CN205014308U - 光引擎 - Google Patents

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Abstract

本实用新型模型涉及一种光引擎。基于LED的高功率均匀光引擎包含：具有共同阳极及超过0.85的填充因子的LED的阵列，所述共同阳极具有热扩散功能；及热连接到所述共同阳极的主动散热器。

Description

光引擎
技术领域
本实用新型大体上涉及光源，且更特定地说涉及基于LED的光源。
背景技术
已知用于各种应用的各种类型的光源。直写应用期望高度均匀、高功率光源。
实用新型内容
本实用新型力图提供一种高度均匀的基于LED的光源。
因此，根据本实用新型的优选实施例提供一种基于LED的高功率均匀光引擎，其包含具有共同阳极及超过0.85的填充因子的LED的阵列，所述共同阳极具有热扩散功能，且包含热连接到共同阳极的主动散热器。
优选地，所述基于LED的高功率均匀光引擎还包含热连接于所述共同阳极与所述主动散热器之间的热扩散器。此外，所述基于LED的高功率均匀光引擎还包含将所述热扩散器接合到所述共同阳极的导电及导热黏着剂。
根据本实用新型的优选实施例，通过每平方毫米LED辐射面积大于一安培的电流以连续操作模式驱动LED阵列。此外，所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有每平方毫米LED辐射面积至少四瓦特的冷却能力。
优选地，通过每平方毫米LED辐射面积大于三安培的电流以连续操作模式驱动LED阵列。此外，所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有每平方毫米LED辐射面积至少12瓦特的冷却能力。
根据本实用新型的优选实施例，通过每平方毫米LED辐射面积大于六安培的电流以连续操作模式驱动LED阵列。此外，所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有每平方毫米LED辐射面积至少24瓦特的冷却能力。
优选地，通过至少三倍于由LED的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动LED阵列。更优选地，通过至少六倍于由LED的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动LED阵列。最优选地，通过至少12倍于由LED的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动LED阵列。
根据本实用新型的优选实施例，LED阵列经布置以具有至少90％的填充因子。更优选地，所述LED阵列经布置以具有至少95％的填充因子。甚至更优选地，所述LED阵列经布置以具有100％的填充因子。
优选地，所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有足够耗散来自所述阵列的足够热量的冷却能力，以便维持不超过由LED的制造者指定的最大结温度的LED结温度。
根据本实用新型的优选实施例，所述LED阵列包含全部形成于单一硅衬底上且在第一波长范围内操作的第一多个LED。此外，所述LED阵列还包含全部形成于单一硅衬底上且在第二波长范围内操作的第二多个LED。
附图说明
由以下详细描述结合图式将更完全了解及明白本实用新型，其中：
图1是在直写系统的背景下的基于LED的高功率均匀光引擎的简化说明；及
图2是图1的基于LED的高功率均匀光引擎的部分的简化侧视图及截面说明，截面说明是沿着图2中的线A-A截取。
具体实施方式
现参考图1，其是在直写系统的背景下的基于LED的高功率均匀光引擎的简化说明，且参考图2，其是图1的基于LED的高功率均匀光引擎的部分的简化侧视图及截面说明。
如图1中所见，提供基于LED的高功率均匀光引擎100，其被展示为安装在安装于底盘(例如由以色列雅夫内Orbotech有限公司提供的ParagonTM划线机中使用的底盘)上的扫描平台102中，底盘可提供相对于衬底104的多达三轴扫描。优选地采用光引擎100以用于在感光材料(例如焊料掩膜或涂布光致抗蚀剂的衬底或膜)上直写。
根据本实用新型的优选实施例，光引擎100通常包含LED阵列子系统106及均质化光导110，均质化光导110通常为玻璃或另一透明材料(例如塑料或石英)，具有约5mm×10mm的尺寸的典型输出面，从包含具有共同阳极116的LED114的阵列112的基于LED的高功率均匀光源接收光输出。优选阵列112包含依4×2配置布置的总共八个LED114。
如图2中可见，通常通过导电及导热黏着剂118接合LED114与共同阳极116。
如图2的所说明实施例中进一步可见，通常经由导体120(例如导线)将LED114中的每一者的阴极连接到附接到隔离衬底124的衬垫122，隔离衬底124通常由PCB层压材料制成。每一衬垫122是经由导体(未展示)连接到供应电力且控制个别LED114中的每一者的连接器126的不同接脚。
光引擎100还通常连接到合适成像/聚焦光学部件，所述成像/聚焦光学部件从均质化光导110接收输出光束且将光束聚焦于衬底104上的所需位置上。在图1中展示的所说明实施例中，成像/聚焦光学部件包含第一透镜组合件130、空间光调制器132，所述空间光调制器132从均质化光导110接收高度空间均匀光束(通常在350nm到420nm之间延伸的光谱内)且将所述光束经由第二透镜组合件134引导到衬底104上。此外，可提供光束分光器138以将光的部分引导到光功率计138上以监测光功率。
光引擎100还可包含位于LED阵列子系统106与均质化光导110之间的额外透镜组(未展示)，以从LED阵列子系统106有效地收集照明光且将照明光引导朝向光导110。
本实用新型的特定特征是LED114的阵列112具有超过0.85、更优选地超过0.9且甚至更优选地超过0.95的填充因子，即，LED表面面积对阵列总面积的比例。在一些实施例中，LED阵列经布置以具有100％的填充因子。例如，在4乘4LED的阵列中，其中每一LED大小为1mm×1mm，且LED中的每一者之间的距离是50微米，填充因子将为(4/4.15)2，或约0.93。
本实用新型的进一步特定特征是共同阳极116具有热扩散功能。在所说明实施例中，LED114的阵列112的总面积约在8平方毫米与10平方毫米之间，且共同阳极116的总面积约为100平方毫米。
根据本实用新型的一个实施例，在图2中可见，提供与共同阳极116热接触的额外热扩散器140。在此实施例中，共同阳极116优选形成为涂布额外热扩散器140的传导层。替代地，如图2的所说明实施例中可见，通过导热黏着剂144接合额外热扩散器140与共同阳极116。
优选地提供主动散热器150，主动散热器150与共同阳极116直接热接触，或如图2中尤其可见，主动散热器150经由额外热扩散器140与共同阳极116热接触。在图2的所说明实施例中，通过导热黏着剂152将额外热扩散器140与主动散热器150接合。替代地，可消除额外热扩散器140且可通过导热黏着剂152接合共同阳极116与主动散热器150。替代地，共同阳极116可形成为涂布散热器150的传导层，因此消除导热黏着剂152。
优选地，相邻LED114之间的间距小于50微米。更优选地，相邻LED114之间没有间距。
根据本实用新型的优选实施例，通过每平方毫米LED114的辐射面积大于一安培的电流以连续操作模式驱动LED114的阵列112。更优选地，所述电流为每平方毫米LED114的辐射面积大于三安培。甚至更优选地，所述电流为每平方毫米LED114的辐射面积大于六安培。
根据本实用新型的优选实施例，通过至少三倍于由LED114的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动LED114的阵列112。更优选地，通过至少六倍于由LED114的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动LED114的阵列112。最优选地，通过至少12倍于由LED114的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动LED114的阵列112。
优选地，通过共同阳极116(具有或不具有额外热扩散器140)及主动散热器150中的至少一者提供每平方毫米LED114的辐射面积至少4瓦特的冷却能力。更优选地，通过共同阳极116(具有或不具有额外热扩散器140)及主动散热器150中的至少一者提供每平方毫米LED114的辐射面积至少12瓦特的冷却能力。最优选地，通过共同阳极116(具有或不具有额外热扩散器140)及主动散热器150中的至少一者提供每平方毫米LED114的辐射面积至少24瓦特的冷却能力。
本实用新型的特定特征是足够耗散来自LED114的阵列112的足够热量以便维持不超过由LED的制造者指定的最大结温度的LED结温度的冷却能力是由共同阳极116(具有或不具有额外热扩散器140)及主动散热器150中的至少一者提供。根据优选实施例，通过热传感器160(例如紧邻LED阵列112定位的热敏电阻)监测LED结温度。
根据本实用新型的优选实施例，LED114的阵列112包含全部形成于单一硅衬底上且在第一波长范围(通常从350nm到390nm)内操作的第一多个LED114。阵列112还可包含全部形成于单一硅衬底上且在第二波长范围(通常从390nm到420nm)内操作的第二多个LED114。应明白，任何合适波长范围可用于LED114的阵列112，且可在不同波长范围中操作LED中的每一者。
优选地，LED114的阵列112可购自中华民国台湾苗栗县竹南镇350新竹科学工业园区科中路11号3楼(3F,No.11KeJungRd.,Chu-NanSite,HsinchuSciencePark,Chu-Nan350,Miao-LiCounty,Taiwan,R.O.C)旭明光电(SEMILEDSOptoelectronics)股份有限公司或美国北卡罗来纳州达勒姆邮编27703硅路4600号科瑞有限公司(Cree,Inc.,4600SiliconDr.,Durham,NorthCarolina,27703)。
所属领域技术人员将明白，本实用新型并不受上文特别展示及描述的限制。实情是本实用新型的范围由所附且包含在阅读前述内容后所属领域技术人员将想到的且不在现有技术中的变动及修改的权利要求书界定。

Claims (20)

1.一种基于LED的高功率均匀光引擎，其特征在于包括：
具有共同阳极及超过0.85的填充因子的LED的阵列，所述共同阳极具有热扩散功能；以及
热连接到所述共同阳极的主动散热器。
2.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于还包括热连接于所述共同阳极与所述主动散热器之间的热扩散器。
3.根据权利要求2所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于还包括将所述热扩散器接合到所述共同阳极的导电及导热黏着剂。
4.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过每平方毫米所述LED的辐射面积大于一安培的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
5.根据权利要求4所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有每平方毫米所述LED的所述辐射面积至少四瓦特的冷却能力。
6.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过每平方毫米所述LED的辐射面积大于三安培的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
7.根据权利要求6所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有每平方毫米所述LED的所述辐射面积至少12瓦特的冷却能力。
8.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过每平方毫米所述LED的辐射面积大于六安培的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
9.根据权利要求8所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有每平方毫米所述LED的所述辐射面积至少24瓦特的冷却能力。
10.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过至少三倍于由所述LED的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
11.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过至少六倍于由所述LED的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
12.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过至少12倍于由所述LED的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
13.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述LED阵列经布置以具有至少90％的填充因子。
14.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述LED阵列经布置以具有至少95％的填充因子。
15.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述共同阳极及所述主动散热器中的至少一者具有足够耗散来自所述阵列的足够热量的冷却能力，以便维持不超过由所述LED的制造者指定的最大结温度的LED结温度。
16.根据权利要求1所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述LED阵列包含全部形成于单一硅衬底上且在第一波长范围内操作的第一多个LED。
17.根据权利要求15所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中所述LED阵列还包括全部形成于单一硅衬底上且在第二波长范围内操作的第二多个LED。
18.根据权利要求2所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过每平方毫米所述LED的辐射面积大于一安培的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
19.根据权利要求2所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过每平方毫米所述LED的辐射面积大于六安培的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
20.根据权利要求2所述的基于LED的高功率均匀光引擎，且其特征在于其中通过至少三倍于由所述LED的制造者指定的额定电流的电流以连续操作模式驱动所述LED阵列。
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