Parmi toutes les tendances actuelles pour la miniaturisation du laser à semi-conducteur et des applications optoélectroniques il y a un domaine dans lequel on demande des dimensions relativement grandes et une capacité assez haute. Des lasers continus puissants sont beaucoup utilisés dans les applications industrielles et médicales. La puissance de sortie de diode laser plus haute demande un contrôle thermique amélioré. Si elle est 2W et plus, la solution basée sur le package HHL est typique. Le boîtier HHL ('High Heat Load') a été développé pour le contrôle optimal dans des applications puissantes de diode laser.  Ce package est le plus grand dans cette niche industrielle. Les HHL fenêtré et fibré sont typiques pour des lasers a solide dans les domaines : traitement de matériaux, thérapeutique médicale (notamment de dents), art graphique, et cetera.


Une diode laser dans le package HHL demande une stabilisation de température. Un refroidisseur thermoélectrique (TE) intégré est une solution typique pour cela. Mais la plupart de refroidisseurs TE standardisés applicables ont la capacité maximale de refroidissement 10-15 W. Cependant des lasers continus grandissent, leur puissance de sortie est augmentée par les producteurs, donc la chaleur rejetée croît aussi. Quand on a besoin d'évacuer 20-30 W, des TECs typiques ne peuvent pas servir. La plupart de TECs standardisés ont les dimensions 30x30 mm2 ou l'excédent et n'entrent pas dans le boîtier. En ce cas on applique des solutions extérieures pour la stabilisation de température, comme réfrigération par l'air (ventilateur) ou par l'eau. Mais ces solutions sont limitées avec la rapidité de réglage, des dimensions, consommation et température obtenue par refroidissement. 


Maintenant une solution avec des TECs minuscules efficients intégrés est disponible. L'idée clef est une haute performance de TECs qui sont en même temps applicables pour HHL par les dimensions. TEC Microsystems offre trois groupes de TECs qui conviennent : standardisés, renforcés, extrêmes. Les solutions standardisées sont basées sur les types 1MC06-126-xx et 1MC06-142-xx d'RMT.







 

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TECs 1MC06-142-03 (à gauche) et 1MC06-142-05 pour applications d'HHL

Si le voltage de service est limité, il y a des TECs alternatifs de la série MX06 avec les mêmes dimensions et la même capacité de refroidissement mais d'une autre combinaison Imax/Umax.

Les solutions renforcées sont basées sur les TECs standardisés 1MC06 et 1MX06 avec l'hauteur des éléments réduite. Cela augmente la capacité de refroidissement de TECs de 60 % environ. Donc la capacité de refroidissement du TEC 1MC06-142-03 est 50 W, beaucoup plus qu'une solution typique mise sur le marché.

La capacité de refroidissement augmentée fait possible d'utiliser TECs dans les applications de diodes laser puissantes où ce n'a pas été possible plus tôt a cause de leurs valeurs Qmax basses. Outre cela, la capacité haute donne plus de chance d'optimiser la performance d'un TEC, c'est-à-dire de trouver sa performance de C.O.P. (efficacité de la réfrigération) maximum.  Pour de certaines différences de température un TEC peut travailler avec C.O.P. plus haute que 1, donc la consommation électrique du TEC est moins que sa capacité de refroidissement.

Exemple #1 – Performance de TECs dans le régime de travail d'un spécimen, la version standardisée est préférable 

Exemple #2 – Performance de TECs dans le régime de travail d'un spécimen, la version renforcée est préférable 

Enfin, la solution extrême et disponible, elle est basée sur deux TECs renforcés 1MC06-142-03 montés en série et installés dans le package HHL. Les dimensions du TEC 1MC06-142-03 est 12mmx24mm, donc le double TEC est 24mmx24mm – les dimensions typiques pour les TECs standardisés. La capacité maximum sommaire de refroidissement est 100 W, la valeur extrême dans le boîtier HHL.

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Bien sûr, la capacité maximum Qmax n'est pas du tout celle de service. Mais cette solution puissante peut donner le C.O.P. optimal, même plus que 1, dans le régime de travail. Par exemple, les TECs 2x1MC06-142-03 dans HHL demandent 22 W de consommation pour pomper 30 W de la diode laser en la stabilisant à 30 C (la temperature ambiante est 50 C, dans l'air sec).

Exemple #3 – Performance de TECs dans le régime de travail puissant d'un spécimen, la version extrême est préférable 

Un radiateur qui convient est demandé pour rejeter la chaleur du boîtier HHL, un TEC travaillant comme une pompe à chaleur. Un avantage de TECs puissants dans le package HHL est la chance de pomper beaucoup de chaleur avec une meilleure valeur de C.O.P., une régulation de température vite et efficace, un niveau de refroidissement plus profond, et une étendue de température d'emploi plus large.


Pour l'optimisation du procédé d'assemblage la surface froide de TECs peut avoir une couverte différente : la céramique nue, métallisée, avec un dépôt de Ni/Sn ou d’or, avec un dessin d'or spécial sur demande.

Les surfaces céramiques différentes sont disponibles sur demande

TEC Microsystems GmbH offre des refroidisseurs thermoélectriques séparément ou assemblés dans les packages HHL standardisés ou 'client'.