專利名稱：一種溫控夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光輻射測量領(lǐng)域，具體涉及一種溫控夾具。
背景技術(shù)：
LED等半導(dǎo)體器件對溫度非常敏感，在對其測試過程中，由于其自身發(fā)熱或者其他外界因素導(dǎo)致的溫度變化，對測量結(jié)果影響較大，因此，在測試過程中能夠保持LED穩(wěn)定在指定溫度下的恒溫狀態(tài)非常重要。傳統(tǒng)的溫控夾具如圖I所示，包括一個(gè)導(dǎo)熱銅塊、熱電轉(zhuǎn)換器和散熱器，熱電轉(zhuǎn)換器位于導(dǎo)熱銅塊和散熱器之間。實(shí)際測量時(shí)，被測LED置于導(dǎo)熱銅塊上，熱電轉(zhuǎn)換器對導(dǎo)熱銅塊進(jìn)行制冷或加熱，導(dǎo)熱銅塊與被測LED進(jìn)行充分的熱傳導(dǎo)，從而降低或升高被測LED的 溫度，實(shí)現(xiàn)LED的恒溫控制。但是，由于導(dǎo)熱銅塊本身存在一定的熱容和熱阻，如果導(dǎo)熱銅塊的長度過長、銅塊的體積較大，導(dǎo)致熱電轉(zhuǎn)換器與被測LED之間的熱傳導(dǎo)時(shí)間長，較難達(dá)到熱平衡，上述因素對LED的溫控速度和精度影響較大。因此，由于導(dǎo)熱銅塊長度的限制，傳統(tǒng)溫控夾具難以應(yīng)用到某些需要將LED長距離地伸入到測試設(shè)備中(如利用積分球測量LED產(chǎn)品的光色性能)，否則將導(dǎo)致溫控速度慢、精度低，不能滿足高精度測試要求。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實(shí)用新型公開了一種溫控夾具，該溫控夾具能夠有效保持溫控目標(biāo)在指定溫度下的恒溫狀態(tài)，且具有溫控速度快、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。一種溫控夾具，包括熱電轉(zhuǎn)換器和導(dǎo)熱塊，其特征在于，所述的導(dǎo)熱塊包括第一導(dǎo)熱塊和第二導(dǎo)熱塊，所述的熱電轉(zhuǎn)換器位于第一導(dǎo)熱塊和第二導(dǎo)熱塊之間，且熱電轉(zhuǎn)換器的上下表面分別與第一導(dǎo)熱塊和第二導(dǎo)熱塊壓緊接觸，所述的第一導(dǎo)熱塊與溫控目標(biāo)相接觸。熱電轉(zhuǎn)換器是直接將熱能和電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的熱電元件。在其兩端加載直流電壓，熱量將會從熱電元件的一端流到另一端，此時(shí)，熱電元件的一端溫度會降低，而另一端的溫度同時(shí)上升。值得注意的是，只要改變電流方向，即可改變熱流的方向，從而將熱量輸送到另一端。因此，在同一個(gè)熱電元件上就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)制冷和加熱兩種功能。此外，熱電元件還具有體積小、重量輕、溫控準(zhǔn)確度高、溫控范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)較寬范圍內(nèi)的高精度恒溫控制。本實(shí)用新型公開的溫控夾具，通過設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)熱塊，將熱電轉(zhuǎn)換器設(shè)置于兩個(gè)導(dǎo)熱塊之間，并通過兩個(gè)導(dǎo)熱塊壓緊該熱電轉(zhuǎn)換器，使支承溫控目標(biāo)的第一導(dǎo)熱塊長度較小，第一導(dǎo)熱塊的熱阻和熱容也相應(yīng)地較小，熱電轉(zhuǎn)換器對溫控目標(biāo)的制冷或加熱時(shí)間也較短，因此，熱電轉(zhuǎn)換器的溫度能夠被及時(shí)、快速地經(jīng)第一導(dǎo)熱塊傳導(dǎo)到溫控目標(biāo)上，以確保溫控目標(biāo)的恒溫狀態(tài)，具有傳遞熱量快、溫控精度高等特點(diǎn)，特別適用于需要將溫控目標(biāo)長距離伸入的測試設(shè)備。[0008]本實(shí)用新型還可以通過以下技術(shù)方案進(jìn)一步限定和完善。作為優(yōu)選，包括散熱器，所述的散熱器與第二導(dǎo)熱塊相接觸并固定連接。這里的散熱器的散熱功率應(yīng)足夠大，以保證散熱器將第二導(dǎo)熱塊傳導(dǎo)來的熱量快速輸出，從而確保與第二導(dǎo)熱塊接觸的熱電轉(zhuǎn)換器不會由于溫度過高而損壞。一般上，散熱器的散熱功率的大小應(yīng)能夠使得第二導(dǎo)熱塊穩(wěn)定在室溫25°C左右。作為優(yōu)選,所述的熱電轉(zhuǎn)換器為TEC(Thermoelectric Cooler)半導(dǎo)體制冷器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都熟知，半導(dǎo)體制冷器在單位時(shí)間內(nèi)吸收或放出的熱量取決于其電流大小，因此，通過調(diào)節(jié)電路的電流大小，即可控制半導(dǎo)體制冷器吸熱或放熱的能力；而通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷器控制電路的電流方向，即可調(diào)節(jié)TEC的加熱或制冷狀態(tài)(將控制電路正接，TEC吸熱，對溫控目標(biāo)制冷；將控制電路反接，TEC散熱，對溫控目標(biāo)加熱)。例如，控制電路正接時(shí)，當(dāng)溫控目標(biāo)的實(shí)際溫度遠(yuǎn)高于設(shè)定溫度時(shí)，增大電流提高TEC的吸熱能力，以快速降低溫控目標(biāo)的溫度；控制電路反接時(shí)，當(dāng)溫控目標(biāo)的實(shí)際溫度略低于設(shè)定溫度時(shí)，電流值取較小值以對溫控目標(biāo)略微加熱。控制電路正接時(shí)，當(dāng)溫控目標(biāo)的實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度 時(shí)，將電路反接以加熱溫控目標(biāo)；反接時(shí)，當(dāng)溫控目標(biāo)的實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，將電路正接對溫控目標(biāo)進(jìn)行降溫。因此，通過調(diào)節(jié)TEC控制電路的電流大小和方向，即可實(shí)現(xiàn)對溫控目標(biāo)的精確控溫，保證溫控目標(biāo)能夠在指定溫度下保持恒溫狀態(tài)。作為優(yōu)選，包括用于放置溫度傳感器的通孔，所述的通孔設(shè)置在第一導(dǎo)熱塊的內(nèi)部，其上表面與第一導(dǎo)熱塊的上表面存在一定的距離、下表面貫穿第一導(dǎo)熱塊的下表面。該通孔距第一導(dǎo)熱塊上表面的距離需要足夠小(一般取為0. 5mm)，以便溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地感應(yīng)到放置在第一導(dǎo)熱塊上的溫控目標(biāo)的溫度，從而實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)熱電轉(zhuǎn)換器的輸入電流，確保溫控目標(biāo)的恒溫狀態(tài)。作為優(yōu)選，為防止接觸面上出現(xiàn)空隙，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)不充分，在第一導(dǎo)熱塊和熱電轉(zhuǎn)換器的接觸面、第二導(dǎo)熱塊和熱電轉(zhuǎn)換器的接觸面、以及第二導(dǎo)熱塊和散熱器的接觸面上均涂有導(dǎo)熱硅脂，以便各個(gè)接觸面均能充分導(dǎo)熱。作為優(yōu)選，所述的第一導(dǎo)熱塊、第二導(dǎo)熱塊、散熱器的材質(zhì)均為銅或者其他導(dǎo)熱性能良好的材料。作為優(yōu)選，包括鋁質(zhì)外殼，所述的散熱器設(shè)置在外殼內(nèi)部并與外殼固定連接，所述的第二導(dǎo)熱塊與外殼固定連接。傳統(tǒng)的溫控夾具一般采用鐵質(zhì)外殼，鐵質(zhì)外殼不僅加工難度大，且制成的夾具尺寸精度低；本實(shí)用新型利用本身平整度非常好的鋁制鋼板制成外殼，加工容易且尺寸精度高。此外，這里的散熱器與外殼固定連接、外殼又與第二導(dǎo)熱塊固定連接，即散熱器通過外殼與第二導(dǎo)熱塊固定連接，保證了整個(gè)溫控夾具連接牢固。作為優(yōu)選，包括套在導(dǎo)熱塊上的隔熱套，所述的隔熱套與第一導(dǎo)熱塊固定連接；或者所述的隔熱套與第一導(dǎo)熱塊與外殼均固定連接，以將導(dǎo)熱塊與外界環(huán)境隔離開來，保證導(dǎo)熱塊的溫度不受外界環(huán)境的影響，提高測量精度。作為優(yōu)選，包括設(shè)置在外殼內(nèi)部的風(fēng)機(jī)，所述的風(fēng)機(jī)與散熱器固定連接，以便及時(shí)輸出散熱器散發(fā)的熱量，保證散熱器的恒溫狀態(tài)。如果散熱器的散熱功率較小，熱量不能及時(shí)輸出，將導(dǎo)致第二導(dǎo)熱塊的溫度升高，進(jìn)而導(dǎo)致熱電轉(zhuǎn)換器與第二導(dǎo)熱塊接觸的表面溫度升高，從而影響溫控目標(biāo)的溫控精度，嚴(yán)重時(shí)，將損壞熱電轉(zhuǎn)換器。作為優(yōu)選，為保證整個(gè)夾具的美觀，包括用于壓緊接線的壓圈，所述的壓圈通過螺紋固定連接到隔熱套上。一般上，從溫控目標(biāo)引出的接線包括供電線和測量線，分別沿隔熱套順延至壓圈，壓圈通過調(diào)節(jié)螺紋以壓緊、固定接線。作為優(yōu)選，在隔熱套和壓圈的外面套上蓋子，以保持溫控夾具的整體性，并用以防
/NfiS-
.+. -rf* O需要說明的是，上述的溫控目標(biāo)一般為LED等半導(dǎo)體器件。綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是，通過設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)熱塊，將熱電轉(zhuǎn)換器設(shè)置于兩個(gè)導(dǎo)熱塊之間，以縮短溫控目標(biāo)和熱能轉(zhuǎn)化器之間導(dǎo)熱塊的長度，從而減小其熱阻和熱容，使得熱電轉(zhuǎn)換器能夠能夠及時(shí)、快速地將熱量傳導(dǎo)至溫控目標(biāo)，以確保溫控目標(biāo)能夠穩(wěn)定在任意指定的恒溫狀態(tài)，具有溫控速度快、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，特別適用于需要將溫控目標(biāo)長距離伸入的測試設(shè)備。

圖I為傳統(tǒng)的溫控夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)施例I應(yīng)用到積分球測試中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。I-熱電轉(zhuǎn)換器；2_導(dǎo)熱塊；2-1_第一導(dǎo)熱塊'2-2-第二導(dǎo)熱塊；3_散熱器；4_隔熱套;5-外殼；6-壓圈；7-通孔；8-風(fēng)機(jī)；9-蓋子。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I如圖2所示，一種溫控夾具，包括熱電轉(zhuǎn)換器I、第一導(dǎo)熱塊2-1、第二導(dǎo)熱塊2-2、散熱器3、隔熱套4和外殼5,熱電轉(zhuǎn)換器I位于第一導(dǎo)熱塊2-1和第二導(dǎo)熱塊2-2之間、并通過第一導(dǎo)熱塊2-1和第二導(dǎo)熱塊2-2壓緊；散熱器3設(shè)置在外殼5內(nèi)部并與外殼5固定連接，第二導(dǎo)熱塊2-2與散熱器3相接觸并固定連接；隔熱套4套在導(dǎo)熱塊2上，隔熱套4與第一導(dǎo)熱塊2-1與外殼5均固定連接。在第一導(dǎo)熱塊2-1的內(nèi)部還設(shè)置有用于放置溫度傳感器的通孔7，其上表面與第一導(dǎo)熱塊2-1的上表面的距離0. 5mm、下表面貫穿第一導(dǎo)熱塊2_1的下表面。在外殼5的內(nèi)部還設(shè)置有與散熱器3固定連接的風(fēng)機(jī)8，用于將散熱器3發(fā)出的熱量及時(shí)輸出。另外，為美觀起見，在隔熱套4的外側(cè)還通過螺紋固定一壓圈6，用于將從被測LED的供電線和測量線壓緊、固定。本實(shí)施例中的熱電轉(zhuǎn)換器I為半導(dǎo)體制冷器，第一導(dǎo)熱塊2-1和第二導(dǎo)熱塊2-2均為導(dǎo)熱性能良好的銅塊，散熱器3的導(dǎo)熱界面也為銅管。此外，為防止在接觸面上出現(xiàn)空隙，在第一導(dǎo)熱塊2-1和熱電轉(zhuǎn)換器I的接觸面、第二導(dǎo)熱塊2-2和熱電轉(zhuǎn)換器I的接觸面、以及第二導(dǎo)熱塊2-2和散熱器3的接觸面上均涂有導(dǎo)熱硅脂，以便充分進(jìn)行熱傳導(dǎo)。在實(shí)際測量過程中，通孔7內(nèi)的溫度傳感器將被測LED的實(shí)時(shí)溫度傳送至控制器，熱電轉(zhuǎn)換器I通過外接控制電路控制，外界控制電路給熱電轉(zhuǎn)換器I輸入一定的電流，通過控制器控制熱電轉(zhuǎn)換器I的電流大小和方向，實(shí)現(xiàn)被測LED的恒溫狀態(tài)。假設(shè)散熱器3的散熱功率足夠大，使得散熱器3與周圍環(huán)境充分熱交換，保持其溫度穩(wěn)定在室溫25°C左右。具體的控制過程如下若需要使被測LED穩(wěn)定在50°C，溫度傳感器測得LED的實(shí)時(shí)溫度為60°C，則將控制電路正接，熱電轉(zhuǎn)換器I吸熱，以降低LED的溫度，直至LED的實(shí)時(shí)溫度為500C ;若LED的實(shí)時(shí)溫度為40°C，則將控制電路反接，熱電轉(zhuǎn)換器I放熱，以提高LED的溫度，直至LED的實(shí)時(shí)溫度為50°C。上述過程可循環(huán)進(jìn)行，以確保被測LED在測量過程中始終保持溫度恒定。本實(shí)施例I特別適用于需要將被測LED長距離伸入的測試設(shè)備，如利用積分球測量LED的光色性能，如圖3所示。測量時(shí)，僅需要將被測LED放置在第一導(dǎo)熱塊2_1上，并在積分球開口處設(shè)置一用以支撐該溫控夾具的支撐架，即可實(shí)現(xiàn)在整個(gè)測量過程中，被測LED的溫度始終保持恒定，從而使得測得的光色參數(shù)的準(zhǔn)確度也較高。實(shí)施例2如圖4所不,本實(shí)施例與實(shí)施例I不同的是,本實(shí)施例中沒有設(shè)置外殼5、壓圈6和 風(fēng)機(jī)8，隔熱套4僅與第一導(dǎo)熱塊2-1固定連接。實(shí)施例3如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I不同的是，本實(shí)施例中的第二導(dǎo)熱銅塊2-2是散熱器3的一部分，即兩者是一體化的；還包括有套在隔熱套4和壓圈6上的蓋子9，用以防
.+. -rf* O實(shí)施例4如圖6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2不同的是，本實(shí)施例中的第二導(dǎo)熱銅塊2-2是散熱器3的一部分，即兩者是一體化的。
權(quán)利要求1.一種溫控夾具，包括熱電轉(zhuǎn)換器⑴和導(dǎo)熱塊(2)，其特征在于，所述的導(dǎo)熱塊(2)包括第一導(dǎo)熱塊(2-1)和第二導(dǎo)熱塊(2-2)，所述的熱電轉(zhuǎn)換器(I)位于第一導(dǎo)熱塊(2-1)和第二導(dǎo)熱塊(2-2)之間，且熱電轉(zhuǎn)換器(I)的上下表面分別與第一導(dǎo)熱塊(2-1)和第二導(dǎo)熱塊(2-2)壓緊接觸，所述的第一導(dǎo)熱塊(2-1)與溫控目標(biāo)相接觸。
2.如權(quán)利要求I所述的一種溫控夾具，其特征在于，包括散熱器(3)，所述的散熱器(3)與第二導(dǎo)熱塊(2-2)相接觸并固定連接。
3.如權(quán)利要求I所述的一種溫控夾具，其特征在于，所述的熱電轉(zhuǎn)換器(I)為半導(dǎo)體制冷器。
4.如權(quán)利要求I所述的一種溫控夾具，其特征在于，包括用于放置溫度傳感器的通孔(7)，所述的通孔(7)設(shè)置在第一導(dǎo)熱塊(2-1)的內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求I或2所述的一種溫控夾具，其特征在于，在第一導(dǎo)熱塊(2-1)和熱電轉(zhuǎn) 換器⑴的接觸面、第二導(dǎo)熱塊(2-2)和熱電轉(zhuǎn)換器⑴的接觸面、以及第二導(dǎo)熱塊(2-2)和散熱器(3)的接觸面上均涂有導(dǎo)熱硅脂。
6.如權(quán)利要求I所述的一種溫控夾具，其特征在于，所述的第一導(dǎo)熱塊(2-1)、第二導(dǎo)熱塊(2-2)以及散熱器(3)的材質(zhì)均為銅或者其他導(dǎo)熱性能良好的材料。
7.如權(quán)利要求2所述的一種溫控夾具，其特征在于，包括鋁質(zhì)外殼(5)，所述的散熱器(3)設(shè)置在外殼(5)內(nèi)部并與外殼(5)固定連接，所述的第二導(dǎo)熱塊(2-2)與外殼(5)固定連接。
8.如權(quán)利要求I或6所述的一種溫控夾具，其特征在于，包括套在導(dǎo)熱塊(2)上的隔熱套(4)，所述的隔熱套(4)與第一導(dǎo)熱塊(2-1)固定連接；或者所述的隔熱套(4)與第一導(dǎo)熱塊(2-1)與外殼(5)均固定連接。
9.如權(quán)利要求7所述的一種溫控夾具，其特征在于，包括設(shè)置在外殼(5)內(nèi)部的風(fēng)機(jī)(8)，所述的風(fēng)機(jī)⑶與散熱器(3)固定連接。
10.如權(quán)利要求8所述的一種溫控夾具，其特征在于，包括用于壓緊接線的壓圈(6)，所述的壓圈(6)通過螺紋固定連接到隔熱套(4)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種溫控夾具，包括第一導(dǎo)熱塊、第二導(dǎo)熱塊和熱電轉(zhuǎn)換器，熱電轉(zhuǎn)換器位于第一導(dǎo)熱塊和第二導(dǎo)熱塊之間、并通過第一導(dǎo)熱塊和第二導(dǎo)熱塊壓緊。該溫控夾具通過將導(dǎo)熱塊分為兩塊，以縮短溫控目標(biāo)和熱能轉(zhuǎn)化器之間導(dǎo)熱塊的長度，從而減小其熱阻和熱容，使得熱電轉(zhuǎn)換器能夠及時(shí)、快速地將熱量傳導(dǎo)至溫控目標(biāo)，能夠有效保持溫控目標(biāo)在指定溫度下的恒溫狀態(tài)，且具有溫控速度快、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，特別適用于需要將溫控目標(biāo)長距離伸入的測試設(shè)備。
文檔編號G01J1/04GK202494515SQ20122007421
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者潘建根, 馬魯新 申請人:杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司