專利名稱：一種適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體熱電制冷系統(tǒng)，尤其涉及一種適用于曲面外形光電器件的半導體熱電制冷系統(tǒng)。
背景技術：
由于半導體制冷器件具備無振動、體積小、質量輕、無運動部件、可靠性高、可實現(xiàn)閉環(huán)溫度精密控制的功能，可廣泛適用于航空航天、武器裝備、精密儀器、醫(yī)療器械等軍用和民用領域、地面和航空航天領域中，尤其適用于實現(xiàn)光電器件如(XD、大功率激光器、發(fā)光二極管、像增強器等的制冷需求。由于生產(chǎn)工藝的限制，半導體制冷器冷端和熱端均為平面，適合于對制冷面為平面的器件進行制冷。而隨著光電器件技術的發(fā)展，出現(xiàn)了許多非平面或者不規(guī)則表面的光電器件，如微光像增強器、激光二級管等，這些器件同樣需要制冷以滿足任務使用需求，同時還要適應任務總體對重量、功耗、振動等需求。因此，有必要研發(fā)一種針對曲面封裝外形光電器件的制冷裝置。

發(fā)明內容
為解決目前制冷面為非平面或者不規(guī)則表面的光電器件缺乏相應制冷裝置的技術問題，本發(fā)明提供一種適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置。本發(fā)明的技術解決方案如下:一種適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，包括換熱器、多個制冷單元，其特殊之處在于:還包括包覆在被制冷光電器件上的兩個相對扣合的適配器2 ;所述適配器的材料為高熱導率材料；所述兩個相對扣合的適配器內表面與被制冷光電器件的曲面外形相適配，其四個外側面為矩形表面；所述制冷單元為單級半導體制冷器或多級半導體制冷器串聯(lián)而成；所述換熱器冷端包括四個散熱板；所述四個散熱板固連成框形且位于兩個相對扣合的適配器外側；所述制冷單元的數(shù)量至少為四個，所述四個散熱板將多個半導體制冷單元的冷端壓緊在兩個相對扣合的適配器的四個外側面，且半導體制冷單元的熱端與散熱板貼合。上述四個散熱板兩兩相對設置且采用緊固裝置鎖緊。還包括設置在適配器與被制冷光電器件之間的導熱填料或導熱膠墊或導熱金屬箔。還包括設置在半導體制冷器熱端與散熱板之間的導熱填料或導熱膠墊或導熱金屬箔。還包括設置在適配器與半導體制冷器冷端之間的導熱硅橡膠。上述換熱器熱端為平板式、肋片式或中心過孔通液式結構。
上述兩個適配器之間通過緊固裝置與被制冷光電器件緊固。上述適配器的材料包括紫銅、鋁合金、鎂鋁合金、石墨復合材料。本發(fā)明的有益效果:1、本發(fā)明在換熱器與被制冷光電器件之間添加一對適配器，只要適配器的內表面與曲面外形光電器件外側面相匹配，就能夠滿足不同曲面外形光電器件在各種使用場合的制冷需求，制冷效率高、可實現(xiàn)精密制冷、可適用于空間、地面、不同季節(jié)等多種使用場合，安裝、拆卸、維護方便、可替換性、可維修性、兼容性好。2、本發(fā)明采用熱電制冷方式，避免了常規(guī)機械制冷方式帶來的振動和噪音問題，以及體積和重量龐大的問題。3、本發(fā)明采用適配器與適配器夾緊固定、散熱板與散熱板夾緊固定的方式，既保證了固定夾緊的有效性和充分性，也避免了以往將制冷器冷熱端直接固連所帶來的漏熱增加的問題，有效提聞了制冷效率。4、本發(fā)明換熱器包括四塊散熱板，散熱板緊貼半導體制冷器的熱端設置，散熱板兩兩垂直從四面加緊半導體制冷器，相互平行的兩塊散熱板用緊固件鎖緊。散熱板在散熱的同時對制冷器具有固定加緊作用，有利于實現(xiàn)半導體制冷器、適配器、換熱器組件的裝配、拆卸和更換，操作便捷、維護方便。5、本發(fā)明除冷端適配器外，半導體制冷器和換熱器均可以根據(jù)制冷對象和制冷溫度、制冷量以及使用環(huán)境的不同，進行適應性的更改。如在航天應用環(huán)境下，換熱器散熱端可以與熱管、輻射制冷器配合，將熱端熱量排散至宇宙空間。在地面試驗室或者室外試驗場合，熱端換熱器可以制作成肋片式、中心過孔通液式等等，通過風冷或者液冷方式將熱端熱量排散至低溫環(huán)境。


圖1為本發(fā)明與外表面為圓柱面的被制冷光電器件的組裝圖。
具體實施例方式如圖1所示，被制冷光電器件為圓柱形，其端面為透光面不能添加制冷器，只能將制冷器固定在圓柱面上進行制冷。但現(xiàn)有的制冷器只能對制冷面為平面的器件進行制冷。為此，本發(fā)明在制冷器與被制冷光電器件之間添加了一對適配器，適配器從兩側包裹在被制冷光電器件上，其內表面與被制冷光電器件的制冷面相適配，其外表面為平面與制冷器冷端表面相適配。適配器之間通過緊固裝置與被制冷光電器件緊固。為避免常規(guī)機械制冷方式帶來的振動和噪音問題，以及體積和重量龐大的問題，本發(fā)明選用的制冷器為半導體制冷器。圖中共有30個制冷單元，每個制冷單元由兩級半導體制冷器串聯(lián)構成。在制冷單元外側設置換熱器，換熱器包括四塊散熱板，散熱板緊貼外側半導體制冷器的熱端設置，散熱板兩兩垂直從四面夾緊半導體制冷器，相平行的兩塊散熱板用緊固件鎖緊。半導體制冷器和換熱器均可以根據(jù)制冷對象和制冷溫度、制冷量以及使用環(huán)境的不同，進行適應性的更改。
半導體制冷器可采用單級、二級或者多級串聯(lián)或者并聯(lián)，其表面可采用AL203\ALN\Pe0\等多種陶瓷表面或者金屬表面如Cu\Al等表面的半導體制冷器件。在航天應用環(huán)境下，換熱器散熱端可以與熱管、輻射制冷器配合，將熱端熱量排散至宇宙空間。在地面試驗室或者室外試驗場合，熱端換熱器可以制作成肋片式、中心過孔通液式等等，通過風冷或者液冷方式將熱端熱量排散至低溫環(huán)境。在適配器與被制冷光電器件之間可設置導熱填料或導熱膠墊或導熱金屬箔。在適配器與半導體制冷器冷端之間可設置導熱硅橡膠。在半導體制冷器熱端與換熱器之間可設置導熱填料或導熱膠墊或導熱金屬箔。適配器的材料可選用紫銅、鋁合金、石墨復合材料等等。散熱板的材料在滿足結構強度和剛度較高的同時，其對熱導率的要求也較高，一方面能對相互平行的半導體制冷器進行固定夾緊，同時也滿足散熱的需求。
權利要求
1.一種適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，包括換熱器、多個制冷單元，其特征在于: 還包括包覆在被制冷光電器件上的兩個相對扣合的適配器；所述適配器的材料為高熱導率材料； 所述兩個相對扣合的適配器內表面與被制冷光電器件的曲面外形相適配，其四個外側面為矩形表面； 所述制冷單元為單級半導體制冷器或多級半導體制冷器串聯(lián)而成； 所述換熱器冷端包括四個散熱板；所述四個散熱板固連成框形且位于兩個相對扣合的適配器外側； 所述制冷單元的數(shù)量至少為四個，所述四個散熱板將多個半導體制冷單元的冷端壓緊在兩個相對扣合的適配器的四個外側面，且半導體制冷單元的熱端與散熱板貼合。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，其特征在于:所述四個散熱板兩兩相對設置且采用緊固裝置鎖緊。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，其特征在于:還包括設置在適配器與被制冷光電器件之間的導熱填料或導熱膠墊或導熱金屬箔。
4.根據(jù)權利要求3所述的適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，其特征在于:還包括設置在半導體制冷器熱端與散熱板之間的導熱填料或導熱膠墊或導熱金屬箔。
5.根據(jù)權利要求4所述的適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，其特征在于:還包括設置在適配器與半導體制冷器冷端之間的導熱硅橡膠。
6.根據(jù)權利要求5所述的適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，其特征在于:所述換熱器熱端為平板式、肋片式或中心過孔通液式結構。
7.根據(jù)權利要求6所述的適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，其特征在于:所述兩個適配器之間通過緊固裝置與被制冷光電器件緊固。
8.根據(jù)權利要求7所述的適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，其特征在于:所述適配器的材料包括紫銅、鋁合金、鎂鋁合金、石墨復合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于曲面外形光電器件的熱電制冷裝置，包括換熱器、多個制冷單元，還包括包覆在被制冷光電器件上的兩個相對扣合的適配器，適配器的材料為高熱導率材料；兩個相對扣合的適配器內表面與被制冷光電器件的曲面外形相適配，其四個外側面為矩形表面；制冷單元為單級半導體制冷器或多級半導體制冷器串聯(lián)而成；換熱器冷端包括四個散熱板；四個散熱板固連成框形且位于兩個相對扣合的適配器外側。本發(fā)明在換熱器與被制冷光電器件之間添加一對適配器，只要適配器的內表面與曲面外形光電器件外側面相匹配，就能夠滿足不同曲面外形光電器件在各種使用場合的制冷需求，制冷效率高。
文檔編號F25B21/02GK103090585SQ201210563500
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者楊文剛, 王晨潔, 王英豪, 李燕, 張健, 樊學武 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所