CN209709376U - 芯片加热电路和光学模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种芯片加热电路，包括芯片单元和邻近所述芯片单元设置的加热单元，所述加热单元用于在所述芯片单元启动之前加热所述芯片单元并使所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。本实用新型芯片加热电路和光学模组能够在芯片单元启动前对其加热，使得所述芯片单元在低温时仍然可以正常使用，给用户带来较好的体验。

Description

芯片加热电路和光学模组

技术领域

本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种芯片加热电路和光学模组。

背景技术

随着技术进步和人们生活水平提高，例如手机、平板电脑、相机等电子设备得到了广泛使用。电子设备的光学模组芯片和电子元件一般会有一个正常工作的温度范围，例如，手机的图像传感器可正常工作的温度范围是0摄氏度至45摄氏度。温度过低时，比如零下低温环境中，图像传感器等可能无法正常工作，导致用户使用体验较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有低温时保证芯片正常工作的芯片加热电路和光学模组。

本实用新型的一个方面公开了一种芯片加热电路，包括芯片单元和邻近所述芯片单元设置的加热单元，所述加热单元用于在所述芯片单元启动之前加热所述芯片单元并使所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。

进一步的，所述加热单元为设置在所述芯片单元上的电阻性器件。

进一步的，所述加热单元为设置在所述芯片单元的底座上的电阻性器件。

进一步的，所述芯片单元包括VCSEL芯片。

本实用新型的另一个方面公开了一种光学模组，所述光学模组包括芯片单元、加热单元和驱动单元，所述驱动单元用于分别为所述芯片单元和加热单元提供工作电流和加热电流，所述芯片单元可发射光束，所述加热单元用于在所述芯片单元启动前加热所述芯片单元并使所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。

进一步的，所述芯片单元包括VCSEL芯片。

进一步的，所述加热单元为电阻性器件，所述加热单元设置在所述芯片单元表面或内部，或者与所述芯片单元间隔设置。

进一步的，所述光学模组还包括底座，所述芯片单元和加热单元设置在所述底座上，所述加热单元紧贴或间隔所述芯片单元设置。

进一步的，所述加热单元具有固定加热时间，所述加热单元在所述固定加热时间的加热后保证所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。

进一步的，所述加热电流范围为100mA～1000mA。

相较于现有技术，本实用新型芯片加热电路和光学模组能够在芯片单元启动前对其加热，使得所述芯片单元在低温时仍然可以正常使用，给用户带来较好的体验。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的示意图；

图2是本实用新型的一个实施例的示意图；

图3是本实用新型的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请文件中所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

本实用新型提供一种芯片加热电路，所述芯片加热电路包括芯片单元和邻近该芯片单元的加热单元，所述加热单元用于在所述芯片单元启动前给所述芯片单元加热并使所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。所述芯片单元用于提供光束。

本实用新型还提供一种光学模组，所述光学模组包括芯片单元、加热单元和驱动单元，所述驱动单元用于分别为所述芯片单元和加热单元提供工作电流和加热电流，所述芯片单元可发射光束，所述加热单元用于在所述芯片单元启动前加热所述芯片单元并使所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。

请参阅图1，本实用新型光学模组的一个实施例中，其包括底座10、镜筒13、设置在底座上的芯片单元11和加热单元12，以及设置在所述芯片单元11上方的透镜14。本实施例中，所述芯片单元11包括VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)芯片，所述加热单元12为电阻性器件，例如但不限于电阻器，所述加热单元12的电阻性器件的电阻值不大于100欧。所述芯片单元11发出光束被透镜所述透镜14会聚或发散后出射到外部。本实用新型的变更实施例中，所述光学模组还包括设置在所述透镜上方的光学衍射元件(Diffraction Optical Element,DOE)。本实施例中，所述加热单元12包围所述芯片单元11设置。本实用新型其他或变更实施例中，所述加热单元12还可以邻近所述芯片单元11设置或设置在所述芯片单元11表面或内部。

所述加热单元12用于在所述芯片单元11启动前对所述芯片单元11进行加热。

请参阅图2，所述光学模组还包括驱动单元15，所述驱动单元15连接所述加热单元12和所述芯片单元11，用于驱动所述芯片单元11工作和给所述加热单元12提供充电电流。所述加热单元12接收来自驱动单元15的充电电流并将电能转换为热能，实现对所述芯片单元11加热。所述加热单元12完成加热后停止提供电流。一般地，所述加热单元12的充电电流可为100mA～1000mA(毫安)。

本请参阅图3，本实用新型芯片加热电路的一个实施例中，实施例中，所述加热单元22包括电阻值为R的加热材料，所述加热单元22的电压降为|VH-VL|，所述加热单元22加热功率P为：

P＝|VH-VL|²/R

时间T内的加热量W为：

W＝|VH-VL|²·T/R

根据上述加热量计算公式可以得到所述加热单元22的加热时间相对于加热量的对应函数关系。对于芯片单元21，通过预先测试可以得到加热量W相对于其温度增加的关系式：

W＝m·△t

其中，△t为芯片单元21的增加的温度，m为常量系数。

定义t0为所述芯片单元102的最低正常工作温度，t1为芯片单元21实际温度，那么可以得到所述芯片单元102正常工作需要的增加的温度△t＝|t0-t1|，从而W＝m·|t0-t1|＝|VH-VL|²·T/R。

综上可得：

T＝m·|t0-t1|·R/|VH-VL|²

本实用新型的变更实施例中，上述t1的值是预先设定的一个较小温度值，例如零下40℃，该数值通常小于实际温度数值。此时，根据芯片单元21的预设温度t1可以计算得到加热单元22的固定加热时间T，那么在所述芯片单元21启动前所述加热单元22会在固定的时间T内给所述芯片单元加热，所述加热单元22在所述固定加热时间的加热后保证所述芯片单元21的温度不小于最低正常工作温度。

所述芯片单元21接收来自驱动单元(图未示)的工作电压VDD和地电压GND，所述加热单元22沿所述芯片单元21边缘设置在所述芯片单元21上，所述加热单元22接收来自驱动单元的高电平电压VH和低电平电压VL。本实用新型的另一实施例中，所述VH为电源电压VDD，所述VL为地电压GND。

本实用新型的另一实施例中，所述芯片加热电路还包括设置在所述芯片单元21内的温度传感器，用于在所述芯片单元21启动前检测其温度。当检测结果对应所述芯片单元21的温度低于正常工作温度时，所述加热单元105被施加高电平电压VH和低电平电压VL，并将电能转换成热能，从而对所述芯片单元21实现加热。需要注意的是，本实用新型并不以此为限，在本实用新型的一个实施例中，所述加热单元22的加热时间可以是固定的时间，在所述固定时间内加热然后停止所述加热单元22供电。该固定时间满足所述加热单元22在被施加充电电流时能够保证将所述芯片单元21从零下40℃加热到0℃，充电电流大小可为100mA～1000mA(毫安)。本实用新型的另一实施例中，所述芯片单元21正常工作所需温度t0为其正常工作的温度范围的中间值。

本实施例中，所述加热单元22部分设置在所述芯片单元21表面，可在通电时对所示芯片单元21进行加热。所述芯片单元21例如但不限于是VCSEL芯片或其他芯片。本实用新型并不以此为限制，在本实用新型的另一些实施例中，所述加热单元22可以设置在所述芯片单元21内部，或所述加热单元22和所述芯片单元21可以是紧贴设置，或者间隔设置。

本实用新型的另外一些实施例中，所述加热单元22可以具有不同形状或结构设置，例如可以Z字形，回字形，田字形，螺旋形等。所述加热单元22可以位于所述芯片单元21边缘，或芯片单元的中间区域，或者充满所述芯片单元21的对应区域。

相较于现有技术，本实用新型光学模组和方法能够检测芯片单元温度并在低于正常工作温度时对其进行加热，使得用户在低温时仍然可以正常使用上述光学模组，给用户带来较好的体验。

本实用新型说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。权利要求书中所使用的术语不应理解为将实用新型限制于本说明书中所公开的特定实施例。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种芯片加热电路，其特征在于，包括芯片单元和邻近所述芯片单元设置的加热单元，所述加热单元用于在所述芯片单元启动之前加热所述芯片单元并使所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。

2.根据权利要求1所述的芯片加热电路，其特征在于，所述加热单元为设置在所述芯片单元上的电阻性器件。

3.根据权利要求1所述的芯片加热电路，其特征在于，所述加热单元为设置在所述芯片单元的底座上的电阻性器件。

4.根据权利要求1所述的芯片加热电路，其特征在于，所述芯片单元包括VCSEL芯片。

5.一种光学模组，其特征在于，所述光学模组包括芯片单元、加热单元和驱动单元，所述驱动单元用于分别为所述芯片单元和加热单元提供工作电流和加热电流，所述芯片单元可发射光束，所述加热单元用于在所述芯片单元启动前加热所述芯片单元并使所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。

6.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述芯片单元包括VCSEL芯片。

7.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述加热单元为电阻性器件，所述加热单元设置在所述芯片单元表面或内部，或者与所述芯片单元间隔设置。

8.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括底座，所述芯片单元和加热单元设置在所述底座上，所述加热单元紧贴或间隔所述芯片单元设置。

9.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述加热单元具有固定加热时间，所述加热单元在所述固定加热时间的加热后保证所述芯片单元的温度不小于最低正常工作温度。

10.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述加热电流范围为100mA～1000mA。