全文摘要
本实用新型公开了一种荧光轮内循环风冷散热装置及激光器，荧光轮内循环风冷散热装置包括第一壳体、第二壳体和隔板，且第一壳体和第二壳体的外部均设置有外散热翅片；第一壳体和隔板组成第一腔体，荧光轮安装在第一腔体内，第二壳体和隔板组成第二腔体；隔板上开设有出口和入口。使用时，气流流经第一腔体和第二腔体，形成一个稳定的循环，气流与第一壳体和第二壳体换热降温，热量通过第一壳体上和第二壳体上的外散热翅片散到外部环境中。实现了荧光轮的稳定散热。此外，由于本实用新型未引入外部空气，避免了外部空气中的杂质污染荧光轮。
主设计要求
1.一种荧光轮内循环风冷散热装置，用于荧光轮的散热，其特征在于，包括第一壳体(1)、第二壳体(2)和隔板(3)，且所述第一壳体(1)和所述第二壳体(2)的外部均设置有外散热翅片(4)；所述第一壳体(1)和所述第二壳体(2)分别固定在所述隔板(3)的两侧，所述第一壳体(1)和所述隔板(3)组成第一腔体，所述荧光轮安装在所述第一腔体内，所述第二壳体(2)和所述隔板(3)组成第二腔体；所述隔板(3)上开设有出口(301)和入口(302)，所述出口(301)用于所述第一腔体内的气流进入所述第二腔体，所述入口(302)用于所述第二腔体内的气流进入所述第一腔体。
设计方案
1.一种荧光轮内循环风冷散热装置，用于荧光轮的散热，其特征在于，包括第一壳体(1)、第二壳体(2)和隔板(3)，且所述第一壳体(1)和所述第二壳体(2)的外部均设置有外散热翅片(4)；
所述第一壳体(1)和所述第二壳体(2)分别固定在所述隔板(3)的两侧，所述第一壳体(1)和所述隔板(3)组成第一腔体，所述荧光轮安装在所述第一腔体内，所述第二壳体(2)和所述隔板(3)组成第二腔体；
所述隔板(3)上开设有出口(301)和入口(302)，所述出口(301)用于所述第一腔体内的气流进入所述第二腔体，所述入口(302)用于所述第二腔体内的气流进入所述第一腔体。
2.根据权利要求1所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，还包括外散热风扇(5)；
所述外散热风扇(5)安装在所述第二壳体(2)上，用于向所述第二壳体(2)上的外散热翅片(4)上吹风。
3.根据权利要求1或2所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，所述第一壳体(1)和所述第二壳体(2)内均设置有内散热翅片(6)。
4.根据权利要求3所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，所述内散热翅片(6)沿着平行于所述隔板(3)的出口(301)到所述隔板(3)的入口(302)的连线方向设置。
5.根据权利要求4所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，还包括内循环风扇(7)；
所述内循环风扇(7)安装在所述第二腔体内，用于加速从所述隔板(3)的出口(301)出来的气流进入所述隔板(3)的入口(302)。
6.根据权利要求5所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，还包括过滤器(8)；
所述过滤器(8)安装在所述第二腔体内，且所述过滤器(8)的入口(302)与所述隔板(3)的出口(301)导通，所述过滤器(8)的出口(301)与所述隔板(3)的入口(302)导通。
7.根据权利要求6所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，所述隔板(3)的入口(302)设置有第一隔板散热翅片(9)；和\/或
所述隔板(3)的出口(301)处设置有第二隔板散热翅片(10)。
8.根据权利要求7所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，还包括温度传感器(11)；
所述温度传感器(11)设置在所述第一腔体内，用于实时监测所述荧光轮的马达(12)的温度。
9.根据权利要求8所述的荧光轮内循环风冷散热装置，其特征在于，所述第一壳体(1)和所述隔板(3)连接处设置有第一密封圈，所述第二壳体(2)和所述隔板(3)连接处设置有第二密封圈；和\/或
所述第一壳体(1)及所述第一壳体(1)内的内散热翅片(6)和所述第一壳体(1)上的外散热翅片(4)一体成型；和\/或
所述第二壳体(2)及所述第二壳体(2)内的内散热翅片(6)和所述第二壳体(2)上的外散热翅片(4)一体成型；和\/或
所述隔板(3)、所述第一隔板散热翅片(9)及所述第二隔板散热翅片(10)一体成型；和\/或
所述内循环风扇(7)为轴流风扇或者离心风扇；和\/或
所述过滤器(8)为折叠纤维制成的过滤器或者为金属过滤网或者袋式过滤器；和\/或
所述温度传感器(11)为热电偶或者热敏电阻。
10.一种激光器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的荧光轮内循环风冷散热装置。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及激光器散热装置技术领域，尤其是涉及一种荧光轮内循环风冷散热装置及激光器。
背景技术
在激光器的应用中，为了得到黄光，需要使用到荧光轮这一装置。荧光轮上有特殊涂层，受到蓝色激光的激发后，可以反射黄光。由于反射光的效率有限，部分光的能量转化为热能，使得荧光轮的轮体及给轮体提供动力的马达持续升温，马达对温度较为敏感，且荧光轮的效率随温度升高而大幅下降，这对激光器长期稳定工作非常不利。如果温度长期得不到有效控制，会导致激光器的激光猝灭，器件损坏，限制激光器的高功率输出。
为了解决上述问题，目前，通常使用液冷和风冷耦合的方式，通过外部空气引入，与液体进行热交换得到低温空气，再将低温空气引导到荧光轮周围进行对流换热，一方面，外界空气携带杂质会造成荧光轮的污染，另一方面，散热系统复杂，使用液冷方式存在较高的泄漏风险，散热系统稳定性差。
因此，如何在避免污染荧光轮的基础上，实现荧光轮的稳定散热是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的第一个目的是提供一种荧光轮内循环风冷散热装置，能够在避免污染荧光轮的基础上，使用较为简单、易安装维护的系统来实现，实现荧光轮的稳定散热。
本实用新型的第二个目的是提供一种激光器。
为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了如下方案：
一种荧光轮内循环风冷散热装置，用于荧光轮的散热，包括第一壳体、第二壳体和隔板，且所述第一壳体和所述第二壳体的外部均设置有外散热翅片；
所述第一壳体和所述第二壳体分别固定在所述隔板的两侧，所述第一壳体和所述隔板组成第一腔体，所述荧光轮安装在所述第一腔体内，所述第二壳体和所述隔板组成第二腔体；
所述隔板上开设有出口和入口，所述出口用于所述第一腔体内的气流进入所述第二腔体，所述入口用于所述第二腔体内的气流进入所述第一腔体。
在一个具体的实施方案中，所述荧光轮内循环风冷散热装置还包括外散热风扇；
所述外散热风扇安装在所述第二壳体上，用于向所述第二壳体上的外散热翅片上吹风。
在另一个具体的实施方案中，所述第一壳体和所述第二壳体内均设置有内散热翅片。
在另一个具体的实施方案中，所述内散热翅片沿着平行于所述隔板的出口到所述隔板的入口的连线方向设置。
在另一个具体的实施方案中，所述荧光轮内循环风冷散热装置还包括内循环风扇；
所述内循环风扇安装在所述第二腔体内，用于加速从所述隔板的出口出来的气流进入所述隔板的入口。
在另一个具体的实施方案中，所述荧光轮内循环风冷散热装置还包括过滤器；
所述过滤器安装在所述第二腔体内，且所述过滤器的入口与所述隔板的出口导通，所述过滤器的出口与所述隔板的入口导通。
在另一个具体的实施方案中，所述隔板的入口设置有第一隔板散热翅片；和\/或
所述隔板的出口处设置有第二隔板散热翅片。
在另一个具体的实施方案中，所述荧光轮内循环风冷散热装置还包括温度传感器；
所述温度传感器设置在所述第一腔体内，用于实时监测所述荧光轮的马达的温度。
在另一个具体的实施方案中，所述第一壳体和所述隔板连接处设置有第一密封圈，所述第二壳体和所述隔板连接处设置有第二密封圈；和\/或
所述第一壳体及所述第一壳体上的内散热翅片和所述第一壳体上的外散热翅片一体成型；和\/或
所述第二壳体及所述第二壳体上的内散热翅片和所述第二壳体上的外散热翅片一体成型；和\/或
所述隔板、所述第一隔板散热翅片及所述第二隔板散热翅片一体成型；和\/或
所述内循环风扇为轴流风扇或者离心风扇；和\/或
所述过滤器为折叠纤维制成的过滤器或者为金属过滤网或者袋式过滤器；和\/或
所述温度传感器为热电偶或者热敏电阻。
根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。
在本实用新型的一个具体实施例中，荧光轮内循环风冷散热装置使用时，其内部的气流循环为：气流流经第一腔体，经过与第一壳体换热降温，热量通过第一壳体上的外散热翅片散到外界环境中；接着，气流进入第二腔体，与第二壳体换热降温，热量通过第二壳体上的外散热翅片散到外界环境中；然后，经过第二壳体换热降温的气流进入第一腔体，实现与第一腔体内的荧光轮的换热降温，气流流经第一腔体和第二腔体，形成一个稳定的循环。实现了荧光轮的稳定散热。此外，由于本实用新型公开的荧光轮内循环风冷散热装置未引入外部空气，避免了外部空气中的杂质污染荧光轮。
为了实现上述第二个目的，本实用新型提供了如下方案：
一种激光器，包括如上述任意一项所述的荧光轮内循环风冷散热装置。
由于本实用新型公开的激光器包括上述任意一项中的荧光轮内循环风冷散热装置，因此，荧光轮内循环风冷散热装置所具有的有益效果均是本实用新型公开的激光器所包含的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的荧光轮内循环风冷散热装置整体结构剖面示意图；
图2为本实用新型提供的荧光轮内循环风冷散热装置的第一壳体的结构示意图；
图3为本实用新型提供的荧光轮内循环风冷散热装置的第二壳体的结构示意图；
图4为本实用新型提供的荧光轮内循环风冷散热装置的隔板的结构示意图；
图5为本实用新型提供的荧光轮的主视结构示意图；
图6为本实用新型提供的荧光轮的三维结构示意图；
图7本实用新型提供的荧光轮内循环风冷散热装置的外散热风扇的结构示意图。
其中，图1-7中：
第一壳体1、第二壳体2、隔板3、外散热翅片4、出口301、入口302、外散热风扇5、内散热翅片6、内循环风扇7、过滤器8、第一隔板散热翅片9、第二隔板散热翅片10、温度传感器11、马达12、轮体13、透镜组14、环状荧光粉层15。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例一
如图1-7所示，本实用新型提供了一种荧光轮内循环风冷散热装置，用于荧光轮的散热。其中，荧光轮包括轮体13、马达12和透镜组14。轮体13的边缘有环状荧光粉层15，轮体13的中轴处连接有一个马达12，透镜组14包含多个透镜。工作过程中轮体13高速旋转，荧光粉处接收经透镜组14汇聚到一点的激光，并产生黄光。
荧光轮内循环风冷散热装置包括第一壳体1、第二壳体2和隔板3，且第一壳体1和第二壳体2的外部均设置有外散热翅片4。外散热翅片4的数量可以根据需要进行设定，为了保证散热足够快，外散热翅片4的数量为多个，为了实现散热均匀，外散热翅片4均布在第一壳体1和第二壳体2的外部。外散热翅片4可以与环境低温空气进行对流换热，从而降低轮体及马达12的温度。
第一壳体1和第二壳体2分别固定在隔板3的两侧，第一壳体1和隔板3组成第一腔体，荧光轮安装在第一腔体内，第二壳体2和隔板3组成第二腔体。
隔板3上开设有出口301和入口302，出口301用于使得第一腔体内的气流进入第二腔体，入口302用于使得第二腔体内的气流进入第一腔体。
为了进一步提高气流在第一腔体和第二腔体内循环的稳定性，本实用新型公开了出口301开设在隔板3的顶部，入口302开设在隔板3的底部。
本实用新型公开的荧光轮内循环风冷散热装置使用时，其内部的气流循环为：气流流经第一腔体时，经过与第一壳体1换热降温，热量通过第一壳体1上的外散热翅片4散到外界环境中；接着，气流进入第二腔体，与第二壳体2换热降温，热量通过第二壳体2上的外散热翅片4散到外界环境中；然后，经过第二壳体2换热降温的气流进入第一腔体，实现与第一腔体内的荧光轮的换热降温，气流流经第一腔体和第二腔体，形成一个稳定的循环。实现了荧光轮的稳定散热。此外，由于本实用新型公开的荧光轮内循环风冷散热装置未引入外部空气，避免了外部空气中的杂质污染荧光轮。
实施例二
在本实用新型提供的第二实施例中，本实施例中的荧光轮内循环风冷散热装置和实施例一中的荧光轮内循环风冷散热装置的结构类似，对相同之处就不再赘述了，仅介绍不同之处。
本实施例中，本实用新型具体公开了第一壳体1和第二壳体2内均设置有内散热翅片6。内散热翅片6的个数为多个，且均布在第一壳体1和第二壳体2内。内散热翅片6可以通过第一壳体1和第二壳体2实现与第一腔体及第二腔体内流动空气的对流换热，同时可以与高温的轮体13进行辐射换热。
工作过程中荧光轮的轮体13高速旋转，荧光粉处接收经透镜组汇聚到一点的激光，并产生黄光。因光效率有限，部分激光的能量转化为热能，传导至整个轮体13及马达12，马达12周围的内散热翅片6可以作为马达12的独立风道，加强马达12与空气的换热。
进一步地，本实用新型具体公开了内散热翅片6沿着平行于隔板3的出口301到隔板3的入口302的连线方向设置，便于气流稳定循环。
进一步地，本实用新型公开了隔板3的入口302设置有第一隔板散热翅片9，第一隔板散热翅片9的个数为多个，均布在入口302处，强化气流的对流换热。
进一步地，本实用新型公开了隔板3的出口301处设置有第二隔板散热翅片10，第二隔板散热翅片10的个数为多个，均布在出口301处，进一步强化气流的对流换热。
为了进一步提高气流在第一腔体和第二腔体内循环的稳定性，本实用新型公开了第一隔板散热翅片9和第二隔板散热翅片10均与内散热翅片6的方向平行设置。
进一步地，本实用新型公开的第一壳体1、第二壳体2和隔板3均为铜或者铝制成，需要说明的是，也可以是其它高导热系数的金属材料制成。第一壳体1、第二壳体2和隔板3的材质选用高导热系数的金属，加强了第一壳体1、第二壳体2和隔板3与其上各自对应的翅片之间的均温性，降低温度梯度，促进热量快速由腔内高温处传导到腔体外低温环境，此外可保证腔体的结构强度，防止外力导致的腔体变形，影响光路位置。
进一步地，本实用新型公开了第一壳体1和第一壳体1内的内散热翅片6及第一壳体1外部的外散热翅片4一体成型。
进一步地，本实用新型公开了第二壳体2及第二壳体2内的内散热翅片6和第二壳体2外部的外散热翅片4一体成型。
进一步地，本实用新型公开了隔板3、第一隔板散热翅片9及第二隔板散热翅片10一体成型。
具体地，上述一体成型可以是使用金属块通过铣削工艺加工而成，也可以是制作模具后使用液态金属浇铸而成。使用这两种加工工艺的目的是使腔体基板(腔体基板是指第一壳体1、第二壳体2或隔板3)与翅片(包括第一壳体1内的内散热翅片6和第一壳体1上的外散热翅片4、第二壳体2内的内散热翅片6和第二壳体2上的外散热翅片4以及第一隔板散热翅片9和第二隔板散热翅片10)一体化，减少二者之间的导热热阻，起到强化换热的作用。
需要说明的是，第一壳体1内的内散热翅片6和第一壳体1上的外散热翅片4也可以是采用焊接方式固定到第一壳体1上，还可以是其它连接形式；第二壳体2内的内散热翅片6和第二壳体2上的外散热翅片4也可以是采用焊接方式固定到第二壳体2上，还可以是其它连接形式；第一隔板散热翅片9和第二隔板散热翅片10也可以是焊接在隔板3上，还可以是其它连接形式。
翅片的尺寸和间距可以做出调整，且翅片形态不限于平直翅片，也可以是柱状翅片、波纹翅片、折弯翅片等形态。
进一步地，本实用新型公开了荧光轮内循环风冷散热装置还包括外散热风扇5，外散热风扇5安装在第二壳体2上，用于向外散热翅片4上吹风。外散热风扇5形成的气流经过外散热翅片4，将系统的热量传导到周围环境，实现有效降温。
本实施例中，以外散热风扇5为轴流散热风扇，边框宽度为80mm为例，为保证充分的对流换热，外散热风扇5的最大气流量需要高于50cfm。
进一步地，本实用新型公开了荧光轮内循环风冷散热装置还包括内循环风扇7，内循环风扇7安装在第二腔体内，用于加速从隔板3的出口301出来的气流进入隔板3的入口302。内循环风扇7可在第二腔体内形成稳定的循环气流来加强对流换热。具体地，内循环风扇7为轴流风扇或者离心风扇。
本实施例中，以内循环风扇7为轴流风扇，边框宽度为40mm，轴流风扇的压头高于300Pa为例，为满足气体流动的要求，克服气流的沿程阻力，轴流风扇的压头需高于300Pa。
进一步地，本实用新型公开了荧光轮内循环风冷散热装置还包括过滤器8，过滤器8安装在第二腔体内，且过滤器8的入口302与隔板3的出口301导通，过滤器8的出口301与隔板3的入口302导通。过滤器8可以滤除第二腔体内杂质，防止污染荧光轮。具体地，过滤器8为折叠纤维制成的过滤器8或者为金属过滤网或者袋式过滤器。
本实施例中，以过滤器8为折叠纤维材质制成为例，折叠纤维材质制成的过滤器8可以过滤直径0.5微米以上的杂质，从而保证腔内清洁。
为了进一步避免空气中的杂质进入到第一腔体和第二腔体内，本实用新型公开了第一壳体1和隔板3连接处设置有第一密封圈，第二壳体2和隔板3连接处设置有第二密封圈。具体地，第一壳体1和第二壳体2分别设置在隔板3的两侧，第一壳体1和隔板3及第二壳体2和隔板3在接缝处分别设置第一密封圈和第二密封圈，并通过螺钉连接在一起。
进一步地，本实用新型公开了荧光轮内循环风冷散热装置还包括温度传感器11，温度传感器11设置在第一腔体内，用于实时监测荧光轮的马达12的温度。具体地，温度传感器11设置在马达12的上方，若马达12的工作温度超出其耐受温度，则会关闭入射激光，防止造成器件损坏，温度传感器11可以是热电偶、热敏电阻等。
在本实用新型公开的荧光轮内循环风冷散热装置，由于腔体(包括第一腔体和第二腔体)通过密封圈(包括第一密封圈和第二密封圈)及螺钉进行密封，空气在密闭腔体(第一腔体和第二腔体组成的密闭腔体)内部进行循环，与外部风道相隔离，不引入外部空气，避免空气中的杂质对荧光轮的持续污染，腔体采用金属材料，可以保证均温性及结构强度，腔体分为第一腔体和第二腔体两个部分，分别设计独立风道，空气在第一腔体内的流动方向为由下至上，与空气被加热后的流动方向一致，空气流动顺畅，腔体中部隔板3处的上下两个开孔(出口301及入口302)在垂直方向上避让荧光轮的位置，防止横向气流冲击荧光轮表面引起的轮体振动或者倾斜，降低了马达12失效的风险，同时可以保证光路的稳定，腔体内部布满竖直排列的翅片(本实施例中，以出口301和入口302设置在隔板3的高度方向为例)，与空气流动方向一致，降低流动阻力，同时增强空气的对流换热，为马达12独立供风，促使马达12及轮体处的热量快速散发到空气中，降低关键器件的温度，腔体内部设置过滤器8，滤除腔内空气中的杂质，同时防止在长期使用后挥发出的马达12润滑油污染荧光轮，腔体内部的内循环风扇7具有较高压头，能够克服内循环阻力，腔体外部的外循环风扇具有较高风量，可满足换热要求。
实施例三
本实用新型提供了一种激光器，包括荧光轮和如上述任意一项实施例的荧光轮内循环风冷散热装置。
由于本实用新型公开的激光器包括上述任意一项实施例中的荧光轮内循环风冷散热装置，因此，荧光轮内循环风冷散热装置所具有的有益效果均是本实用新型公开的激光器所包含的。
需要说明的是，本文中的上下等表示方位的词均是以说明书附图1的方向进行的设定，仅为了描述的方便，不具有其它特定含义。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920298742.5
申请日:2019-03-08
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209233152U
授权时间:20190809
主分类号:H01S 3/04
专利分类号:H01S3/04;H01S5/024
范畴分类:38H;
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