隨著手持式激光焊接市場的快速發展,近幾年來采用水冷散熱方式的手持激光焊機大量麵向市場進行銷售,相比較傳(chuan) 統焊機的外形尺寸,現有水冷手持激光焊機的設備體(ti) 積和重量仍然讓客戶感覺過於(yu) 笨重,日常頻繁維護等問題讓用戶依舊苦不堪言。在用戶期待手持激光焊機朝向小型化、輕量化、免維護的發展趨勢中,水冷散熱式手持激光焊機的關(guan) 鍵的突破難點就在於(yu) 采用了水冷散熱方式。
目前行業(ye) 中手持激光焊機技術發展對於(yu) 風冷散熱方式的呼聲尤其明顯,希望通過風冷散熱技術進一步使激光手持焊機更加輕量化、小型化、免維護,提升用戶的使用體(ti) 驗,使其使用起來更貼近傳(chuan) 統焊機的使用體(ti) 驗。因此在風冷散熱技術路線上也誕生了兩(liang) 種不同的風冷散熱方案,那麽(me) 哪種方案更能滿足產(chan) 品散熱需求,哪種方案更加穩定可靠呢?
01
激光器的心髒:半導體(ti) 激光芯片
手持激光焊機中最為(wei) 重要的部件是光纖激光器,無論哪種散熱方式都需要保證光纖激光器的良好散熱,而光纖激光器中散熱的核心是激光器中的半導體(ti) 激光芯片,可以形容為(wei) 激光器的心髒,如果激光芯片無法得到有效散熱,也就意味著芯片的失效風險加大和長期使用的功率衰減增加,從(cong) 而影響手持激光焊機的使用壽命,是極其關(guan) 鍵的部件。在當前的技術發展情況下,激光芯片的工作壽命會(hui) 隨著溫度的增加快速衰減,芯片自身正常工作溫度需要保持在80℃以內(nei) ,普遍安全的工作溫度應該在60℃左右。
(半導體(ti) 激光芯片)
02
強製風冷 VS 空調直冷
首先我們(men) 先來了解一下強製風冷的散熱方式在手持激光焊機中的優(you) 缺點;
優(you) 勢:強製風冷技術是通過將熱量傳(chuan) 導的形式,將所產(chan) 生的熱量傳(chuan) 導至鋁製散熱器,通過風扇吹動環境空氣快速流動,從(cong) 而實現對散熱器的自然換熱。相比於(yu) 水冷散熱技術,風冷散熱不需要額外配備水冷箱,可以減少設備數量和體(ti) 積。
劣勢:由於(yu) 采用自然對流的換熱方式,其散熱效率受環境溫度影響較為(wei) 明顯,在高溫環境下無法保障散熱效率,導致半導體(ti) 激光芯片升高,降低激光芯片使用壽命,無法滿足高溫環境下的持續可靠運行。
(傳(chuan) 統被動式風冷散熱方案)
為(wei) 什麽(me) 說強製風冷的散熱方式無法保障激光芯片在高溫下會(hui) 降低使用壽命,甚至失效風險?
半導體(ti) 激光芯片作為(wei) 核心元件被封裝在一個(ge) 密封的金屬殼體(ti) 中,形成一個(ge) 完整的半導體(ti) 激光泵浦,在工作中會(hui) 釋放大量的熱,如果是一台1500W的激光器滿功率運行,按照泵浦電光效率55%計算,其半導體(ti) 泵浦散熱功率大約在2100W左右,當環境溫度30攝氏度時,半導體(ti) 泵浦殼體(ti) 溫度在44攝氏度左右,此時激光芯片溫度即可達到75攝氏度以上,如果環境溫度達到35攝氏度以上,激光芯片工作溫度將高於(yu) 80攝氏度以上,麵臨(lin) 著極高的失效風險,所以對於(yu) 傳(chuan) 統強製風冷的散熱方式來說,整機2500W左右的熱量需要通過鋁製散熱器進行自然對流進行熱交換,其難度可謂巨大,加上激光芯片在高溫運行下的失效風險,無法滿足設備長期可靠的連續運行。
(與(yu) 傳(chuan) 統風冷散熱方案在不同溫度下激光芯片溫度的變化)
我們(men) 再來了解一下主動式空調直冷散熱技術在手持激光焊機中的優(you) 缺點
優(you) 勢:其原理是將空調壓縮機與(yu) 光纖激光器結合,通過空調壓縮機將氣態的製冷劑壓縮為(wei) 高溫高壓的氣態,並送至冷凝器進行冷卻,經冷卻後變成中溫高壓的液態製冷劑,中溫液態的製冷劑經膨脹閥節流降壓,變成低溫低壓的氣液混合體(ti) ,經過激光器內(nei) 部吸收熱量而汽化,變成氣態,然後再回到壓縮機繼續壓縮,繼續循環進行製冷,在製熱的時候四通閥使氟利昂在冷凝器與(yu) 蒸發器的流動方向與(yu) 製冷時相反,從(cong) 而達到製熱的效果。
劣勢:由於(yu) 采用了近似於(yu) 變頻空調的技術原理,其製造成本高於(yu) 普通散熱器的強製風冷散熱方式,其次設備重量略高。
(強製風冷 vs 空調直冷 兩(liang) 種散熱方式的對比)
03
三大核心優(you) 勢,重新定義(yi) 風冷技術新標杆
對比較為(wei) 經濟的強製風冷技術,主動式空調直冷散熱技術有以下三大核心優(you) 勢:
1
超低功率衰減,性能穩定,持久加倍
業(ye) 內(nei) 人士都知道,激光芯片在80℃以上會(hui) 受到嚴(yan) 重的不可逆損害。得益於(yu) “主動式空調直冷技術”優(you) 秀的智能控溫係統,可以保證設備在滿功率長時間的連續工作條件下,其半導體(ti) 泵浦內(nei) 關(guan) 鍵的激光芯片持續在70℃以下工作,連續運行滿一年後,功率衰減≤5%! 而傳(chuan) 統的強製風冷散熱技術無法實現溫度的實時調控,激光芯片溫度無法控製在合理區間,導致強製風冷技術設備的功率衰減遠遠高於(yu) 主動式空調製冷技術,輕則損害激光芯片導致設備使用壽命變短,嚴(yan) 重情況下直接燒壞激光器設備無法使用。使用主動式空調製冷技術的產(chan) 品無論是在使用壽命,還是功率衰減方麵都能表現的更優(you) 異,極大地提高了用戶設備的使用周期,降低成本。
2
不懼嚴(yan) 寒酷暑,高效散熱,挑戰極限
由於(yu) 強製風冷是依靠周圍環境空氣的快速流動,帶走設備內(nei) 部熱量,導致強製風冷散熱技術受環境溫度的影響極大,在炎熱或寒冷季節的天氣變化、南方或北方的區域氣候等都會(hui) 對強製風冷設備的工作效率和穩定性產(chan) 生較大影響,甚至直接停止工作,影響用戶加工效率和設備正常使用。主動式空調製冷技術采用的是獨立壓縮機直冷方案,使得散熱效果即使在極端天氣環境下也依舊強勁。光惠激光創新性提出ACC智能控溫技術,確保激光器內(nei) 部溫度始終穩定,從(cong) 而為(wei) 光纖激光器設備穩定輸出保駕護航。
3
更高的散熱能力,不斷突破激光器散熱功率上限
隨著光纖激光器的功率升高,所產(chan) 生的熱能也會(hui) 成直線上升。目前市麵上采用強製風冷散熱技術的光纖激光器功率最大為(wei) 1500W,更高功率段激光器若采用強製風冷技術,將無法帶走設備所產(chan) 生的熱量,導致光纖激光器內(nei) 部溫度過高,無法正常工作。
2023年德國慕尼黑光電展期間,光惠激光再次刷新風冷技術功率段記錄,麵向全球發布了萬(wan) 瓦級風冷產(chan) 品:主動式空調直冷12kw光纖激光器,整機散熱功耗大於(yu) 17KW,溫度控製依然穩定、可靠、精準,真正突破了高功率激光器的散熱技術瓶頸,使光纖激光器的運行功率穩定性得到極大提升,設備長期運行免維護,無水冷散熱係統維護麻煩,用戶更省心,免去維護煩惱。
光惠激光“主動式空調直冷技術”自2021年7月發布以來,因散熱係統導致的設備故障幾乎為(wei) 零,長期散熱的可靠性得到充分的市場驗證,真正能夠做到高效散熱、智能控溫、閉環控製。
至此,手持激光焊機的散熱技術哪家強,通過數據對比和技術差異性的對比,可以明顯比較出“空調直冷散熱方式”的巨大優(you) 勢,即滿足了客戶對設備小型化、輕量化、免維護的追求,同時極大保障了設備的長期運行可靠性,是用戶最為(wei) 正確的選擇!
從(cong) 專(zhuan) 注於(yu) 976nm技術的不斷探索和創新,到主動式空調直冷散熱技術方案,光惠激光一直堅持技術創新,以“讓激光成為(wei) 普惠的通用化工具”為(wei) 使命,提供高性能、高效率、高質量的激光器和解決(jue) 方案。未來,光惠激光將繼續深耕於(yu) 主動式空調直冷散熱技術,引領風冷技術最新發展動向,切實從(cong) 用戶角度出發,推出覆蓋更高更全功率、更硬品質、更穩性能的激光器產(chan) 品。
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