，防止正負極導通。去離子水作為冷卻介質成本高，并且必須采用低電導率的去離子水，因此使用和維護成本很高。?

2).微通道液體制冷器加工難度大、制造成本高、使用壽命短。微通道液體制冷器由幾層很薄的銅片層疊加工成型，內部的微通道大約為300微米。在制造過程中，需要對每一層銅片進行精確的加工，?以使層疊后的微通道在液體流過時形成散熱能力強的湍流。因此，微通道制冷器的精確加工是一個難點，由于微通道制冷器的精密加工難度相當大，導致其制造成本非常高。而微通道制冷器中冷卻介質的流動空間非常狹小，容易產生多余的壓力降，密封條件惡劣，導致微通道制冷器使用壽命縮短。此外，激光器工作的過程中，若冷卻介質(通常為去離子水)中存在雜質時，這些雜質很容易附著在微通道內壁上，從而引起微通道管壁的電化學腐蝕，嚴重時可能將微通道制冷器的管壁蝕穿，既對激光器的安全性造成極大的影響，從而影響激光器的使用壽命。?

3).普通液體制冷器制冷效果差。這種制冷器主要依靠中間或近熱源一側的貫通通道進行散熱，散熱面積有限，且其內部冷卻介質不能有效形成湍流，對流換熱系數低，因此不能高效地將激光器芯片產生的熱量帶走，制冷效果差。?

4).傳導制冷器主要通過高導熱率金屬或者其他導熱性較好的材料進行傳導散熱，散熱能力有限，制約了激光器的功率擴展。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種用于半導體激光器的液體制冷器，這種液體制冷器采用液體結合翅片的散熱方式，通過改變液體通道形式，增大散熱面積，增加液體流動中的湍流，達到提高散熱能力和延長使用壽命的目的。且該液體制冷器不需要使用去離子水作為冷卻介質，因此降低了使用成本。?

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：?

這種用于半導體激光器的液體制冷器，包括制冷器主體，所述制冷器主體的上端為一安裝平面，所述安裝平面上平行開設有一條或多條預留通道，預留通道內的一端設有進水口，另一端設有出水口，預留通道的底部設有卡座，卡座上插設有散熱翅片組件，所述散熱翅片組件由連接蓋板和固定排列于連接蓋板下側面的翅片陣列組成，翅片陣列伸進預留通道內且下端插在卡座上，連接蓋板與預留通道組成密封的散熱通道。?

上述制冷器主體為矩形塊狀，所述預留通道的進水口和出水口分別通過設于制冷器主體內的冷卻液通道連通至制冷器主體兩端的側壁上。?

上述散熱翅片組件的翅片陣列是由多個相互平行的條形片狀翅片組成，所述條形片狀翅片垂直固定于連接蓋板上；所述卡座上設有多條與翅片陣列的條形片狀翅片下端對應的凹槽，所述多個條形片狀翅片的下端分別插于卡座的各凹槽中。?

上述散熱翅片組件的翅片陣列是由多個垂直陣列于連接蓋板上的柱狀體組成，所述卡座上設有多個與翅片陣列的柱狀體下端對應的固定孔，所述多個柱狀體的下端分別插于卡座的各固定孔中。?

本實用新型的一個優選實施方案為：以上所述組成翅片陣列的多個柱狀體的橫截面為圓形，所述卡座上的固定孔為圓孔，圓孔的內徑與柱狀體的外徑相同。?

本實用新型的另一優選實施方案為：以上所述組成翅片陣列的多個柱狀體的橫截面為多邊形，所述卡座上固定孔的孔截面形狀與對?應的柱狀體橫截面形狀相適應。?

以上所述連接蓋板和翅片陣列為一體式結構。?

上述連接蓋板的外側面與安裝平面平齊，所述安裝平面上垂直開設有多組用于固定巴條的螺絲孔。?

本實用新型的優選方案中，制冷器主體選用的材料為導熱率高的金屬或陶瓷。?

本實用新型具有以下有益效果：?