專利名稱：半導(dǎo)體制冷片溫控裝置及激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于溫控裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種半導(dǎo)體制冷片溫控裝置及激 光器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制冷片是目前主流的溫控元件，具有可制冷加熱，全固態(tài)結(jié)構(gòu)，可靠性高、 壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的使用在軍用、醫(yī)療、科研、民用等等方面。其制冷量與自身材料特性、 施加的電壓、兩端的溫度差等有關(guān)。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體溫控裝置的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，半導(dǎo) 體制冷片1的一端接觸待控溫器件2，另一端接觸散熱器。溫度探頭6實(shí)時監(jiān)測待控溫器 件2的溫度，并反饋給制冷片電驅(qū)動，通過溫度探頭6監(jiān)測的溫度與設(shè)定溫度之差，計算出 需要為制冷片1提供的電能，將熱量從制冷片的一端轉(zhuǎn)移到另一端，從而實(shí)現(xiàn)控溫。因為制冷片的工作效率與兩端的溫差密切相關(guān)，所以現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體溫控裝 置，制冷片1的效率受到散熱器的散熱效果制約。半導(dǎo)體溫控裝置啟動后，制冷片1在制冷 片電驅(qū)動驅(qū)動下熱量會從制冷片的一端流入另一端，制冷片1與待控溫器件2相接觸的一 端溫度逐漸變化至設(shè)定溫度，散熱器溫度也會發(fā)生相反的變化。由于散熱器的熱容有限，會 使得散熱器溫度變化較快，導(dǎo)致制冷片1待控溫器件2相接觸的一端與另一端溫差迅速增 大，從而導(dǎo)致制冷片1的工作效率隨之迅速降低，則會使待控溫器件2達(dá)到設(shè)定溫度時間較 長。即現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體溫控裝置中的制冷片效率隨制冷片兩端溫差的增大而不斷下降， 從而導(dǎo)致待控溫器件的啟動時間受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種半導(dǎo)體制冷片溫控裝置及激光器，其能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中制 冷片效率隨制冷片兩端的溫差增大而不斷下降，會使待控溫器件的啟動時間受到影響的問題。一方面，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，包括散熱器、制冷片、制冷片 電驅(qū)動及溫度探頭，散熱器包括集熱端，內(nèi)部具有一個或多個腔室；低熔點(diǎn)填充物，設(shè)置 于腔室內(nèi)，其中，低熔點(diǎn)填充物的熔點(diǎn)高于環(huán)境溫度，并低于預(yù)定散熱器工作溫度；以及散 熱片，與集熱端連接，用于與外界環(huán)境交換熱量。另一方面，本發(fā)明提供了 一種激光器，包括半導(dǎo)體制冷片溫控裝置。上述技術(shù)方案中，通過在半導(dǎo)體制冷片溫控裝置的散熱器內(nèi)部填充熔點(diǎn)介于環(huán)境 溫度與預(yù)定散熱器工作溫度之間的填充物，當(dāng)散熱器溫度變化至填充物的熔化或者凝固溫 度時，散熱器內(nèi)部的填充物的狀態(tài)會發(fā)生變化，填充物狀態(tài)的變化會吸收熱量或者釋放熱 量以延緩散熱端的溫度變化的速度，使制冷片兩端平均溫度的變化速度變慢，緩解了制冷 片兩端的溫差增大趨勢，從而提高了制冷片的工作效率，加快了待控溫器件達(dá)到預(yù)定溫度， 進(jìn)而縮短了待控溫器件的啟動時間，克服了現(xiàn)有技術(shù)中制冷片效率隨制冷片兩端的溫差增大而不斷下降，會使待控溫器件的啟動時間受到影響的問題。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的前述說明和下面的詳細(xì)描述，都是示意性和解釋性的，其目的 是對本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明都是為了對所要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體溫控裝置的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例一的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例二的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例二的熱容元件橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例三的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例四的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為清楚說明本發(fā)明的方法和裝置，下面給出優(yōu)選的實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說明。實(shí)施例一下面結(jié)合圖2詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例一。圖2示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例一的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示， 半導(dǎo)體溫控裝置包括散熱器、制冷片1、制冷片電驅(qū)動以及溫度探頭6。散熱器包括集熱端 3以及散熱片4，集熱端3內(nèi)部具有一個或多個腔室31 ；腔室31內(nèi)填充有填充物32，其中， 填充物32的熔點(diǎn)介于環(huán)境溫度與預(yù)定散熱器工作溫度溫度之間；散熱片4通過熱管5與集 熱端3連接，用于與外界交換熱量。 在本實(shí)施例中，采用的是具有雙層結(jié)構(gòu)的集熱端3，即在集熱端3的腔體31中填充 填充物32，填充物32的熔點(diǎn)介于環(huán)境溫度與預(yù)定散熱器工作溫度之間。若待控溫器件的溫 度需要降低至室溫以下時，填充物的熔點(diǎn)高于環(huán)境溫度，并低于預(yù)定散熱器工作溫度；若待 控溫器件的溫度需要升高至室溫以上時，填充物的熔點(diǎn)低于環(huán)境溫度，并高于預(yù)定散熱器 工作溫度溫度。在本實(shí)施例中的預(yù)定散熱器工作溫度指的是，預(yù)期所期望的散熱器在穩(wěn)定工作狀 態(tài)下的溫度值。當(dāng)待控溫器件2的溫度需要降低至室溫以下的預(yù)定溫度時，填充物的熔點(diǎn)需要高 于環(huán)境溫度并低于預(yù)定散熱器工作溫度溫度。當(dāng)待控溫器件2的溫度需要降低至室溫以下 的預(yù)定溫度時，制冷片1與待控溫器件2相接處的一端溫度會下降，另一端的溫度就會上 升，即與制冷片1的另一端相接觸的集熱端3的溫度會上升。當(dāng)溫度上升至填充物熔化溫 度時，集熱端3的腔體31所填充的填充物32會熔化，填充物32會由固體狀態(tài)變?yōu)橐后w狀 態(tài)，熔化的填充物會吸收較多的熱量，從而延緩散熱器升溫速度，制冷片兩端的溫差增大速 度變慢，減小待控溫器件2啟動階段制冷片兩端的平均溫差，進(jìn)而提高了制冷片的控溫效^ ο相反的，當(dāng)待控溫器件2的溫度需要升高至室溫以上的預(yù)定溫度時，填充物的熔
4點(diǎn)需要低于環(huán)境溫度并高于預(yù)定散熱器工作溫度溫度。當(dāng)待控溫器件2的溫度需要升高至 室溫以上的預(yù)定溫度時，制冷片1與待控溫器件2相接處的一端溫度會上升，而另一端的溫 度就會下降，即與制冷片1的另一端相接觸的集熱端3的溫度會下降。當(dāng)溫度下降至填充 物熔化溫度時，集熱端3的腔體31所填充的填充物32會逐漸凝固，即填充物32會由液體 狀態(tài)變?yōu)楣腆w狀態(tài)，凝固的填充物會釋放較多的熱量，從而延緩散熱器的降溫速度，制冷片 兩端的溫差增大速度變慢，減小待控溫器件2啟動階段制冷片兩端的平均溫差，進(jìn)而提高 了制冷片的控溫效果。在本實(shí)施例中，填充物32的熔點(diǎn)介于預(yù)定的散熱器工作溫度與室溫之間，其填充 于集熱端3的腔體31內(nèi)，起到增大散熱器熱容的作用。由于制冷片1的與待控溫器件2相接觸的一端是從室溫開始變化至預(yù)設(shè)溫度，且 制冷片1與待控溫器件2相接觸的一端與散熱器相接觸的另一端在半導(dǎo)體溫控裝置開始 工作前溫度相同，均等于半導(dǎo)體溫控裝置所在空間的環(huán)境溫度，所以與制冷片1相接觸的 散熱器的集熱端3中設(shè)置的填充物32的溫度應(yīng)介于環(huán)境溫度與預(yù)定的散熱器工作溫度之 間，若不滿足該條件，則填充物就不能通過熔化的方式吸收熱量或者通過凝固的方式釋放 熱量。下面以待控溫器件2的溫度需要降低至室溫以下的預(yù)定溫度為例，結(jié)合制冷片以 及散熱器實(shí)際參數(shù)來對圖2所示的半導(dǎo)體溫控裝置的溫控效果進(jìn)行說明。為了方便說明， 設(shè)定與制冷片1待控溫器件2相接觸的一端為冷端，與散熱器相接觸的另一端為熱端，以下 實(shí)施例中出現(xiàn)的熱端與冷端的含義與本實(shí)施例相同。例如，使用規(guī)格為71對3. 9A的半導(dǎo)體制冷片1，且施加1. 95A電流，待控溫器件為 激光器，初始溫度30攝氏度，目標(biāo)溫度12攝氏度，激光器熱容為75J/K。若采用常規(guī)結(jié)構(gòu)的集熱端3，其散熱器熱阻為2. 55K/W，熱容35J/K。通過將其帶入 下述公式1至公式3進(jìn)行計算，得出制冷片1溫度從30攝氏度變化到12攝氏度的時間為 249 秒。可以通過以下方式計算制冷片溫度變化時間，具體的計算公式如下所示Q= (S X TcX i) - (0. 5i2 Xr)-KX (Th-Tc)(式 1)P = SX (Th-Tc)+ (i2Xr) X i+Q(式 2)
rr Or =L-Lpf (式 3)7； = 7；。+ χ J":尸 χ χ (1 - exp(-^^、、dt (式 4)其中，Q為制冷量，P為發(fā)熱量，S為制冷片材料的賽貝克系數(shù)，Tc為冷端溫度，Th 為熱端溫度，i為施加的電流，r為制冷片材料的電阻，K為制冷片材料的熱導(dǎo)，Thtl為熱端初 始溫度，Tc0為冷端初始溫度，Cc為冷端熱容，Ch為熱端熱容，R為散熱器熱阻，t為時間。因為制冷片材料的賽貝克系數(shù)S、制冷片材料的電阻r以及制冷片材料的熱導(dǎo)K會 隨溫度的變化發(fā)生變化，因此，可以根據(jù)所選擇的材料的參數(shù)進(jìn)行擬合，從而得到不同溫度 對應(yīng)的制冷片材料的賽貝克系數(shù)S、制冷片材料的電阻r以及制冷片材料的熱導(dǎo)K。如若假設(shè)本實(shí)施例中所選擇的制冷片的材料具有12個參數(shù)，可以表示為^ r4、 Ic1 k4、S1 S4擬合后得到制冷片材料的賽貝克系數(shù)S、制冷片材料的電阻R以及制冷片 材料的熱導(dǎo)K計算公式如下所示0 (Sh-Sc) N,S=卞(式 5)
(Rh-Rc) 6 N,r=K τ式6)
1H -1C 1X ‘1
(Kh-Kc) L NxΚ = κ 式 7)
Th~Tc6 71其中，N1與I1為制冷片規(guī)格參數(shù)，Sh、Sc、Rh、Re、Kh以及Kc為計算制冷片材料的 賽貝克系數(shù)S、制冷片材料的電阻R以及制冷片材料的熱導(dǎo)K的中間變量，無實(shí)際的物理意
rp 2rp 3rp 4rp 2rri 3rp 4
義，且=+r2x丄+ r3x丄+ r4x丄；及厶=rlx7；+r2x丄+ r3x丄+ Mx丄；
234234
rp 2rp 3rp 4Kc = k\xT+k2x^ + k3x^ + k4x-^- ；
234
rr< 2T1 3fTt 4
Kh ^klxT.+klx-^ + k^x^ +Hx^l- ； 234
rp 2rp 3rp 4丁 2rp 3rp 4& =丄+ Wx丄+ 丄；=+ Wx丄+ 丄+ 丄。
234234如在本實(shí)施例中使用規(guī)格為71對3. 9A的半導(dǎo)體制冷片1，則N1 = 71，I1 = 3. 9， Cc = 75，Ch = 35，R = 2. 55。在本實(shí)施例中，求解式1至式7組成的方程組，即可算出不同時刻t的T。、Th數(shù)值， 并根據(jù)不同時刻t的T。、Th數(shù)值，進(jìn)而得到制冷片溫度變化時間。該過程也可以通過軟件計 算得出。具體的計算過程以及常用參數(shù)的取值在現(xiàn)有技術(shù)中已有詳細(xì)介紹，且在這里僅是 為了說明采用本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)可以縮短制冷片溫度降低的時間，因此，具體的計算過程 及常用參數(shù)的取值在此不再詳細(xì)描述。以下實(shí)施例中涉及到制冷片溫度降低時間的計算方 法與本實(shí)施例相同。并且，從式1與式2中可以看出，隨著制冷片兩端的溫差的增大，相同電流或者電 壓下吸熱量會下降，發(fā)熱量會上升，從而會導(dǎo)致制冷效率明顯下降。由式3也可以看出，采 用常規(guī)結(jié)構(gòu)的集熱端3，散熱器的平均溫度首先近似線性增長，然后逐漸減慢。這樣就會導(dǎo) 致采用制冷片兩端的溫差迅速增大，制冷片的工作效率也迅速降低。因此，采用本實(shí)施例中結(jié)構(gòu)的集熱端3，增大了集熱端3的熱容，則就能夠延緩散 熱片的平均溫度近似線性增長的趨勢，使制冷片兩端的溫差不至于迅速增大。若采用如圖2所示的集熱端3結(jié)構(gòu)，如果預(yù)定的散熱器工作溫度為47攝氏度，則 可以選擇在集熱端3內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的熔點(diǎn)為47攝氏度的鉍合金填充物。當(dāng)集熱端3溫 度升高到47攝氏度時，鉍合金開始融化，集熱端3可以保持在47攝氏度一段時間，大大減 緩了散熱器的升溫速度。通過計算可得，制冷片1的與待控溫器件相接觸的一端下降到12 攝氏度所需的時間縮短為167秒，縮短了 33%。在本實(shí)施中，若待控溫器件2的溫度需要降低至室溫以下的預(yù)定溫度時，除可以 采用鉍合金作為填充物的材料外，還可以根據(jù)散熱器預(yù)定的工作溫度，選擇其他的低熔點(diǎn) 合金或者常溫下處于固態(tài)的樹脂或者聚合物作為集熱端3中的填充物。例如在本實(shí)施例中 還可以選擇熔點(diǎn)低于47攝氏度的低熔點(diǎn)合金或者樹脂作為集熱端3中的填充物，這樣會使 集熱端3保持一個更低的溫度，具體的填充物的選擇與預(yù)定的散熱器工作溫度相關(guān)。
在本實(shí)施中，若待控溫器件2的溫度需要升高至室溫以上的預(yù)定溫度時，可以根 據(jù)散熱器預(yù)定的工作溫度，選擇常溫下處于液態(tài)的樹脂或者聚合物作為集熱端3中的填充 物。例如，當(dāng)待控溫器件2的溫度需要升高至36攝氏度時，就可以選擇在36攝氏度時處于 液態(tài)的樹脂或者聚合物作為集熱端3中的填充物。本實(shí)施例中還可以選擇熔點(diǎn)低于47攝氏度的低熔點(diǎn)合金或者樹脂作為集熱端3 中的填充物，這樣會使集熱端3保持一個更低的溫度，具體的填充物的選擇與預(yù)定的散熱 器工作溫度相關(guān)。在本實(shí)施例中，通過在集熱端3內(nèi)部填充熔點(diǎn)低于預(yù)定散熱器工作溫度的填充 物，當(dāng)集熱端3的溫度上升至填充物的熔點(diǎn)時，集熱端3內(nèi)部的填充物會融化，融化的填充 物會吸收熱量使散熱器的溫度在一段時間內(nèi)維持近似不變，延緩了制冷片兩端溫差增大的 速度，從而提高了制冷片的工作效率，加快了待控溫器件達(dá)到預(yù)定溫度，進(jìn)而縮短了待控溫 器件的啟動時間，克服了現(xiàn)有技術(shù)中制冷片效率隨制冷片兩端的溫差增大而不斷下降，會 使待控溫器件的啟動時間受到影響的問題。實(shí)施例二下面結(jié)合圖3以及圖4詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例二。圖3示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例二的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示， 與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例中的散熱器不僅包括具有實(shí)施例一所示結(jié)構(gòu)的集熱端3，還 包括熱容元件8，貼附在集熱端3的側(cè)面，并與制冷片1相對布置，其作用是增大散熱器集熱 端3的熱容。從式4中可以看出，散熱器的平均溫度與散熱器的熱阻與散熱器的熱容有關(guān)，在 實(shí)施例一中是通過改變集熱端3的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增大散熱器的熱容，從而延緩散熱器溫度變 化的速度。在本實(shí)施中為了進(jìn)一步延緩散熱器溫度變化的速度，在集熱端3的側(cè)面貼附熱 容元件8，從而進(jìn)一步增大集熱端3的熱容，熱容元件8可以是大熱容高導(dǎo)熱的物體等。圖4示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例二的熱容元件橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 4所示，在本實(shí)施例中，熱容元件8包括紫銅材料形成的熱容元件集熱端81以及設(shè)置于熱容 元件集熱端81內(nèi)部的一個或多個格狀水箱82。格狀水箱82內(nèi)填充有液體，如水，以進(jìn)一步 增大散熱器的熱容。采用這樣的結(jié)構(gòu)，由于水的比熱容比較大，可以延緩溫度變化的趨勢， 因此，采用這樣結(jié)構(gòu)的熱容元件8就可以延緩溫度變化的趨勢。下面結(jié)合制冷片以及散熱器實(shí)際參數(shù)來對圖3所示的半導(dǎo)體溫控裝置的散熱效 果進(jìn)行驗證。例如，采用在半導(dǎo)體溫控裝置中使用規(guī)格為71對3. 9A的半導(dǎo)體制冷片1，施加 4. OV電壓，對待控溫器件2激光器進(jìn)行冷卻，初始溫度30攝氏度，目標(biāo)溫度12攝氏度，激光 器熱容75J/K。若采用常規(guī)結(jié)構(gòu)的壓鑄型集熱端3，其參數(shù)為熱阻2.55K/W，熱容為55J/K。則溫度 從30攝氏度變化到12攝氏度的時間為192秒。若在散熱器部位增加熱容為195J/K的熱容元件8，則散熱器的總熱容增大為 250J/K。如圖3所示，集熱端3的部分熱量會被熱容元件8帶走，經(jīng)計算制冷片與待控溫器 件相接觸的一端下降到12度所需的時間縮短為132秒，縮短了 31%。本實(shí)施例的此種結(jié) 構(gòu)，保證了好的導(dǎo)熱性能與盡可能大的熱容。
在本實(shí)施例中，僅給出了熱容元件集熱端81為紫銅材料的情況，但是熱容元件集 熱端81的材料也可以為其它導(dǎo)熱材料，如陶瓷、樹脂合成材料或者其它金屬。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，熱容元件8與集熱端3貼附連接的表層具有導(dǎo)熱硅脂或者 導(dǎo)熱貼，以進(jìn)一步縮小散熱器的熱阻。如在本實(shí)施例中的熱容元件8與集熱端3貼附連接的 一側(cè)涂上導(dǎo)熱硅脂，或者在熱容元件8與集熱端3貼附連接的一側(cè)粘貼導(dǎo)熱貼，即可提高散 熱器的散熱性能，使散熱器的升溫速度更慢，從而進(jìn)一步延緩制冷片兩端溫差增大的速度。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，散熱器還包括熱管5，散熱片4通過熱管5與集熱端連 接，進(jìn)一步吸收制冷片1熱端的熱量，延緩散熱器的升溫速度。在上述實(shí)施例的附圖中，均包含散熱片4以及熱管5，但是并不限于在上述實(shí)施例 中必須具有這些結(jié)構(gòu)，也可以僅采用集熱端3與散熱片4直連作為散熱器對制冷片1的熱 端進(jìn)行散熱，同樣可以起到使制冷片兩端的溫差減小速度變慢，提高制冷片工作效率的效^ ο實(shí)施例三下面結(jié)合圖5詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例三。圖5示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例三的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示， 與上述實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例包括具有實(shí)施例一所示結(jié)構(gòu)的集熱端3、散熱片4以及熱 管5，并且在散熱片4處設(shè)置有風(fēng)扇9。從而在待控溫器件2需要降低至預(yù)定溫度時，通過 降低散熱器熱阻的方式減小初始階段制冷片兩端的平均溫差，增加制冷片功效，縮短待控 溫器件的啟動時間，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中制冷片效率隨制冷片兩端的溫差增大而不斷下 降，會使待控溫器件的啟動時間受到影響的問題。同樣的，在本實(shí)施例的附圖中，雖然包含散熱片4以及熱管5，但是并不限于在本 實(shí)施例中必須具有這些結(jié)構(gòu)，也可以僅采用集熱端3與散熱片4直連，并在散熱片4處設(shè)置 有風(fēng)扇9，同樣可以起到縮短待控溫器件的啟動時間的效果。下面結(jié)合制冷片以及散熱器實(shí)際參數(shù)來對圖5所示的半導(dǎo)體溫控裝置的散熱效 果進(jìn)行驗證。例如，在半導(dǎo)體溫控裝置中使用規(guī)格為71對3. OA的半導(dǎo)體制冷片1，施加1. 95A 的電流，對待控溫器件2激光器進(jìn)行冷卻，初始溫度30攝氏度，目標(biāo)溫度12攝氏度，待控溫 器件2激光器的熱容為75J/K。若采用常規(guī)結(jié)構(gòu)的壓鑄型散熱片，其參數(shù)為熱阻2. 55K/W，熱容為55J/K。溫度從 30攝氏度變化到12攝氏度的時間為158秒。若采用圖5所示的散熱器結(jié)構(gòu)，調(diào)整設(shè)置于散熱片4處的風(fēng)扇9的轉(zhuǎn)速，使散熱片 熱阻減小至0. 55K/W，經(jīng)計算，溫度從30攝氏度降到12攝氏度所需的時間縮短為92秒，縮 短了 42%。實(shí)施例四下面結(jié)合圖6詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例四。圖6示出了本發(fā)明半導(dǎo)體溫控裝置實(shí)施例四的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，與 實(shí)施例三不同的是，本實(shí)施例不僅包括具有實(shí)施例二所示的結(jié)構(gòu)的集熱端3、熱容元件8、 散熱片4以及熱管5，并且在散熱片4處設(shè)置有風(fēng)扇9，從而進(jìn)一步減小初始階段制冷片兩 端的平均溫差。
同樣的，在本實(shí)施例的附圖中，雖然包含散熱片4以及熱管5，但是并不限于在本 實(shí)施例中必須具有這些結(jié)構(gòu)，也可以僅采用集熱端3與散熱片4直連，并在散熱片4處設(shè)置 有風(fēng)扇9，同樣可以起到縮短待控溫器件的啟動時間的效果。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，為了進(jìn)一步減小熱阻，還可以采用如下方式在制冷片 與散熱器連接的表層粘附有導(dǎo)熱貼或者導(dǎo)熱硅脂。實(shí)施例五本實(shí)施例中提供了一種激光器，該激光器具有實(shí)施例一至實(shí)施例四中的半導(dǎo)體溫 控裝置，以用于為激光器降溫。具體的結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的上述實(shí)施例中已有詳細(xì)介紹，在此也 不再詳細(xì)描述。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明的上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果本發(fā)明改變了制冷片散熱器的結(jié)構(gòu)，在散熱器的集熱端中置入填充物，當(dāng)集熱端 溫度發(fā)生改變，上升至填充物的熔點(diǎn)或者下降至填充物的熔點(diǎn)后，填充物的狀態(tài)會發(fā)生變 化，如從固體狀態(tài)熔化為液體狀態(tài)或者由液體狀態(tài)凝固為固體狀態(tài)，進(jìn)而延緩散熱器溫度 變化的速度；并且通過將額外的熱容器件與散熱器相連，進(jìn)一步延緩散熱器溫度變化的速 度。通過上述改進(jìn)，減緩了啟動后制冷片溫度變化速度，提高了制冷片的功效，加快待控溫 器件達(dá)到設(shè)定溫度，進(jìn)而縮短了待控溫器件的啟動時間，克服了現(xiàn)有技術(shù)中制冷片效率隨 制冷片兩端溫差增大而不斷下降，會使待控溫器件的啟動時間受到影響的問題。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，包括散熱器以及制冷片，其特征在于，所述散熱器包括集熱端，內(nèi)部具有一個或多個腔室；填充物，設(shè)置于所述腔室內(nèi)，其中，所述填充物的熔點(diǎn)介于環(huán)境溫度與預(yù)定散熱器工作溫度之間；以及散熱片，與所述集熱端連接，用于與外界環(huán)境交換熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述散熱器還包括熱 容元件，貼附在所述集熱端的側(cè)面，并與所述制冷片相對布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述熱容元件包括 熱容元件集熱端；所述熱容元件集熱端內(nèi)部設(shè)置有一個或多個格狀水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述熱容元件集熱端 的材料包括金屬、陶瓷以及樹脂合成材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述格狀水箱內(nèi)填充 有液體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述熱容 元件與所述集熱端連接的表層具有導(dǎo)熱硅脂或者導(dǎo)熱貼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述散熱 器還包括熱管，所述熱管連接于所述散熱片與所述集熱端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述散熱片處還設(shè)置 有風(fēng)扇。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，待控溫元件與所述散 熱器連接的表層具有導(dǎo)熱硅脂或者導(dǎo)熱貼。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置，其特征在于，所述填充物的材料包 括低熔點(diǎn)合金、樹脂以及聚合物。
11.一種激光器，其特征在于，包括權(quán)利要求1至10中任一項所述的半導(dǎo)體制冷片溫控裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制冷片溫控裝置及激光器，其中半導(dǎo)體制冷片溫控裝置包括散熱器以及制冷片，散熱器包括集熱端，內(nèi)部具有一個或多個腔室；填充物，設(shè)置于腔室內(nèi)，其中，填充物的熔點(diǎn)介于環(huán)境溫度與預(yù)定散熱器工作溫度之間；以及散熱片，與集熱端連接，用于與外界環(huán)境交換熱量。本發(fā)明通過在半導(dǎo)體制冷片溫控裝置的散熱器內(nèi)部填充熔點(diǎn)介于環(huán)境溫度與預(yù)定散熱器工作溫度之間的填充物，填充物狀態(tài)的變化會吸收熱量或者釋放熱量以延緩散熱端的溫度變化的速度，使制冷片兩端平均溫度的變化速度變慢，緩解了制冷片兩端的溫差增大趨勢，從而提高了制冷片的工作效率，加快了待控溫器件達(dá)到預(yù)定溫度，進(jìn)而縮短了待控溫器件的啟動時間。
文檔編號F25B21/02GK101936615SQ201010281459
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者閆國楓, 陳昱 申請人:青島海信電器股份有限公司