CN109560461A - 一种激光器阵列 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种激光器阵列，属于激光显示技术领域。激光器阵列包括金属条、发光芯片、金属基板；金属条上固定连接有至少3个发光芯片，其中，每个发光芯片之间的间距为1mm至10mm；金属基板上固定连接有至少2个金属条，其中，发光芯片的出光方向背离于金属基板。本公开的激光器阵列使在保证了激光器发光亮度的基础上，实现了发光芯片产生的热量可以快速传导散发出去，而且简化了激光器阵列生产工艺，降低了生产成本。

Description

一种激光器阵列

技术领域

本发明涉及激光显示技术领域，尤其涉及一种激光器阵列。

背景技术

激光器按工作物质分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。半导体激光器又称为半导体二极管（Laser Diode），是实用中最重要的一类激光器。由于其体积小、效率高、寿命长，并且可以辅助其工作电流与电压，仅仅是通过简单的注入电流这样方式进行调节，因而广泛应用于光通信、信息存储与处理、军事应用、医学应用、激光打印、测量以及勘测雷达等。TO（Transistor Outline，晶体管轮廓）最早的定义是晶体管外壳，后来逐步演化为一种封装形式的概念，即全封闭式封装技术，是目前比较常用的微电子器件的封装方式。目前的半导体激光器，一般利用TO管座进行封装，传统的TO管座由管壳、管舌、管脚组成。管舌通常设在管壳的上面，管舌上粘结发光芯片，在管舌上封装封帽。这种封装形式能通过TO管舌把激光器芯片中的热量导向TO管座，然后再由TO管座导向专门的散热支架。

如图1所示，为现有技术的一种TO激光器阵列，包括TO激光器和支架，支架01上设有多个可安装TO激光器的安装槽011，安装槽011底面设有通孔012，TO激光器02包括壳体021和管脚022，管脚022可穿过通孔012，在固定TO激光器02时，通过在安装槽011与TO激光器02之间设置锡环03，经过加热使锡环03熔化，进而将TO激光器02与安装槽011底面焊接固定。这样，可将TO管座的热量进一步导出至支架01，以进行散热，并且可以起到对TO的固定作用。

相关技术中为了实现对激光器中发光芯片的散热，需要专门设计TO及对应的支架，散热路径复杂且工艺繁琐，导致散热效率低且生产成本高。

发明内容

为了解决相关技术中激光器散热效率低且生产成本高的技术问题，本发明提供了一种激光器阵列，应用在激光光源中，将发光芯片直接与具备高效散热性能的金属条连接，金属条紧密固定在可大面积散热的金属板上，实现了发光芯片产生的热量可以快速传导散发出去，而且简化了生产工艺，降低了生产成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种激光器阵列，包括金属条、发光芯片、金属基板，该金属条上固定连接有至少3个发光芯片，该金属条上每个发光芯片之间的间距为1mm至10mm。上述固定有发光芯片的金属条固定连接至金属基板上，并且使得发光芯片的出光方向背离于该金属基板。发光芯片与金属条的固定连接方式以及金属条与金属基板的固定连接方式可以采用焊接的方式，也可以采用导热胶粘接的方式，只要保证该连接方式不会大幅影响热量的传导即可。

可选的，该激光器阵列还包括热沉，上述发光芯片固定连接在热沉的一个面上，该热沉的另一面固定连接至金属基板，由此该发光芯片与金属基板相对固定。热沉的材料可选择氮化铝（AlN）或碳化硅（SiC）等。同理的，发光芯片与热沉的固定连接方式以及热沉与金属条的固定连接方式均不作特定限制，可以采用焊接的方式，也可以采用导热胶粘接的方式，只要保证该连接方式不会大幅影响热量的传导即可。

可选的，每个发光芯片可以通过电连接方式串联在一起，具体的，每个发光芯片都可以连接有金丝，该金丝最终连接到引脚（Pin），以实现每个发光芯片的通电。可选的，该金丝可以通过胶粘方式固定在金属基板上 。

可选的，该激光器阵列还包含有一个透光保护层，该透光保护层的透光部分覆盖在发光芯片的出光方向上，该透光保护层的边缘部分可以通过焊接或胶粘方式固定到金属基板上，形成一个密封空间，将上述的发光芯片都包含到该密封空间内，以起到对发光芯片的保护作用。可选的，在该密封空间内充满氮气，可以进一步保护发光芯片。

可选的，该激光器阵列还包括与发光芯片数量一致的准直镜组，每个准直镜组对应一个发光芯片并设置在该发光芯片的出光方向上。可选的，这些准直镜组一体成型或分离设置。

可选的，该激光器阵列中的金属条为铜条，该金属基板为铜基板，该铜基板的厚度为1mm至3mm。

可选的，该激光器阵列中每个发光芯片发出的光束颜色为蓝色、绿色、红色中的其中之一。

可选的，当有多个发光芯片发出的光束为同一种颜色时，该多个发光芯片中的相邻发光芯片所发出的光束波长不同，即存在波长差。可选的，该波长差为至少1nm。

本发明通过将发光芯片直接与具备高效散热性能的金属条连接，并将发光芯片之间的间距设置为1mm至10mm，再将至少2个上述金属条紧密固定在可大面积散热的金属板上，在保证了激光器发光亮度的基础上，实现了发光芯片产生的热量可以快速传导散发出去，而且简化了激光器阵列生产工艺，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中激光器阵列的封装方式结构图；

图2为本发明实施例中激光器阵列排布方式的示意图一；

图3是本发明实施例中激光器阵列排布方式的示意图二；

图4是本发明实施例中准直镜组的排布方式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种激光器阵列，参照图2，图2是本发明实施例中激光器阵列排布方式的示意图一，本实施例的激光器阵列包括金属条202、发光芯片203、金属基板201，金属条202上固定连接至少3个发光芯片203，本实施例优选为5个，而且在每个金属条上每个发光芯片之间的间距设置为1mm至10mm之间。上述已经固定好发光芯片的金属条202再固定连接到金属基板201上，金属条202的数量至少为2个，本实施例优选为4个。其中发光芯片的数量和金属条的数量均不作特定限制，可以根据发光亮度的需求增加或减少。

需要说明的是，发光芯片203与金属条202的固定连接方式以及金属条202与金属基板201的固定连接方式均不作特定限制，可以采用焊接的方式，也可以采用导热胶粘接的方式，只要保证该连接方式不会大幅影响热量的传导即可。

本发明实施例通过将发光芯片直接与具备高效散热性能的金属条连接，并将发光芯片之间的间距设置为1mm至10mm，再将至少2个上述金属条紧密固定在可大面积散热的金属板上，在保证了激光器发光亮度的基础上，实现了发光芯片产生的热量可以快速传导散发出去，而且简化了激光器阵列生产工艺，降低了生产成本。

在本发明的一个实施方式中，参照图3，图3是本发明实施例中激光器阵列排布方式的示意图二，发光芯片303通过热沉304固定连接到金属条302上。具体的，发光芯片303先通过焊接或导热胶粘接的方式固定连接到热沉304的一面，热沉304的另一面再通过焊接或导热胶粘接的方式固定连接到金属条302上。同理的，发光芯片303与热沉304的固定连接方式以及热沉304与金属条302的固定连接方式均不作特定限制，可以采用焊接的方式，也可以采用导热胶粘接的方式，只要保证该连接方式不会大幅影响热量的传导即可。热沉材料可以选择氮化铝（AlN）或碳化硅（SiC）等。由于发光芯片在工作状态下会产生大量的热量从而会导致发光芯片本身会受热膨胀，因此如果将发光芯片直接与金属条固定连接，可能会因发光芯片频繁的膨胀收缩而导致发光芯片与金属条的连接松动，甚至发生发光芯片脱落的情况。而本实施例中将发光芯片通过热沉与金属条固定连接，利用在受热时热沉的膨胀系数与发光芯片膨胀系数相近的原理，使得发光芯片与金属条的固定连接更加稳固，不容易变得松动。

在本发明的一个实施方式中，每个发光芯片可以通过电连接方式串联在一起，具体的，每个发光芯片都可以连接有金丝，该金丝最终连接到引脚（Pin），以实现每个发光芯片的通电。可选的，该金丝可以通过胶粘方式固定在金属基板上。

在本发明的一个实施方式中，该激光器阵列还包含有一个透光保护层，该透光保护层的透光部分覆盖在发光芯片的出光方向上，该透光保护层的边缘部分可以通过焊接或胶粘方式固定到金属基板上，形成一个密封空间，将上述的发光芯片都包含到该密封空间内，以起到对发光芯片的保护作用。可选的，在该密封空间内充满氮气，可以进一步保护发光芯片。

在本发明的一个实施方式中，参照图4，图4是本发明实施例中准直镜组的排布方式示意图，该激光器阵列还包括与发光芯片数量一致的准直镜组401，每一个准直镜组401对应一个发光芯片并设置在该发光芯片的出光方向上，对发光芯片发出的光束进行准直。可选的，上述准直镜组401可以一体成型制作成一个整体，从而覆盖到发光芯片的出光方向上方；也可以每一个准直镜组401单独分离设置，独立覆盖在发光芯片的出光方向上方。

在本发明的一个实施方式中，该激光器阵列中的金属条优选为铜条，铜条的形状不限，只要可以牢固地固定在金属基板上，并且可以牢固固定有发光芯片即可，本实施例优选为矩形铜条。金属基板优选为铜基板，厚度可在1mm至3mm范围内选择，铜条在铜基板上的排布优选为相互平行排列，相邻铜条之间的间隔在3mm至10mm范围内。

在本发明的一个实施方式中，该激光器阵列中的发光芯片所发出的光束可以均为蓝色，也可以均为绿色，也可以均为红色；也可以一部分发光芯片发出蓝色光，另一部分发光芯片发出红色光或绿色光；还可以一部分发光芯片发出蓝色光，一部分发光芯片发出红色光，一部分发光芯片发出绿色光。其中，无论发出哪一种颜色的光，该发光芯片的位置不限定，即，同一个金属条上，既可以固定有只发出一种颜色光的发光芯片，也可以固定有一部分发出蓝色光而另一部分发出红色光或绿色光的发光芯片。

在本发明的一个实施方式中，该激光器阵列中如果有多个发光芯片发出同一种颜色的光，无论是蓝色、红色还是绿色，则该多个发光芯片中相邻的发光芯片所发出的光束波长不相同，即存在一定的波长差。采用该种设计方案可以大幅降低相邻激光光束之间的时间相干影响，降低激光显示的散斑影响。本实施例优选该波长差为至少1nm，进一步可优选为2nm。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种激光器阵列，其特征在于，包括金属条、发光芯片、金属基板；

所述金属条上固定连接有至少3个所述发光芯片，其中，每个所述发光芯片之间的间距为1mm至10mm；

所述金属基板上固定连接有至少2个所述金属条，其中，所述发光芯片的出光方向背离于所述金属基板。

2.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器阵列还包括热沉；

所述发光芯片通过所述热沉固定连接于所述金属条。

3.根据权利要求2所述的激光器阵列，其特征在于，所述发光芯片通过所述热沉固定连接于所述金属条包括：

所述发光芯片与所述热沉焊接或通过导热胶粘接；

所述热沉与所述金属条焊接或通过导热胶粘接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的激光器阵列，其特征在于，每个所述金属条上的每个所述发光芯片通过电连接串联。

5.根据权利要求4所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器阵列还包括透光保护层；

所述透光保护层与所述金属基板配合形成密封空间；

所述发光芯片均设置在所述密封空间内。

6.根据权利要求5所述的激光器阵列，其特征在于，所述密封空间内充有氮气。

7.根据权利要求5所述的激光器阵列，其特征在于，所述激光器阵列还包括与所述发光芯片数量一致的准直镜组；

每个所述准直镜组对应设置在每个所述发光芯片的出光方向上。

8.根据权利要求7所述的激光器阵列，其特征在于，全部的所述准直镜组一体成型或分离设置。

9.根据权利要求8所述的激光器阵列，其特征在于，所述金属条与所述金属基板焊接或通过导热胶粘接。

10.根据权利要求9所述的激光器阵列，其特征在于，所述金属条为铜条，所述金属基板为铜基板，所述铜基板厚度为1mm至3mm。

11.根据权利要求10所述的激光器阵列，其特征在于，每个所述发光芯片发出的光束颜色为蓝色、绿色、红色中的其中之一。

12.根据权利要求11所述的激光器阵列，其特征在于，在多个发光芯片发出的光束为同一种颜色的情况下，所述多个发光芯片中相邻的发光芯片所发出的光束波长不同。

13.根据权利要求12所述的激光器阵列，其特征在于，在相邻发光芯片发出的光束波长不同的情况下，所述波长相差至少1nm。