जब आप लेज़र संचालित करते हैं, तो लेज़र चालक द्वारा प्रदान की गई विद्युत शक्ति का केवल एक हिस्सा प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित होता है। बाकी को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित कर दिया जाता है, और ऊष्मा ऊर्जा का संचय सामान्य रूप से लेजर प्रणाली और विशेष रूप से लेजर के लिए कई समस्याएं प्रस्तुत करता है।
आपके लेजर सेटअप में, तापमान नियंत्रण प्रणाली लेजर के संचालन से उत्पन्न गर्मी के प्रबंधन के लिए जिम्मेदार है। तापमान नियंत्रक के अलावा, अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त लेजर माउंट का सावधानीपूर्वक चयन एक मजबूत लेजर प्रणाली के लिए महत्वपूर्ण है।
अंततः, तापमान नियंत्रण के संबंध में सबसे बड़ी चिंता यह है कि तापमान भिन्नता लेजर गुणवत्ता, विशेष रूप से तरंग दैर्ध्य को प्रभावित कर सकती है। यदि नियंत्रित नहीं किया गया, तो ज़्यादा गरम होने से लेज़र के उत्सर्जित चेहरे को भी नुकसान हो सकता है, जिससे उत्पादित प्रकाश की गुणवत्ता और मात्रा कम हो सकती है।
लेज़रों द्वारा उत्पन्न गर्मी को नष्ट करने की दो बुनियादी रणनीतियों को निष्क्रिय शीतलन और सक्रिय शीतलन कहा जाता है। इसके अलावा, यह लेख उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों और उन अनुप्रयोगों के लिए गैर-पारंपरिक थर्मल प्रबंधन विधियों का वर्णन करेगा जिनके लिए गर्म लेजर माउंट की आवश्यकता होती है।
निष्क्रिय शीतलन
निष्क्रिय हीट सिंक लेजर से गर्मी को दूर ले जाते हैं और इसे परिवेशी वायु में फैला देते हैं (चित्र 1)। क्योंकि इस प्रकार का लेजर माउंट केवल एक बड़ा हीट सिंक है, माउंट तापमान और लेजर का तापमान अनिवार्य रूप से बढ़ जाएगा। निष्क्रिय रूप से ठंडा लेजर माउंट को डिज़ाइन किया गया है ताकि तापमान में वृद्धि क्रमिक और पूर्वानुमानित तरीके से हो।
ऐसे माउंट के थर्मल प्रदर्शन को "सीएन" में थर्मल प्रतिरोध के रूप में रेट किया गया है। यह रेटिंग लेजर द्वारा उत्पन्न अपशिष्ट गर्मी के प्रत्येक वाट के लिए लेजर माउंट में तापमान वृद्धि की मात्रा को डिग्री सेल्सियस में इंगित करती है।
एक पंखा निष्क्रिय रूप से ठंडा लेजर माउंट के थर्मल प्रदर्शन में सुधार करेगा। आमतौर पर, निर्माता सहायक पंखे के साथ और उसके बिना लेजर माउंट के लिए रेटिंग प्रदान करते हैं। प्रशंसकों के साथ भी, निष्क्रिय हीट सिंक का प्रदर्शन और पावर रेंज निम्न-से-मध्यम-शक्ति अनुप्रयोगों तक सीमित है, या ऐसे अनुप्रयोगों तक सीमित है जहां उच्च ऑपरेटिंग तापमान स्वीकार्य हैं।
सक्रिय शीतलन
थर्मल प्रबंधन के लिए सक्रिय शीतलन एक अधिक व्यापक और जटिल दृष्टिकोण है। पेल्टियर कूलर नामक एक उपकरण को लेज़र माउंट में या सीधे लेज़र पैकेज में बनाया जाता है,
पेल्टियर डिवाइस, जिसे थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर (टीईसी) के रूप में भी जाना जाता है, एक छोटा, सपाट, तापीय प्रवाहकीय सिरेमिक है, जो विपरीत सतह को गर्म करते हुए इसकी एक सतह को ठंडा करने के लिए तापमान नियंत्रक द्वारा आपूर्ति की गई बिजली का उपयोग करता है। लेज़र माउंट पेल्टियर डिवाइस के एक तरफ हीट सिंक के रूप में कार्य करने के लिए जिम्मेदार है। पेल्टियर डिवाइस का दूसरा पक्ष एल्यूमीनियम या तांबे की ठंडी प्लेट पर लगाया जाता है जो लेजर पैकेज हाउसिंग से संपर्क करता है।
नियंत्रण लूप को पूरा करने के लिए, एक तापमान सेंसर तापमान नियंत्रक को एक फीडबैक सिग्नल प्रदान करता है, जो पेल्टियर डिवाइस को आपूर्ति की गई बिजली को नियंत्रित करता है। कई मामलों में, थर्मल प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए लेजर माउंट एक पंखे से भी सुसज्जित होगा।
सक्रिय रूप से ठंडा किए गए लेजर माउंट के थर्मल प्रदर्शन को थर्मल क्षमता कहा जाता है और इसे वाट में रेट किया जाता है। यह रेटिंग इंगित करती है कि लेज़र माउंट स्थिर तापमान बनाए रखते हुए कितनी तापीय शक्ति को अवशोषित कर सकता है। यह रेटिंग आम तौर पर तब लागू होती है जब माउंट की कोल्ड प्लेट का तापमान परिवेश के तापमान से मेल खाता है। दूरदराज के लिए निर्माता अक्सर प्लेट तापमान के आधार पर थर्मल प्रदर्शन वक्र प्रदान कर सकते हैं।
यह ध्यान देने योग्य है कि पेल्टियर उपकरणों से लैस लेजर माउंट को गर्म और ठंडा किया जा सकेगा। यह तेज़ स्थिरीकरण और प्रतिक्रिया समय की अनुमति देता है। इसके अलावा, यदि आप एलईडी या लेजर डिवाइस के प्रदर्शन को चिह्नित कर रहे हैं, तो यह सुविधा सिस्टम को परिवेश के तापमान से ऊपर और नीचे दोनों जगह स्थिर रहने की अनुमति भी दे सकती है। चूंकि आउटपुट तरंग दैर्ध्य लेजर तापमान से संबंधित है, यह लेजर के ऑप्टिकल प्रदर्शन को सटीक रूप से नियंत्रित करने का एक सुविधाजनक तरीका भी प्रदान करता है।
माउंट चयन के लिए कार्यात्मक विचार
पर्याप्त तापीय क्षमता के बुनियादी मुद्दे से परे, तीन कार्यात्मक क्षेत्र हैं जो लेजर माउंट की उपयोगिता को प्रभावित करते हैं। ये हैं तापीय चालकता, हार्नेस लचीलापन और लेजर की यांत्रिक माउंटिंग।
लेज़र माउंट की तापीय चालकता, विशेष रूप से कोल्ड प्लेट, एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन पहलू है। जबकि एल्यूमीनियम कुछ अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है, कोल्ड प्लेट के लिए पसंदीदा सामग्री तांबा है। तांबे में अन्य सामग्रियों की तुलना में बेहतर तापीय गुण होते हैं और यह ठंडी प्लेट में अधिक समान तापमान प्रदान करेगा।
इष्टतम बहुमुखी प्रतिभा के लिए, धारक में और, विस्तार से, लेजर ड्राइवर और तापमान नियंत्रक में निर्मित वायरिंग हार्नेस के लचीलेपन पर विचार करें। आदर्श रूप से, निर्माता को उपकरण से लेजर धारक तक मानक पूर्व-निर्मित केबल प्रदान करनी चाहिए। लेज़र को लेज़र से जोड़ते समय, तार टर्मिनलों या किसी अन्य सरल विधि का उपयोग करके कनेक्शन बनाना और बदलना आसान होना चाहिए। सोल्डर कनेक्शन या कनेक्टर जिन्हें व्यापक सेटअप समय की आवश्यकता होती है, कम वांछनीय होते हैं।
यही सिद्धांत लेज़र और धारक के बीच यांत्रिक कनेक्शन पर भी लागू होता है। यह कहने की आवश्यकता नहीं है कि इस कनेक्शन को एक अच्छा थर्मल इंटरफ़ेस प्रदान करना चाहिए। इसके अलावा, इसे विभिन्न प्रकार के लेजर पैकेजों के लिए आसानी से डिस्कनेक्ट होने वाला कनेक्शन और बहुमुखी प्रतिभा की डिग्री प्रदान करनी चाहिए। कुछ निर्माता अनुकूलन योग्य कोल्ड प्लेट पेश करेंगे जो आपको वांछित माउंटिंग होल पैटर्न निर्दिष्ट करने की अनुमति देते हैं।
हाई-पावर सिस्टम
एकीकृत पंखों और पेल्टियर कूलर के साथ लेजर धारकों के अलावा, थर्मल आउटपुट के उच्च स्तर का प्रबंधन करना अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है। यदि एयर-कूल्ड माउंट अपर्याप्त साबित होता है, तो अगला विकल्प वाटर-कूल्ड माउंट है (चित्र 3)। पानी जटिलता और प्रतिक्रियाशीलता की कीमत पर ताप क्षमता को बहुत बढ़ा देता है।
हालाँकि पानी से ठंडी की गई प्लेटें बड़ी मात्रा में गर्मी को स्थानांतरित करने में प्रभावी हैं, लेकिन इसमें कई कमियां भी हैं। सबसे पहले, आपका तापमान निर्धारित बिंदु पानी के क्वथनांक और हिमांक के बीच होना चाहिए। दूसरा, जल प्रणालियों के लिए चिलर, पंप, कस्टम लेजर माउंट और प्लंबिंग की आवश्यकता होती है, जिससे सेटअप समय और लागत बढ़ जाएगी। तीसरा, कुछ जल प्रणालियों में डिग्री के कुछ दसवें हिस्से का त्रुटि मार्जिन हो सकता है और तापमान परिवर्तन पर तुरंत प्रतिक्रिया नहीं होती है। यह उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है।
जल प्रणालियों की सटीकता में सुधार करने के लिए, हाइब्रिड सिस्टम जो टीईसी को वाटर-कूल्ड लेजर माउंट के साथ जोड़ते हैं, अच्छी तरह से काम करते हैं। यह प्रणाली बेहतर तापमान नियंत्रण के लिए टीईसी पर निर्भर करती है और गर्मी को जल्दी खत्म करने के लिए जल-शीतलन प्रणाली का उपयोग करती है। यह दृष्टिकोण उच्च-शक्ति लेजर अनुप्रयोगों में आम है जिसके लिए अच्छे तापमान स्थिरता की आवश्यकता होती है।
उच्च तापमान प्रणाली
जैसा कि इस आलेख में पहले उल्लेख किया गया है, पेल्टियर डिवाइस की हीटिंग क्षमताएं उपयोगी हो सकती हैं यदि आप तापमान की एक सीमा पर डिवाइस के प्रदर्शन को चिह्नित कर रहे हैं, या उन अनुप्रयोगों के साथ काम कर रहे हैं जिनके लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, जैसे कि एलईडी। उच्च माउंट तापमान के लिए उच्च तापमान संचालन के लिए उपयुक्त विभिन्न प्रकार के तापमान सेंसर और टीईसी की आवश्यकता होती है, इसलिए लेजर माउंट निर्माता के साथ अपने आवेदन पर चर्चा करें। कुछ लेजर माउंट में प्रतिरोधी हीटर भी होते हैं, हालांकि यह व्यवस्था स्पष्ट रूप से केवल हीटिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। इस मामले में, जब तक तापमान नियंत्रक प्रतिरोधक हीटर को शक्ति दे सकता है, तब तक बाकी थर्मल प्रबंधन प्रणाली अपरिवर्तित रह सकती है।
निष्कर्ष
आपके लेजर सिस्टम के लिए सही ब्रैकेट चुनने से समग्र प्रदर्शन में सुधार होने पर समय और प्रयास की बचत होगी। निष्क्रिय या सक्रिय शीतलन का उपयोग करने का निर्णय लेने के अलावा, लेजर ब्रैकेट की अन्य विशेषताओं पर विशेष ध्यान दें। स्थापना में आसानी, लचीले विद्युत कनेक्शन और अच्छी सामग्री का चयन विचार करने योग्य महत्वपूर्ण कारक हैं। अंत में, कार्रवाई का सबसे अच्छा तरीका निर्माता को सीधे कॉल करना और उनके विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए माउंट के प्रदर्शन के बारे में प्रश्न पूछना हो सकता है।
से पुनर्मुद्रित: फोटॉन बिट
नोट: लेख का कॉपीराइट मूल लेखक का है। यह लेख केवल संचार और सीखने के उद्देश्यों के लिए है। यदि कोई कॉपीराइट समस्या है, तो कृपया हमें बताएं और हम समय पर इसका समाधान करेंगे।
