Обзор систем охлаждения лазерного оборудования

21 ноября 2022
18

Данный видеоролик посвящен обзору самых распространенных систем охлаждения, которые применяются в косметологическом лазерном оборудовании. Мы постараемся сделать доступный обзор систем, выявить их положительные и отрицательные стороны.

Обложка системы охлаждения

Радиаторная система охлаждения

Начнем наш обзор с рассмотрения самой простой, и в то же время самой распространенной в мире системы охлаждения – радиаторной. Радиаторная система охлаждения используется в подавляющем большинстве фотоэпиляторов, а также в значительном количестве недорогих моделей диодных лазеров.

Кратко остановимся на принципе действия радиаторной системы охлаждения. В аппарате устанавливается от 1 до 2 массивных радиатора, оснащенных вентиляторами.

Вода, нагретая во время работы косметологического аппарата, поступает в радиатор и протекает по трубкам. К трубкам припаяны лепестки, что сильно увеличивает площадь соприкосновения металла с воздухом. За счет работы вентилятора сквозь лепестки принудительно проникает воздух и отбирает тепло. Так происходит передача тепла окружающей среде, и температура воды понижается.

Радиаторная система охлаждения

Плюсы радиаторной системы охлаждения

  • Простота устройства и конструкции. Радиаторы недороги, легко монтируются, не требуют технического обслуживания, если в кабинете не пыльно.
  • Надежность. Если устройство не будет повреждено механически, оно будет работать много лет.

Минусы радиаторной системы охлаждения

  • Вентиляторы издают шум. Чем они мощнее и больше, тем интенсивней охлаждение, а шум выше.
  • Радиаторная система охлаждения не может охлаждать воду сильно ниже температуры окружающей среды. Поэтому, для оптимальной работы, температура в помещении должна понижаться с помощью кондиционера. Минусом для пациента может служить некомфортно низкая температура в помещении.
  • Слишком высокие температурные «качели». Повышение и понижение температуры воды могут привести к нестабильной работе диодного излучателя и манипулы.

Таким образом можно отметить, что радиаторная система, в силу своей конструкции, не способна сопротивляться интенсивному нагреву воды, а для длительной работы чем холоднее будет в помещении, тем лучше.

Система охлаждения на основе полупроводникового чиллера

Следующий тип системы охлаждения – чиллер на полупроводниковых элементах. Это более сложная и совершенная конструкция, которая в подавляющем большинстве случаев используется в диодных лазерах.

Принцип действия установки основан на использовании эффекта Пельтье – теплового насоса. Элементы Пельтье перемещают тепло от одной своей стороны к другой, обеспечивая эффект охлаждения.

Система охлаждения на основе полупроводникового чиллера

Рассмотрим кратко принципиальное устройство холодильной установки на Пельтье. Конструктивно холодильник состоит из трех элементов – теплообменной камеры и двух радиаторов. По обе стороны теплообменной камеры располагаются 10 элементов Пельтье. К горячей стороне элементов прикреплены радиаторы для передачи тепла. Холодная сторона элементов крепится к теплообменнику.

Во время работы радиаторы очень сильно нагреваются, поэтому их охлаждают мощные вентиляторы. Холодная сторона термоэлементов замораживает теплообменную камеру и охлаждает протекающую через нее воду.

Схема работы элемента Пельтье

Плюсы полупроводниковой системы охлаждения

  • Компактность конструкции. Установка обладает небольшими размерами и помещается даже в портативный аппарат.
  • Способность охлаждать жидкость ниже температуры окружающей среды. Большой КПД позволяет быстро охладить воду, несмотря на ее нагрев от работы диодного лазера.

Минусы полупроводниковой системы охлаждения

  • Сильный шум от работы мощных вентиляторов.
  • Данный тип установки требует мощных источников питания. Они стоят дополнительных денег, а также занимают пространство в устройстве.
  • Схема соединения тепловых элементов такова, что повреждение 1 элемента отключает сразу половину работающих элементов. В результате КПД падает на 50%.
  • После активации работает непрерывно, так как остановка модуля требует охлаждения радиаторов конструкции.

Таким образом, данная система охлаждение получила распространение благодаря своей компактности и эффективности. Однако обладает конструктивными недостатками и невысокой надежностью, так как зависит от целостности множества элементов.

Система охлаждения на основе фреона

Третий тип системы охлаждения относится к категории криоустановок. Это компактные холодильные установки, которые находят применение в премиальных диодных лазерах.

Самая продвинутая и распространенная система охлаждения основана на циркуляции фреона внутри холодильной установки. Предлагаем кратко рассмотреть ее устройство и принцип действия.

Фреоновая система охлаждения

Холодильный модуль состоит из следующих блоков:

  • КомпрессорМотор, который обеспечивает циркуляцию хладагента в системе. Он создает высокое давление и прокачивает фреон по кругу
  • ИспарительОн выполнен в виде змеевика, расположен в теплообменной камере и контактирует с водой. В этом модуле Фреон переходит в газообразное состояние, испаряется и охлаждает воду. Таким образом вода выходит из модуля холодной и готова охлаждать диодную матрицу
  • Радиатор (Конденсатор)Чем массивней радиатор, тем быстрее охлаждается нагретый газ. Радиаторные трубки оснащены вентилятором которые обеспечивают постоянный поток воздуха. В радиаторе фреон конденсируется - переходит из газообразного состояния жидкое и отдает тепло окружающей среде

Таким образом, принцип работы установки основан на отборе тепла у воды в процессе кипения фреона. Циркулируя в только пределах модуля, фреон передает тепло окружающей среде. Точно такой же принцип реализован во всех домашних холодильниках.

Обзор систем охлаждения лазерного оборудования

Холодильная установка на фреоне — это самая комфортная и эффективная конструкция. Комфорт обусловлен очень низким уровнем шума. Вспомните, ваш домашний холодильник работает практически бесшумно.

Эффективность установки обусловлена принципом действия. Метод переноса тепла с помощью фреона позволяет очень быстро охладить пространство, предметы, воду ниже окружающей среды.

Наличие встроенного термоконтроллера с цифровым датчиком температуры позволяет холодильной установке поддерживать требуемый режим охлаждения и удерживать температуру воды в установленном значении.

Какое значение имеет система охлаждения для диодного лазера и его владельца?

Любые диодные излучатели чрезвычайно чувствительны к температуре и качеству воды. Идеальные лабораторные условия – это строго удерживаемая температура около 15–20 градусов тепла. Как мы могли выяснить ранее, радиаторная система охлаждения не может опустить температуру ниже окружающей среды, тем более удерживать ее температуру.

Установки на Пельтье способны опустить температуру ниже окружающей среды, однако обладают невысокой надежностью, как правило температура не контролируется.

Самым оптимальным решением является холодильная установка на основе фреона, так как она способна удерживать требуемую температуру при любых условиях эксплуатации. А это самое важное для длительной и безопасной работы диодного лазера.

фреоновая система охлаждения лазера

Мифы и заблуждения

1. Некоторые покупатели считают, что фреон является расходным материалом, должен постоянно доливаться, дозаправляться и еще он распыляется на кожу и охлаждает ее.

В данном заблуждении многие клиенты путают работу системы охлаждения на фреоне с запатентованной системой динамического охлаждения у александритового лазера Candela. Там предусмотрено распыление специально охлажденного газа на кожу, что приводит к ее охлаждению.

Динамическая система охлаждения александритового лазера Кандела

Если мы говорим о диодном лазере, то у всех диодных лазеров используется контактная система охлаждения. Никакого распыления фреона быть не может, так как утечки фреона приводят к озоновым дырам, а применение фреона ежегодно регулируется государством. Выдаются квоты на покупку и продажу. Другими словами, фреон циркулирует в холодильной установке годами. И чем дольше он будет там находиться, тем лучше.

Регуляция фреона

2. Циркулирует ли фреон по аппарату и попадает ли он в манипулу? Как охлаждается рабочий наконечник диодного лазера.

Ответ: фреон никак не может циркулировать по всему аппарату, так как это чрезвычайно летучий газ. И он бы быстро улетучился. По аппарату циркулирует холодная вода. Чтобы она стала холодной, вода должна попасть в криоустановку и там охладиться. Далее вода попадает в манипулу и там охлаждает все нагревающиеся части. Благодаря холодной воде диодный лазер может работать без перерыва.

В нашем сервисном центре мы используем профессиональный датчик для нахождения возможных утечек фреона. Он способен зафиксировать утечку данного газа с точностью от 3 грамм в год. Тесты показывают, что даже у закрытого баллона фреона присутствует значительная утечка газа. У криоустановки же все узлы надежно загерметизированы, и утечки газа не происходит, что мы и продемонстрировали в видеоролике.

Проверка утечек фреона с помощью измерительного прибора

3. Какая фактор самый важный? Степень охлаждение воды в аппарате или степень охлаждения наконечника.

Многие клиенты считают, что самый важный фактор – это степень охлаждения наконечника. Например, некоторые производители наперебой заявляют, что их манипулы способны охлаждать наконечник до -20 градусов.

Однако, мало кто догадывается, что эти цифры могут быть достигнуты только в режиме ожидания.

Охлаждение наконечника диодного лазеар
  1. Когда начнется процедура, манипула начнет контактировать с кожей человека. А ее температура положительная.
  2. Рассеивание и обратное отражение лазерного излучения будут постепенно подогревать рабочие части, что приведет к повышению температуры. Поэтому истинная температура наконечника будет куда выше.
Рассеивание лазерного излучения в коже

Но самое главное заключается в том, что пользователь должен обращать внимание не на способ и мощность охлаждения наконечника, а на способ охлаждения воды.

Все элементы Пельтье в лазерах охлаждаются водой, поэтому, в первую очередь от температуры воды зависит эффективность охлаждения наконечника. Чем мощнее главная система охлаждения, тем эффективней и надежней будет охлаждаться наконечник.

Элементы Пельтье в манипуле диодного лазера
Оставить комментарий

Нажимая кнопку, Вы даете согласие на обработку персональных данных