CN105452824A - 制造光发射器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造光发射器的方法，所述光发射器包括几个源(S₁到S₁₅)和支承体(2)。每个源(S₁到S₁₅)都被布置以发射工作波长下的光束。对于每个源，根据被设置以与该发射器相关联的光谱复用器的光学特性、该源的工作波长以及发射器相对于复用器的布置来确定该源沿着固定方向(3)的位置(X₁到X₁₅)。这些位置(X₁到X₁₅)被确定，使得在发射器与复用器相关联时，复用器(4)使光束在空间上与重叠。然后，沿着固定方向(3)将每个源(S₁到S₁₅)固定在支承体(2)上在其之前确定的位置(X₁到X₁₅)处，使得所述源根据光谱复用器的色散规律或法则来分布。有利地，可以将源(S₁到S₁₅)固定在沿着所述固定方向(3)延伸的几个平行固定轴(13、14、15)上。

Description

制造光发射器的方法

技术领域

本发明涉及用于制造光发射器的方法。本发明还涉及通过这种方法获得的发射器。

本发明的领域更特别地但不限于小型化光发射器、例如具有微测发光二极管的“多芯片”发射器的领域，所述发射器用于诸如光谱学或多谱照明之类的应用。

背景技术

光发射器、例如“多芯片”LED的概念从2000年以来就已经存在，但是仅在照明工业中使用。

照明工业面临的挑战涉及比色法和测光法；它们的目标在于获得通常以流明表示的最大通量，并且基于比色显色指数优化比色显色以获得可能的最佳质量的白光。

照明市场需要以流明计的最大通量。因此，市场上存在的“多芯片”发射器使灯中的源(或“芯片”、通常是微LED)的密度最大化以具有更大的光强，并且设计了特定的集光光学器件。Cree在2011年提交的专利US20120068198特别是这样。该专利的关键点涉及对源的定位的设计以使源的强度最大化。创建了该设计以优化性能以及获得良好的比色显色。

在照明中，通常使用高功率的源，因此许多热问题有待解决。支承体或方法的设计通常基于对散热的优化。专利US20110198628示出了直接粘结到金属基体以获得最佳散热的每个源，所述设计被创建以通过使用精心设计的PCB(印刷电路板)来优化内反射，并且从而优化最终通量。还提到使源之间的距离最小化以具有源之间的更好覆盖。

因此，“多芯片”发射器的表面上的源的密度的最大化对于本领域技术人员来说是“多芯片”发射器的这些不同示例的必要特征。

本发明的目的在于提出一种用于制造发射器的方法，所述光发射器能够吸引照明市场之外的市场，特别是科学市场、例如吸收光谱学或者荧光光谱学、用于显微镜的照明或者用于内窥镜检查的照明、亦或通过可见光的通信(LIFI)。

发明内容

利用用于制造光发射器的方法实现该目的，所述光发射器包括几个分开的光源和所有光源共有的支承体，每个光源都被布置为发射被称为工作波长的波长下的光束，所述方法特征在于其包括：

-对于每个源，根据被设置为与该发射器相关联的光谱复用器的光学特性(通常是色散、或者优选是色差)、该源的工作波长以及发射器相对于复用器的布置来确定该源沿着固定方向的位置，光谱复用器包括具有色散特性(优选色差、通常是透镜和/或棱镜的色差(优选是横向色差))的光学组件；这些源的位置被确定以使得对于发射器的该布置以及对于源的这些位置，光学组件被布置为(借助于其色散特性或者优选是色差特性)使源的光束在空间上靠近，使得复用器使光束在空间上重叠，

-沿着固定方向将每个源固定在支承体上在其之前确定的位置处。

每个源都能够被固定到支承体上在其之前确定的位置处，使得所述源沿着固定方向以工作波长递增的顺序分布。对于固定步骤，每个源能够沿着固定方向被固定到支承体上在其之前确定的位置处，使得整体考虑的所有源沿着固定方向以工作波长递增的顺序分布。

所述固定能够包括将源固定在沿着固定方向延伸的至少两个平行的固定轴上。在所有源中，具有沿着固定方向的相邻位置的两个源优选不被固定在同一固定轴上。在几个固定轴的情况下：

-每个源都能够具有四边形的形状，优选地具有方形或菱形的形状；对于一个接一个沿着固定方向的源的至少一部分，每个源的四边形的对角线中的一条都优选在固定轴中的一个上对齐；和/或

-源能够分布在不同固定轴上，使得每个固定轴对应于分布在该轴上的源的工作波长范围，使得在不同固定轴的工作波长范围之间没有交集；和/或

-对于单独考虑的每个固定轴，可以将该轴的每个源沿着固定方向固定在支承体上在其之前确定的位置处，使得该轴的源沿着固定方向以工作波长递增的顺序分布。在这种情况下，作为整体考虑的所有源可以不沿着固定方向以递增工作波长的顺序分布。

所述光学组件能够包括具有横向色差的光学系统，源的位置对应于光学系统的离轴使用。替代地，光学组件能够包括衍射光栅。

对每个源的固定能够包括利用吸引头获取源，并且通过吸引头将源放置在支承体上。能够在每个源被放置之前使所述支承体覆盖有胶合剂，并且每个源都能够被放置在胶上。

所述发射器能够包括源的电子控制器，其被布置为独立于其他源地控制每个源。

根据本发明的方法能够包括，在固定之后，在确定源的位置期间使发射器与其所涉及的布置下的复用器相关联。

每个源都优选是准单色的。

每个源都能够包括发光二极管，并且优选能够由发光二极管构成。

所述支承体能够与配备有连接销的电子芯片集成，连接销被布置为将芯片固定到电子电路板上。

所述光学组件能够包括透镜和/或棱镜和/或衍射光栅。

根据本发明的再一方面，提出了通过根据本发明的制造方法获得的发射器或者通过根据本发明的制造方法获得的由发射器和复用器构成的组件。

由此提出了根据本发明的光发射器(优选由该发射器和复用器构成的组件，包括具有色散特性的光学组件)，所述发射器包括几个分开的光源和所有源共有的支承体，每个源都被布置为发射被称为工作波长的波长下的光束，每个源都具有在支承体上的、沿着固定方向的位置(在由发射器和复用器构成的组件的情况下，所述位置根据光谱复用器的光学特性、该源的工作波长以及发射器相对于复用器的布置来限定，使得光学组件被布置为借助于其色散特性使源的光束在空间上靠近并且使得复用器使所述光束在空间上重叠)。

所述源优选沿着固定方向以工作波长递增的顺序分布。整体考虑的所有源都优选沿着固定方向以工作波长的递增顺序分布。

所述源能够分布在沿着固定方向延伸的至少两个平行固定轴上。在所有源中，具有沿着固定方向的相邻位置的两个源优选不被固定在同一固定轴上。在几个固定轴的情况下：

-每个源都能够具有四边形的形状，优选具有方形或菱形的形状；对于一个接一个沿着固定方向的源中的至少一部分，每个源的四边形的对角线中的一条优选在固定轴的一个上对齐；和/或

-源能够分布在不同固定轴上使得每个固定轴对应于分布在该轴上的源的工作波长范围，使得不同固定轴的工作波长范围之间没有交集；和/或

-对于单独考虑的每个固定轴，可以将该轴的每个源沿着固定方向固定在支承体上在其之前确定的位置处，使得该轴的源沿着固定方向以工作波长递增的顺序分布。在这种情况下，整体考虑的所有源可以不沿着固定方向以递增工作波长的顺序分布。

发射器能够包括源的电子控制器，其被布置为独立于其他源地控制每个源。

每个源都优选是准单色的。

每个源都能够包括发光二极管并且优选能够由发光二极管构成。

支承体能够牢固地固定到配备有连接销的电子芯片，连接销被布置为将芯片固定到电子电路板上。

在由发射器和复用器构成的组件的情况下：

-光学组件能够包括具有横向色差的光学系统，源的位置对应于光学系统的离轴使用，和/或

-光学系统能够包括透镜和/或棱镜和/或衍射光栅，或者由其构成。

附图说明及具体实施方式

通过阅读绝非限制性的实施例的详细描述以及以下附图，本发明的其他优点和特征将变得明显：

图1示出了根据本发明的、下文中描述的发射器的实施例中使用的两个光源的发射光谱，

图2示出了用于根据本发明的制造方法的第一实施例的组件，所述制造方法用于制造根据本发明的发射器的第一实施例，

图3为通过图2中示出的方法获得的、根据本发明的发射器的第一实施例的示意性视图，

图4示意性示出了根据本发明的发射器的第二实施例，

图5到9示出了将被考虑用于根据本发明的制造方法的第二实施例的元件，所述制造方法用于制造根据本发明的发射器的第二实施例，

图10为根据本发明的发射器1的总视图，和

图11示出了根据本发明的发射器1的支承体2以及固定到该支承体2的源，

图12示出了根据本发明的发射器1的支承体2的一种变型以及固定到该支承体2的源，

图13示出了根据本发明的发射器1的支承体2的另一变型以及固定到该支承体2的源，

图14为根据本发明的发射器1的、具有凸起的支承体2的一种变型的透视图，

图15和16为其中根据本发明的发射器1的支承体2是倾斜的变型的轮廓图，和

图17为根据本发明的发射器1的支承体2以及在色散特性在复消色差物体图像处在支承体2的平面中包括色合并的情况下固定到该支承体2的源的仰视图。

由于这些实施例是绝非限制性的，因此如果在下文描述的、与所描述的其他特征孤立的特征选集(即使该选集在包含这些其他特征的短语内是孤立的也是同样的情况)足以表达技术优点或将本发明与现有技术区分开，则能够主要考虑本发明的仅包括该特征选集的变型。如果结构细节的一部分足以表达技术优点或将本发明与现有技术区分开，则该选集包括没有结构细节或者仅具有结构细节的一部分的至少一个(优选功能性)特征。

如下所述的根据本发明的发射器1包括N个不同的光源，N为大于或等于2的自然数(优选大于或等于3，优选大于或等于10)。

每个光源S_i(其中i为整数，i＝1到N)被布置以发射包括一个或更多个波长的光束，所述波长包括被称为工作波长的波长λ_i。

每个光源发射其在可见光谱(340nm到800nm)内的工作波长。

首先会参照图1描述在发射器的源S₁到S_N中，在根据本发明的发射器1中使用的每个光源S_i的发射光谱(其中i为整数，i＝1到N)。

参照分别在波长λ_i、λ_i+1下的两个准单色光源各自的光强I_i(λ)、I_i+1(λ)。每个光谱I_i(λ)、I_i+1(λ)分别具有“钟形”曲线(例如高斯曲线)，其分别在被称为工作波长λ_i、λ_i+1的波长下具有峰值。该峰值与工作波长相比具有较小的半峰全宽。

因此，第一光源S_i具有钟形发射光谱，该发射光谱具有：

-对于工作波长λ_i(例如λ₁＝380nm)的高度峰值I_i,max(光强I_i(λ)的最大值，即I_i,max(λ_i))，和

-在λ_i下在峰值附近的半峰全宽Δλ_i，这里等于10nm。

相似地，第二光源S_i+1具有钟形发射光谱，该发射光谱具有：

-对于工作波长λ_i+1(例如λ₂＝410nm)的高度峰值I_i+1,max(光强I_i+1(λ)的最大值，即I_i+1,max(λ_i+1))，和

-在λ_i+1下在峰值附近的半峰全宽Δλ_i+1，这里等于10nm。

因此，能够考虑光源S_i和S_i+1是准单色的，这是因为：

-由于Δλ_i/λ_i<<1、优选Δλ_i/λ_i<10、优选Δλ_i/λ_i<100，光源S_i的半峰全宽Δλ_i相对于波长λ_i是小的；

-由于Δλ_i+1/λ_i+1<<1、优选Δλ_i+1/λ_i+1<10、优选Δλ_i+1/λ_i+1<100，光源S_i+1的半峰全宽Δλ_i+1相对于波长λ_i+1是小的。

每个源都具有与其他源的工作波长不同的工作波长。

每个源S_i在光强I_i(λ_i)下发射其工作波长λ_i，所述光强I_i(λ_i)比其他源的光强大至少十倍(优选100倍)，即：

I_i(λ_i)≥10I_k(λ_i)，其中i为整数，i＝1到N；并且其中k为整数，k＝1到N但是k≠i(优选I_i(λ_i)≥100I_k(λ_i))。

优选地，每个源的工作波长不被其他源发射。

还能够设置使用具有其他形状光谱的多色源。根据本发明，根据光源位置，仅会利用其光谱的集中于被称为工作波长或发射波长的波长上的一部分。因此能够使用多色源，只要其光谱在该工作波长下具有高强度。

每个光源包括发光二极管(LED，英文为“Light-EmittingDiode”)(优选由其组成)。发光二极管的使用允许降低故障的风险，这是由于与在器件(例如光谱仪、像白炽灯或者放电源)中通常使用的光源相比，发光二极管是具有较长使用寿命的光源。此外，LED具有小型并且低成本的优点。

每个源都包括或者是封装类型的发光二极管。这意味着每个单独的源在这种情况下都包括至少一个发光二极管或者“LED芯片”，其发射光并且被置于外壳中，允许一方面在其发射时使每个芯片释放的热散发(由此例如像通常做的那样使用佩尔蒂埃模块来确保恒定温度)以及另一方面对每个芯片供能(特别是电流)以供其工作。因此，外壳通常由耐热且电绝缘的材料(例如环氧类聚合物、如环氧树脂或者陶瓷)构成。

因此，每个源被设计为在给定温度和给定电流下工作。

在由此对应于最佳工作点的、给定温度和给定电流的假设下执行根据本发明确定每个位置。但是应注意，波长的1或2纳米的变化对包括半峰全宽为约10纳米的光谱的LED来说在任何情况下都是不重大的，在使用包括棱镜51(下文描述的第二实施例)或者离轴使用并且具有横向色差的光学系统25(下文描述的第一实施例)的光学组件6时尤为如此，其中所述光学系统不选择该光谱的减少的部分而是透射由每个源发射并且经过该光学组件6的每条光束的全部光谱。

外壳通常包括两个金属销，其分别在阳极以及在阴极连接到支承体2。可以具有：

-每个外壳单个发光二极管或者“LED芯片”(“单个芯片”的情况)。在这种情况下，源在支承体2上的每种固定通常包括通过将外壳焊接(通常是SMD焊接)到支承体2上而将源直接固定到其外壳中。这种情况具有要求在两个源之间的空间大于芯片尺寸的缺点，这是由于所述空间至少等于外壳尺寸。

-每个外壳几个发光二极管或者“LED芯片”(“多核”的情况)的。在下文会更详细描述的该优选情况下，源在支承体2上的每种固定通常包括使用胶合剂将源固定到支承体2。一旦几个(优选所有)源已经被固定到支承体上，它们就被封装在单个外壳中。该情况是相对于前一种情况是明显优选的，这是由于允许使源彼此靠近，即在“更紧的”色散下工作，以获得更紧凑的发射器。

每个源(“LED芯片”)具有平行于平面延伸(并且被布置以优选在与该平面垂直的平均方向上发射其光束)的平面发光表面(优选朗伯体表面)，使得该源的厚度被限定为与该平面垂直并且该源的直径被限定为在被包含在该平面内并且能够围绕该源的圆的最小直径。每个源的直径优选小于1毫米，更优选小于300微米。

对本领域技术人员来说很自然的，源S_i的“位置”X_i是指所有源的固定参考点的位置。其优选是为每个源的产生光的那部分(或者从上方观察到的表面)的中心(或者重心)的位置或者每个源的左上角的位置等。该位置相对于原点X＝0被限定，所述原点被任意地限定。下文会论述具有矩形、菱形或正方形形状的源，并且每个源的位置会被认为是由每个源形成的矩形、菱形和正方形的中心位置。

相似地，在考虑在不同轴(13、14、15、和/或40)上对齐、固定、分布等的不同源时，指的是每个源的该固定参考点(中心、重心、拐角、角度等)在这些不同轴(13、14、15、和/或40)上的对齐、固定、分布等。

下文会给出对根据本发明的、用于制造根据本发明的光发射器1的方法的描述，该光发射器1包括不同、分开的前述光源S_i(i为整数、i＝1到N)以及所有源共有的平面支承体2。第一实施例会是包括源位置测量的制造方法。第二实施例会是包括源位置计算的制造方法。在这两个实施例中，根据本发明的制造方法包括：

-对于每个源S_i，根据被设置为与该发射器1相关联的光谱复用器4的光学特性、该源的工作波长λ_i和发射器1相对于复用器4的布置5来(通过测量或通过计算)确定该源S_i沿着固定方向3的位置X_i，光谱复用器4包括具有色散特性的光学组件6；源S₁到S_N的位置X₁到X_N被确定，使得对于发射器的该布置5以及对于源S₁到S_N的这些位置X₁到X_N，光学组件6被布置以借助于其色散特性使源S₁到S_N的光束在空间上靠近，使得复用器4将所述光束在空间上(至少部分地，优选完全)重叠成复用光束26，

-沿着固定方向3将每个源S₁到S_N固定到支承体2上在其之前确定的位置X₁到X_N处，使得源S₁到S_N根据光谱复用器4的色散规律或法则沿着固定方向3分布(优选以工作波长λ₁到λ_N递增的顺序，源S₁到S_N因此优选以色度递增的顺序进行排序)。

该确定步骤通过技术手段(测量装置、通常是检测器和光学过滤器，或者计算装置)来实施。

由此获得的发射器1被布置，使得一旦与复用器4相关联，复用器4就实施由源S₁到S_N发射的光束的光谱复用。“光谱复用”是指几条光束的空间组合，每条光束都有助于具有平行光线的光束26(被称为“平行光”光束26)的最终光谱组成。复用光束26因此为多色光束，这是由于其包括几种混合波长λ₁到λ_N。

根据本发明的术语“色散”包括色差。

光学组件6(包括例如下文中描述的光学系统25或棱镜51，或者由其构成)的色差为在该光学组件6上平行化然后经过该光学组件6的入射光束的焦点的位置随着该光束的波长的变化。

光学组件6(包括例如下文中描述的光学系统25，或者由其构成)的横向色差为在该光学组件6上平行化然后经过该光学组件6的入射光束的焦点的横向位置(即，垂直于光学系统25的光轴A1)随着该光束的波长的变化。

由每个光源S₁到S_N发射的光束在自由空间中从所述源传播到光学组件6。“自由空间”是指信号通路的任何空间介质：空气、恒星之间的空间、真空等，而不是材料输送介质(例如光纤或有线或同轴传输线)。因此，由光源发射的光束和波导管之间没有耦合。不存在如在现有技术中可能存在的被称为“光纤-到-LED”的耦合。因此根据本发明，能量损失最少。光束被有效地混合并且叠加的光束26的强度高。此外，该特征提供了对光源S₁到S_N的定位的更多自由，这根据本发明降低了生产成本并且实现大量生产。实际上，对每个源来说，不需要光纤和每个源之间的耦合作用。

现在会参照图2和3描述根据本发明的制造方法的第一实施例，其用于制造根据本发明的发射器1的第一实施例。

在根据本发明的发射器1的第一实施例中，光学组件6包括离轴使用并且具有横向色差的至少一个光学系统25。根据本发明，该横向色差形成色散特性。

离轴使用突出或者甚至导致波长的横向空间色散的出现。这还能够被称为视星等色散(chromatismedegrandeurapparente)。

这种光学系统25的成本通常低，这是由于本质上，如果没有借助于光学设计中已知的解决方案特别地校正该色差的话，离轴使用的任何光学系统都具有横向色差。

光源S₁到S_N能够被分别布置在光学系统25的与波长λ₁到λ_N对应的焦点处，使得它们的光束在光学系统25的输出处被复用。

光学系统25被称为“离轴使用”，即远离其光轴A1。换言之，会聚于光学系统的物方焦点处的入射光束不平行于所述系统的光轴A1地离开该光学系统。因此，光学系统25的与不同波长λ₁到λ_N对应的焦点足够分离以能够将相应光源S₁到S_N布置在这些焦点的位置处。这样，光谱复用器由离轴使用的色差光学系统25精确且自动地执行。

在根据本发明的制造方法的该第一实施例中，通过测量来执行确定每个源S₁到S_N的位置的步骤。

复用器4包括光学组件6。

光学组件6包括离轴光学系统25(即在该示例中为具有光轴A1的厚的双凹透镜25)并且甚至由其构成，所述光学系统的色差被使用。透镜25具有与波长λ₁到λ_N对应的焦点F₁到F_N。由于横向色差，这些焦点是不同且分离，沿着与透镜25的光轴A1正割的直线排齐。

光学组件6由此包括具有横向色差的光学系统(在该特定情况下为透镜25)，所确定的源S₁到S_N的位置对应于光学系统的离轴使用。

使用具有与支承体2具有相同形状(在此为平面的)的检测器8。检测器8被布置以检测聚焦在其上的光束，并且确定该光束在该检测器8的检测表面上的焦点的位置。

检测器8通常是阵列式检测器(CCD(“电荷耦合器件”)摄像机或PDA(“光电二极管阵列”)检测器或PMT(“光电倍增管”)阵列)或者不是(例如PSD(“位置灵敏检测器”)二极管)。

被认为用于确定源S₁到S_N的位置的、发射器1相对于复用器4的布置5对应于以下两者之间的距离7：

-透镜25的朝向支承体2的凹表面9的顶点，和

-支承体2，

该支承体2是平面的并且垂直于透镜25的轴A1被定位。

测量

为了测量每个源S_i沿着固定方向3的位置X_i，检测器8相对于复用器4被定位在该布置5下，即，在该示例中：

-在之前考虑的距离7处，但是这次是在透镜25的朝向检测器8的凹表面9的顶点和检测器8之间，这是由于检测器8代替支承体2，和

-垂直于透镜25的轴A1。

最后，透镜25的另一面10然后被白光的平行化光束27照亮，与透镜25的离轴A1使用对应。

此外还：

-要么在检测器8和复用器4之间的位置18b处，

-要么在透镜25之前的位置18a处，即在白光的平行化光束27中，

布置了非常有选择性的滤波器18(带通滤波器，10nm的半峰全宽)，其允许该源的工作波长λ_i通过(通常允许该工作波长λ_i的强度的至少90％通过)但是阻挡其他源的工作波长(通常阻挡这些波长的强度的至少90％，优选地阻挡这些波长的强度的至少99.9％)。

因此，源S_i的位置X_i被确定为由检测器8检测的焦点的位置。

对于每个源执行该过程，为每个源更换滤波器18。

位置18a非常明显是优选的。事实上，滤波器18通常在给定入射角(在图2的情况下为垂直入射)下是最佳的并且工作得最好，并且在位置18a处，不同波长在滤波器18上的入射角没有变化而在位置18b处不同波长在滤波器18上具有不同的入射角。

在一种变型中，能够通过用在其位置X_i需要被确定的源S_i的工作波长λ_i下的单色光束27来代替白色光束27并且通过由此改变每个源S_i的光束27的单色波长而省略滤波器18。

现在会参照图4到9描述根据本发明的制造方法的第二实施例，其用于制造根据本发明的发射器的第二实施例。

在根据本发明的制造方法的该第二实施例中，通过计算来执行确定每个源S₁到S_N的位置的步骤。

在根据本发明的发射器1的该第二实施例中，光学组件6包括消色差双合透镜55和棱镜51，其色散特性(更确切地为色差特性)被使用。

在该实施例中，该色差形成根据本发明的色散特性。

计算

为了确定每个源S₁到S_N的位置，需要研究复用器在“逆向的使用方向”上的响应，即研究白色平行化光束的色散。

在光学组件6中：

-棱镜51将平行化白色光束27转换成大量的平行化单色光束28，它们的方向取决于它们的波长，和

-双合透镜55使平行化光束28根据它们的方向(而不是其波长)聚焦于其焦平面上。

如图5所示，对于棱镜51，如果n₀＝n₂＝1(其中n₀和n₂为棱镜51在其侧面中的每个侧的外部光学指数)，因此光线的偏差值δ为：

$\mathrm{\&delta;}={\mathrm{\&theta;}}_0+{\mathrm{\&theta;}}_2={\mathrm{\&theta;}}_0+\arcsin (n\sin \&lsqb;\mathrm{\&alpha;}-\arcsin (\frac{1}{n}{\mathrm{sin\&theta;}}_0)\&rsqb;)-\mathrm{\&alpha;}$

其中：

·θ₀为光线的入射角

·n为棱镜51的光学指数(光线波长λ的函数)；例如，图6示出了在SF11玻璃棱镜51情况下n的值随着波长λ的变化。

·α为棱镜的顶点处的角。

图7提供了在α＝60°时偏差δ随着波长λ和θ₀变化的不同示例(棱镜51通常具有等边三角形形状的轮廓，这是由于其为标准件并且因此便宜)。

参照图8，根据以下关系，消色差双合透镜55使平行化光束28(无穷点)相交到其焦平面的点：

X＝F’.tan(θ)

其中：

·F’为双合透镜55的焦距

·X为焦平面中的高度

·θ为平行化光束的角度

与简单的透镜不同，消色差双合透镜55的焦距准独立于λ。为了减小焦距和/或增大孔径，三合透镜可以是优选的。

因此，通过根据以下公式计算来确定具有工作波长λ_i的源S_i的位置X_i(λ_i)，其中i是整数，i为1到N。

其中 $\mathrm{\&delta;}\left({\mathrm{\&lambda;}}_i\right)={\mathrm{\&theta;}}_0+\arcsin \left(n\right({\mathrm{\&lambda;}}_i)sin\&lsqb;\mathrm{\&alpha;}-\arcsin (\frac{{\mathrm{sin\&theta;}}_0}{n\left({\mathrm{\&lambda;}}_i\right)})\&rsqb;)-\mathrm{\&alpha;},$ 并且λ_ref为波长，在该波长下位置的原点(X(λ_ref)＝0)被任意设置。

通过技术手段、更确切地说通过计算装置来实施该通过计算确定的步骤。计算装置通常包括处理器(通常是模拟和/或数字电子电路)和/或微处理器和/或计算机中央处理单元。

图9示出了SF11玻璃棱镜的一个示例，对于α＝60°、θ₀＝θ_白光＝68.5°、F’＝35mm并且δ_ref＝δ(λ_ref)＝62.3°。

该通过计算确定的步骤能够通过光学设计步骤：辐射度优化来完成。该计算步骤包括：在实际操作意义上模拟由源和光学系统构成的组件，以通过对源的位置以及复用器的光学器件的曲率半径、厚度和/或位置的稍微修改来优化平行化白色出射光束。

下表示出了SF11玻璃棱镜的一个示例，对于α＝60°、θ₀＝θ_白光＝68.5°、F’＝35mm并且δ_ref＝δ(λ_ref)＝62.3°并且N＝15：

现在会参照图3、4、10和11，描述根据本发明的制造方法的第一或第二实施例的、在确定每个源S_i的位置X_i的步骤之后的步骤。作为一个示例，会考虑上表中总结的十五个位置X₁到X₁₅的情况，该十五个位置对应于通过计算确定的位置，并且还能够对应于通过按照根据本发明的制造方法的第一实施例测量而确定的值。

在已经确定源S₁到S_N的位置之后，所示的根据本发明的制造方法包括将每个源S₁到S_N沿着固定方向3固定到支承体2上在其之前确定的位置X₁到X_N处，使得源S₁到S_N以工作波长λ₁到λ_N递增的顺序并且根据光谱复用器的色散定律或法则沿着固定方向3分布。

应注意，根据本发明，不是简单地寻求使S₁到S_N彼此靠近：源S₁到S_N之间的间距必须符合为光学组件6设计的色散规律。

支承体2是平面表面，其紧固到配备有连接销12的电子芯片11，所述销被布置用于将芯片11固定到电子电路板上并且用于允许单独地为每个源S₁到S_N供电。

在放置每个源S₁到S_N之前，使支承体2覆盖胶合剂。根据所选的供电方法，使用导电胶或者绝缘胶。

为了将每个源S_i固定到支承体2上，通过吸引头获取该源，并且源S_i通过吸引头被放置在支承体2上(更确切地所与胶接触)在其之前确定的位置X_i处。在放置期间，头在支承体2的平面上的突出保持固定并且支承体2被安装在压电位移台上并且是移动的以将源S_i放置在其之前确定的正确位置X_i处。

执行另外的烘烤步骤以使胶合剂永久地固定。

参照图11，固定包括将源S₁到S_N固定在沿着固定方向3延伸的至少两个(优选至少三个、优选三个)平行的固定轴13、14、15上是可行的。因此，源不必具有垂直于方向3的相同坐标Y₁到Y_N。

因此，通过借助于在Y方向上偏移在轴X上“叠置”源而减少源S₁到S_N的空间需求。

应注意，通过根据本发明的制造方法获得的、根据本发明的发射器1的特别适当之处在于，其包括在沿着固定方向3延伸的至少两个(优选至少三个、优选三个)平行固定轴13、14、15上的源S₁到S_N。

在源S₁到S_N中，存在具有沿着固定方向3的相邻位置(即，没有第三源具有沿着固定方向3的、在这两个源沿着固定方向3的位置之间的中间位置)的成对的两个源(例如S₁₀和S₁₁、或S₁₁和S₁₂、或S₁₂和S₁₃、或S₁₃和S₁₄、或S₁₄和S₁₅)，但是它们不固定在同一固定轴13、14、15上。

应注意，源S₁到S_N包括两组：

-第一组为源S₁到S₉、和

-第二组为源S₁₀到S₁₅，其工作波长λ₁₀到λ₁₅大于第一组的源的所有工作波长λ₁到λ₉。

第二组的所有源属于成对的两个源(例如S₁₀和S₁₁、或S₁₁和S₁₂、或S₁₂和S₁₃、或S₁₃和S₁₄、或S₁₄和S₁₅)，它们具有沿着固定方向3的相邻位置但是不固定在同一固定轴13、14、15上。

每个源联接到阳极16并且联接到阴极17(通常通过金丝粘结)。

如刚才已经描述的，发射器1包括支承体2和源S₁到S_N。

发射器1还能够包括紧固到支承体2的芯片11。

发射器还能够包括控制电子器件(未示出)，其被布置以独立于其他源地控制每个源。通常，该控制电子器件为电子电路板(印刷电路)，在其上固定有芯片11。

此外，如图3和4所示，在固定每个源S₁到S_N之后，根据本发明的制造方法能够包括使发射器1与光谱复用器4相关联，所述光谱复用器被认为用于确定每个源S₁到S_N的位置X₁到X_N。通过该关联，由此提出了用于制造包括发射器1和复用器的组件的方法。通过将发射器1布置在确定源S₁到S_N的位置X₁到X_N期间涉及的其布置5下，复用器4与发射器1相关联。由发射器1和复用器4构成的组件能够形成吸收光谱分析仪的一部分，光谱复用器4能够混合源S₁到S_N的光束以形成用于对待分析样本进行照明的复用(叠置)光束26。

例如，在图3所示的根据本发明的发射器的第一实施例的情况下，支承体2被布置：

-在相对于透镜25的距离7处，所述距离被认为用于确定每个源S₁到S_N的位置X₁到X_N

-为支承体2相对于轴A1倾斜(例如垂直)，所述倾斜被认为用于确定每个源S₁到S_N的位置X₁到X_N，

-假设，支承体2与轴A1的交点对应于位置参考值(例如X_ref＝0)，所述位置参考值被认为用于确定每个源S₁到S_N的位置X₁到X_N。

相似地，在图4所示的根据本发明的发射器的第二实施例的情况下，支承体2被布置：

-在相对于双合透镜55的焦距F'处，所述焦距被认为用于确定每个源S₁到S_N的位置X₁到X_N

-为支承体2相对于双合透镜55的光轴A2倾斜(即：垂直)，所述倾斜被认为用于确定每个源S₁到S_N的位置X₁到X_N，

-假设，支承体2与双合透镜55的光轴的交点对应于位置参考值X_ref(例如在前述表格中计算的十五个值的情况下，X_ref＝0)，所述位置参考值被考虑用于确定每个源S₁到S_N的位置X₁到X_N。

参照是变型的图12，会仅对其相对于图11的情况的不同之处描述所述变型(优选如图11的情况一样具有相同光学组件6)，每个源S₁到S_N都具有四边形、正方形或菱形的形状。对于一个接一个沿着固定方向3的源(S₉到S₁₅)的至少一部分，每个源的四边形的对角线中的一条在固定轴13、14或15中的一个上对齐。这允许使轴彼此靠近，即在“更紧”的色散情况下工作，以获得更紧凑的发射器并且由此获得组件的更好的效率。

参照作为一种变型的图13，会仅对其相对于图11的情况的不同之处描述该变型，源S₁到S_N(N＝15)分布在不同固定轴13、14上，使得：

-第一固定轴13对应于分布在该轴13上的源S₁到S₈的第一工作波长范围(300到580nm)，和

-第二固定轴14对应于分布在该轴14上的源S₉到S₁₅的第二工作波长范围(620到860nm)，

使得在这两个工作波长范围之间没有交集，但是第一工作波长范围(300到580nm)的源和第二工作波长范围(620到860nm)的源一个接一个(垂直于方向3)地被定位。因此，作为整体考虑的所有源S₁到S₁₅不沿着固定方向3以工作波长λ₁到λ₁₅递增的顺序分布。

因此，应注意：

-对于单独考虑的固定轴13，该轴13的每个源S₁到S₈都沿着固定方向3固定在支承体2上在其按照之前描述的根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)确定的、各自的位置X₁到X₈处，使得该轴13的源S₁到S₈沿着固定方向3以工作波长λ₁到λ₈递增的顺序分布，和

-对于单独考虑的固定轴14，该轴14的每个源S₉到S₁₅都沿着固定方向3固定在支承体2上在其按照之前描述的根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)确定的、各自的位置X₉到X₁₅处，使得该轴14的源S₉到S₁₅沿着固定方向3以工作波长λ₉到λ₁₅递增的顺序分布。

另一方面，与图11和12中的情况不同，应注意，作为整体考虑的所有源S₁到S₁₅不沿着固定方向3以工作波长λ₁到λ₁₅递增的顺序分布。

图13的情况优选对应于图4的情况，其中棱镜51被衍射光栅替代。因此，在这种情况下，复用器和光学组件包括相同的衍射光栅(优选由其构成)。第一固定轴13使用衍射光栅的一阶色散特性而第二固定轴14使用衍射光栅的二阶色散特性。应注意，在图13中，衍射光栅的色散是线性的。

作为整体考虑的所有源可以不沿着固定方向3以工作波长递增的顺序分布。参照图17，如对于消色差物镜那样，特别地在光学组件6具有包括在支承体2的平面中的色合并(repliementschromatiques)的色散特性时是这种情况。在图17的情况下，在不同平行轴13、14、15和40的光中，应注意：

-对于单独考虑的固定轴40，该轴40的每个源S₁到S₃都沿着固定方向3固定在支承体2上在其按照之前描述的根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)确定的、各自的位置X₁到X₃处，使得该轴40的源S₁到S₃沿着固定方向3以工作波长λ₁到λ₃递减的顺序分布。

-对于单独考虑的固定轴13，该轴13的每个源S₁₀、S₁₂和S₁₄都沿着固定方向3固定在支承体2上在其按照之前描述的根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)确定的、各自的位置X₁₀、X₁₂和X₁₄处，使得该轴13的源S₁₀、S₁₂和S₁₄沿着固定方向3以工作波长λ₁₀、λ₁₂和λ₁₄递增的顺序分布，

-对于单独考虑的固定轴14，该轴14的每个源S₄到S₉都沿着固定方向3固定在支承体2上在其按照之前描述的根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)确定的、各自的位置X₄到X₉处，使得该轴14的源S₄到S₉沿着固定方向3以工作波长λ₄到λ₉递增的顺序分布，和

-对于单独考虑的固定轴15，该轴15的每个源S₁₁、S₁₃和S₁₅都沿着固定方向3固定在支承体2上在其按照之前描述的根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)确定的、各自的位置X₁₁、X₁₃和X₁₅处，使得该轴15的源S₁₁、S₁₃和S₁₅沿着固定方向3以工作波长λ₁₁、λ₁₃和λ₁₅递增的顺序分布，

与图11和12中的情况不同，应注意，作为整体考虑的所有源S₁到S₁₅不沿着固定方向3以工作波长λ₁到λ₁₅的递增顺序分布。

参照图14到16，应注意，对于所有描述的实施例：

-参照图15，支承体2(就像测量情况下的检测器8)能够以角度34(绕着垂直于固定方向3的轴)倾斜，和/或

-参照图16，支承体2(就像测量情况下的检测器8)能够相对于光轴A1或A2以角度35(绕着平行于固定方向3的轴)倾斜，和/或

-参照图14，平面支承体2能够配备有凸起图案(腔体、凸部、槽和/或台阶)，使得在源S₁到S_N被固定到支承体2上时，一些源被固定到这些图案上并且相对于其他源沿着支承体2的平面36的法线46增高，

以补偿光谱复用器的纵向色差。特别合适的是，对于每个固定轴13、14、15具有台阶43、44、45作为图案，每个台阶43、44、45都具有沿着支承体2的平面36的法线46的、与其他台阶不同的高度。在图13的情况下(光学组件6优选为衍射光栅)，特别合适的是每个工作波长范围(即每个固定轴13、14)具有台阶43、44，每个台阶43、44具有都沿着支承体2的平面36的法线46的、与其他台阶不同的高度。

当然，本发明不限于刚刚已经描述的示例，并且在不超出本发明范围的情况下能够对这些示例进行许多调整。

当然，本发明的各种特征、形式、变型和实施例能够以各种组合结合在一起，只要他们不是不兼容或者相互排斥即可。特别地，所有前述变型和实施例能够结合在一起。

例如，可以使用根据本发明的方法的第一实施例(测量)来制造根据本发明的发射器的第二实施例。

类似地，可以使用根据本发明的方法的第二实施例(计算)来制造根据本发明的发射器的第一实施例。

此外，根据本发明的方法的第二实施例(计算)能够基于在其中通过技术手段实施的计算步骤所述计算步骤基于理论模型或数字仿真模型。

最后，根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)能够被用于制造根据本发明的发射器的许多其他的示例性实施例。应注意，例如棱镜51能够被衍射光栅替代或者与其结合，还能够使用其色散特性。

例如，根据本发明的方法的第一或第二实施例(测量或计算)能够被用于制造根据本发明的发射器的第二实施例的变型(图4)，其中：

-棱镜51具有半球形(优选凹的)光束入射面30，和/或半球形(优选凹的)光束出射面31，或

-棱镜51被两个透镜替代，所述透镜包括位于棱镜51的光束入射面上的第一透镜(面30、32)和位于棱镜51的光束出射面上的第二透镜(面31、33)，即被其光轴相交于这两个透镜之间的(优选双凹面的)两个透镜替代。

Claims (20)

1.一种用于制造光发射器(1)的方法，所述光发射器包括几个分开的光源(S₁、S_i、S_N)和所有光源共有的支承体(2)，每个源(S₁、S_i、S_N)都被布置以发射被称为工作波长(λ₁、λ_i、λ_N)的波长下的光束，每个源都具有与其他源的工作波长不同的工作波长，所述方法的特征在于其包括：

-对于每个源，根据被设置以与该发射器相关联的光谱复用器(4)的光学特性、该源的工作波长以及所述发射器相对于所述复用器的布置(5)来确定该源沿着固定方向(3)的位置(X₁、X_i、X_N)，所述光谱复用器包括具有色散特性的光学组件(6)；这些源的位置(X₁、X_i、X_N)被确定，使得对于所述发射器的该布置(5)以及对于所述源的这些位置，所述光学组件(6)被布置以借助于其色散特性使所述源的光束在空间上靠近，使得所述复用器(4)使所述光束在空间上重叠，

-沿着所述固定方向(3)将每个源(S₁、S_i、S_N)固定在所述支承体(2)上在其之前确定的位置(X₁、X_i、X_N)处。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定包括将所述源固定在沿着所述固定方向(3)延伸的至少两个平行固定轴(13、14、15)上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，具有沿着所述固定方向的相邻位置的两个源不被固定在同一固定轴上。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，每个源都具有四边形的形状，优选地具有正方形或菱形的形状；并且在于，对于一个接一个沿着所述固定方向的源的至少一部分，每个源的四边形对角线中的一条在所述固定轴的一个上对齐。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述源分布在不同固定轴(13、14)上，使得每个固定轴对应于分布在该轴上的源的工作波长范围，使得在不同固定轴的工作波长范围之间没有交集。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的方法，其特征在于，对于单独考虑的每个固定轴(13、14、15)，沿着所述固定方向(3)将该轴的每个源(S₁、S_i、S_N)都固定在所述支承体(2)上在其之前确定的位置(X₁、X_i、X_N)处，使得该轴的源沿着所述固定方向以工作波长(λ₁、λ_i、λ_N)递增的顺序分布。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，整体考虑的所有源不沿着所述固定方向以工作波长(λ₁、λ_i、λ_N)递增的顺序分布。

8.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，对于所述固定步骤，沿着所述固定方向(3)将每个源(S₁、S_i、S_N)都固定在所述支承体(2)上在其之前确定的位置(X₁、X_i、X_N)处，使得整体考虑的所有源都沿着所述固定方向以工作波长(λ₁、λ_i、λ_N)递增的顺序分布。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述光学组件包括具有横向色差的光学系统(25)，所述源的位置对应于所述光学系统的离轴使用。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对每个源的固定包括利用吸引头获取所述源，并且通过所述吸引头将所述源放置在所述支承体上。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在放置每个源之前使所述支承体覆盖有胶合剂，并且在于每个源都被放置在所述胶合剂上。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述发射器(1)包括所述源的电子控制器，其被布置以独立于其他源地控制每个源。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在固定之后，使所述发射器(1)与所述复用器(4)相关联在确定所述源的位置期间涉及的其布置(5)下。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个源都是准单色的。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个源都包括发光二极管，并且优选是发光二极管。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述支承体(2)与配备有连接销(12)的电子芯片(11)集成，所述连接销被布置以将所述芯片固定到电子电路板上。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述光学组件(6)包括透镜(25；55)和/或棱镜(51)和/或衍射光栅。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述支承体(2)配备有凸起图案，使得在所述源被固定到所述支承体(2)上时，一些源被固定到这些图案上并且相对于其他源增高，以补偿所述光谱复用器的纵向色差。

19.根据权利要求2到7中任一项以及权利要求18所述的方法，其特征在于，所述图案包括用于每个固定轴(13、14、15)的台阶(43、44、45)，每个台阶(43、44、45)都具有与其他台阶不同的高度。

20.一种发射器(1)，其通过根据前述权利要求中任一项所述的制造方法获得。