Apabila anda mengendalikan laser, hanya sebahagian daripada kuasa elektrik yang disediakan oleh pemacu laser ditukar kepada tenaga cahaya. Selebihnya ditukar kepada tenaga haba, dan pengumpulan tenaga haba menimbulkan beberapa masalah untuk sistem laser secara amnya dan laser khususnya.
Dalam persediaan laser anda, sistem kawalan suhu bertanggungjawab untuk menguruskan haba yang dihasilkan oleh operasi laser. Sebagai tambahan kepada pengawal suhu, pemilihan pelekap laser yang teliti yang sesuai untuk aplikasi adalah penting untuk sistem laser yang teguh.
Akhirnya, kebimbangan yang paling mendesak mengenai kawalan suhu ialah variasi suhu boleh menjejaskan kualiti laser, terutamanya panjang gelombang. Jika tidak dikawal, terlalu panas juga boleh merosakkan muka pemancar laser, mengurangkan kualiti dan kuantiti cahaya yang dihasilkan.
Dua strategi asas untuk menghilangkan haba yang dihasilkan oleh laser dipanggil penyejukan pasif dan penyejukan aktif. Di samping itu, artikel ini akan menerangkan kaedah pengurusan haba bukan tradisional untuk aplikasi berkuasa tinggi dan aplikasi yang memerlukan lekapan laser yang dipanaskan.
Penyejukan Pasif
Sinki haba pasif mengalirkan haba dari laser dan menghamburkannya ke udara ambien (Rajah 1). Oleh kerana lekapan laser jenis ini hanyalah sink haba yang besar, suhu lekapan dan suhu laser pasti akan meningkat. Lekapan laser yang disejukkan secara pasif direka supaya peningkatan suhu berlaku secara beransur-ansur dan boleh diramal.
Prestasi terma bagi lekap sedemikian dinilai sebagai rintangan haba, dalam "CN Penarafan ini menunjukkan jumlah kenaikan suhu dalam lekapan laser untuk setiap watt haba buangan yang dihasilkan oleh laser, dalam darjah Celsius.
Kipas akan meningkatkan prestasi terma pelekap laser yang disejukkan secara pasif. Lazimnya, pengeluar memberikan penilaian untuk lekapan laser dengan dan tanpa kipas tambahan. Walaupun dengan kipas, prestasi dan julat kuasa sink haba pasif adalah terhad kepada aplikasi kuasa rendah hingga sederhana, atau aplikasi di mana suhu operasi yang lebih tinggi boleh diterima.
Penyejukan Aktif
Penyejukan aktif ialah pendekatan yang lebih komprehensif dan kompleks untuk pengurusan haba. Peranti yang dipanggil penyejuk Peltier dibina ke dalam lekap laser atau terus ke dalam pakej laser,
Peranti Peltier, juga dikenali sebagai penyejuk termoelektrik (TEC), ialah Seramik konduktif haba yang kecil, rata, yang menggunakan kuasa yang dibekalkan oleh pengawal suhu untuk menyejukkan salah satu permukaannya sambil memanaskan permukaan bertentangan. Lekapan laser bertanggungjawab untuk bertindak sebagai sink haba pada satu sisi peranti Peltier. Bahagian lain peranti Peltier digunakan pada plat sejuk aluminium atau tembaga yang bersentuhan dengan perumah pakej laser.
Untuk melengkapkan gelung kawalan, penderia suhu menyediakan isyarat maklum balas kepada pengawal suhu, yang mengawal kuasa yang dibekalkan kepada peranti Peltier. Dalam kebanyakan kes, pelekap laser juga akan dilengkapi dengan kipas untuk memaksimumkan prestasi terma.
Prestasi terma bagi pelekap laser yang disejukkan secara aktif dipanggil kapasiti terma dan dinilai dalam watt. Penarafan ini menunjukkan jumlah kuasa haba yang boleh diserap oleh pelekap laser sambil mengekalkan suhu yang stabil. Penarafan ini biasanya digunakan apabila suhu plat sejuk pelekap sepadan dengan suhu ambien. Untuk jarak jauh Pengeluar selalunya boleh menyediakan lengkung prestasi terma sebagai fungsi suhu plat.
Perlu diingat bahawa pelekap laser yang dilengkapi dengan peranti Peltier akan dapat dipanaskan dan disejukkan. Ini membolehkan penstabilan dan masa tindak balas yang lebih cepat. Selain itu, jika anda mencirikan prestasi peranti LED atau laser, ciri ini juga boleh membenarkan sistem menjadi stabil di atas dan di bawah suhu ambien. Memandangkan panjang gelombang keluaran berkaitan dengan suhu laser, ini juga menyediakan cara yang mudah untuk mengawal prestasi optik laser dengan tepat.
Pertimbangan Fungsional untuk Pemilihan Gunung
Di sebalik isu asas kapasiti terma yang mencukupi, terdapat tiga kawasan berfungsi yang mempengaruhi kegunaan pelekap laser. Ini adalah kekonduksian terma, fleksibiliti abah-abah, dan pemasangan mekanikal laser.
Kekonduksian terma pelekap laser, terutamanya plat sejuk adalah aspek reka bentuk yang penting. Walaupun aluminium adalah mencukupi untuk beberapa aplikasi, bahan pilihan untuk plat sejuk adalah tembaga. Kuprum mempunyai sifat terma yang lebih baik daripada bahan lain dan akan memberikan suhu yang lebih seragam merentasi plat sejuk.
Untuk fleksibiliti optimum, pertimbangkan fleksibiliti abah-abah pendawaian yang dibina ke dalam pemegang dan, dengan lanjutan, ke dalam pemacu laser dan pengawal suhu. Sebaik-baiknya, pengilang harus menyediakan kabel pra-dibuat standard dari instrumen ke pemegang laser. Apabila antara muka laser ke laser, sambungan harus mudah dibuat dan diubah, menggunakan terminal wayar atau beberapa kaedah mudah lain. Sambungan atau penyambung yang dipateri yang memerlukan masa persediaan yang panjang adalah kurang diingini.
Prinsip yang sama berlaku untuk sambungan mekanikal antara laser dan pemegang. Ia sepatutnya tidak mengatakan bahawa sambungan ini harus menyediakan antara muka terma yang baik. Di samping itu, ia harus menyediakan sambungan yang mudah diputuskan dan tahap serba boleh untuk pelbagai pakej laser. Sesetengah pengeluar akan menawarkan plat sejuk yang boleh disesuaikan yang membolehkan anda menentukan corak lubang pelekap yang diingini.
Sistem Kuasa Tinggi
Di luar pemegang laser dengan kipas bersepadu dan penyejuk Peltier, menguruskan tahap output terma yang lebih tinggi menjadi lebih mencabar. Jika pelekap yang disejukkan udara terbukti tidak mencukupi, pilihan seterusnya ialah pelekap yang disejukkan dengan air (Rajah 3). Air sangat meningkatkan kapasiti haba dengan mengorbankan kerumitan dan tindak balas.
Walaupun plat yang disejukkan dengan air berkesan untuk memindahkan sejumlah besar haba, terdapat beberapa kelemahan. Pertama, titik tetapan suhu anda mestilah antara takat didih dan takat beku air. Kedua, sistem air memerlukan penyejuk, pam, pelekap laser tersuai, dan paip, yang akan meningkatkan masa dan kos persediaan. Ketiga, sesetengah sistem air boleh mempunyai margin ralat beberapa persepuluh darjah dan tidak bertindak balas dengan cepat terhadap perubahan suhu. Ini mungkin tidak sesuai untuk aplikasi berketepatan tinggi.
Untuk meningkatkan ketepatan sistem air, sistem hibrid yang menggabungkan TEC dengan pelekap laser yang disejukkan air berfungsi dengan baik. Sistem ini bergantung pada TEC untuk kawalan suhu halus dan menggunakan sistem penyejukan air untuk menghilangkan haba dengan cepat. Pendekatan ini adalah biasa dalam aplikasi laser berkuasa tinggi yang memerlukan kestabilan suhu yang baik.
Sistem Suhu Tinggi
Seperti yang dinyatakan sebelum ini dalam artikel ini, keupayaan pemanasan peranti Peltier mungkin berguna jika anda mencirikan prestasi peranti pada julat suhu, atau bekerja dengan aplikasi yang memerlukan suhu yang lebih tinggi, seperti LED. Suhu lekapan yang lebih tinggi memerlukan pelbagai jenis penderia suhu dan TEC yang sesuai untuk operasi suhu tinggi, jadi bincangkan aplikasi anda dengan pengeluar pelekap laser. Sesetengah pelekap laser juga mengandungi pemanas rintangan, walaupun susunan ini jelas hanya sesuai untuk aplikasi pemanasan sahaja. Dalam kes ini, selagi pengawal suhu boleh menghidupkan pemanas rintangan, selebihnya sistem pengurusan haba boleh kekal tidak berubah.
Kesimpulan
Memilih pendakap yang sesuai untuk sistem laser anda akan menjimatkan masa dan usaha sambil meningkatkan prestasi keseluruhan. Selain membuat keputusan untuk menggunakan penyejukan pasif atau aktif, beri perhatian khusus kepada ciri-ciri lain pendakap laser. Kemudahan pemasangan, sambungan elektrik yang fleksibel, dan pemilihan bahan yang baik adalah faktor penting untuk dipertimbangkan. Akhirnya, tindakan terbaik mungkin adalah dengan menghubungi pengeluar secara terus dan bertanya soalan tentang prestasi pelekap untuk aplikasi khusus mereka.
Dicetak semula daripada: Photon Bit
Nota: Hak cipta artikel adalah milik pengarang asal. Artikel ini adalah untuk tujuan komunikasi dan pembelajaran sahaja. Jika terdapat sebarang isu hak cipta, sila maklumkan kepada kami dan kami akan menanganinya tepat pada masanya.
