CN202494515U - 一种温控夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温控夹具，包括第一导热块、第二导热块和热电转换器，热电转换器位于第一导热块和第二导热块之间、并通过第一导热块和第二导热块压紧。该温控夹具通过将导热块分为两块，以缩短温控目标和热能转化器之间导热块的长度，从而减小其热阻和热容，使得热电转换器能够及时、快速地将热量传导至温控目标，能够有效保持温控目标在指定温度下的恒温状态，且具有温控速度快、准确度高等特点，特别适用于需要将温控目标长距离伸入的测试设备。

Description

一种温控夹具

技术领域

本实用新型属于光辐射测量领域，具体涉及一种温控夹具。 

背景技术

LED等半导体器件对温度非常敏感，在对其测试过程中，由于其自身发热或者其他外界因素导致的温度变化，对测量结果影响较大，因此，在测试过程中能够保持LED稳定在指定温度下的恒温状态非常重要。 

传统的温控夹具如图1所示，包括一个导热铜块、热电转换器和散热器，热电转换器位于导热铜块和散热器之间。实际测量时，被测LED置于导热铜块上，热电转换器对导热铜块进行制冷或加热，导热铜块与被测LED进行充分的热传导，从而降低或升高被测LED的温度，实现LED的恒温控制。但是，由于导热铜块本身存在一定的热容和热阻，如果导热铜块的长度过长、铜块的体积较大，导致热电转换器与被测LED之间的热传导时间长，较难达到热平衡，上述因素对LED的温控速度和精度影响较大。因此，由于导热铜块长度的限制，传统温控夹具难以应用到某些需要将LED长距离地伸入到测试设备中（如利用积分球测量LED产品的光色性能），否则将导致温控速度慢、精度低，不能满足高精度测试要求。 

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型公开了一种温控夹具，该温控夹具能够有效保持温控目标在指定温度下的恒温状态，且具有温控速度快、准确度高等特点。 

一种温控夹具，包括热电转换器和导热块，其特征在于，所述的导热块包括第一导热块和第二导热块，所述的热电转换器位于第一导热块和第二导热块之间，且热电转换器的上下表面分别与第一导热块和第二导热块压紧接触，所述的第一导热块与温控目标相接触。 

热电转换器是直接将热能和电能进行相互转换的热电元件。在其两端加载直流电压，热量将会从热电元件的一端流到另一端，此时，热电元件的一端温度会降低，而另一端的温度同时上升。值得注意的是，只要改变电流方向，即可改变热流的方向，从而将热量输送到另一端。因此，在同一个热电元件上就可以同时实现制冷和加热两种功能。此外，热电元件还具有体积小、重量轻、温控准确度高、温控范围宽等优点，可实现较宽范围内的高精度恒温控制。 

本实用新型公开的温控夹具，通过设置两个导热块，将热电转换器设置于两个导热块之间，并通过两个导热块压紧该热电转换器，使支承温控目标的第一导热块长度较小，第一导热块的热阻和热容也相应地较小，热电转换器对温控目标的制冷或加热时间也较短，因此，热电转换器的温度能够被及时、快速地经第一导热块传导到温控目标上，以确保温控目标的恒温状态，具有传递热量快、温控精度高等特点，特别适用于需要将温控目标长距离伸入的测试设备。 

本实用新型还可以通过以下技术方案进一步限定和完善。 

作为优选，包括散热器，所述的散热器与第二导热块相接触并固定连接。这里的散热器的散热功率应足够大，以保证散热器将第二导热块传导来的热量快速输出，从而确保与第二导热块接触的热电转换器不会由于温度过高而损坏。一般上，散热器的散热功率的大小应能够使得第二导热块稳定在室温25℃左右。 

作为优选，所述的热电转换器为TEC(Thermoelectric Cooler)半导体制冷器。本领域的技术人员都熟知，半导体制冷器在单位时间内吸收或放出的热量取决于其电流大小，因此，通过调节电路的电流大小，即可控制半导体制冷器吸热或放热的能力；而通过调节半导体制冷器控制电路的电流方向，即可调节TEC的加热或制冷状态（将控制电路正接，TEC吸热，对温控目标制冷；将控制电路反接，TEC散热，对温控目标加热）。例如，控制电路正接时，当温控目标的实际温度远高于设定温度时，增大电流提高TEC的吸热能力，以快速降低温控目标的温度；控制电路反接时，当温控目标的实际温度略低于设定温度时，电流值取较小值以对温控目标略微加热。控制电路正接时，当温控目标的实际温度低于设定温度时，将电路反接以加热温控目标；反接时，当温控目标的实际温度高于设定温度时，将电路正接对温控目标进行降温。因此，通过调节TEC控制电路的电流大小和方向，即可实现对温控目标的精确控温，保证温控目标能够在指定温度下保持恒温状态。 

作为优选，包括用于放置温度传感器的通孔，所述的通孔设置在第一导热块的内部，其上表面与第一导热块的上表面存在一定的距离、下表面贯穿第一导热块的下表面。该通孔距第一导热块上表面的距离需要足够小(一般取为0.5mm)，以便温度传感器能够实时、准确地感应到放置在第一导热块上的温控目标的温度，从而实时调节热电转换器的输入电流，确保温控目标的恒温状态。作为优选，为防止接触面上出现空隙，导致热传导不充分，在第一导热块和热电转换器的接触面、第二导热块和热电转换器的接触面、以及第二导热块和散热器的接触面上均涂有导热硅脂，以便各个接触面均能充分导热。 

作为优选，所述的第一导热块、第二导热块、散热器的材质均为铜或者其他导热性能良好的材料。 

作为优选，包括铝质外壳，所述的散热器设置在外壳内部并与外壳固定连接，所述的第二导热块与外壳固定连接。传统的温控夹具一般采用铁质外壳，铁质外壳不仅加工难度大，且制成的夹具尺寸精度低；本实用新型利用本身平整度非常好的铝制钢板制成外壳，加工容易且尺寸精度高。此外，这里的散热器与外壳固定连接、外壳又与第二导热块固定连接，即散热器通过外壳与第二导热块固定连接，保证了整个温控夹具连接牢固。 

作为优选，包括套在导热块上的隔热套，所述的隔热套与第一导热块固定连接；或者所述的隔热套与第一导热块与外壳均固定连接，以将导热块与外界环境隔离开来，保证导热块的温度不受外界环境的影响，提高测量精度。 

作为优选，包括设置在外壳内部的风机，所述的风机与散热器固定连接，以便及时输出散热器散发的热量，保证散热器的恒温状态。如果散热器的散热功率较小，热量不能及时输出，将导致第二导热块的温度升高，进而导致热电转换器与第二导热块接触的表面温度升高，从而影响温控目标的温控精度，严重时，将损坏热电转换器。 

作为优选，为保证整个夹具的美观，包括用于压紧接线的压圈，所述的压圈通过螺纹固定连接到隔热套上。一般上，从温控目标引出的接线包括供电线和测量线，分别沿隔热套顺延至压圈，压圈通过调节螺纹以压紧、固定接线。 

作为优选，在隔热套和压圈的外面套上盖子，以保持温控夹具的整体性，并用以防尘等。 

需要说明的是，上述的温控目标一般为LED等半导体器件。 

综上所述，本实用新型的有益效果是，通过设置两个导热块，将热电转换器设置于两个导热块之间，以缩短温控目标和热能转化器之间导热块的长度，从而减小其热阻和热容，使得热电转换器能够能够及时、快速地将热量传导至温控目标，以确保温控目标能够稳定在任意指定的恒温状态，具有温控速度快、准确度高等特点，特别适用于需要将温控目标长距离伸入的测试设备。 

附图说明

图1为传统的温控夹具的结构示意图； 

图2为实施例1的结构示意图；

图3为实施例1应用到积分球测试中的结构示意图；

图4为实施例2的结构示意图；

图5为实施例3的结构示意图；

图6为实施例4的结构示意图。

1-热电转换器；2-导热块；2-1-第一导热块；2-2-第二导热块；3-散热器；4-隔热套；5-外壳；6-压圈；7-通孔；8-风机；9-盖子。 

具体实施方式

实施例1 

如图2所示，一种温控夹具，包括热电转换器1、第一导热块2-1、第二导热块2-2、散热器3、隔热套4和外壳5，热电转换器1位于第一导热块2-1和第二导热块2-2之间、并通过第一导热块2-1和第二导热块2-2压紧；散热器3设置在外壳5内部并与外壳5固定连接，第二导热块2-2与散热器3相接触并固定连接；隔热套4套在导热块2上，隔热套4与第一导热块2-1与外壳5均固定连接。

在第一导热块2-1的内部还设置有用于放置温度传感器的通孔7，其上表面与第一导热块2-1的上表面的距离0.5mm、下表面贯穿第一导热块2-1的下表面。在外壳5的内部还设置有与散热器3固定连接的风机8，用于将散热器3发出的热量及时输出。另外，为美观起见，在隔热套4的外侧还通过螺纹固定一压圈6，用于将从被测LED的供电线和测量线压紧、固定。 

本实施例中的热电转换器1为半导体制冷器，第一导热块2-1和第二导热块2-2均为导热性能良好的铜块，散热器3的导热界面也为铜管。此外，为防止在接触面上出现空隙，在第一导热块2-1和热电转换器1的接触面、第二导热块2-2和热电转换器1的接触面、以及第二导热块2-2和散热器3的接触面上均涂有导热硅脂，以便充分进行热传导。 

在实际测量过程中，通孔7内的温度传感器将被测LED的实时温度传送至控制器，热电转换器1通过外接控制电路控制，外界控制电路给热电转换器1输入一定的电流，通过控制器控制热电转换器1的电流大小和方向，实现被测LED的恒温状态。假设散热器3的散热功率足够大，使得散热器3与周围环境充分热交换，保持其温度稳定在室温25℃左右。具体的控制过程如下：若需要使被测LED稳定在50℃，温度传感器测得LED的实时温度为60℃，则将控制电路正接，热电转换器1吸热，以降低LED的温度，直至LED的实时温度为50℃；若LED的实时温度为40℃，则将控制电路反接，热电转换器1放热，以提高LED的温度，直至LED的实时温度为50℃。上述过程可循环进行，以确保被测LED在测量过程中始终保持温度恒定。 

本实施例1特别适用于需要将被测LED长距离伸入的测试设备，如利用积分球测量LED的光色性能，如图3所示。测量时，仅需要将被测LED放置在第一导热块2-1上，并在积分球开口处设置一用以支撑该温控夹具的支撑架，即可实现在整个测量过程中，被测LED的温度始终保持恒定，从而使得测得的光色参数的准确度也较高。 

实施例2 

如图4所示，本实施例与实施例1不同的是，本实施例中没有设置外壳5、压圈6和风机8，隔热套4仅与第一导热块2-1固定连接。

实施例3 

如图5所示，本实施例与实施例1不同的是，本实施例中的第二导热铜块2-2是散热器3的一部分，即两者是一体化的；还包括有套在隔热套4和压圈6上的盖子9，用以防尘等。

实施例4 

如图6所示，本实施例与实施例2不同的是，本实施例中的第二导热铜块2-2是散热器3的一部分，即两者是一体化的。

Claims (10)

1.一种温控夹具，包括热电转换器(1)和导热块(2)，其特征在于，所述的导热块(2)包括第一导热块(2-1)和第二导热块(2-2)，所述的热电转换器(1)位于第一导热块(2-1)和第二导热块(2-2)之间，且热电转换器(1)的上下表面分别与第一导热块(2-1)和第二导热块(2-2)压紧接触，所述的第一导热块(2-1)与温控目标相接触。

2.如权利要求1所述的一种温控夹具，其特征在于，包括散热器(3)，所述的散热器(3)与第二导热块(2-2)相接触并固定连接。

3.如权利要求1所述的一种温控夹具，其特征在于，所述的热电转换器(1)为半导体制冷器。

4.如权利要求1所述的一种温控夹具，其特征在于，包括用于放置温度传感器的通孔(7)，所述的通孔(7)设置在第一导热块(2-1)的内部。

5.如权利要求1或2所述的一种温控夹具，其特征在于，在第一导热块(2-1)和热电转换器(1)的接触面、第二导热块(2-2)和热电转换器(1)的接触面、以及第二导热块(2-2)和散热器(3)的接触面上均涂有导热硅脂。

6.如权利要求1所述的一种温控夹具，其特征在于，所述的第一导热块(2-1)、第二导热块(2-2)以及散热器(3)的材质均为铜或者其他导热性能良好的材料。

7.如权利要求2所述的一种温控夹具，其特征在于，包括铝质外壳(5)，所述的散热器(3)设置在外壳(5)内部并与外壳(5)固定连接，所述的第二导热块(2-2)与外壳(5)固定连接。

8.如权利要求1或6所述的一种温控夹具，其特征在于，包括套在导热块(2)上的隔热套(4)，所述的隔热套(4)与第一导热块(2-1)固定连接；或者所述的隔热套(4)与第一导热块(2-1)与外壳(5)均固定连接。

9.如权利要求7所述的一种温控夹具，其特征在于，包括设置在外壳(5)内部的风机(8)，所述的风机(8)与散热器(3)固定连接。

10.如权利要求8所述的一种温控夹具，其特征在于，包括用于压紧接线的压圈(6)，所述的压圈(6)通过螺纹固定连接到隔热套(4)上。

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