EN
Waarom de thermische belasting hoger is dan het genoemde vermogen: rekening houdend met diode-efficiëntie, verlies bij lasverbindingen en warmte van het kastwerk
De meeste vezellasersystemen slagen erin om ongeveer 30 tot 40 procent van hun elektrische invoer om te zetten in daadwerkelijk bruikbaar licht, waarbij de resterende hoeveelheid als warmte verloren gaat, volgens het Laser Systems Report uit 2023. In de praktijk betekent dit dat de thermische belasting vaak ongeveer 1,2 tot 1,5 keer zo hoog is als de nominaal opgegeven uitgangsvermogen van de laser. Waarom? Nou, er zijn eigenlijk drie hoofdschuldigen achter deze situatie. Ten eerste zijn de diodes zelf helemaal niet erg efficiënt en verspillen ze tussen de 40 en 50 procent van de energie die ze ontvangen. Vervolgens hebben we optische verbindingen die bij elke koppeling tussen onderdelen opnieuw 3 tot 5 procent verliezen. En tot slot mogen we al die ondersteunende componenten niet vergeten, zoals voedingen en besturingseenheden, die ook allemaal hun aandeel in warmtegeneratie bijdragen. Neem bijvoorbeeld een standaard 1,5 kW lasersysteem. Dergelijke apparatuur kan daadwerkelijk tot wel 2,25 kW aan warmte produceren, wat verklaart waarom geschikte koeloplossingen absoluut essentieel worden. Zonder adequate thermische beheersing treden problemen op zoals verschuivingen in golflengte, of nog erger, kunnen de diodes vroegtijdig uitvallen, lang voor het einde van hun verwachte levensduur.
Zorgen voor straal kwaliteit door precisie temperatuurregeling
Hoe ±0,3°C stabiliteit thermische lenswerking en degradering van het straalparameterproduct (BPP) voorkomt
Het behoud van een stabiele temperatuur binnen een venster van ±0,3 °C is van groot belang voor het handhaven van een goede straalkwaliteit in de high-power vezellasers waarmee we dagelijks werken. Wanneer de temperatuur buiten dit bereik komt, ontstaan er thermische gradiënten over de optische componenten. Deze gradiënten veroorzaken lensing-effecten die de straalweg verstoren en het Beam Parameter Product (BPP) zelfs met tot 30% kunnen verhogen. Zoals iedereen die met lasersnijden te maken heeft weet, betekent een hoger BPP grotere spotgrootte en lagere energieconcentratie op het snijpunt, wat vanzelf invloed heeft op de nauwkeurigheid van onze sneden. Neem bijvoorbeeld de lucht- en ruimtevaartmachinering – daar is een kerfbreedte onder 20 micron standaardpraktijk. Elke thermische drift in deze toepassingen leidt tot verspilling van materialen en onverwachte productiestilstanden. Daarom zijn actieve koelsystemen zo belangrijk. Zij helpen de warmte tegen te gaan die wordt gegenereerd door diode-onrendabiliteit en lastige splice-verliezen, beide van invloed op thermische instabiliteit.
Debiet, Druk en Koelmiddelverenigbaarheid: Afstemmen van de Uitgang van de Vezellaserkoeler op de OEM-Kopvereisten
Het verkrijgen van de juiste chiller voor een lasersysteem betekent een exacte overeenstemming met wat de OEM specificeert voor hydraulica. Bij 6 kW lasers in het bijzonder, leidt een debiet van minder dan 8 tot 10 liter per minuut vaak tot het ontstaan van warmteplekken in die gevoelige versterkingsvezels. Aan de andere kant, als de druk boven 6 bar komt, is er een grote kans dat de afdichtingen van de laserkoppen gaan lekken. En hoe zit het met de koelvloeistof zelf? Dat is ook belangrijk. De meeste gebruikers vinden dat een mengsel van ethyleenglycol van ongeveer 30% het beste werkt, omdat het de groei van microben voorkomt zonder de vloeistof te dik te maken. Het handhaven van een pH-waarde tussen 7,0 en 8,5 helpt ook om corrosieproblemen op termijn te voorkomen. Grote merken laten hun chillers doorgaans 2.000 uur aan versnelde tests ondergaan voordat ze worden vrijgegeven. Neem bijvoorbeeld de ZIBO LIZHIYUAN M-serie; deze zijn bewezen te werken met IP54-gerateerde koppen. Vergeet ook niet om de prestatiecurves van de chiller te controleren tegen de daadwerkelijke laserspecificaties. Zelfs kleine verschillen in debiet, soms slechts 3%, kunnen in de praktijk de straalkwaliteit met maar liefst 15% verminderen.
Luchtgekoelde versus watergekoelde vezellaserkoelers: Stroomgebaseerde selectiecriteria
Wanneer luchtgekoelde vezellaserkoelers levensvatbaar zijn (<3 kW) – en wanneer ze risico's lopen van instabiliteit of vroegtijdig uitvallen
Luchtgekoelde vezellaserkoelers bieden een kostenefficiënte, onderhoudsarme oplossing voor systemen tot 3 kW. Met ventilatoraangedreven condensatoren elimineren ze het gebruik van water en vereenvoudigen de installatie – ideaal voor ruimtebeperkte of mobiele opstellingen. Voordelen zijn:
- 40–50% lagere initiële kosten in vergelijking met watergekoelde units
- Geen leidingwerkvereisten of waterverbruik
- Eenvoudige implementatie over meerdere machines
Hun warmteafvoer capaciteit daarentegen neemt af boven 3 kW, waar thermische belastingen 4,5 kW overschrijden wanneer inefficiënties in rekening worden gebracht. Deze beperking leidt tot temperatieschommelingen buiten ±0,8°C, wat de risico's verhoogt van:
- Versnelde LED-degradatie door aanhoudende oververhitting
- Stralenvormverstoring door ongecontroleerde thermische lenswerking
- Compressoroverbelasting in omgevingen met hoge omgevingstemperatuur
Voor lasers boven 3 kW bieden watergekoelde chillers 30-50% betere thermische stabiliteit (Rigid HVAC, 2024). Ze handhaven consistente koelvloeistoftemperaturen tijdens langdurige bediening, waardoor de optica wordt beschermd en een stabiele BPP wordt gewaarborgd—wat hun hogere investering in industriële toepassingen rechtvaardigt.
Vertrouwde vezellaserchillermodellen per vermogensklasse: Van compacte M160 tot industriële 6 kW+ systemen
ZIBO LIZHIYUAN M160, M300 en M600-serie: Geverifieerde prestaties, schaalbaarheid en integratieklaarheid
De ZIBO LIZHIYUAN-serie is speciaal ontwikkeld voor verschillende vermogensniveaus en heeft uitstekend temperatuurbeheer getoond in diverse industriële omgevingen. Laten we naar de details kijken: de M160 werkt goed samen met lasers tussen 1 en 3 kW en biedt een koelcapaciteit van 3,9 kW. Voor grotere installaties kan de M300 systemen beheren van 3 tot 6 kW bij een capaciteit van 7,8 kW. Wanneer het ernst wordt, springt de M600 in met meer dan 13 kW koeling voor toepassingen boven de 6 kW. Praktijktests tonen aan dat deze units ongeveer 30% extra veiligheidsmarge hebben, waardoor warmtegerelateerde problemen met ongeveer 37% worden verminderd. De temperatuurstabiliteit blijft binnen ±0,3 °C voor alle modellen, wat cruciaal is om laserstralen correct gefocust te houden. Daarnaast zijn ze uitgerust met standaard RS-485/Modbus-aansluitingen, zodat koppelen aan bestaande systemen geen probleem is. En dankzij hun modulaire opbouw kunnen bedrijven hun koelcapaciteit eenvoudig uitbreiden naarmate hun laserbehoeften toenemen, zonder dat de bedrijfsvoering volledig stil hoeft te liggen tijdens upgrades.
Veelgestelde vragen
Waarom is de thermische belasting groter dan het nominale laseruitgangsvermogen?
De thermische belasting is hoger dan het nominale vermogen vanwege de inefficiëntie van de diode, optische spleetverliezen en extra warmte die wordt gegenereerd door ondersteunende componenten, waardoor de thermische belasting gezamenlijk groter wordt dan het uitgangsvermogen.
Wat is de aanbevolen maatregel voor de koelcapaciteit van vezellasers?
De vermenigvuldigingsfactor van 1,2–1,5 zorgt voor betrouwbare koeling over gangbare vermogensklassen van vezellasers, waardoor thermische uitschakelingen worden voorkomen en temperatiesnelheid wordt gehandhaafd.
Wanneer moeten watergekoelde koelunits worden verkozen boven luchtgekoelde?
Watergekoelde koelunits dienen te worden verkozen voor systemen boven 3 kW, omdat ze betere thermische stabiliteit bieden en hogere warmteafvoer aankunnen vergeleken met luchtgekoelde koelunits.
Hoe beïnvloedt temperatiesnelheid de straalkwaliteit?
Het handhaven van temperatiesnelheid binnen ±0,3°C voorkomt thermische lensvorming en degradatie van BPP, wat zorgt voor hoge straalkwaliteit en precisie bij laserbewerkingen.