CN110780280A

CN110780280A - 激光雷达

Info

Publication number: CN110780280A
Application number: CN201911084356.7A
Authority: CN
Inventors: 张超; 向少卿
Original assignee: Hesai Photonics Technology Co Ltd
Current assignee: Hesai Photonics Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-02-11

Abstract

本申请公开了一种激光雷达，包括发射腔，发射腔内设置的部件包括至少一个第一印刷电路板以及与所述第一印刷电路板对应的片状的第一散热部件；其中所述第一印刷电路板上设置有激光器，所述第一印刷电路板适于驱动所述激光器发射激光脉冲；每一个第一散热部件包括导热组件部分、至少一散热组件部分，所述导热组件部分与所述至少一散热组件部分不同面；所述导热组件部分贴装在与之对应的所述第一印刷电路板的背面；所述至少一个散热组件部分至少部分地与形成所述发射腔的腔壁连接。可以控制第一印刷电路板的温度，改善由于第一印刷电路板的局部过热而引起的激光雷达可靠性的问题。

Description

激光雷达

技术领域

本申请涉及激光测量领域，尤其涉及一种激光雷达。

背景技术

激光雷达壳体为密闭结构，其内部的激光器、电机等部件工作中会产生较大的发热量。而由于激光雷达的密闭结构，激光雷达内部热量很难散发出去。如果激光雷达长时间工作在高温环境中，将会影响激光雷达的可靠性。尤其是包括激光器的发射腔，如果发射腔中的温度不及时被传导出去，以降低发射腔中的温度，发射激光光束的激光器的寿命将会大大缩短。

现有技术中，在激光雷达中设置热沉，由激光雷达器件的电路板将热量传导到热沉中，以实现对激光雷达内部控温。

发明内容

本申请提供了一种激光雷达，通过为发射腔的第一印刷电路板上设置第一散热部件，由第一散热部件将第一印刷电路板热量传导至发射腔的腔壁，可以控制第一印刷电路板的温度，改善由于第一印刷电路板的局部过热而引起的激光雷达可靠性的问题。

本申请实施例提供了一种激光雷达，包括发射腔，所述发射腔内设置的部件包括至少一个第一印刷电路板以及与所述第一印刷电路板对应的片状的第一散热部件；其中所述第一印刷电路板上设置有激光器，所述第一印刷电路板适于驱动所述激光器发射激光脉冲；每一个第一散热部件包括导热组件部分、至少一散热组件部分，所述导热组件部分与所述至少一散热组件部分不同面；所述导热组件部分贴装在与之对应的所述第一印刷电路板的背面；所述至少一个散热组件部分至少部分地与形成所述发射腔的腔壁连接。

可选地，形成所述发射腔的腔壁包括激光雷达的中轴部分、所述发射腔的靠近底部的壳体、所述发射腔的外壳；所述散热组件部分包括第一散热组件部分、第二散热组件部分及第三散热组件部分，所述导热组件部分与第一散热组件部分、第二散热组件部分及第三散热组件部分不共面；所述第一散热组件部分与所述发射腔的靠近底部的壳体相连；所述第二散热组件部分与所述激光雷达的中轴部分相连；所述第三散热组件部分与所述发射腔的外壳相连。

可选地，所述第一散热组件部分、所述第二散热组件部分及所述第三散热组件部分分别与所述导热组件部分的不同侧面连接。

可选地，第一散热组件部分与所述导热组件部分呈所述预设夹角且与所述导热组件的第一侧面连接，所述第一散热组件部分沿由所述第一印刷电路板的背面指向所述第一印刷电路板的正面的第一方向延伸；所述第一侧面为所述导热组件部分的第一宽边所在的侧面，所述第一宽边为所述导热组件部分的靠近所述发射腔底部的边。

可选地，所述第二散热组件部分包括互相连接的第一子组件和第二子组件；所述第一子组件与所述导热组件部分呈第一预设夹角，且所述第一子组件与所述导热组件部分的第二侧面连接；所述第一子组件沿由所述第一印刷电路板的正面指向所述第一印刷电路板的背面的第二方向延伸；所述第二子组件与所述第一子组件呈第二预设夹角；其中，所述第二侧面为所述导热组件的第一长边所在的侧面，所述第二侧面与所述第一侧面垂直；所述第二子组件至少部分地与所述激光雷达的中轴部分相连。

可选地，所述第一印刷电路板的数量为两个以上，所述两个以上电路板叠置在同一支撑件上；各所述第一印刷电路板分别对应的第一散热部件中的第一散热组件部分的长度互不相同，各所述第一散热组件部分叠置，且每一所述第一散热组件部分至少部分地与所述发射腔的靠近底部的壳体直接连接。

可选地，所述第三散热组件部分包括垂直连接的第三子组件和第四子组件；所述第三子组件与所述导热组件部分的第四侧面连接，所述第四侧面与所述第一侧面平行；所述第三子组件沿由所述第一印刷电路板的背面指向所述第一印刷电路板的正面的第一方向延伸，所述第三子组件与所述导热组件部分垂直；所述第四子组件与所述导热组件部分平行，且沿所述第四侧面指向所述第一侧面的第三方向延伸；所述第四子组件至少部分地与所述发射腔的外壳相连。

可选地，形成所述第一散热部件的材料为石墨烯。

可选地，所述发射腔内设置的部件还包括：至少两个第二印刷电路板以及第二散热部件；所述第二印刷电路板上设置为所述第一印刷电路板供电的电源模块；所述第二散热部件为导热垫圈，所述导热垫圈设置于直接相邻的两个印刷电路板之间，用于传导所述第二印刷电路板产生的热量；与所述散热结构接触。

可选地，形成所述导热垫圈的材料为石墨烯或铜。

本申请实施例提供的激光雷达，包括发射腔，设置在发射腔周围的散热结构；所述发射腔包括至少一个第一印刷电路板、至少一个第二印刷电路板、至少一个片状的第一散热部件和至少一个第二散热部件；其中所述第一散热部件包括导热组件和与所述导热组件连接的至少一个散热组件，所述导热组件贴装在所述第一印刷电路板的背面；对于每一个散热组件，至少部分该散热组件与所述导热组件垂直，至少部分该散热组件与所述散热结构接触。可以将发射腔内部的热量快速地传导出发射腔，从而达到快速控制发射腔内部温度的目的。改善了由于第一印刷电路板的局部过热而引起的激光雷达可靠性的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的激光雷达的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的第一散热部件的示意性结构图；

图3为多个第一散热部件各自对应的第一散热组件部分之间位置关系的示意图；

图4为本申请实施例的发射腔内部部件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本申请中，激光雷达可以为机械激光雷达，也可以为固态激光雷达。下面以机械激光雷达为例进行说明。

请参考图1，图1示出了本申请实施例提供的激光雷达的一种结构示意图。

如图1所示，激光雷达100包括发射腔11。发射腔11内部设置的部件包括至少一个第一印刷电路板12，以及与第一印刷电路板12对应的片状的第一散热部件13。其中，第一印刷电路板12上设置有激光器(未示出)。第一印刷电路板12适于驱动激光器发射激光脉冲。

第一印刷电路板12的数量可以为一个，也可以为两个以上。

上述激光器为发射激光脉冲的器件。激光器在工作时会发出较大的热量。激光器的阈值电流将会随着温度的升高而升高，而阈值电流的升高又使得激光器产生更大的热量。此外，激光器在高温下工作时，出射的激光的波长将会发生变化，引起激光器性能下降。激光器长期工作在高温环境下，还会影响激光器的寿命。

就发明人所知，目前仅使用用以设置激光器的第一印刷电路板将热量传导至散热结构，热量传输途径比较单一，容易导致局部温度过高，引起器件损坏。

为了增加第一印刷电路板12上的热量传输通道，避免第一印刷电路板12存在局部高温而影响激光雷达的寿命，本申请实施例中使用了片状的第一散热部件13。具体地，为每一个第一印刷电路板12设置一个一一对应的第一散热部件13。

每一个第一散热部件13包括导热组件部分和至少一散热组件部分。散热组件部分的数量可以为一个，可以为两个以上。每一第一散热部件13的导热组件部分与该第一散热部件的至少一散热组件部分可以不同面。第一散热部件的导热组件部分和至少一散热组件部分可以一体成型。

第一印刷电路板12可以包括两个表面，其中，激光器件从其上伸出的表面视为第一印刷电路板12的正面，第一印刷电路板12的与上述正面相对的表面为第一印刷电路板12的背面。

第一印刷电路板12的形状可以为类长方体。导热组件部分的形状也可以为类长方体。导热组件部分的大小可以与第一印刷电路板12的大小相同。导热组件部分的表面可以是水平面。导热组件部分可以贴装在第一印刷电路板的背面。实践中，导热组件部分可以与第一印刷电路板12的背面平行贴装。在贴装时，在导热组件部分和第一印刷电路板12之间可以设置导热率较高的贴装胶。

也即，每一个第一散热部件13的导热组件部分可以贴装在与该第一散热部件13对应的第一印刷电路板12的背面。该第一散热部件13的至少一个散热组件部分至少部分地与形成发射腔11的腔壁连接。

形成上述第一散热部件13的材料可以是导热率较高的材料，例如石墨烯、铜等。在一些应用场景中，形成上述第一散热部件13的材料可以是石墨烯。石墨烯的材质较软，便于组装。

形成发射腔11的腔壁可以包括激光雷达100的中轴部分15、发射腔的靠近底部的壳体14、发射腔的外壳16。通常激光雷达的中轴部分15、发射腔的靠近底部的壳体14、发射腔的外壳16的温度比发射腔11内部的温度低或者相对更容易散热或者最起码不是热量的来源。上述激光雷达的中轴部分15、发射腔11的靠近底部的壳体14、发射腔的外壳16可以由一体成型工艺形成。

在一些应用场景中，上述发射腔11的靠近底部的壳体14可以与热沉连接，或者设置有用以散热的热沉。

由于导热组件部分与第一印刷电路板12平行贴装。第一印刷电路板12上的任一位置处如果处于高温状态，该位置处的热量可以传导至该导热组件部分上，再通过至少一个散热组件部分将热量传导至发射腔的腔壁。这样一来，可以避免由于仅由第一印刷电路板12将热量传导至形成发射腔的腔壁这样的散热方式引起的第一印刷电路板12的局部温度过高的现象，从而可以延长激光雷达的寿命。

请参考图2，其示出了本申请实施例提供的第一散热部件的示意性结构图。如图2所示，第一散热部件13可以包括导热组件部分131、第一散热组件部分132、第二散热组件部分(1331以及1332)及第三散热组件部分(1341以及1342)。导热组件部分131与第一散热组件部分132、第二散热组件部分及第三散热组件部分可以不共面。第一散热组件部分132可以与上述发射腔的靠近底部的壳体14相连。第二散热组件部分(1331以及1332)可以与激光雷达的中轴部分15相连或者贴合。第三散热组件部分(1341以及1342)可以至少部分地与发射腔的外壳16相连。发射腔的外壳16可以包括内表面和外表面。第三散热组件部分(1341以及1342)可以与发射腔外壳16的内表面连接，也可以与发射腔的外壳16的外表面连接。若第三散热组件部件与发射腔外壳16的外表面连接时，第三散热组件部分的散热效果更好。

在一些应用场景中，上述第一散热组件部分132、第二散热组件部分(1331以及1332)及第三散热组件部分(1341以及1342)分别与导热组件部分131的不同侧面连接。

在这些应用场景中，每一个散热组件部分都可以从导热组件部分的一个侧面伸出，且至少部分该散热组件部分与导热组件垂直。由于不同散热组件部分从导热组件部分的不同侧面伸出，且各散热组件部分均与发射腔壁连接，有利于将第一印刷电路板上热量较均匀地向周围传导，避免局部过热。

第一散热组件部分132可以与导热组件部分131垂直且与导热组件部分131的第一侧面连接。第一散热组件部分132沿由第一印刷电路板12的背面指向第一印刷电路板12的正面的第一方向延伸。上述第一侧面可以为导热组件的第一宽边所在的侧面。第一宽边可以为导热组件部分的靠近发射腔底部的边。

在这些应用场景中，上述第一散热组件部分132可以将导热组件部分131上的热量传导至发射腔的靠近底部的壳体14中，通过降低导热组件部分131的温度，来控制第一印刷电路板12的温度。

第二散热组件部分可以包括互相连接的第一子组件1331和第二子组件1332。

第一子组件1331与导热组件部分131呈第一预设夹角，且第一子组件1331与导热组件部分131的第二侧面连接。第一子组件1331可以沿由第一印刷电路板12的正面指向第一印刷电路板12的背面的第二方向延伸。第二子组件1332与第一子组件1331呈第二预设夹角；其中，第二侧面为导热组件部分的第一长边所在的侧面，第二侧面与第一侧面垂直。第二侧面为导热组件部分的第一长边所在的侧面。

第二子组件1332至少部分地与激光雷达的中轴部分15相连或者贴合。例如，每一个第一散热组件的第二子组件1332均与激光雷达的中轴部分15相连或者贴合。

这里的第一预设夹角和第二预设夹角可以是为了方便将第二子组件1332与激光雷达的中轴部分15进行贴装而设置的任意角度。第一预设夹角和第二预设夹角可以根据具体地应用场景进行设置，此处不进行限定。在一些应用场景中，上述第一预设夹角和第二预设夹角可以为直角。

进一步地，第二子组件1332至少部分地与激光雷达的中轴部分15直接连接。这里的直接连接是指部分第二子组件1332与激光雷达的中轴部分15之间仅存在粘接材料。实践中，与第二子组件1332连接的激光雷达的中轴部分15可以用于隔离激光雷达的发射腔和接收腔。这里将第二子组件与激光雷达的中轴部分直接连接，可以通过第二子组件将导热组件部分上的热量传导致激光雷达的中轴部分上，以缓解第一印刷电路板上的局部高温现象。

对于多线激光雷达，第一印刷电路板12的数量可以是两个以上。每一个第一印刷电路板12可以对应一个第一散热部件13。不同第一印刷电路板12可以叠置在同一支撑件17上。不同第一印刷电路板12各自对应的第一散热部件13中可以有部分叠置。例如不同第一印刷电路12板各自对应的第三散热组件部分间可以叠置。在一些应用场景中，不同第一印刷电路板12各自对应的第一散热组件部分也可以叠置。

在一些应用场景中，各第一印刷电路板12分别对应的第一散热组件部分132的长度可以互不相同，各第一散热组件部分132叠置，且每一第一散热组件部分132至少部分地与激光雷达的发射腔的靠近底部的壳体14直接接触连接。在这些应用场景中，每一个第一散热组件部分132均可以至少部分地与激光雷达的发射腔的靠近底部的壳体14直接连接，以便更好地散热。

请参考图3，图3示出了不同第一印刷电路板分别对应的第一散热组件部分的位置关系示意图。如图3所示，第一个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-1、第二个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-2、第三个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-3、第四个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-4叠置。

第一个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-1的长度最短，132-1可以与发射腔的靠近底部的壳体14直接连接。第二个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-2比132-1长。132-2的长出132-1的部分可以与发射腔的靠近底部的壳体14直接连接。第三个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-3比132-2长。132-3的长出132-2的部分可以与发射腔的靠近底部的壳体14直接连接。第四个第一印刷电路板的第一散热组件部分132-4比132-3长。132-4的长出132-3的部分可以与激光雷达的发射腔的靠近底部的壳体14直接连接。这里的第一个第一印刷电路板12可以是与激光雷达的中轴部分距离最近的一个第一印刷电路板。第二个第一印刷电路板12可以是与第一个第一印刷电路板距离最近的一个第一印刷电路板。第三个第一印刷电路板12可以是除第二个第一印刷电路板之外的、与第二个第一印刷电路板距离最近的一个第一印刷电路板。其他的第一印刷电路板的顺序可以依次类推。

这样一来，位于发射腔内部的各第一散热组件部分，可以直接与激光雷达的发射腔的靠近底部的壳体连接，有利于及时把第一散热组件部分上的热量传导至激光雷达的底部的热沉，以控制发射腔中的第一印刷电路板上的温度。

第三散热组件部分包括垂直连接的第三子组件1341和第四子组件1342。第三子组件可以与导热组件部分131的第三侧面连接。第三侧面可以与第一侧面平行。第三子组件1341可以沿上述第一方向延伸。第三子组件1341可以与导热组件部分131垂直。第四子组件1342可以与导热组件部分131平行，且沿第三侧面指向第一侧面的第三方向延伸。第四子组件1342至少部分地与发射腔的壳体16连接。

在这些应用场景中，将第四子组件1342与发射腔的靠近中轴的腔体15连接，可以通过第四子组件1342将导热组件上的热量传导致发射腔的中轴处，以缓解第一印刷电路板12上的局部高温现象。

需要说明的是，不同第一印刷电路板的第一散热部件的第二散热组件部分、第三散热组件部分也可以存在类似图3所示的位置关系，此处不赘述。

通过使用与导热组件部分的不同侧面连接的多个散热组件部分，可以将导热组件部分上的热量从不同方向进行传导，一方面可以加快热量的传导的速度，另一方面使得热量的传导更加均匀，从而可以有效控制发射腔中的第一印刷电路板的温度。

请参考图4，其示出了发射腔内部部件的结构示意图。如图4所示，发射腔内部除了包括第一印刷电路板12以外，还包括至少两个第二印刷电路板18以及第二散热部件19。第二印刷电路板18上设置为第一印刷电路板12供电的电源模块。

第二散热部件19可以为导热垫圈。导热垫圈19可以设置于直接相邻的两个印刷电路板18之间。在一些应用场景中，上述第二散热部件19的形状可以是柱状。

形成上述导热垫圈19的材料可以是石墨烯或者铜等热导率较高的材料。

第二散热部件19用于传导第二印刷电路板18产生的热量。第二散热部件19可以与发射腔的腔壁连接。

在一些应用场景中，激光雷达中可以设置两个以上的第二印刷电路板18。在这些应用场景中，每一个第二散热部件19可以设置在相邻的两个第二印刷电路板18之间。每两个相邻的第二印刷电路板18之间可以设置一个第二散热部件19。

这样一来，通过设置用于传导第二印刷电路板的热量的第二散热部件，可以把第二印刷电路板的热量及时传导致上述发射腔的腔壁上，从而可以避免第二印刷电路板的产生高温或者出现局部过热。

在本实施例中，通过在发射腔的第一印刷电路板上特征第一散热部件，以及对第二印刷电路板设置第二散热部件，由散热部件将第一印刷电路板和第二印刷电路板产生的热量传导至散热结构，可以将发射腔内部的热量快速地传导至发射腔的腔壁上，发射腔腔壁外可以设置热沉，从而达到快速控制发射腔内部温度的目的。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种激光雷达，其特征在于，包括发射腔，

所述发射腔内设置的部件包括至少一个第一印刷电路板以及与所述第一印刷电路板对应的片状的第一散热部件；其中

所述第一印刷电路板上设置有激光器，所述第一印刷电路板适于驱动所述激光器发射激光脉冲；

每一个第一散热部件包括导热组件部分、至少一散热组件部分，所述导热组件部分与所述至少一散热组件部分不同面；

所述导热组件部分贴装在与之对应的所述第一印刷电路板的背面；

所述至少一个散热组件部分至少部分地与形成所述发射腔的腔壁连接。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，形成所述发射腔的腔壁包括激光雷达的中轴部分、所述发射腔的靠近底部的壳体、所述发射腔的外壳；

所述散热组件部分包括第一散热组件部分、第二散热组件部分及第三散热组件部分，所述导热组件部分与第一散热组件部分、第二散热组件部分及第三散热组件部分不共面；

所述第一散热组件部分与所述发射腔的靠近底部的壳体相连；

所述第二散热组件部分与所述激光雷达的中轴部分相连；

所述第三散热组件部分与所述发射腔的外壳相连。

3.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第一散热组件部分、所述第二散热组件部分及所述第三散热组件部分分别与所述导热组件部分的不同侧面连接。

4.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，第一散热组件部分与所述导热组件部分呈所述预设夹角且与所述导热组件的第一侧面连接，所述第一散热组件部分沿由所述第一印刷电路板的背面指向所述第一印刷电路板的正面的第一方向延伸；所述第一侧面为所述导热组件部分的第一宽边所在的侧面，所述第一宽边为所述导热组件部分的靠近所述发射腔底部的边。

5.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第二散热组件部分包括互相连接的第一子组件和第二子组件；

所述第一子组件与所述导热组件部分呈第一预设夹角，且所述第一子组件与所述导热组件部分的第二侧面连接；所述第一子组件沿由所述第一印刷电路板的正面指向所述第一印刷电路板的背面的第二方向延伸；所述第二子组件与所述第一子组件呈第二预设夹角；其中，所述第二侧面为所述导热组件的第一长边所在的侧面，所述第二侧面与所述第一侧面垂直；

所述第二子组件至少部分地与所述激光雷达的中轴部分相连。

6.根据权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述第一印刷电路板的数量为两个以上，所述两个以上电路板叠置在同一支撑件上；

各所述第一印刷电路板分别对应的第一散热部件中的第一散热组件部分的长度互不相同，各所述第一散热组件部分叠置，且每一所述第一散热组件部分至少部分地与所述发射腔的靠近底部的壳体直接连接。

7.根据权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述第三散热组件部分包括垂直连接的第三子组件和第四子组件；

所述第三子组件与所述导热组件部分的第四侧面连接，所述第四侧面与所述第一侧面平行；所述第三子组件沿由所述第一印刷电路板的背面指向所述第一印刷电路板的正面的第一方向延伸，所述第三子组件与所述导热组件部分垂直；

所述第四子组件与所述导热组件部分平行，且沿所述第四侧面指向所述第一侧面的第三方向延伸；

所述第四子组件至少部分地与所述发射腔的外壳相连。

8.根据权利要求1-7之一所述的激光雷达，其特征在于，形成所述第一散热部件的材料为石墨烯。

9.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述发射腔内设置的部件还包括：至少两个第二印刷电路板以及第二散热部件；

所述第二印刷电路板上设置为所述第一印刷电路板供电的电源模块；

所述第二散热部件为导热垫圈，所述导热垫圈设置于直接相邻的两个印刷电路板之间，用于传导所述第二印刷电路板产生的热量；与所述散热结构接触。

10.根据权利要求9所述的激光雷达，其特征在于，形成所述导热垫圈的材料为石墨烯或铜。