열 전도성 포일은 수동 냉각 레이저 스택과 방열판 사이의 필수 열 인터페이스 역할을 합니다.. 주요 역할은 접촉 표면의 미세한 불규칙성을 채워 단열 공기 포켓을 제거하여 열 저항을 크게 줄이는 것입니다. 레이저의 세라믹 기판에서 외부 냉각 시스템으로 원활한 열 경로를 확보함으로써 이 재료는 그렇지 않으면 레이저 다이오드를 파괴할 급격한 국소 과열을 방지합니다.
열 전도성 포일은 공기를 밀어내고 접촉 불규칙성을 평활화하여 폐열의 효율적인 전달을 보장하며, 이는 레이저 어셈블리를 치명적 광학 거울 손상(COMD)으로 알려진 비가역적 고장 모드로부터 보호합니다.
열 인터페이스의 물리학
표면 불완전성 극복
정밀하게 가공된 표면이라도 레이저 스택의 바닥과 방열판의 면과 같이 미세한 수준에서는 완벽하게 평평하지 않습니다.
공기 포켓 제거
이 두 표면이 인터페이스 재료 없이 만나면 그 사이에 미세한 틈이 남습니다. 이 틈은 공기를 가두는데, 공기는 열 절연체 역할을 하여 열 흐름을 차단합니다.
공극 채우기
열 전도성 포일은 압력 하에서 이러한 미세한 공극으로 흘러 들어갈 만큼 가단성이 있습니다. 이를 통해 열 에너지가 빠져나갈 수 있는 연속적이고 높은 전도성의 경로가 생성됩니다.
열 저항의 결과
열 경로
수동 냉각 시스템에서 열은 레이저 바에서 세라믹 기판을 거쳐 최종적으로 외부 냉각 블록으로 이동해야 합니다.
병목 현상
기판과 냉각 블록 사이의 인터페이스는 가장 일반적인 병목 현상입니다. 전도성 포일이 없으면 계면 열 저항이 급증하여 세라믹 내부에 열이 갇히게 됩니다.
치명적인 고장 위험
열이 효율적으로 빠져나가지 못하면 레이저 면의 온도가 통제할 수 없이 상승합니다. 이는 광학 거울이 녹거나 성능이 저하되어 레이저를 사용할 수 없게 되는 현상인 치명적 광학 거울 손상(COMD)으로 이어집니다.
조립을 위한 중요 고려 사항
신뢰성은 설치에 달려 있습니다
포일의 효과는 접촉 표면 사이에 올바르게 배치하는 데 달려 있습니다. 손상된 인터페이스는 수동 냉각 설계를 완전히 무효화합니다.
냉각원은 아닙니다
포일은 장치 자체를 냉각하는 것이 아니라 단순히 전달을 용이하게 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 외부 냉각 시스템은 여전히 포일을 통해 전달된 열을 흡수할 수 있는 용량을 가져야 합니다.
장기적인 신뢰성 보장
수동 냉각 레이저 스택의 수명과 성능을 극대화하려면 다음 우선 순위를 고려하십시오.
- 주요 초점이 열 효율이라면: 포일이 전체 접촉 면적을 덮도록 하여 계면 열 저항을 최소화하고 핫스팟을 제거하십시오.
- 주요 초점이 장치 수명이라면: 인터페이스 재료의 품질을 우선적으로 고려하여 국소 과열을 방지하고 COMD의 영구적인 파괴를 피하십시오.
열 전도성 포일의 올바른 적용은 고출력 레이저 광학 장치를 열 고장으로부터 보호하는 가장 효과적인 단일 단계입니다.
요약표:
| 특징 | 열 전도성 포일의 역할 | 레이저 스택에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 표면 인터페이스 | 미세한 공기 틈과 불규칙성을 채웁니다 | 계면 열 저항을 줄입니다 |
| 열 경로 | 방열판으로 가는 연속적인 경로를 만듭니다 | 국소 과열 및 핫스팟을 방지합니다 |
| 고장 방지 | 효율적인 폐열 전달을 촉진합니다 | 치명적 광학 거울 손상(COMD)을 피합니다 |
| 재료 특성 | 가단성이 있고 전도성이 높습니다 | 수동 냉각의 장기적인 신뢰성을 보장합니다 |
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참고문헌
- Martin Wölz, Jürgen Sebastian. 760nm: a new laser diode wavelength for hair removal modules. DOI: 10.1117/12.2077445
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