CN211743672U - 一种激光光源模块及3d激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光光源模块及3D激光雷达，包括：封装壳体，封装壳体设置有多个第一外接引脚和多个第二外接引脚；设置于封装壳体内的氮化铝热沉，氮化铝热沉的芯片区处设置有多个第一电极和第二电极；电连接于第一电极和第二电极之间的至少一个单管激光器芯片；与多个第一外接引脚和多个第二外接引脚电连接的驱动电路板。通过优化激光光源模块中的单管激光器芯片的数量，同时采用散热效果更好的氮化铝热沉，能够保证激光光源模块实现高功率、高重频、窄脉冲上升沿、寿命长的目的；将所有单管激光器芯片均集成于同一氮化铝热沉且封装于同一封装壳体中，使得激光光源模块结构紧凑且降低成本，易与3D激光雷达进行整机装配而提高可靠性。

Description

一种激光光源模块及3D激光雷达

技术领域

本实用新型涉及3D(three dimensional，三维)激光雷达技术领域，更为具体的说，涉及一种激光光源模块及3D激光雷达。

背景技术

3D激光雷达是一种利用激光器的照明光源，是一种依据ToF测距原理且可提供3D图像和点云数据的光电传感器。远距离3D激光雷达需要高峰值功率(如大于1000W)、窄上升沿(如小于5ns)、高可靠性的激光照明光源。但是，目前现有应用于3D激光雷达上的照明光源主要有bar条(巴条)堆叠封装的照明光源、基于光纤耦合的照明光源以及To封装的照明光源，但是现有的照明光源或存在功率低、或存在体积大、或存在成本高等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种激光光源模块及3D激光雷达，有效解决了现有技术存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种激光光源模块，包括：

封装壳体，所述封装壳体设置有多个第一外接引脚和多个第二外接引脚；

设置于所述封装壳体内的氮化铝热沉，所述氮化铝热沉划分有多个芯片区，所述芯片区处设置有多个第一电极和第二电极，且所述第一电极与所述第一外接引脚一一对应电连接，所述第二电极与所述第二外接引脚一一对应电连接；

电连接于所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个单管激光器芯片；

以及，与所述多个第一外接引脚和所述多个第二外接引脚电连接的驱动电路板。

可选的，所述第一电极和所述第二电极之间电连接有串联的第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片，其中，所述芯片区处还设置有：

设置于所述第一电极和所述第二电极之间的第一连接电极至第N-1连接电极，N为不小于2的整数；其中，所述第一单管激光器芯片的正极与所述第一电极电连接，所述第N单管激光器芯片的负极与所述第二电极电连接，以及，第i单管激光器芯片的正极与第i-1连接电极电连接，第j单管激光器芯片的负极与第j连接电极电连接，i为大于1且不大于N的整数，j为小于N的正整数。

可选的，所述第一电极和所述第二电极之间电连接有并联的第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片，N为不小于2的整数；

其中，所述第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片的正极均与所述第一电极电连接，且所述第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片的负极均与所述第二电极电连接。

可选的，所述单管激光器芯片的正极通过金丝键合方式与相应电极电连接；

及，所述单管激光器芯片的负极通过焊接方式固定电连接于相应电极上。

可选的，所述第一电极和所述第二电极通过焊接方式与各自相应的外接引脚电连接。

可选的，所述单管激光器芯片为峰值为120W的905nm的单管激光器芯片。

可选的，所述单管激光器芯片为隧道结叠层的单管激光器芯片。

可选的，所述驱动电路板与所述第一外接引脚和所述第二外接引脚通过焊接方式固定。

可选的，所述激光光源模块还包括：

固定于所述封装壳体且位于所述单管激光器芯片的出光方向上的出光窗口镜片。

相应的，本实用新型还提供了一种3D激光雷达，包括上述的激光光源模块。

相较于现有技术，本实用新型提供的技术方案至少具有以下优点：

本实用新型提供了一种激光光源模块及3D激光雷达，包括：封装壳体，所述封装壳体设置有多个第一外接引脚和多个第二外接引脚；设置于所述封装壳体内的氮化铝热沉，所述氮化铝热沉划分有多个芯片区，所述芯片区处设置有多个第一电极和第二电极，且所述第一电极与所述第一外接引脚一一对应电连接，所述第二电极与所述第二外接引脚一一对应电连接；电连接于所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个单管激光器芯片；以及，与所述多个第一外接引脚和所述多个第二外接引脚电连接的驱动电路板。

由上述内容可知，本实用新型提供的技术方案，通过优化激光光源模块中的单管激光器芯片的数量，且同时采用散热效果更好的氮化铝热沉，进而能够保证激光光源模块实现高功率、高重频、窄脉冲上升沿、寿命长的目的；同时将所有单管激光器芯片均集成于同一氮化铝热沉且封装于同一封装壳体中，使得激光光源模块结构紧凑且降低了成本，进而易与3D激光雷达进行整机装配而提高可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种激光光源模块的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种激光光源模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种激光光源模块的结构示意图。

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，都属于本实用新型保护的范围。

正如背景技术所述，目前现有应用于3D激光雷达上的照明光源主要有bar条(巴条)堆叠封装的照明光源、基于光纤耦合的照明光源以及To封装的照明光源，但是现有的照明光源或存在功率低、或存在体积大、或存在成本高等问题。具体的，bar条堆叠封装模块需要几百安以上的驱动电流，光脉冲上升沿很难做窄，使用重频低，不易操作，可靠性差，成本很高；而基于光纤耦合的照明光源目前都是单芯片，激光器峰值功率低于100W，而且由于传统封装造成的电寄生效应比较明显，同样光脉冲上升沿很难做窄；而单个To封装的脉冲激光器功率大约在75W左右，如果需要高功率的照明光源，需要多个To封装的脉冲激光器组装到一起，体积比较大，装配一致性也很难保证，散热也不容易处理，因此并不适合做高功率照明光源。

基于此，本实用新型提供了一种激光光源模块及3D激光雷达，有效解决了现有技术存在的技术问题，为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下，具体结合图1至图3对本实用新型提供的技术方案进行详细的描述。

参考图1所示，为本申请实施例提供的一种激光光源模块的结构示意图，其中，激光光源模块包括：

封装壳体100，所述封装壳体100设置有多个第一外接引脚210和多个第二外接引脚220；

设置于所述封装壳体100内的氮化铝热沉300，所述氮化铝热沉300划分有多个芯片区310，所述芯片区310处设置有多个第一电极321和第二电极322，且所述第一电极321与所述第一外接引脚210一一对应电连接，所述第二电极322与所述第二外接引脚220一一对应电连接；

电连接于所述第一电极321和所述第二电极322之间的至少一个单管激光器芯片400；

以及，与所述多个第一外接引脚210和所述多个第二外接引脚220电连接的驱动电路板500。

需要说明的是，本实用新型提供的驱动电路板可以集成有多个驱动电路，每一驱动电路可以对应驱动一个芯片区处的单管激光器芯片；或者，一个驱动电路可以对应驱动多个芯片区处的单管激光器芯片，以减少驱动电路的数量，对此本实用新型不做具体限制，需要根据实际应用进行具体设计。

可以理解的，本实用新型提供的技术方案，通过优化激光光源模块中的单管激光器芯片的数量，且同时采用散热效果更好的氮化铝热沉，进而能够保证激光光源模块实现高功率、高重频、窄脉冲上升沿、寿命长的目的；同时将所有单管激光器芯片均集成于同一氮化铝热沉且封装于同一封装壳体中，使得激光光源模块结构紧凑且降低了成本，进而易与3D激光雷达进行整机装配而提高可靠性。

在本实用新型提供的一实施例中，本实用新型提供的芯片区处可以设置有多个单管激光芯片，其中，多个单管激光芯片可以串联连接。其中，本实用新型提供的所述第一电极和所述第二电极之间电连接有串联的第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片，其中，所述芯片区处还设置有：

设置于所述第一电极和所述第二电极之间的第一连接电极至第N-1连接电极，N为不小于2的整数；其中，所述第一单管激光器芯片的正极与所述第一电极电连接，所述第N单管激光器芯片的负极与所述第二电极电连接，以及，第i单管激光器芯片的正极与第i-1连接电极电连接，第j单管激光器芯片的负极与第j连接电极电连接，i为大于1且不大于N的整数，j为小于N的正整数。

具体参考图1所示，本实用新型提供的激光光源模块的芯片区310处，第一电极321和第二电极322之间可以串联有第一单管激光器芯片410和第二单管激光器芯片420，且第一电极321和第二电极322之间设置有第一连接电极323。其中，第一单管激光器芯片410的正极与第一电极321电连接，第一单管激光器芯片410的负极与第一连接电极323电连接；以及，第二单管激光器芯片420的正极与第一连接电极323电连接，第二单管激光器芯片420的负极与第二电极322电连接，进而实现第一单管激光器芯片410和第二单管激光器芯片420的串联连接。

可选的，本实用新型提供的所述单管激光器芯片可以为峰值为120W的905nm的单管激光器芯片；参考图1所示，本实用新型提供的激光光源模块可以包括有10个单管激光器芯片，使得整个激光光源模块的峰值功率可实现1000W以上、重频大于200kHz、脉冲上升沿小于5ns且寿命大于30000小时的目的。其中，本实用新型提供的激光光源模块包括有5个芯片区，驱动电路板500可以包括有5个驱动电路，每一驱动电路分别连接每一芯片区310处的第一电极321和第二电极322；该5个驱动电路可以串联连接，故5个驱动电路可以由一个触发信号进行触发；其中，触发信号可以来自3D激光雷达的脉冲信号源。需要说明的是，本实用新型提供的单管激光器芯片的功率峰值及波长还可以为其他参数，且激光光源模块所包括的单管激光器芯片的数量还可以为其他数量，通过优化单管激光器芯片的功率、波长及数量等参数，达到满足实际需求的目的。

在本实用新型提供的一实施例中，本实用新型提供的芯片区处设置有多个单管激光芯片时，多个单管激光芯片可以并联连接。其中，本实用新型提供的所述第一电极和所述第二电极之间电连接有并联的第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片，N为不小于2的整数；

其中，所述第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片的正极均与所述第一电极电连接，且所述第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片的负极均与所述第二电极电连接。

具体参考图2所示，为本实用新型提供的另一种激光光源模块的结构示意图，其中，激光光源模块包括有第一电极321和第二电极322；以及，包括有第一单管激光器芯片410和第二单管激光器芯片420。其中，第一单管激光器芯片410和第二单管激光器芯片420的正极均与第一电极321电连接，且第一单管激光器芯片410和第二单管激光器芯片420的负极均与第二电极322电连接。进一步的，为了避免出现出光遮挡的情况，并联的所有单管激光器芯片之间并列排列。

可选的，本实用新型提供的所述单管激光器芯片可以为峰值为120W的905nm的单管激光器芯片；参考图2所示，本实用新型提供的激光光源模块可以包括有10个单管激光器芯片，使得整个激光光源模块的峰值功率可实现1000W以上、重频大于200kHz、脉冲上升沿小于5ns且寿命大于30000小时的目的。其中，本实用新型提供的激光光源模块包括有5个芯片区，驱动电路板500可以包括有5个驱动电路，每一驱动电路分别连接每一芯片区310处的第一电极321和第二电极322；该5个驱动电路可以串联连接，故5个驱动电路可以由一个触发信号进行触发；其中，触发信号可以来自3D激光雷达的脉冲信号源。需要说明的是，本实用新型提供的单管激光器芯片的功率峰值及波长还可以为其他参数，且激光光源模块所包括的单管激光器芯片的数量还可以为其他数量，通过优化单管激光器芯片的功率、波长及数量等参数，达到满足实际需求的目的。

在本实用新型上述任意一实施例中，本实用新型提供的所述单管激光器芯片的正极可以通过金丝键合方式与相应电极电连接；

及，所述单管激光器芯片的负极可以通过焊接方式固定电连接于相应电极上，其中，焊接时焊料可以采用银胶。

在本实用新型上述任意一实施例中，本实用新型提供的所述第一电极和所述第二电极通过焊接方式与各自相应的外接引脚电连接，其中，焊接时可以采用Au(占比80％)Sn(占比20％)焊片焊接。

在本实用新型上述任意一实施例中，本实用新型提供的所述单管激光器芯片为峰值为120W的905nm的单管激光器芯片，对此本实用新型不做具体限制。以及，本实用新型提供的所述单管激光器芯片可以为隧道结叠层的单管激光器芯片。

在本实用新型上述任意一实施例中，本实用新型提供的所述驱动电路板与所述第一外接引脚和所述第二外接引脚通过焊接方式固定。

参考图3所示，为本实用新型提供的本实用新型提供的又一种激光光源模块的结构示意图，其中，本实用新型提供的所述激光光源模块还包括：

固定于所述封装壳体100且位于所述单管激光器芯片400的出光方向上的出光窗口镜片600。

可以理解的，本实用新型提供的激光光源模块的封装壳体的出光窗口处还固定有出光窗口镜片，在保证单管激光器芯片能够自出光窗口镜片正常出光的基础上，能够通过出光窗口镜片对单管激光器芯片进行防护，且进一步能够防止灰尘等杂质颗粒进入封装壳体内而影响出光效果。

相应的，本实用新型还提供了一种3D激光雷达，包括上述任意一实施例提供的激光光源模块。

本实用新型提供了一种激光光源模块及3D激光雷达，包括：封装壳体，所述封装壳体设置有多个第一外接引脚和多个第二外接引脚；设置于所述封装壳体内的氮化铝热沉，所述氮化铝热沉划分有多个芯片区，所述芯片区处设置有多个第一电极和第二电极，且所述第一电极与所述第一外接引脚一一对应电连接，所述第二电极与所述第二外接引脚一一对应电连接；电连接于所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个单管激光器芯片；以及，与所述多个第一外接引脚和所述多个第二外接引脚电连接的驱动电路板。

由上述内容可知，本实用新型提供的技术方案，通过优化激光光源模块中的单管激光器芯片的数量，且同时采用散热效果更好的氮化铝热沉，进而能够保证激光光源模块实现高功率、高重频、窄脉冲上升沿、寿命长的目的；同时将所有单管激光器芯片均集成于同一氮化铝热沉且封装于同一封装壳体中，使得激光光源模块结构紧凑且降低了成本，进而易与3D激光雷达进行整机装配而提高可靠性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种激光光源模块，其特征在于，包括：

封装壳体，所述封装壳体设置有多个第一外接引脚和多个第二外接引脚；

设置于所述封装壳体内的氮化铝热沉，所述氮化铝热沉划分有多个芯片区，所述芯片区处设置有多个第一电极和第二电极，且所述第一电极与所述第一外接引脚一一对应电连接，所述第二电极与所述第二外接引脚一一对应电连接；

电连接于所述第一电极和所述第二电极之间的至少一个单管激光器芯片；

以及，与所述多个第一外接引脚和所述多个第二外接引脚电连接的驱动电路板。

2.根据权利要求1所述的激光光源模块，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极之间电连接有串联的第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片，其中，所述芯片区处还设置有：

设置于所述第一电极和所述第二电极之间的第一连接电极至第N-1连接电极，N为不小于2的整数；其中，所述第一单管激光器芯片的正极与所述第一电极电连接，所述第N单管激光器芯片的负极与所述第二电极电连接，以及，第i单管激光器芯片的正极与第i-1连接电极电连接，第j单管激光器芯片的负极与第j连接电极电连接，i为大于1且不大于N的整数，j为小于N的正整数。

3.根据权利要求1所述的激光光源模块，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极之间电连接有并联的第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片，N为不小于2的整数；

其中，所述第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片的正极均与所述第一电极电连接，且所述第一单管激光器芯片至第N单管激光器芯片的负极均与所述第二电极电连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的激光光源模块，其特征在于，所述单管激光器芯片的正极通过金丝键合方式与相应电极电连接；

及，所述单管激光器芯片的负极通过焊接方式固定电连接于相应电极上。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的激光光源模块，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极通过焊接方式与各自相应的外接引脚电连接。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的激光光源模块，其特征在于，所述单管激光器芯片为峰值为120W的905nm的单管激光器芯片。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的激光光源模块，其特征在于，所述单管激光器芯片为隧道结叠层的单管激光器芯片。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的激光光源模块，其特征在于，所述驱动电路板与所述第一外接引脚和所述第二外接引脚通过焊接方式固定。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的激光光源模块，其特征在于，所述激光光源模块还包括：

固定于所述封装壳体且位于所述单管激光器芯片的出光方向上的出光窗口镜片。

10.一种3D激光雷达，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的激光光源模块。

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