專利名稱：帶半導(dǎo)體制冷裝置的激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光器。
現(xiàn)有的激光器，本身不具備制冷系統(tǒng)，因此往往需要另外配置一大型水箱，不僅體積大，而且可靠性不高。
本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種本身帶有制冷裝置的激光器，使激光器中工作于大功率、大電流的氪燈及激光晶體得到充分冷卻，延長(zhǎng)了連續(xù)工作時(shí)間。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型包括激光電源、激光腔體、接于直流電源兩端的半導(dǎo)體致冷片，分別貼在半導(dǎo)體致冷片冷、熱兩側(cè)面的傳冷塊及散熱片，通過(guò)激光腔體且兩端與傳冷塊及泵相接的管子。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.使激光器中工作于大功率、大電流的氪燈及激光晶體得到充分冷卻，激光器的連續(xù)工作時(shí)間得到延長(zhǎng)，可達(dá)8小時(shí)。
2.本實(shí)用新型為一體化設(shè)計(jì)，體積小、重量輕、可靠性高、使用方便、使用壽命長(zhǎng)。
3.因無(wú)需另配水箱，使用前無(wú)需加水，簡(jiǎn)化了操作程序。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中帶有溫度控制電路的示意圖。
圖3為溫度控制電路的一種接線圖。
圖4為溫度控制電路的另一種接線圖。
圖5為溫度控制電路的第三種接線圖。
圖6為溫度控制電路的第四種接線圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。
由圖1所示，直流電源8接至由多個(gè)半導(dǎo)體致冷塊串接而成的半導(dǎo)體致冷片5的兩端，致冷塊的個(gè)數(shù)可為20～25個(gè)。傳冷塊4與散熱片6分別緊貼在致冷片5的冷、熱兩側(cè)面，傳冷塊4與致冷片5接觸的一側(cè)由導(dǎo)熱村料制成，另外三側(cè)面由絕緣材料制成。由于致冷塊的珀耳貼效應(yīng)，將傳冷塊4中的致冷劑冷卻，致冷劑采用能傳熱的液體，最好為純水。因傳冷塊4與管子3連通，管子3與泵7相接且通過(guò)激光腔體2內(nèi)，因而使激光腔體2得到冷卻，半導(dǎo)體致冷片5從致冷劑吸收的熱量經(jīng)散熱片6散發(fā)至空氣中。
為了使制冷效果更好，并能確保激光腔體內(nèi)的氪燈、激光晶體和致冷片不被損壞，在圖1中增設(shè)了溫度控制電路。由圖2所示，繼電器J1的常閉觸點(diǎn)J1-1接在直流電源8與半導(dǎo)體致冷片5之間，繼電器J2的常閉觸點(diǎn)J2-1串接于激光電源1與交流220V之間。上述兩個(gè)繼電器J1、J2由熱敏電阻Rt1、Rt2加以控制，熱敏電阻Rt1、Rt2分別置于散熱片6及激光腔體2的壁上，并與之緊密接觸。
由圖3所示的一種溫度控制電路的接法為運(yùn)算放大器IC1的正向輸入端分別通過(guò)電阻R2及可變電阻R3與+12V電源及地相接，反向輸入端分別通過(guò)電阻R1及熱敏電阻Rt1與+12V電源及地相接，輸出端通過(guò)二極管D1與三極管BG1的基極相接，三極管BG1的集電極與+12V電源之間接有繼電器J1。運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端分別通過(guò)電阻R5及熱敏電阻Rt2與+12V電源及地相接，反向輸入端分別通過(guò)電阻R5及可變電阻R7與+12V電源及地相接，輸出端通過(guò)可變電阻R4與它的正向輸入端相接，通過(guò)二極管D2與三極管BG1的基極相接。運(yùn)算放大器IC3的正向輸入端分別通過(guò)電阻R8及可變電阻R9與+12V電源及地相接，反向輸入端與運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端相接，輸出端通過(guò)二極管D3接到三極管BG2的基極，三極管BG2的集電極與+12V電源之間接有互為并聯(lián)的繼電器J2及蜂鳴器B。
當(dāng)激光腔體處于維持狀態(tài)而半導(dǎo)體致冷片持續(xù)制冷時(shí)，溫度持續(xù)下降，置于激光腔體壁上的熱敏電阻Rt2阻值不斷增大，導(dǎo)致運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端電壓上升，當(dāng)該電壓升到超過(guò)反向輸入端電壓時(shí)，運(yùn)算放大器IC2輸出端輸出高電平，通過(guò)二極管D2使三極管BG1導(dǎo)通，繼電器J1吸合，其常閉觸點(diǎn)J1-1斷開(kāi)，致冷片停止制冷。該點(diǎn)控制溫度T1由可變電阻R7調(diào)節(jié)，一般設(shè)置為+10℃。停止制冷后，激光腔體溫度持續(xù)上升至T2時(shí)，T2＝T1+1℃，由可變電阻R4加以調(diào)節(jié)。熱敏電阻Rt2的阻值下降，運(yùn)算放大器IC2翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，繼電器J1釋放，常閉觸頭J1-1閉合，半導(dǎo)體致冷片繼續(xù)制冷。當(dāng)下降為溫度T1時(shí)，繼電器J1又吸合，致冷片停止制冷，如此周而復(fù)始，使激光腔體在維持狀態(tài)時(shí)溫度保持在T1-T2之間。
當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間大功率輸出激光或致冷片損壞時(shí)，激光腔體溫度持續(xù)上升，此時(shí)熱敏電阻Rt2的阻值不斷下降，運(yùn)算放大器IC3的反向輸入端電壓隨之下降，當(dāng)下降到低于正向輸入端電壓時(shí)，IC3翻轉(zhuǎn)，輸出端輸出高電平，通過(guò)二極管D3使三極管BG2導(dǎo)通，繼電器J2吸合，常閉觸點(diǎn)J2-1斷開(kāi)，激光電源停止工作，以保護(hù)激光腔體。同時(shí)，蜂鳴器B發(fā)出報(bào)警聲。此點(diǎn)保護(hù)溫度T3由可變電阻R9調(diào)節(jié)，一般設(shè)置為+45℃左右。
當(dāng)散熱片的溫度高于T4時(shí)，T4一般設(shè)置為+85℃，由可變電阻R3加以調(diào)節(jié)，熱敏電阻Rt1的阻值下降，運(yùn)算放大器IC1的反向輸入端電壓下降，當(dāng)下降至低于正向輸入端電壓時(shí)，IC1翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，繼電器J1吸合，常閉觸點(diǎn)J1-1斷開(kāi)，半導(dǎo)體致冷片停止工作，從而起到保護(hù)致冷片的作用。
由于激光腔體價(jià)格昂貴，為了防止由于熱敏電阻Rt2引線斷裂或損壞，而不能保護(hù)腔體，在圖2中增設(shè)了運(yùn)算放大器IC4，并去掉了電阻R6。如圖4所示，IC4的正向輸入端與運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端相接，反向輸入端分別通過(guò)電阻R10及R11與+12V電源及運(yùn)算放大器IC2的反向輸入端相接，輸出端通過(guò)二極管D4與三極管BG2的基極相接。當(dāng)熱敏電阻Rt2的引線斷裂或損壞斷路時(shí)，IC4的正向輸入端電壓上升至電源電壓+12V，IC4翻轉(zhuǎn)，通過(guò)二極管D4使三極管BG2導(dǎo)通，繼電器J2吸合，其常閉觸頭J2-1斷開(kāi)，激光電源停止工作，以保護(hù)激光腔體，同時(shí)蜂鳴器B發(fā)出報(bào)警聲。
根據(jù)同樣的原理，溫度控制電路還可設(shè)計(jì)成如圖5、圖6的線路。
如圖5所示，集成塊IC5的2腳分別通過(guò)可變電阻R12和熱敏電阻Rt1與+12V電源及地相接，8腳、4腳及6腳均與+12V電源相接，5腳通過(guò)電容C1與地相接，1腳直接與地相接，3腳通過(guò)二極管D6與三極管BG3的基極相接，三極管BG3的集電極與+12V電源之間接有繼電器J1。集成塊IC6的6腳分別通過(guò)熱敏電阻Rt2及電阻R14與+12V電源及2腳相接，2腳通過(guò)可變電阻R15與地相接，7腳通過(guò)可變電阻R13與6腳相接，8腳及4腳均與+12V電源相接，5腳通過(guò)電容C2與地相接，1腳直接與地相接，3腳通過(guò)二極管D6與三極管BG3的基極相接。集成塊IC7的6腳與集成塊IC6的6腳相接，5腳分別通過(guò)可變電阻R16及電阻R17與+12V電源及地相接，2腳分別通過(guò)電阻R18及電容C3與+12V電源及地相接，8腳及4腳均與+12V電源相接，1腳直接與地相接，3腳通過(guò)二極管D7與三極管BG4的基極相接，三極管BG4的集電極與+12V電源之間接有互為并聯(lián)的繼電器J2及蜂鳴器B。
如圖6所示，為了在熱敏電阻Rt2的引線斷裂或損壞時(shí)，還能達(dá)到保護(hù)激光腔體的目的，在圖5的基礎(chǔ)上增設(shè)了運(yùn)算放大器IC8，其正向輸入端與集成塊IC7的6腳相接，反向輸入端分別通過(guò)可變電阻R19及電阻R20與+12V電源及地相接，輸出端通過(guò)二極管D8與三極管BG4的基極相接。
權(quán)利要求1.一種激光器，包括激光電源(1)、激光腔體(2)，其特征在于，它還包括半導(dǎo)體致冷片(5)，接在直流電源(8)的兩端；傳冷塊(4)及散熱片(6)，分別貼在致冷片(5)的冷、熱兩側(cè)面；管子(3)，通過(guò)激光腔體(2)內(nèi)，且兩端分別與傳冷塊(4)及泵(7)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于它還包括溫度控制電路，該電路至少含有兩個(gè)繼電器J1、J2及兩個(gè)熱敏元件Rt1及Rt2，繼電器J1、J2由熱敏元件Rt1及Rt2加以控制，繼電器J1的常閉觸點(diǎn)J1-1串接于直流電源(8)與半導(dǎo)體致冷片(5)之間，繼電器J2的帶閉觸點(diǎn)J2-1串接于激光電源(1)與交流220V之間，熱敏元件Rt1置于散熱片(6)上，熱敏元件Rt2置于激光腔體(2)的壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于，溫度控制電路的接法為運(yùn)算放大器IC1的正向輸入端分別通過(guò)電阻R2及可變電阻R3與+12V電源及地相接，反向輸入端分別通過(guò)電阻R1及熱敏電阻Rt1與+12V電源及地相接，輸出端通過(guò)二極管D1與三極管BG1的基極相接，三極管BG1的集電極與+12V電源之間接有繼電器J1，運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端分別通過(guò)電阻R5及熱敏電阻Rt2與+12V電源及地相接，反向輸入端分別通過(guò)電阻R6及可變電阻R7與+12V電源及地相接，輸出端通過(guò)可變電阻R4與它的正向輸入端相接，通過(guò)二極管D2與三極管BG1的基極相接，運(yùn)算放大器IC3的正向輸入端分別通過(guò)電阻R8及可變電阻R9與+12V電源及地相接，反向輸入端與運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端相接，輸出端通過(guò)二極管D3接到三極管BG2的基極，三極管BG2的集電極與+12V電源之間接有互為并聯(lián)的繼電器J2及蜂鳴器B。
4根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光器，其特征在于在上述溫度控制電路中，不含有電阻R6，增設(shè)了運(yùn)算放大器IC4，其正向輸入端與運(yùn)算放大器IC2的正向輸入端相接，反向輸入端分別通過(guò)電阻R10及R11與+12V電源及運(yùn)算放大器IC2的反向輸入端相接，輸出端通過(guò)二極管D4與三極管BG2的基極相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于，溫度控制電路的接法為集成塊IC5的2腳分別通過(guò)可變電阻R12和熱敏電阻Rt1與+12V電源及地相接，8腳、4腳及6腳均與+12V電源相接，5腳通過(guò)電容C1與地相接，1腳直接與地相接，3腳通過(guò)二極管D5與三極管BG3的基極相接，三極管BG3的集電極與+12V電源之間接有繼電器J1，集成塊IC6的6腳分別通過(guò)熱敏電阻Rt2及電阻R14與+12V電源及2腳相接，2腳通過(guò)可變電阻R15與地相接，7腳通過(guò)可變電阻R13與6腳相接，8腳及4腳均與+12V電源相接，5腳通過(guò)電容C2與地相接，1腳直接與地相接，3腳通過(guò)二極管D6與三極管BG3的基極相接，集成塊IC7的6腳與集成塊IC6的6腳相接，5腳分別通過(guò)可變電阻R16及電阻R17與+12V電源及地相接，2腳分別通過(guò)電阻R18及電容C3與+12V電源及地相接，8腳及4腳均與+12V電源相接，1腳直接與地相接，3腳通過(guò)二極管D7與三極管BG4的基極相接，三極管BG4的集電極與+12V電源間接有互為并聯(lián)的繼電器J2及蜂鳴器B。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光器，其特征在于在上述溫度控制電路中，增設(shè)了運(yùn)算放大器IC8，其正向輸入端與集成塊IC7的6腳相接，反向輸入端分別通過(guò)可變電阻R19及電阻R20與+12V電源及地相接，輸出端通過(guò)二極管D8與三極管BG4的基極相接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種本身帶有制冷裝置的激光器。制冷裝置主要包括半導(dǎo)體致冷片，分別貼在半導(dǎo)體致冷片冷、熱兩側(cè)面的傳冷塊和散熱片，通過(guò)激光腔體內(nèi)且兩端分別與傳冷塊及泵相接的管子等。該制冷裝置能使激光器中工作于大功率、大電流的氪燈及激光晶體得到充分冷卻，連續(xù)工作時(shí)間得到延長(zhǎng)。若由溫度控制電路加以控制，則能確保氪燈、激光晶體以及半導(dǎo)體致冷片不被損壞。本實(shí)用新型為一體化設(shè)計(jì)，具有體積小、可靠性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/04GK2249979SQ9521845
公開(kāi)日1997年3月19日 申請(qǐng)日期1995年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月31日
發(fā)明者陳異鵬, 黃邵波 申請(qǐng)人:陳異鵬, 黃邵波