一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，包括半導體激光器模塊，過渡熱沉，散熱體和電路板；半導體激光器模塊包括激光芯片，導熱絕緣襯底，正極塊，負極塊，引出正電極和引出負電極；所述的正極塊和負極塊焊接在導熱絕緣襯底上，激光芯片焊接在正極塊和負極塊之間且激光芯片出光方向垂直于導熱絕緣襯底；所述的半導體激光器模塊的引出正電極一端焊接在正極塊上，引出正電極的另一端焊接在電路板的正極線路上，所述的引出負電極一端焊接在負極塊上，引出負電極的另一端焊接在電路板的負極線路上；散熱體的一端為開有安裝孔的安裝平臺，另一端為散熱翅片結構，半導體激光器模塊的導熱絕緣襯底直接焊接在過渡熱沉上，過渡熱沉通過安裝孔以機械的方式安裝在散熱體的安裝平臺上。本實用新型中的高功率半導體激光器系統體積小巧，維修拆卸簡單方便，可以作為家庭用手持脫毛儀的光源。
【專利說明】一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于半導體激光器【技術領域】，具體涉及一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統。
【背景技術】
[0002]半導體激光器具有體積小、重量輕、效率高、壽命長，波長范圍廣等優點，已成為新世紀發展快、成果多、學科滲透廣、應用范圍大的核心器件，尤其是受到了醫療領域的青睞。隨著半導體激光器技術的不斷發展和日臻成熟，自身特有的優勢不斷擴大，在醫療領域的應用也將更加廣泛，它不僅彌補了高能002氣體激光器不易光纖傳輸，操作不便的缺點，而且彌補了燈泵浦固體激光器效率低散熱差的缺點，這使得半導體激光器將成為醫療激光器的主流廣品。
[0003]半導體激光在醫療美容領域的一個重要應用為激光脫毛，光子嫩膚以及除皺，此外還可以用于祛斑和其它色素沉淀疾病等。半導體激光脫毛已經被證實為一種安全有效的脫毛方式，越來越多的脫毛儀器采用半導體激光器作為光源，并且隨著技術的發展，激光脫毛和美膚儀器也趨向于小型和家庭使用，而目前可以實現高功率輸出的半導體激光器常采用液體冷卻的方式散熱，會使得半導體激光器體積較大，冷卻系統復雜，成本較高，很難實現可以供家用的小巧且成本低的激光脫毛和美容儀器。
[0004]此外，常用的脫毛儀器中的半導體激光器均為直接焊接在散熱裝置上，一旦激光器出現故障，維修較為復雜，增加了售后維修的成本，給客戶帶來了不便。
實用新型內容
[0005]為了解決現有技術的不足，本實用新型提出了一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，體積小巧，維修拆卸簡單方便，具體的技術方案為:
[0006]一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，包括半導體激光器模塊，過渡熱沉，散熱體和電路板；所述的半導體激光器模塊包括激光芯片，導熱絕緣襯底，正極塊，負極塊，引出正電極和引出負電極；正極塊和負極塊焊接在導熱絕緣襯底上，激光芯片焊接在正極塊和負極塊之間且激光芯片出光方向垂直于導熱絕緣襯底。所述的激光芯片可以為單發光點芯片，可以為多發光點芯片；所述的導熱絕緣襯底為高導熱率的陶瓷襯底，該陶瓷襯底的陶瓷材料可以為氮化鋁或者氧化鈹；所述的引出正電極和引出負電極采用柔性的金屬材料，例如金屬銅，金屬銅鎢合金或者鋁。
[0007]所述的電路板為預制好正極線路和負極線路的電路板，電路板的正極線路輸出端和負極線路輸入端直接與外接電源相連；所述的半導體激光器模塊的引出正電極一端焊接在正極塊上，引出正電極的另一端焊接在電路板的正極線路上，所述的引出負電極一端焊接在負極塊上，引出負電極的另一端焊接在電路板的負極線路上；所述的散熱體的一端為開有安裝孔的安裝平臺，另一端為散熱翅片結構，散熱翅片結構由II片平行排列的具有一定間距的片裝散熱結構構成，其中02 ；所述的過渡熱沉上開有與散熱體的安裝平臺匹配的安裝孔，半導體激光器模塊的導熱絕緣襯底直接焊接在過渡熱沉上，過渡熱沉通過安裝孔以機械的方式安裝在散熱體的安裝平臺上。
[0008]本方案中的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統還包括支架，支架安裝于散熱體的安裝平臺上，用于支撐電路板，并與電路板夾合固定半導體激光器模塊的引出正電極和引出負電極；或者，在散熱體的安裝平臺上設置有凹形結構，半導體激光器模塊設置在散熱體的安裝平臺上的凹形結構內使半導體激光器模塊的引出正電極和引出負電極的下端面貼合在安裝平臺的平面上，且分別在引出正電極、引出負電極下端面與安裝平臺的平面之間設置有絕緣膜；所述引出正電極上端面焊接在電路板的正極線路上，弓丨出負電極上端面焊接在電路板的負極線路上。
[0009]對于本實用新型中的傳導冷卻型醫療用高功率半導體激光器系統，可以在散熱翅片后方加風扇，增加半導體激光器系統的散熱效率。
[0010]本實用新型的優點為:
[0011]1.本實用新型基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，在半導體激光器模塊散熱端設置有散熱體，提高了半導體激光器模塊的散熱效率，同時保證了體積較小適用于家用；
[0012]2.本實用新型中的半導體激光器模塊的激光芯片和正、負極塊是通過直接焊接的方式連接，保證了散熱界面的良好接觸，且正、負極塊具有較大的熱容，提高了散熱效率，可以保證半導體激光器在長脈沖，高占空比下穩定工作；
[0013]3.本實用新型中半導體激光器系統采用熱導率高、剛性強的金屬材料做過度熱沉，提高了散熱能力，并且半導體激光器和過渡熱沉均可以采用螺絲的機械安裝方式，拆裝簡單，便于在后期的維護和更換；
[0014]4.本實用新型中采用與激光芯片的熱膨脹系統匹配的電路板和金屬電極材料，降低了熱應力，提高了半導體激光器模塊的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統原理圖。
[0016]圖2為半導體激光器模塊與過渡熱沉的焊接結構圖。
[0017]圖3為一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統的實施例。
[0018]附圖標號說明:1為半導體激光器模塊，2為負極塊，3為正極塊，4為導熱絕緣襯底，5為激光芯片，6為出光方向，7為散熱翅片，8為安裝平臺，9為過渡熱沉，10為螺釘，11為引出負電極，12為支架，13為電路板，14為安裝孔，15為引出正電極，16為安裝平臺上的凹型結構。
【具體實施方式】
[0019]圖1為本實用新型的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統原理圖。一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，包括半導體激光器模塊1，過渡熱沉9，散熱體(7和8)和電路板13。
[0020]圖2為半導體激光器模塊的結構圖，半導體激光器模塊包括激光芯片5，導熱絕緣襯底4，正極塊3和負極塊2，引出正電極15、引出負電極11 ；正極塊3和負極塊2焊接在導熱絕緣襯底4上，激光芯片5焊接在正極塊3和負極塊2之間，出光方向6垂直于導熱絕緣襯底4。所述的激光芯片5可以為單發光點芯片，可以為多發光點芯片；激光芯片的個數可以是1個也可以是多個，當激光芯片有多個時，各個激光芯片均帶有襯底；所述的導熱絕緣襯底4為高導熱率的陶瓷襯底，陶瓷材料可以為氮化鋁，氧化鈹；引出正電極15、引出負電極11采用柔性的金屬材料。在具體的實施例中，一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統還可以包括支架12，支架安裝于散熱體的安裝平臺8上，用于支撐電路板13，并與電路板13夾合固定引出正電極15和引出負電極11。
[0021〕 如圖3所示為本實用新型的一個實施例，包括半導體激光器模塊1，過渡熱沉9，散熱體(7和8)和電路板13 ；其中半導體激光器模塊1選用如圖2所示的結構，所述的散熱體的一端為開有安裝孔的安裝平臺8，另一端為散熱翅片7結構，散熱翅片7結構由=(02)片平行排列的具有一定間距的片裝散熱結構構成；所述的過渡熱沉9上開有與散熱體的安裝平臺8匹配的安裝孔14。在散熱體的安裝平臺8上設置有凹形結構，半導體激光器模塊1的導熱絕緣襯4直接焊接在過渡熱沉9上，過渡熱沉9通過安裝孔14以機械的方式安裝在散熱體的安裝平臺8的凹形結構16內，使半導體激光器模塊1的引出正電極15和引出負電極11的下端面貼合在安裝平臺平面上，且分別在引出正電極15、引出負電極11下端面與安裝平臺平面之間設置有絕緣膜。所述的電路板13為預制好正極線路和負極線路的電路板，電路板的正極線路輸出端、負極線路輸入端直接與外接電源相連，通過電路板13可以直接給半導體激光器模塊1加電使其工作；電路板13壓合在安裝平臺8的平面上，且電路板的正極線路壓合焊接在引出正電極15的一端上，電路板的負極線路壓合焊接在引出負電極11的一端上，所述引出正電極15和引出負電極11的另一端分別水平焊接在正極塊3上和負極塊2上。
[0022]對于本實用新型中的傳導冷卻型醫療用高功率半導體激光器系統，可以在散熱翅片7后方加風扇，增加半導體激光器系統的散熱效率。
[0023]本實用新型的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統體積小，可以作為手持脫毛儀或者手持激光醫療儀的光源，通過選用不同波長的激光芯片即可實現脫毛或者嫩膚。
[0024]例如激光芯片可以選用一個波長為80811111，發光單兀為19個的巴條做成本實用新型的基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，作為家庭用單巴手持脫毛儀的光源。
【權利要求】
1.一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，包括半導體激光器模塊，散熱體，過渡熱沉，其特征在于:還包括電路板；所述的半導體激光器模塊包括激光芯片，導熱絕緣襯底，正極塊，負極塊，引出正電極和引出負電極；所述的正極塊和負極塊焊接在導熱絕緣襯底上，激光芯片焊接在正極塊和負極塊之間且激光芯片出光方向垂直于導熱絕緣襯底；所述的電路板為預制好正極線路和負極線路的電路板，電路板的正極線路輸出端和負極線路輸入端直接與外接電源相連；所述的半導體激光器模塊的引出正電極一端焊接在正極塊上，引出正電極的另一端焊接在電路板的正極線路上，所述的引出負電極一端焊接在負極塊上，引出負電極的另一端焊接在電路板的負極線路上；所述的散熱體的一端為開有安裝孔的安裝平臺，另一端為散熱翅片結構，散熱翅片結構由η片平行排列的具有一定間距的片裝散熱結構構成，其中η>2 ;所述的過渡熱沉上開有與散熱體的安裝平臺匹配的安裝孔，半導體激光器模塊的導熱絕緣襯底直接焊接在過渡熱沉上，過渡熱沉通過安裝孔以機械的方式安裝在散熱體的安裝平臺上。
2.根據權利要求1所述的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，其特征在于:還包括支架，支架安裝于散熱體的安裝平臺上，用于支撐電路板，并與電路板夾合固定半導體激光器模塊的引出正電極和引出負電極。
3.根據權利要求1所述的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，其特征在于:所述散熱體的安裝平臺上設置有凹形結構，半導體激光器模塊設置在散熱體的安裝平臺上的凹形結構內使半導體激光器模塊的引出正電極和引出負電極的下端面貼合在安裝平臺平面上，且分別在引出正電極、引出負電極下端面與安裝平臺平面之間設置有絕緣膜；所述引出正電極上端面焊接在電路板的正極線路上，引出負電極上端面焊接在電路板的負極線路上。
4.根據權利要求1所述的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，其特征在于:所述的激光芯片為單發光點芯片或者多發光點芯片。
5.根據權利要求1所述的一種基于傳導冷卻的醫療用高功率半導體激光器系統，其特征在于:所述的導熱絕緣襯底材料為氮化鋁或者氧化鈹。
【文檔編號】H01S5/024GK204190160SQ201420580336
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】王警衛, 孫堯, 劉興勝 申請人:西安炬光科技有限公司