一种散热装置及激光光源的制作方法

本实用新型涉及散热技术领域，更具体地说，是涉及一种散热装置及激光光源。

背景技术：

半导体激光器具有体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、功耗低等优点，目前已经广泛应用于国民经济的各个领域。光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器的应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯，军事国防安全，医疗器械设备，工业制造等。无论是何种激光器，在工作过程中均会产生热量，导致激光器产生的光束质量发生变化，如果不能及时散热，还会因为过热导致激光器的损坏，因此需要对激光器进行散热。

现有技术中常采用风冷的方式进行散热，即将传热底座与热源紧密接触，通过热量传递至散热翅片上，并通过风扇将热量吹走。然而，风冷散热装置的散热量及散热效果有限，且因为风扇高速转动过程中会产生噪音而不得不降低风扇转速，导致其散热能力大大降低，无法满足激光器的散热需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种散热装置及激光光源，以解决现有技术中采用风冷散热装置进行散热时散热效果有限、难以满足激光器散热需求的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一方面，本实用新型提供一种散热装置，包括：

导热块，所述导热块的一侧表面开设有风冷槽，所述导热块还开设有液冷流道以及与所述液冷流道贯通的流道进口和流道出口，所述流道进口和所述流道出口用于与外部冷却装置连通；

热管，所述热管设有蒸发段和冷凝段，所述蒸发段容置于所述风冷槽内；

散热翅片，所述热管的冷凝段延伸出所述风冷槽，并与所述散热翅片连接；

风扇组件，所述风扇组件与所述散热翅片连接。

在一个实施例中，所述导热块开设所述风冷槽的表面为第一表面，所述导热块与所述第一表面相对的表面为第二表面，所述液冷流道开设于所述导热块的第二表面。

在一个实施例中，所述导热块开设所述风冷槽的表面为第一表面，所述导热块与所述第一表面相邻的表面为第三表面，所述液冷流道开设于所述导热块的第三表面。

在一个实施例中，所述散热装置还包括：

液冷管，所述液冷管固定设置于所述液冷流道中，且所述液冷管的两端分别与所述流道进口和所述流道出口连通。

在一个实施例中，所述液冷流道包括多个开设于所述导热块内部的流道，多个所述流道相互贯通，且所述流道与所述流道进口和所述流道出口连通。

在一个实施例中，所述液冷流道为蛇形流道，所述蛇形流道的方向与所述流道进口的方向平行；

或者，所述液冷流道为蛇形流道，所述蛇形流道的方向与所述流道进口的方向垂直。

在一个实施例中，所述散热翅片内设有装配孔，所述热管的冷凝段穿设于所述装配孔中。

在一个实施例中，所述风扇组件包括：

支架，所述支架与所述散热翅片固定连接；

风扇，所述风扇与所述支架固定连接，且所述风扇的扇面朝向所述散热翅片的散热面。

本实用新型提供的散热装置的有益效果至少在于：本实用新型提供的散热装置将风冷散热和液冷散热集成为一体，风冷散热和液冷散热可以同时进行，极大提高了散热效率，能够满足更高的散热需求，风冷散热和液冷散热也可以单独进行，能够满足不同散热需求，极大拓宽了应用场景。

另一方面，本实用新型还提供一种激光光源，包括上述的散热装置；

所述激光光源还包括：

光源组件，所述光源组件包括至少一个激光器，所述激光器至少设于所述导热块设有风冷槽的表面；

冷却装置，所述冷却装置与所述散热装置的流道进口和流道出口连通。

在一个实施例中，所述光源组件包括两个激光器，其中一个激光器设置于所述导热块设有风冷槽的表面，另一个激光器设置于所述导热块的与所述风冷槽相对一侧的表面；

或者，所述光源组件包括三个激光器，其中一个激光器设置于所述导热块设有风冷槽的表面，另两个激光器设置于所述导热块的与所述风冷槽相对一侧的表面；

或者，所述光源组件包括三个激光器，其中两个激光器设置于所述导热块设有风冷槽的表面，另一个激光器设置于所述导热块的与所述风冷槽相对一侧的表面。

本实用新型提供的激光光源的有益效果至少在于：本实用新型提供的激光光源采用上述的散热装置进行散热，光源组件固定设置于导热块的表面，散热装置将风冷散热和液冷散热集成为一体，当光源组件中的激光器为多个时，风冷散热和液冷散热可以同时进行，极大提高了散热效率，能够满足更高的散热需求；当光源组件中的激光器为一个时，风冷散热和液冷散热也可以单独进行，能够满足不同散热需求，极大拓宽了应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的散热装置的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的散热装置中导热块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的散热装置中导热块设置液冷流道的一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的散热装置中导热块设置液冷流道的另一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的散热装置的结构示意图二；

图6为本实用新型实施例提供的激光光源的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

激光器在工作过程中会产生大量的热量。例如，以半导体材料作为工作物质的半导体激光器在将电能转化为光能的过程中，由于电能无法完全转化为光能，损失的部分电能会转化为热能，从而使得半导体激光器的温度急速上升。一方面，半导体激光器的发光波长随温度变化，温度升高会伴随着光谱宽度的增加，光谱质量下降，发光强度也会相应地减少；另一方面，当热量无法及时耗散时，半导体激光器会因为温度的急剧上升而发生损坏。

为了对激光器及时进行散热，现有技术中常单独采用风冷散热、液冷散热或其他方式进行散热。其中，风冷散热的原理是将传热底座与热源紧密接触，将激光器产生的热量传递至散热翅片上，通过风扇将热量吹走，实现热量的耗散。然而，风冷散热装置的散热量及散热效果非常有限，且由于风扇工作过程中会产生很大的噪音，为了减小噪音，需要降低风扇的转速，导致其散热能力大大降低。液冷散热过程中通常是将冷板与热源紧密接触，再与外接冷却装置对激光器进行冷却，然而液冷散热装置通常体积较大，适应环境工况的能力较差，难以满足激光器散热需求。

基于此，本实施例创造性地提出了一种全新的散热装置，该散热装置充分考虑了风扇散热和液冷散热的特点，将风冷散热和液冷散热集成为一体，可同时通过风冷和液冷方式对激光器进行散热，也可分别采用风冷或液冷方式对激光器进行散热，极大提高了散热效率，拓展了应用场景，满足更高的散热需求。

请参阅图1和图6，本实施例提供了一种散热装置，包括导热块10、热管20、散热翅片30和风扇组件40。其中，请参阅图1和图2，导热块10的一侧表面开设有风冷槽11，导热块10还开设有液冷流道12以及与液冷流道12贯通的流道进口13和流道出口14，流道进口13和流道出口14用于与外部冷却装置连通。热管20设有蒸发段和冷凝段，热管20蒸发段容置于风冷槽11内，热管20的冷凝段延伸出风冷槽11并与散热翅片30连接，风扇组件40与散热翅片30连接。

请参阅图2和图3，在本实施例中，为了描述方便，将导热块10开设风冷槽11的表面记为第一表面101，导热块10与第一表面101相对的表面为第二表面102，导热块10与第一表面101相邻的表面为第三表面103。风冷槽11的形状和尺寸与热管20的蒸发段的形状和尺寸相适应，以使得热管20的蒸发段能够完全放置于风冷槽11中，且蒸发段的表面与第一表面101相持平，以方便在第一表面101外接需要降温的热源，例如激光器。风冷槽11的数量可以与热管20的数量一致，以确保每个风冷槽11中放置一个热管20的蒸发段；风冷槽11的数量也可以与热管20的数量不一致，例如风冷槽11的数量少于热管20的数量，此时一个风冷槽11中可以放置多个热管20的蒸发段，或者风冷槽11的数量多于热管20的数量，以便后续根据需要扩展更多数量的热管20。

热管20是一种具有极高导热性能的传热元件，其利用毛细作用等流体原理，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，可以起到类似冰箱压缩机制冷的效果，具有很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向可逆性、可远距离传热等优点。热管包括管壳、吸液芯和端盖，将管内抽成预设负压后充以适量的工作液体，使紧贴管壳内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。热管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，热管在实现热量转移的过程中主要包含以下过程：热量从热源(例如激光器)通过热管的管壁和充满工作液体的吸液芯传递到液-汽分界面，工作液体在蒸发段内的液-汽分界面上蒸发，蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段，蒸汽在冷凝段内的汽-液分界面上凝结，热量从汽-液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源(例如散热翅片)，在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。通过以上过程，可以将热源的热量传递至冷源，实现对热源的散热降温。

液冷流道12开设于导热块10中，可以充分利用导热块10的空间，并通过流道进口13和流道出口14与外部冷却装置连通，液冷流道12内的液体在液冷流道和冷却装置间循环，从而将从热源吸收的热量传递至冷却装置中，实现对热源的散热降温。

以热源为激光器为例，当需要对激光器进行散热时，激光器与导热块10的表面接触，其热量能够迅速传递至导热块10中，并进一步传递至热管20，热管20将热量传递至散热翅片30，通过风扇组件40将散热翅片的热量吹走，散热，同时激光器产生的热量可以传递至液冷流道12中的液体中，并通过液体传递至冷却装置中，从而实现对激光器的散热降温。

本实施例提供的散热装置将风冷散热和液冷散热集成为一体，风冷散热和液冷散热可以同时进行，极大提高了散热效率，能够满足更高的散热需求，风冷散热和液冷散热也可以单独进行，能够满足不同散热需求，极大拓宽了应用场景。

进一步地，液冷流道12开设于导热块10中的位置可以根据需要进行设置。

请参阅图3，在一个实施例中，液冷流道12开设于导热块10的第二表面102，液冷流道12中相互连通的流道数量可以根据需要进行设置。此时，为了对液体(液体可以根据需要进行选择，例如可以为水)进行密封，散热装置还包括液冷管50，液冷管50固定容置于液冷流道12中，且液冷管50的两端分别与流道进口13和流道出口14连通。可选地，为了提高液冷管50的传热效率，液冷管50可以为液冷铜管，其通过焊接、粘接或者压铆等方式固定于液冷流道12中，且液冷管50的表面与第二表面102齐平，确保第二表面102可以与热源接触紧密。当液冷流道12开设于导热块10的第二表面102时，导热块10上相对的第一表面101和第二表面102均可以设置热源，便于对热源进行散热，起到良好的散热效果。

在一个实施例中，液冷流道12开设于导热块10的第三表面103，液冷流道12中相互连通的流道数量可以根据需要进行设置。此时，为了对液体进行密封，散热装置还包括液冷管50，液冷管50固定容置于液冷流道12中，且液冷管50的两端分别与流道进口13和流道出口14连通。为了提高液冷管50的传热效率，液冷管50可以为液冷铜管，其通过焊接、粘接或者压铆等方式固定于液冷流道12中，且液冷管50的表面与第三表面103齐平，确保第三表面103可以与热源接触紧密。当液冷流道12开设于导热块10的第三表面102时，导热块10上相邻的第一表面101和第三表面103均可以设置热源，便于对热源进行散热，起到良好的散热效果。

请参阅图4，在一个实施例中，液冷流道12开设于导热块10的内部，液冷流道12中相互连通的流道数量可以根据需要进行设置，且流道与流道进口13和流道出口14连通。此时第二表面102和第三表面103均可用于与热源紧密接触。设置于导热块10内部的液冷流道12可采用摩擦焊或者钎焊的方式加工成型。由于液冷流道12开设于导热块10内部，导热块10对流道具有密封作用，因此无需再在液冷流道12中设置液冷管，液体在液冷流道12中流动即可实现散热。当然，也可以在液冷流道12中设置液冷管，液冷管的两端分别与流道进口13和流道出口14连通，液体在液冷管中流动。

进一步地，为了增加接触面积，提高散热效率，液冷流道12可以为蛇形流道，流道的数量可以根据需要进行设置，且蛇形流道的方向可以根据需要进行设置。例如蛇形流道的方向与流道进口13的方向平行，流道进口13和流道出口14的方向平行。再如，蛇形流道的方向与流道进口13的方向垂直，流道进口13和流道出口14的方向平行。可选地，为了便于液体的流动，当液冷流道12开设于导热块10的内部时，此时蛇形流道的方向与流道进口13的方向平行；当液冷流道12开设于导热块10的表面时，此时蛇形流道的方向与流道进口13的方向垂直。

请参阅图1和图5，进一步地，为了对热管20的冷凝段进行固定，散热翅片30内设有装配孔，热管20的冷凝段穿设于装配孔中。可选地，为了充分利用散热翅片，装配孔贯通开设于散热翅片30内，热管20的冷凝段贯通设于该装配孔中。此时，热管20的整个冷凝段均与散热翅片充分接触，有利于热量的传递。在进行设置时，散热翅片30与导热块10的方向可以相互平行，也可以相互垂直，此处不做限制。可以理解的是，当散热翅片30与导热块10相互垂直设置时，热管20的蒸发段和冷凝段相互垂直。

请参阅图5和图6，进一步地，风扇组件40包括支架41和风扇42，其中支架41与散热翅片30固定连接，风扇42与支架41固定连接，且风扇42的扇面朝向散热翅片30的散热面，从而可以有效将散热翅片30的热量吹走，以实现迅速散热。

以下给出几种散热装置的具体实施例。应当理解的是，下述实施例并不用于对散热装置进行限定。

实施例一：

一种散热装置，包括导热块10、热管20、散热翅片30、风扇组件40和液冷管50。其中，导热块10的第一表面101开设有风冷槽11，散热翅片30设有装配孔，热管20的蒸发段固定设置于该风冷槽11中，热管20的冷凝段固定设置于该装配孔中。导热块10的第二表面102开设有液冷流道12，液冷管50固定设置于该液冷流道12中，且液冷管50的两端分别与流道进口13和流道出口14连通，流道进口13和流道出口14连通用于与外部冷却装置连通。风扇组件40包括支架41和风扇42，其中支架41与散热翅片30固定连接，风扇42与支架41固定连接，且风扇42的扇面朝向散热翅片30的散热面。导热块10的第一表面101和第二表面102均用于与热源紧密接触。

实施例二：

一种散热装置，包括导热块10、热管20、散热翅片30、风扇组件40和液冷管50。其中，导热块10的第一表面101开设有风冷槽11，散热翅片30设有装配孔，热管20的蒸发段固定设置于该风冷槽11中，热管20的冷凝段固定设置于该装配孔中。导热块10的第三表面103开设有液冷流道12，液冷管50固定设置于该液冷流道12中，且液冷管50的两端分别与流道进口13和流道出口14连通，流道进口13和流道出口14连通用于与外部冷却装置连通。风扇组件40包括支架41和风扇42，其中支架41与散热翅片30固定连接，风扇42与支架41固定连接，且风扇42的扇面朝向散热翅片30的散热面。导热块10的第一表面101和第三表面103均用于与热源紧密接触。

实施例三：

一种散热装置，包括导热块10、热管20、散热翅片30和风扇组件40。其中，导热块10的第一表面101开设有风冷槽11，散热翅片30设有装配孔，热管20的蒸发段固定设置于该风冷槽11中，热管20的冷凝段固定设置于该装配孔中。导热块10的内部开设有液冷流道12，液冷流道12的两端分别与流道进口13和流道出口14连通，流道进口13和流道出口14连通用于与外部冷却装置连通。风扇组件40包括支架41和风扇42，其中支架41与散热翅片30固定连接，风扇42与支架41固定连接，且风扇42的扇面朝向散热翅片30的散热面。导热块10的第一表面101和第二表面102均用于与热源紧密接触。

请参阅图6，本实施例的目的还在于提供一种激光光源，包括上述的散热装置，激光光源还包括光源组件60和冷却装置。其中，光源组件60包括至少一个激光器，激光器至少设于导热块10设有风冷槽11的表面。冷却装置与散热装置的流道进口13和流道出口14连通。冷却装置的具体类型可以根据需要进行设置，例如可以为液冷装置或者压缩制冷装置。可以理解的是，激光光源中还可以包括其他部件，此处并未完全列出。

进一步地，光源组件60中激光器的数量可以根据需要进行设置。

在一个实施例中，光源组件60可以包括一个激光器，该激光器可以为红光激光器、绿光激光器或者蓝光激光器，激光器可以设置于导热块10的第一表面101，也可以设置于导热块10的第二表面102。

在一个实施例中，光源组件60可以包括两个激光器，其中一个激光器设置于导热块10的第一表面101，另一个激光器设置于导热块10的第二表面102或者第三表面103。

在一个实施例中，光源组件60包括三个激光器(分别记为第一激光器601、第二激光器602、第三激光器603)，三个激光器分别为红光激光器、绿光激光器以及蓝光激光器，其中一个激光器设置于导热块10的第一表面101，另两个激光器设置于导热块10的第二表面102或者第三表面103。

在一个实施例中，光源组件60包括三个激光器，三个激光器分别为红光激光器、绿光激光器以及蓝光激光器，其中两个激光器设置于导热块10的第一表面101，另一个激光器设置于导热块10的第二表面102或第三表面103。

本实施例提供激光光源的有益效果至少在于：本实施例提供的激光光源采用上述的散热装置进行散热，光源组件60固定设置于导热块10的表面，散热装置将风冷散热和液冷散热集成为一体，当光源组件60中的激光器为多个时，风冷散热和液冷散热可以同时进行，极大提高了散热效率，能够满足更高的散热需求；当光源组件60中的激光器为一个时，风冷散热和液冷散热也可以单独进行，能够满足不同散热需求，极大拓宽了应用场景。当然，在实际使用时，风冷散热和液冷散热是否单独进行，可以根据实际使用中产生的热量进行设置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。