CN111917001A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光源装置，包括基板、上电极层、发光单元、一光侦测器、围墙、透光件、及涂布层。基板包含有位于相反侧的一第一板面与一第二板面。上电极层设置于所述基板的第一板面。发光单元与光侦测器安装于所述上电极层。围墙设置于所述第一板面、并围绕于发光单元与光侦测器的外侧。透光件设置于所述围墙上。涂布层位于所述围墙内侧，并且所述涂布层涂覆于部分所述第一板面及部分所述上电极层。其中，所述涂布层能吸收或反射部分自所述发光单元发出并经由所述透光件反射的光线，以收敛所述光侦测器的光电流分布。据此，所述光源装置通过采用不同于TO‑CAN封装的构造，以符合现今各式不同要求。

Description

光源装置

技术领域

本发明涉及一种光源装置，尤其涉及一种采用涂布层来收敛光侦测器的光电流分布的光源装置。

背景技术

现有光源装置多采用TO-CAN(Transistor Outline-CAN晶体管外形罐)封装，于近年来并未有大幅的结构改良，因而逐渐难以符合各式不同要求。于是，本发明人认为上述缺陷可改善，特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

发明内容

本发明实施例在于提供一种光源装置，其能有效地改善现有光源装置所可能产生的缺陷。

本发明实施例公开一种光源装置，所述光源装置包括：一基板，包含有位于相反侧的一第一板面与一第二板面；一上电极层，设置于所述基板的所述第一板面；一发光单元与一光侦测器，安装于所述上电极层；一围墙，设置于所述第一板面、并围绕于所述发光单元与所述光侦测器的外侧；一透光件，设置于所述围墙上；以及一涂布层，位于所述围墙内侧，涂覆于部分所述第一板面及部分所述上电极层；其中，所述涂布层用来吸收或反射部分自所述发光单元发出并经由所述透光件反射的光线，以收敛所述光侦测器的光电流分布。

优选地，所述发光单元能用以发出波长介于λ1～λ2的光线，并且所述涂布层所能吸收的光谱范围涵盖λ1～λ2。

优选地，所述涂布层为进一步覆盖于所述发光单元的至少部分侧面与所述光侦测器的至少部分侧面。

优选地，所述涂布层为一吸光层，所述吸光层由光吸收剂和树脂复合物固化后形成，所述树脂复合物固化前的黏度介于600mPa·s～6000mPa·s且触变指数介于1.4～2.5之间，所述吸光层对于波长介于500纳米～950纳米的光线反射率小于10％。

优选地，所述吸光层对于所述发光单元所发出光线的反射率是50％以下。

优选地，所述吸光层对于所述发光单元所发出光线的反射率是10％以下。

优选地，所述涂布层进一步限定为一含有红外线吸收剂的涂布层。

优选地，所述涂布层进一步限定为一高反射率涂层，所述高反射率涂层由光反射颗粒和树脂复合物固化后形成，所述树脂复合物固化前的黏度介于1600mPa·s～3000mPa·s且触变指数介于1.4～2.5之间，所述高反射率涂层对于波长介于500纳米～950纳米的光线反射率大于80％。

优选地，所述围墙由液晶高分子所制成；所述围墙呈环形阶梯状且包含有：一上阶面，远离所述基板；一上梯面，相连于所述上阶面的内缘；一下阶面，位于所述上梯面的内侧，并且所述下阶面与所述第一板面的一距离小于所述上阶面与所述第一板面的一距离；至少一个收容沟，位于所述下阶面与所述上梯面之间；及一下梯面，相连于所述下阶面内缘且远离所述上阶面；其中，所述下梯面与所述第一板面包围形成有一容置槽；其中，所述光源装置包含位于至少一个所述收容沟内的一黏着胶，所述透光件设置于所述下阶面、并与所述上梯面呈间隔设置，所述透光件通过所述黏着胶而固定于所述围墙。

综上所述，本发明实施例所公开的光源装置，其采用不同于TO-CAN封装的构造，以符合现今各式不同要求。

为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。

率

附图说明

图1为本发明实施例的光源装置的立体示意图。

图2为图1的分解示意图(省略黏着胶)。

图3为图1的剖视示意图。

图4为所述光源装置未设有涂布层的剖视示意图。

图5为所述光源装置设有涂布层的剖视示意图。

图6为所述光源装置的发光单元所发出的光波长与相对应涂布层的反射率的曲线示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图6，其为本发明的实施例，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。

本实施例公开一种光源装置100，特别是指用于三维感测的光源装置100，如使用垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)或红外光的光源装置100，但本发明不以此为限，光源装置100也可选用发光二极管(LED)或激光(Laser)等。

所述光源装置100(如图1至图3所示)，包含一基板1、位于上述基板1相反两侧的一上电极层2与一下电极层3、埋置于所述基板1内的多个导通柱4、设置于所述基板1上的一围墙5、安装于所述上电极层2的一发光单元6、设置于所述围墙5上的一透光件8及连接固定上述透光件8与围墙5的一黏着胶9。

所述基板1在本实施例中大致呈方形(如：长方形或正方形)。其中，本实施例的基板1是以一陶瓷基板来说明、并包含有位于相反侧的一第一板面11与一第二板面12，基板1的材料不以上述为限，基板1也可以是电路板或其他绝缘基板。

所述上电极层2设置于上述基板1的第一板面11，所述下电极层3设置于上述基板1的第二板面12，并且埋置于上述基板1内的每个导通柱4的两端分别连接于上电极层2和下电极层3，以使所述上电极层2至下电极层3能够通过上述多个导通柱4而彼此电性连接。

所述围墙5由液晶高分子所制成且设置于基板1的第一板面11上，并且围墙5的外侧缘切齐于基板1的外侧缘，而所述上电极层2的外围部位被埋置于上述围墙5内。其中，所述围墙5呈环形阶梯状，并且本实施例的围墙5为模制成形的单件式构造，但本发明不受限于此。

进一步地说，上述围墙5由外而内依序包含有一上阶面51、相连于所述上阶面51内缘的一上梯面52、一下阶面53及相连于所述下阶面53内缘的一下梯面54。再者，所述围墙5在本实施例中包含有连接于所述上梯面52与下阶面53的两个倾斜面55，并且上述两个倾斜面55是分别相连于下阶面53的相反两侧(如：图2中的下阶面53的两个短边缘)。

其中，所述上阶面51呈方环状(如：长方环状或正方环状)且远离所述基板1，上阶面51在本实施例中也就是所述围墙5的顶面，并且较佳是平行于所述基板1的第一板面11。所述上梯面52呈方环状且垂直地相连于上阶面51内缘。所述下阶面53呈方环状且位于上梯面52的内侧，并且下阶面53较佳是平行于上阶面51，而所述下阶面53与第一板面11的一距离小于所述上阶面51与第一板面11的一距离。所述下梯面54呈方环状，下梯面54垂直地相连于下阶面53内缘且远离上阶面51，并且所述下梯面54与基板1的第一板面11包围形成有一容置槽S。

再者，所述每个倾斜面55的一侧(如：图3中的每个倾斜面55的内侧缘)与下阶面53相连形成有超过90度的一夹角，并且所述每个倾斜面55的另一侧(如：图3中的每个倾斜面55的外侧缘)与上梯面52共同构成夹角小于90度的一收容沟56。也就是说，所述围墙5的两个收容沟56位置彼此相向，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明未绘示的其他实施例中，所述围墙5也可以形成有至少一个倾斜面55及其对应的至少一个收容沟56。也就是说，所述收容沟56是位于所述下阶面53与上梯面52之间。

另，所述围墙5自下阶面53与下梯面54共同凹设形成有连通于所述容置槽S的两个凹口58，并且上述两个凹口58的位置彼此相向。其中，所述围墙5的两个凹口58较佳是分别位于下阶面53的两个长边缘中央处；也就是说，所述围墙5的两个收容沟56与两个凹口58的位置是分别对应于下阶面53的四个边缘，但本发明不受限于此。举例来说，在本发明的其他实施例中，所述围墙5也可以形成有至少一个凹口58。

如图1至图3所示(图1和图2省略黏着胶9)，所述发光单元6在本实施例中是以一垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)来说明，以提供一红外光。其中，所述发光单元6位于上述容置槽S内，并且上述发光单元6的位置较佳是对应于第一板面11的中央处。

所述透光件8在本实施例中为一透明玻璃板和设置于透明玻璃板上的光扩散聚合物(light-diffusing polymer)，上述透光件8设置于所述围墙5的下阶面53、并与上梯面52之间呈间隔设置(也就是，透光件8未接触于上梯面52)，以使上述每个凹口58构成能够连通容置槽S与一外部空间的一气流通道。

再者，所述透光件8在本实施例中通过黏着胶9而固定于所述围墙5，并且所述黏着胶9能使透光件8与下阶面53之间大致无间隙地连接，而所述围墙5的每个收容沟56用来容纳部分黏着胶9。

如图4至图6所示，本实施例的光源装置100在容置槽S内增设有安装于上电极层2上的一光侦测器7(photodiode，PD)。需先说明的是，所述光侦测器7可以检测到经透光件8或围墙5内壁反射的光线而产生光电流，如果透光件8破裂或者脱落则光电流(lightcurrent)产生变化，触发断电机制，保护人眼不受伤害。光侦测器7的光电流的另外一个作用是光电流的大小反馈控制器用以调整发光单元6的驱动电流，以保证光源恒功率输出。

然而，在实际生产过程发现，基板1表面反射及吸收光学状态差异可导致光电流差异。进一步地说，除了光源装置100的组装公差，还有一种可能的原因是因为固晶胶层B和基板1吸收或者部分吸收了在透光件8和围墙5内/基板1上表面之间不断循环的反射光，导致到达光侦测器7的光子数量不一样,从而光电流(light current)产生一定分布。再者，基板1表面的粗糙度，固晶胶层B扩散的面积有差异，将导致反射次数不同,即反射进入光侦测器7的光线能量因衰减不同。

据此，如图5所示，本实施例的光源装置100进一步包含有位于所述围墙5内侧的一吸光层10，所述吸光层10由光吸收剂和树脂复合物固化后形成，所述树脂复合物固化前的黏度介于600mPa·s～6000mPa·s且触变指数介于1.4～2.5之间，并且所述吸光层10覆盖于部分所述第一板面11及部分所述上电极层2(也可进一步覆盖于所述发光单元6的至少部分侧面及所述光侦测器7的至少部分侧面)。其中，所述吸光层10能吸收部分自所述发光单元6发出并经由所述透光件8反射的光线。

进一步地说，上述吸光层10可以是选择性吸收特定波长光的无机物或者有机物，特别指能够吸收发光单元6发射波长的材料(如：所述发光单元6能用以发出波长介于λ1～λ2的光线，并且所述吸光层10所能吸收的光谱范围涵盖λ1～λ2)。并且所述吸光层10对于发光单元6所发出光线的反射率较佳是50％以下(优选10％以下)。在一个实施例中，选用的吸光层10可以是含有红外吸收剂的硅树脂或者环氧树脂等高分子材料，红外吸收剂可以是有机或者无机粉体，例如纳米碳黑或有机红外吸收剂(如图6)，质量分数5％～20％。树脂材料可选用硅树脂，可以是含甲基或者苯基的硅树脂，优选耐热性能优异的甲基硅树脂。

再者，通过吸光层10涂敷或者部分涂敷基板1表面变异区域，将透光件8反射的光线下降到一定程度，即可认为基板1表面反射产生的光电流可基本忽略不计，及此时的基板1表面可定义为同一状态。

另，如图5与图6所示，如果所述发光单元6能够发出950nm的红外光，且上述红外光可区分为光线L1与光线L2。其中，光线L1经透光件8反射后被吸光层10吸收；光线L2经透光件8反射到达光侦测器7可产生光电流；这样因基板1表面的粗糙度，固晶胶层B扩散的面积差异可被吸光层10遮盖，分散的光电流分布可以得到收敛。

此外，如图4所示的光源装置100为对照组，以图5所示的光源装置100为第一实验组，并且以高反射率涂层取代图5所示的光源装置100的吸光层10作为第二实验组(图未示)。其中，所述高反射率涂层由光反射颗粒和树脂复合物固化后形成，光反射颗粒可以是白炭黑、三氧化二铝、二氧化钛或者硫酸钡等白色粉末中的一种或者几种组合，但不限于这样的反射颗粒，光反射颗粒质量分数约为10％～50％，因不同涂敷厚度反射率会有不同，可根据实际情况对含量进行优化调整。硅树脂可以是含甲基或者苯基的硅树脂，优选耐热性能优异的甲基硅树脂。树脂复合材料在固化前具有流变特性，其触变指数在1.4～2.5之间,粘度在1600～3000mPa·s之间。固化后的所述高反射率涂层对于波长介于500纳米～950纳米的光线反射率大于80％，(如：高反射率涂层为加成型硅树脂与白色反光材料的混合物)；所述吸光层10由环氧树脂与红外吸收剂如碳黑混合后固化形成，其中碳黑的质量分数在5％～30％之间，对波长介于500纳米～950纳米的光线反射率小于10％。其中，高反射率涂层或吸光层中的树脂成分优选耐热性能优异的硅树脂，并具备低气体释放(lowoutgassing)特性，以避免有机小分子挥发污染光探测器或者发光单元。

相较于对照组而言，第一实验组中的光侦测器7所产生的光电流平均减少22.7％，第二实验组中的光侦测器所产生的光电流平均增加16.5％。再者，相较于对照组而言，第一实验组中的光侦测器7所产生的光电流变异(variation)减少51.1％，而第二实验组中的光侦测器所产生的光电流变异减少7.9％。

由上述数据可知，所述吸光层10与高反射率涂层皆可以收敛光电流分布，其原理在于：高反射率涂层或者吸光层10可以遮蔽光源装置100内部的光反射面、上电极层2、固晶胶层B、及发光单元6侧面等部位，因所述高反射率涂层和吸光层10对光的反射或者吸收有很好的一致性，所以可以减少上电极层2粗糙度变异及固晶胶层B溢出面积等变异所带来的光学性质影响。该高反射率涂层和吸光层10可覆盖或者部分覆盖固晶导电胶,可阻止因为高温高湿使用环境导致的银离子迁移问题而影响光源装置的信赖性。

进一步地说，所述吸光层10对光电流分布的收敛作用要优于高反射率涂层是因为高反射率涂层在涂敷及固化过程中因表面张力和固化收缩作用会有不平的表面结构，例如褶皱或者/和凹陷，因而呈现出不同的反射性，但吸光层10因对光有强烈的吸收，且其表面结构不会导致较大的吸收变化，因而会比较收敛。

此外，所述高反射率涂层或者吸光层10于本实施例中可被定义为一涂布层，其在固化前需要具备一定的流变特性，以便可以充分涂覆于基板1或者其他区域(例如：弧状金属线内侧、光侦测器7与围墙5之间的间隙)、并能够覆盖固晶胶层B、且在发光单元6侧面形成有一定的爬胶高度(fillet height)。也就是说，所述高反射率涂层或者吸光层10形成有不同的厚度及面积，会造成反射面积的差异，进而影响光电流分布(如：收敛所述光侦测器的光电流分布)。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的专利范围内。

Claims (9)

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括：

一基板，包含有位于相反侧的一第一板面与一第二板面；

一上电极层，设置于所述基板的所述第一板面；

一发光单元与一光侦测器，安装于所述上电极层；

一围墙，设置于所述第一板面、并围绕于所述发光单元与所述光侦测器的外侧；

一透光件，设置于所述围墙上；以及

一涂布层，位于所述围墙内侧，涂覆于部分所述第一板面及部分所述上电极层；其中，所述涂布层用来吸收或反射部分自所述发光单元发出并经由所述透光件反射的光线，以收敛所述光侦测器的光电流分布。

2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述发光单元能用以发出波长介于λ1～λ2的光线，并且所述涂布层所能吸收的光谱范围涵盖λ1～λ2。

3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述涂布层为进一步覆盖于所述发光单元的至少部分侧面与所述光侦测器的至少部分侧面。

4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述涂布层为一吸光层，所述吸光层由光吸收剂和树脂复合物固化后形成，所述树脂复合物固化前的黏度介于600mPa·s～6000mPa·s且触变指数介于1.4～2.5之间，所述吸光层对于波长介于500纳米～950纳米的光线反射率小于10％。

5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述吸光层对于所述发光单元所发出光线的反射率是50％以下。

6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述吸光层对于所述发光单元所发出光线的反射率是10％以下。

7.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述涂布层进一步限定为一含有红外线吸收剂的涂布层。

8.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述涂布层进一步限定为一高反射率涂层，所述高反射率涂层由光反射颗粒和树脂复合物固化后形成，所述树脂复合物固化前的黏度介于1600mPa·s～3000mPa·s且触变指数介于1.4～2.5之间，所述高反射率涂层对于波长介于500纳米～950纳米的光线反射率大于80％。

9.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述围墙由液晶高分子所制成；所述围墙呈环形阶梯状且包含有：

一上阶面，远离所述基板；

一上梯面，相连于所述上阶面的内缘；

一下阶面，位于所述上梯面的内侧，并且所述下阶面与所述第一板面的一距离小于所述上阶面与所述第一板面的一距离；

至少一个收容沟，位于所述下阶面与所述上梯面之间；及

一下梯面，相连于所述下阶面内缘且远离所述上阶面；其中，所述下梯面与所述第一板面包围形成有一容置槽；

其中，所述光源装置包含位于至少一个所述收容沟内的一黏着胶，所述透光件设置于所述下阶面、并与所述上梯面呈间隔设置，所述透光件通过所述黏着胶而固定于所述围墙。

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