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固体激光水冷设计要求

发布时间:2024-05-14

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固体激光器工作时会产生大量热量,如果不能及时散热,会严重影响设备的使用寿命和工作效果,甚至造成设备严重损坏。选择合适的激光水冷系统,可以大大提高激光设备的使用寿命,把激光设备的性能发挥到极致。

冷却系统设计要点

  • 系统散热功率 

系统的散热功率需根据激光器的闪光灯泵浦功率,并综合考虑热交换效率和持续工作时间来进行选择。不能仅仅以供应商标定的制冷量作为参考依据,因为不同厂家定义制冷量的标准可能相差较大,应该以实际情测试况测定为准,避免实际散热功率不足。

  • 冷却系统流量和压力 

固体激光器腔芯内部有细小结构设计,必须保障一定的水流量才能及时带走产生的热量。同时腔芯中有密封圈结构,为了保障冷却系统的密封性,不可使用过大的水压力。因此冷却系统设计需在保障流量的同时,不超过最大工作压力。

  • 水路设计材料选择 

水路系统推荐使用不锈钢或者四氟乙烯,避免管路中含有铜制器件和其他易氧化腐蚀的器件。如果这些器件氧化后,形成铜锈 (碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3)、氧化铝(Al2O3)或氧化铁(Fe2O3)在水路中析出后容易污染光学聚光腔,造成激光器能量输出降低。 

综上所述,对于医疗美容领域的闪光灯泵浦激光器,我们推荐使用水循环+热交换器的散热方式,如使用压缩机制冷,需额外注意露点温度的控制。如下图所示:


常见冷却系统问题

  • 未定期更换蒸馏水和滤芯 

定期检查冷却水水位并使其保持在适当的水平。定期更换冷却水和滤芯。

防止在冷却系统的水中藻类、细菌及微生物滋生很重要,水冷系统水路系统并非密封的,长期使用暴露在外界环境中,粉尘、细屑及细菌进入冷水中导致水变质,产生不溶解水的物质后附着在激光器水路内壁上,从而阻塞水路造成水流量下降,降低降温效果。所以定期更换冷却水显得非常必要。如下图所示管路中的蒸馏水的变质情况。水冷系统内部的水需要定时更换,推荐更换频率为3个月,滤芯根据使用情况3-6个月更换,并定期清洗激光器及水路系统,可以采用“加水——机器短时间运行——排水”的操作,反复进行2-3次。

  • 长时间停机未排空蒸馏水

长时间不使用设备,比如春节停工或者激光器运输前必须排空冷水机内的冷却水,并且将压缩空气将设备内包括激光器、冷水机的残留水吹净,防止内部结冰或者漏水导致器件损坏。由于氙灯光谱中含有紫外光成分,具有一定的杀菌作用,如果长时间不试用设备,冷却水中的微生物和藻类会快速滋生,造成冷却水变质。


  • 使用了除蒸馏水以外的其他冷却液
建议仅使用蒸馏水(不要使用去离子水,无需添加除藻剂)作为冷却液。使用去离子水会腐蚀冷水系统的内部元件,而除藻剂长期看也会影响内部元件的工作寿命,因此只建议使用蒸馏水。

  • 冬季冷水机使用及存储不当

冬季室内外温差较大,收到激光器后要正立放置12小时以上再开机,如有冷水机随货,冷水机也需正立放置12小时以上再开启。当环境温度低于0℃并长期停用时,为了防止设备冻裂,我们需要进行排水操作。如果存储或者运输过程中气温低于0℃未进行排水操作,激光器内部的水凝结成冰时体积将变大,会引起管路堵塞、激光器内部的腔芯开裂,严重的还将导致激光器报废无法修复,造成巨大的损失。

防冻液具有一定的弱腐蚀性,不建议使用。如果必须在环境低于0℃使用激光器,建议使用1:1配比的乙二醇和蒸馏水作为冷却液,但不可长期使用,长期使用会导致激光器效率下降。冷却液使用完毕,必须用蒸馏水清洗管路,更换滤芯,并恢复蒸馏水作为冷却液。


设计优良的冷却系统,可以使激光器长期维持在较高的性能。如果您在水冷系统的设计和维护过程中,有任何疑问,北京镭宝光电技术有限公司欢迎您随时和我们取得联系。

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