手持激光焊机，强制风冷 vs 空调直冷，到底谁是最强王者？
发布时间：2023-08-01 来源：光惠激光
随着手持式激光焊接市场的快速发展，近几年来采用水冷散热方式的手持激光焊机大量面向市场进行销售，相比较传统焊机的外形尺寸，现有水冷手持激光焊机的设备体积和重量仍然让客户感觉过于笨重，日常频繁维护等问题让用户依旧苦不堪言。在用户期待手持激光焊机朝向小型化、轻量化、免维护的发展趋势中，水冷散热式手持激光焊机的关键的突破难点就在于采用了水冷散热方式。
目前行业中手持激光焊机技术发展对于风冷散热方式的呼声尤其明显，希望通过风冷散热技术进一步使激光手持焊机更加轻量化、小型化、免维护，提升用户的使用体验，使其使用起来更贴近传统焊机的使用体验。因此在风冷散热技术路线上也诞生了两种不同的风冷散热方案，那么哪种方案更能满足产品散热需求，哪种方案更加稳定可靠呢？
01
激光器的心脏：半导体激光芯片
手持激光焊机中最为重要的部件是光纤激光器，无论哪种散热方式都需要保证光纤激光器的良好散热，而光纤激光器中散热的核心是激光器中的半导体激光芯片，可以形容为激光器的心脏，如果激光芯片无法得到有效散热，也就意味着芯片的失效风险加大和长期使用的功率衰减增加，从而影响手持激光焊机的使用寿命，是极其关键的部件。在当前的技术发展情况下，激光芯片的工作寿命会随着温度的增加快速衰减，芯片自身正常工作温度需要保持在80℃以内，普遍安全的工作温度应该在60℃左右。
（半导体激光芯片）
02
强制风冷 VS 空调直冷
首先我们先来了解一下强制风冷的散热方式在手持激光焊机中的优缺点；
优势：强制风冷技术是通过将热量传导的形式，将所产生的热量传导至铝制散热器，通过风扇吹动环境空气快速流动，从而实现对散热器的自然换热。相比于水冷散热技术，风冷散热不需要额外配备水冷箱，可以减少设备数量和体积。
劣势：由于采用自然对流的换热方式，其散热效率受环境温度影响较为明显，在高温环境下无法保障散热效率，导致半导体激光芯片升高，降低激光芯片使用寿命，无法满足高温环境下的持续可靠运行。
（传统被动式风冷散热方案）
为什么说强制风冷的散热方式无法保障激光芯片在高温下会降低使用寿命，甚至失效风险？
半导体激光芯片作为核心元件被封装在一个密封的金属壳体中，形成一个完整的半导体激光泵浦，在工作中会释放大量的热，如果是一台1500W的激光器满功率运行，按照泵浦电光效率55%计算，其半导体泵浦散热功率大约在2100W左右，当环境温度30摄氏度时，半导体泵浦壳体温度在44摄氏度左右，此时激光芯片温度即可达到75摄氏度以上，如果环境温度达到35摄氏度以上，激光芯片工作温度将高于80摄氏度以上，面临着极高的失效风险，所以对于传统强制风冷的散热方式来说，整机2500W左右的热量需要通过铝制散热器进行自然对流进行热交换，其难度可谓巨大，加上激光芯片在高温运行下的失效风险，无法满足设备长期可靠的连续运行。
（与传统风冷散热方案在不同温度下激光芯片温度的变化）
我们再来了解一下主动式空调直冷散热技术在手持激光焊机中的优缺点
优势：其原理是将空调压缩机与光纤激光器结合，通过空调压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态，并送至冷凝器进行冷却，经冷却后变成中温高压的液态制冷剂，中温液态的制冷剂经膨胀阀节流降压，变成低温低压的气液混合体，经过激光器内部吸收热量而汽化，变成气态，然后再回到压缩机继续压缩，继续循环进行制冷，在制热的时候四通阀使氟利昂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，从而达到制热的效果。
劣势：由于采用了近似于变频空调的技术原理，其制造成本高于普通散热器的强制风冷散热方式，其次设备重量略高。
（强制风冷 vs 空调直冷 两种散热方式的对比）
03
三大核心优势，重新定义风冷技术新标杆
对比较为经济的强制风冷技术，主动式空调直冷散热技术有以下三大核心优势：
1、超低功率衰减，性能稳定，持久加倍
业内人士都知道，激光芯片在80℃以上会受到严重的不可逆损害。得益于“主动式空调直冷技术”优秀的智能控温系统，可以保证设备在满功率长时间的连续工作条件下，其半导体泵浦内关键的激光芯片持续在70℃以下工作，连续运行满一年后，功率衰减≤5%! 而传统的强制风冷散热技术无法实现温度的实时调控，激光芯片温度无法控制在合理区间，导致强制风冷技术设备的功率衰减远远高于主动式空调制冷技术，轻则损害激光芯片导致设备使用寿命变短，严重情况下直接烧坏激光器设备无法使用。使用主动式空调制冷技术的产品无论是在使用寿命，还是功率衰减方面都能表现的更优异，极大地提高了用户设备的使用周期，降低成本。
2、不惧严寒酷暑，高效散热，挑战极限
由于强制风冷是依靠周围环境空气的快速流动，带走设备内部热量，导致强制风冷散热技术受环境温度的影响极大，在炎热或寒冷季节的天气变化、南方或北方的区域气候等都会对强制风冷设备的工作效率和稳定性产生较大影响，甚至直接停止工作，影响用户加工效率和设备正常使用。主动式空调制冷技术采用的是独立压缩机直冷方案，使得散热效果即使在极端天气环境下也依旧强劲。光惠激光创新性提出ACC智能控温技术，确保激光器内部温度始终稳定，从而为光纤激光器设备稳定输出保驾护航。
3、更高的散热能力，不断突破激光器散热功率上限
随着光纤激光器的功率升高，所产生的热能也会成直线上升。目前市面上采用强制风冷散热技术的光纤激光器功率最大为1500W，更高功率段激光器若采用强制风冷技术，将无法带走设备所产生的热量，导致光纤激光器内部温度过高，无法正常工作。
2023年德国慕尼黑光电展期间，光惠激光再次刷新风冷技术功率段记录，面向全球发布了万瓦级风冷产品：主动式空调直冷12kw光纤激光器，整机散热功耗大于17KW，温度控制依然稳定、可靠、精准，真正突破了高功率激光器的散热技术瓶颈，使光纤激光器的运行功率稳定性得到极大提升，设备长期运行免维护，无水冷散热系统维护麻烦，用户更省心，免去维护烦恼。
光惠激光“主动式空调直冷技术”自2021年7月发布以来，因散热系统导致的设备故障几乎为零，长期散热的可靠性得到充分的市场验证，真正能够做到高效散热、智能控温、闭环控制。
至此，手持激光焊机的散热技术哪家强，通过数据对比和技术差异性的对比，可以明显比较出“空调直冷散热方式”的巨大优势，即满足了客户对设备小型化、轻量化、免维护的追求，同时极大保障了设备的长期运行可靠性，是用户最为正确的选择！
从专注于976nm技术的不断探索和创新，到主动式空调直冷散热技术方案，光惠激光一直坚持技术创新，以“让激光成为普惠的通用化工具”为使命，提供高性能、高效率、高质量的激光器和解决方案。未来，光惠激光将继续深耕于主动式空调直冷散热技术，引领风冷技术最新发展动向，切实从用户角度出发，推出覆盖更高更全功率、更硬品质、更稳性能的激光器产品。
