散热系统及风冷式半导体激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光器技术领域，具体而言，涉及一种散热系统及风冷式半导体激光器。


背景技术：

2.半导体激光器具有光电效率高，寿命长，封装体积紧凑等优点。随着半导体激光器功率的提升，直接使用半导体激光器作为光源用于工业及医疗领域已经逐渐开始普及。
3.一般的半导体激光器系统通常由机箱壳体、散热模块、电路模块和半导体激光器组成。机箱内部安装散热片、托板、半导体制冷片、导风壳体、半导体激光器及风扇。托板用于固定激光器及传导热量；导风壳体用于封闭风道，增强风扇的散热效果。
4.但是，在实际的使用中，散热效果依然不够理想。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种散热系统及风冷式半导体激光器，其能够增加半导体激光器的散热效果。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本实用新型提供一种散热系统，包括壳体、散热片组、制冷器和风源，所述散热片组、所述制冷器和所述风源均设置在所述壳体内；所述制冷器设置在所述散热片组上；
8.所述风源与所述散热片组对应设置，用于带走所述散热片组上的热量；
9.所述制冷器用于与激光器本体贴合后，对所述激光器本体进行散热。
10.在可选的实施方式中，所述壳体内还设置有光纤盘，所述光纤盘设置在所述散热片组上，所述光纤盘用于对设置在所述制冷器上的激光器本体进行围设保护。
11.在可选的实施方式中，所述光纤盘上设置有风道板，所述风道板与所述散热片组均设置在所述光纤盘的同一侧，所述风道板、所述光纤盘、所述散热片组和所述壳体共同围成风道空间，所述风源设置在所述风道空间内。
12.在可选的实施方式中，所述风道板包括连接板和挡风板，所述连接板的一端与所述挡风板的一端固定连接，所述连接板与所述光纤盘连接，所述挡风板的其他端部分别与所述散热片组、所述壳体抵接。
13.在可选的实施方式中，所述壳体包括前面板、后面板、底板和上罩板；
14.所述前面板和所述后面板设置在所述底板的同一侧，且所述前面板和所述后面板分别设置在所述底板的相对两端，所述上罩板的两端分别与所述前面板和所述后面板连接，且所述上罩板与所述底板相对设置；
15.所述散热片组设置在所述底板上，所述风源和设置在所述后面板上，所述前面板和所述后面板上均设置有散热孔。
16.在可选的实施方式中，所述后面板上的所述散热孔上设置有防护网。
17.在可选的实施方式中，所述散热片组包括散热板和多块散热翅片；
18.所述散热翅片平行设置在所述散热板的同一侧；
19.所述制冷器设置在所述散热板的另一侧。
20.在可选的实施方式中，所述制冷器的数量为多个，多个所述制冷器均设置在所述散热片组上。
21.在可选的实施方式中，所述风源用于抽取所述散热片组内的空气。
22.第二方面，本实用新型提供一种风冷式半导体激光器，包括激光器本体和前述实施方式任一项所述的散热系统；
23.所述激光器本体设置在所述制冷器上。
24.本实用新型实施例的有益效果是：
25.将散热片组和制冷器连接，制冷器直接与激光器本体连接，增加激光器本体与制冷器之间的导热效率，进而增加了制冷器的散热效果，同时再利用散热片组对制冷器进行降温，进一步提高了整体的散热效果。
附图说明
26.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，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。
27.图1为本实用新型实施例提供的散热系统的立体结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例提供的散热系统的另一视角的立体结构示意图；
29.图3为本实用新型实施例提供的散热系统的俯视图；
30.图4为图3的a
‑
a剖视图；
31.图5为本实用新型实施例提供的散热系统的制冷器的安装状态示意图；
32.图6为本实用新型实施例提供的散热系统的散热片组的立体结构示意图；
33.图7为本实用新型实施例提供的散热系统的风道板的结构示意图；
34.图8为本实用新型实施例提供的散热系统的整体结构示意图；
35.图9为图8的a
‑
a剖视图。
36.主要元件符号说明：1
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前面板；2
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底板；3
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后面板；4
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激光器本体；5
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光纤盘；6
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散热片组；7
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风道板；8
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散热孔；9
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防护网；10
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风扇；11
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封闭风道；12
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制冷器；13
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散热板；14
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散热翅片；15
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安装槽；16
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连接板；17
‑
挡风板；18
‑
上罩板。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
42.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
43.下面结合附图1至附图9，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
44.本实用新型提供一种散热系统，如图1、图2、图3、图4以及图7、图8和图9所示，包括壳体、散热片组6、制冷器12和风源，散热片组6、制冷器12和风源均设置在壳体内；制冷器12设置在散热片组6上；风源与散热片组6对应设置，用于带走散热片组6上的热量；制冷器12用于与激光器贴合后，对激光器进行散热。
45.在现有技术中，托板的设置，既能够对激光器起到一定的固定作用，又能够起到传导热量的作用，理论上是可以增加散热效果的，这点在本领域技术人员的认知中也是认可的。
46.但是在实际中，托板的导热，增加了散热面积的同时，其也增加了散热路程和热阻，进而在实际上是降低了散热效果。
47.因此，为解决上述问题，在本实施例中，激光器本体4直接安装在制冷器12上，通过制冷器12对激光器本体4进行散热。
48.减去托板后，通过制冷器12对激光器本体4进行直接降温散热，减少了热阻和散热路程，实际上提高了散热的效率。
49.具体的，在本实施例中，制冷器12通过与激光器本体4进行换热，实现对激光器本体4的降温散热，而由于换热的原因，使得制冷器12的温度升高，再通过制冷器12自身的作用将升温后的制冷器12进行降温，用于对激光器本体4进行反复降温。单纯通过制冷器12自身的降温，其降温速度受功率影响，是有上限的，当激光器本体4的发热率较高时，制冷器12需要更高的制冷效果去满足激光器本体4的散热要求。
50.因此，在本实施例中，将制冷器12设置在散热片组6上，通过散热片组6实现对制冷
器12的降温速度进行提升，加速制冷器12表面降温，提高了制冷器12的制冷效果。
51.具体的，在本实施例中，在散热片组6上设置有安装槽15，制冷器12通过安装槽15固定设置在散热片组6上。
52.制冷器12紧贴在散热片组6上的安装槽15内，激光器本体4用螺钉固定在制冷器12上。激光器本体4直接固定在制冷器12上减少了热量散出的路程，减少了热阻，使激光器本体4产生的热量可及时散出去，控温效果更好。
53.具体的，在本实施例中，风源和散热片组6对应设置，通过风源能够增加散热片组6内的空气流动速度，使得散热片组6内的热量能够被空气快速带走，进而增加散热片组6的散热效率。
54.具体的，在本实施例中，在制冷器12的上下两个表面均涂抹有散热材料，进而增加制冷器12的散热效率。
55.在可选的实施方式中，壳体内还设置有光纤盘5，光纤盘5设置在散热片组6上，光纤盘5用于对设置在制冷器12上的激光器本体4进行围设保护。
56.在本实施例中，光纤盘5的下侧面与散热片组6固定连接，其四周形成围板，在通过壳体从上方将光纤盘5进行覆盖后，能够形成封闭的空间，进而对激光器本体4进行较好的防护，能够避免激光器本体4不被灰尘或其他可附着物质的污染，增加激光器本体4的可靠性和使用寿命。
57.在本实施例中，光纤盘5的底部设置有孔结构，制冷器12能够穿过孔结构后，嵌入设置在安装槽15内，使得制冷器12利用安装槽15与散热片组6连接。
58.激光器本体4直接设置在制冷器12上，光纤盘5将激光器本体4和制冷器12均围设在光纤盘5内部，实现将激光器本体4、制冷器12与外界隔开，避免了灰尘等可附着物质对激光器本体4、制冷器12造成影响。
59.在可选的实施方式中，光纤盘5上设置有风道板7，风道板7与散热片组6均设置在光纤盘5的同一侧，风道板7、光纤盘5、散热片组6和壳体共同围成风道空间，风源设置在风道空间内。
60.在本实施例中，风道板7为两块，分别设置在风源的相对两侧。
61.具体的，在本实施例中，光纤盘5的水平面的面积大于散热片组6在水平面的面积，使得光纤盘5安装在散热片组6上后，在散热片组6的前后两端形成帽沿结构。风源设置在光纤盘5的下方，即设置在散热片组6后方的帽沿下，在风源的左右两侧设置风道板7，使得光纤盘5、风道板7以及壳体共同构成从风源到散热片组6的封闭风道11，避免风源与散热片组6之间的其他地方有空气流动，保证风源能够快速、高效的带动散热片组6内的空气流动。
62.在本实施例中，风源的数量为多个，将所有的风源作为一个整体，风道板7设置在整体的风源的左右两侧，也就是说，全部的风源均设置在由风道板7、光纤盘5、散热片组6和壳体共同构成的风道空间中。
63.具体的，如图7所示，在可选的实施方式中，风道板7包括连接板16和挡风板17，连接板16的一端与挡风板17的一端固定连接，连接板16与光纤盘5连接，挡风板17的其他端部分别与散热片组6、壳体抵接。
64.更具体的，在本实施例中，连接板16通过螺栓或螺钉与光纤盘5的底部固定连接，挡风板17的左右两侧分别与壳体、散热片组6进行抵接，以提高风道板7的挡风效果，挡风板
17的下端与壳体的另一个侧面连接，实现将风源进行封闭隔开的目的，达到提高散热片组6的散热效率的效果。
65.更具体的，在本实施例中，连接板16和挡风板17为一体结构。
66.具体的，一体结构的设置方式可以是一体成型，也可以是通过板的折弯来实现。
67.需要指出的是，连接板16与挡风板17之间的固定连接方式可以是一体结构，其也可以是其他的连接方式，如还可以是焊接、铆接、螺栓连接等，只要能够实现连接板16与挡风板17之间的固定连接，进而实现将挡风板17固定设置在光纤盘5上的目的即可。
68.需要指出的是，本实施例中，风道板7设置在光纤盘5上，但其不仅仅局限于设置在光纤盘5上，其也可以是固定设置在壳体上，或固定设置在散热片组6上，也就是说，只要实现风道板7的固定设置即可。
69.在可选的实施方式中，壳体包括前面板1、后面板3、底板2和上罩板18；前面板1和后面板3设置在底板2的同一侧，且前面板1和后面板3分别设置在底板2的相对两端，上罩板18的两端分别与前面板和后面板连接，且上罩板18与底板相对设置；散热片组6设置在底板2上，风源设置在后面板3上，前面板1和后面板3上均设置有散热孔8。
70.具体的，在本实施例中，散热片组6设置在底板2上，风源设置在后面板3上，在前面板1、后面板3上均设置有散热孔8，并且散热孔8与风源、散热片组6进行对应设置，进而能够加快散热片组6内的空气流通速度，进而增加散热片组6的散热效率。
71.在本实施例中，前面板1上设置有各种插接孔和按钮、按键。
72.在可选的实施方式中，后面板3上的散热孔8上设置有防护网9。
73.具体的，在本实施例中，防护网9与后面板3之间可拆卸连接，可拆卸连接的方式可以是卡接，也可以是螺钉连接等，通过可拆卸连接，使得防护网9在较脏后，能够拆卸下来后进行清洗，以保证风源对散热片组6带来的高速通风效果。
74.在可选的实施方式中，散热片组6包括散热板13和多块散热翅片14；散热翅片14平行设置在散热板13的同一侧；制冷器12设置在散热板13的另一侧。
75.具体的，在本实施例中，如图6所示，散热片组6的散热板13的一侧设置有安装槽15，另一侧设置多块散热翅片14，散热翅片14平行设置，且相互之间的间距相同。
76.在本实施例中，制冷器12固定设置在安装槽15内，安装槽15的作用是对制冷器12的位置进行定位，避免制冷器12在散热板13上随意移动。
77.具体的，在本实施例中，且制冷器12通过螺钉固定设置安装槽15内。
78.需要指出的是，制冷器12与散热板13之间的固定连接方式可以是通过螺钉进行固定连接，但其不仅仅局限于这一种设置方式，其还可以是其他的固定连接方式，如还可以是卡接等，也就是说，只要能够通过可可拆的固定连接方式，将制冷器12固定设置在散热板13上即可。
79.在可选的实施方式中，制冷器12的数量为多个，多个制冷器12均设置在散热片组6上。
80.具体的，在本实施例中，当散热片组6的体积较大，而制冷器12的体积较小时，增加制冷器12的数量，能够提高激光器本体4的散热效率，同时也能够通过散热片组6提高制冷器12的制冷效率。
81.具体的，在本实施例中，制冷器12阵列设置在散热片组6上。
82.更具体的，在本实施例中，散热片组6的散热板13上远离散热翅片14的一侧设置多个安装槽15，每个安装槽15内均设置有一个制冷器12，或多个制冷器12均设置在同一个安装槽15内。
83.在可选的实施方式中，风源用于抽取散热片组6内的空气。
84.具体的，在本实施例中，风源为风扇10，风扇10安装在后面板3上，通过风扇10的作用，向壳体外吸风，进而能够有效保证散热翅片14的散热效果，提高散热效率。
85.在本实施例中，散热片组6通过螺钉直接固定设置在底板2上，固定方式较为简单直接，散热片组6与底板2之间没有缝隙，形成的散热片组6的密封空间的密封性更好，有助于气流的形成和流动。
86.在本实施例中，底板2采用散热片形式，能够直接给系统内需要散热的器件进行导热，减少了散热片组6中散热翅片14的数量，以及减少了风扇10的数量，使得结构更加精简，成本降低。
87.本实用新型提供一种风冷式半导体激光器，包括激光器本体4和前述实施方式任一项的散热系统；激光器本体4设置在制冷器12上。
88.具体的，在本实施例中，激光器本体4直接设置在制冷器12上，不通过其他部件间接设置。
89.更具体的，激光器本体4设置在制冷器12上的方式为螺钉连接，既能够保证激光器本体4与制冷器12的固定连接，又能够使激光器本体4育制冷器12直接连接，提高激光器本体4的散热效果。
90.本实用新型实施例的有益效果是：
91.将散热片组6和制冷器12连接，制冷器12直接与激光器本体4连接，增加激光器本体4与制冷器12之间的导热效率，进而增加了制冷器12的散热效果，同时再利用散热片组6对制冷器12进行降温，进一步提高了整体的散热效果。
92.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。