CN212340427U - 热阻测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热阻测量装置，属于光电技术领域。热阻测量装置，用于测量激光模组的热阻，包括：温度控制器、光功率计以及波长测量仪；温度控制器的工作面用于设置激光模组并控制其温度，激光模组具有出光方向分别朝向光功率计和波长测量仪的第一状态和第二状态，光功率计用于测量激光模组的出光功率，波长测量仪用于测量激光模组的出光波长。本实用新型的目的在于提供一种热阻测量装置，能够简便快速的对激光模组的热阻进行测量，以用于评价激光模组的散热性能。

Description

热阻测量装置

技术领域

本实用新型涉及光电技术领域，具体而言，涉及一种热阻测量装置。

背景技术

近年来，3D成像在消费电子领域中的应用越来越广，例如在3D扫描，人脸支付，场景建模领域。3D成像技术不仅可以对目标物体进行成像，而且还能获取目标物体的深度信息。结构光或者tof(时间飞行)深度相机是目前应用最广的3D成像设备。通常深度相机由激光模组和相机接收模组以及处理芯片构成。

其中，激光模组在使用过程中会产生大量的热量，当热量积累到一定程度时，激光模组会由于过热而导致激光簇灭，同时会影响激光模组的使用寿命。因此，需要对激光模组的散热性能进行检测，以卡控激光模组的出货良率，从而避免将散热性能较差的激光模组应用于深度相机等需要激光光源的装置或系统中影响产品良率。通常，采用激光模组的热阻来评价其散热性能，热阻越大则散热性能越差。但是目前对于激光模组的热阻进行测量的难度较大，测量效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热阻测量装置，能够简便快速的对激光模组的热阻进行测量，以用于评价激光模组的散热性能。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种热阻测量装置，用于测量激光模组的热阻，包括：温度控制器、光功率计以及波长测量仪；温度控制器的工作面用于设置激光模组并控制其温度，激光模组具有出光方向分别朝向光功率计和波长测量仪的第一状态和第二状态，光功率计用于测量激光模组的出光功率，波长测量仪用于测量激光模组的出光波长。

可选地，热阻测量装置还包括滑轨，温度控制器滑动设置于滑轨上，光功率计和波长测量仪沿滑轨的延伸方向分别设置于温度控制器远离滑轨的一侧。

可选地，温度控制器的工作面设置有导热板。

可选地，光功率计包括光电型积分球。

可选地，光功率计沿激光模组第一状态时的出光方向滑动设置。

可选地，光功率计的量程为0至10瓦。

可选地，滑轨为直线型，且滑轨的长度为0.8米至1.2米。

可选地，温度控制器的控温范围为0至70摄氏度。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种热阻测量方法，用于测量激光模组的热阻，该方法包括：

调节激光模组的温度，并获取各温度及其分别对应的激光模组的出光波长；

根据各温度及其对应的出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其温度的导数；

调节激光模组的光功率，获取各光功率及其分别对应的激光模组的出光波长，并根据各光功率分别计算对应的激光模组的热功率；

根据各热功率及出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其热功率的导数；

根据出光波长关于温度的导数，以及出光波长关于热功率的导数，计算得到激光模组的热阻。

可选地，调节激光模组的光功率，获取各光功率及其分别对应的激光模组的出光波长，并根据各光功率分别计算对应的激光模组的热功率，包括：

调节激光模组的驱动电流；

获取各驱动电流下激光模组分别对应的光功率及出光波长；

根据驱动电流及其对应的光功率，计算得到热功率。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的一种热阻测量装置，包括温度控制器、光功率计以及波长测量仪。其中，温度控制器的工作面用于设置激光模组并控制激光模组的温度。并且，激光模组具有出光方向，分别朝向光功率计和波长测量仪的第一状态和第二状态。在实际应用中，可以首先使激光模组处于第二状态，并利用温度控制器对恒定驱动电流驱动的激光模组的温度进行调节。并且，在调节激光模组的温度的同时，可以利用波长测量仪分别测量不同温度下激光模组的出光波长。从而可以根据各温度和其对应的出光波长进行计算，得到出光波长关于温度的导数。之后可以再将激光模组设置于第一状态，并通过温度控制器对激光模组的温度进行控制，以使其保持恒温，然后调节激光模组的光功率(例如通过调节驱动电流等形式)，并利用光功率计分别测量调节输出的各光功率，在针对每次光功率的调节时，可以通过将激光模组设置于第二状态以利用波长测量仪对每次调节得到的光功率所对应的出光波长进行测量。从而，能够利用各光功率值计算得到不同光功率输出时激光模组的热功率，然后可以根据各热功率及相应的光波长进行计算，得到激光模组的出光波长关于热功率的导数。进而，便能够根据激光模组的出光波长关于其温度的导数，以及激光模组的出光波长关于其热功率的导数进行计算，得到激光模组的热阻，以评价激光模组的散热性。因此，通过该装置，能够快速简便的对激光模组的热阻进行测量，并且，结构相对简洁便于安装和维护。

本实用新型实施例提供的一种热阻测量方法，可以首先调节激光模组的温度，并获取各温度及其分别对应的激光模组的出光波长；之后根据各温度及其对应的出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其温度的导数。并且可以调节激光模组的光功率，获取各光功率及其分别对应的激光模组的出光波长，并根据各光功率分别计算各光功率对应的激光模组的热功率；之后根据各热功率及出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其热功率的导数。然后，根据出光波长关于温度的导数，以及出光波长关于热功率的导数，计算得到激光模组的热阻。通过该方法，能够快速简便的对激光模组的热阻进行测量，并且，便于实施，具有较高的激光模组的热阻测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的热阻测量方法的流程示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的热阻测量方法的流程示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的热阻测量装置的结构示意图之一；

图4为本实用新型实施例提供的热阻测量装置的温度模组的第一状态结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的热阻测量装置的温度模组的第二状态结构示意图。

图标：301-激光模组；302-温度控制器；303-光功率计；304-滑轨；305-波长测量仪。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，在本实用新型的描述中，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”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。

随着电子科技的不断发展，利用激光模组投射结构光进行3D成像、利用激光模组进行激光测距等各种利用激光模组出射激光以实现特有功能的电子设备越来越多。

例如，深度相机里面最重要的核心部件就是激光模组，用于向目标空间中投射散斑点图案，红外接收相机拍摄目标空间的散斑点图案以实现深度信息的测量。其中激光模组的光源为垂直腔面发射激光器(简称VCSEL)，在VCSEL使用过程中芯片会产生大量的热量，当芯片的热量累积到一定程度时，VCSEL就会由于芯片过热，导致激光的簇灭，不仅限制激光功率的输出，同时也影响产品的使用寿命。所以在激光模组大规模使用前，首先要解决的就是封装散热问题，并且散热效果好坏与模组结构，封装材料及工艺制程等因素相关，是一个系统性的问题。因此提出一种行之有效的激光模组热阻测量装置和方法尤为关键，也是业内的一大难点。

基于此，本实用新型实施例提供一种热阻测量方法，用于测量激光模组的热阻，能够简便快速的对激光模组的热阻进行测量，以用于评价激光模组的散热性能。

如图1所示，该热阻测量方法可以包括：

S101：调节激光模组的温度，并获取各温度及其分别对应的激光模组的出光波长。

S102：根据各温度及其对应的出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其温度的导数。

S103：调节激光模组的光功率，获取各光功率及其分别对应的激光模组的出光波长，并根据各光功率分别计算各光功率对应的激光模组的热功率。

S104：根据各热功率及出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其热功率的导数。

S105：根据出光波长关于温度的导数，以及出光波长关于热功率的导数，计算得到激光模组的热阻。

其中，调节激光模组的温度时，本领域技术人员可以根据控制变量法，对激光模组的驱动电流或驱动电压进行限制，以使激光模组的光功率能够保持恒定。例如，可以将激光模组的驱动电流设置为高于激光模组最大驱动电流阈值的10％等，此处不做限制，通常为设置恒定的驱动电流或驱动电压对激光模组进行驱动。需要说明的是，通常调节的温度范围，不超过导致激光模组的激光簇灭的温度。

相应地，本领域技术人员可以根据控制变量法，在调节激光模组的光功率时，对激光模组的温度进行恒温控制。例如，可以使激光模组的温度保持室温恒温，当然，也可以将激光模组的温度设置为其他恒定温度，此处不做限制。通常，设定的温度不超过导致激光模组的激光簇灭的温度。需要说明的是，光功率的调节可以通过调节激光模组的驱动电流或驱动电压实现。

在实际应用中，调节激光模组的温度的次数，以及调节激光模组的光功率的次数相等，以使获取的温度和对应的出光波长的数组个数，与热功率和对应的出光波长组成的数组的个数相等。当然，在本实用新型实施例中，上述两者的次数不做限制。当然，通常，为了能够相对准确的计算得到激光模组的出光波长关于其温度的导数，以及激光模组的出光波长关于其热功率的导数，调节激光模组温度，以及调节激光模组光功率的次数可以进行相对较多的次数，例如10次、15次、20次等，以获得较多的相应数组以进行计算。

其中，上述步骤中，根据各温度及其对应的出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其温度的导数，示例地，可以是根据各温度和对应的出光波长组成的(温度，出光波长)数组，进行线性拟合，从而得到出光波长关于温度的函数关系：λ＝k₁T+λ₀，其中，λ为出光波长，T为温度。然后对上述函数关系的出光波长进行求导，从而得到激光模组的出光波长关于其温度的导数k₁＝dλ/dT。

示例地，上述步骤中根据光功率计算对应的热功率，可以是，根据光功率以及其对应的激光模组的驱动电流和驱动电压进行计算，具体计算公式可以是：D＝(I×V)-P，其中，P为光功率，I为驱动电流，V为驱动电压。

示例地，根据各热功率及出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其热功率的导数，可以是，根据热功率和其对应的出光波长组成的(热功率，出光波长)数组，进行线性拟合，从而得到出光波长关于热功率的函数关系：λ＝k₂D+λ₀，其中，λ为出光波长，D为热功率。然后对上述函数关系的出光波长进行求导，从而得到激光模组的出光波长关于其热功率的导数k₂＝dλ/dD。

示例地，根据激光模组的出光波长关于其温度的导数，以及激光模组的出光波长关于其热功率的导数，计算得到激光模组的热阻，可以是计算两者的比值，具体计算公式可以是：R＝k₂/k₁，其中，k₁为激光模组的出光波长关于其温度的导数，k₂激光模组的出光波长关于其热功率的导数。

需要说明的是，上述方法中的步骤顺序并不以以上所述的具体顺序为限制，应当理解，在其他实施例中，本实用新型所述的热阻测量方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换。例如还可以先执行S103、S104后执行S101、S102等。

本实用新型实施例提供的热阻测量方法，可以首先调节激光模组的温度，并获取各温度及其分别对应的激光模组的出光波长；之后根据各温度及其对应的出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其温度的导数。并且可以调节激光模组的光功率，获取各光功率及其分别对应的激光模组的出光波长，并根据各光功率分别计算各光功率对应的激光模组的热功率；之后根据各热功率及出光波长，计算得到激光模组的出光波长关于其热功率的导数。然后，根据出光波长关于温度的导数，以及出光波长关于热功率的导数，计算得到激光模组的热阻。通过该方法，能够快速简便的对激光模组的热阻进行测量，并且，便于实施，具有较高的激光模组的热阻测量效率。

可选地，调节激光模组的光功率，获取各光功率及其分别对应的激光模组的出光波长，并根据各光功率分别计算对应的激光模组的热功率，如图2所示，可以包括：

S201：调节激光模组的驱动电流。

S202：获取各驱动电流下激光模组分别对应的光功率及出光波长。

S203：根据驱动电流及其对应的光功率，计算得到热功率。

通过，上述步骤能够更加方便的对激光模组的光功率进行调节，更加便于实施。

需要说明的是，在实际应用中，示例地，激光模组的温度调节可以利用温度控制器进行控制来实现。光功率以及出光波长的获取，可以分别通过光功率计和波长测量仪进行测量。

基于上述热阻测量方法，本实用新型实施例还提供一种热阻测量装置，该装置能够实施上述的热阻测量方法，以简便快速的对激光模组的热阻进行测量，以用于评价激光模组的散热性能。

如图3所示，该热阻测量装置可以包括：温度控制器302、光功率计303以及波长测量仪305；温度控制器302的工作面用于设置激光模组301并控制其温度，激光模组301具有出光方向分别朝向光功率计303和波长测量仪305的第一状态(结合图4所示)和第二状态(结合图5所示)，光功率计303用于测量激光模组301的出光功率，波长测量仪305用于测量激光模组301的出光波长。

其中，通过温度控制器302的工作面能够与设置于其上的激光模组301进行热量传递，从而通过改变温度控制器302工作面的温度，利用温度控制器302的工作面和激光模组301之间的热平衡，便能够对激光模组301的温度进行控制和调节。

通常，在设置激光模组301到温度控制器302的工作面上时，可以将激光模组301的出光方向设置为与温度控制器302的工作面垂直，当然，此处不做限制，本领域技术人员还可以根据实际情况对激光模组301在温度控制器302上的位置进行设置。

需要说明的是，在实际应用中，激光模组301在第一状态和第二状态之间进行转换，可以通过温度控制器302旋转以带动激光模组301的出光方向改变的形式实现，相应地，光功率计303设置于激光模组301第一状态时的出光光路上，波长测量仪305设置于激光模组301第二状态时的出光光路上。当然，激光模组301在第一状态和第二状态之间的转换，还可以通过其他形式实现，此处不做限制，相应地，光功率计303和波长测量仪305分别对应第一状态和第二状态进行设置。

本实用新型实施例提供的热阻测量装置，包括温度控制器302、光功率计303以及波长测量仪305。其中，温度控制器302的工作面用于设置激光模组301并控制激光模组301的温度。并且，激光模组301具有出光方向，分别朝向光功率计303和波长测量仪305的第一状态和第二状态。在实际应用中，可以首先使激光模组301处于第二状态，并利用温度控制器302对恒定驱动电流驱动的激光模组301的温度进行调节。并且，在调节激光模组301的温度的同时，可以利用波长测量仪305分别测量不同温度下激光模组301的出光波长。从而可以根据各温度和其对应的出光波长进行计算，得到出光波长关于温度的导数。之后可以再将激光模组301设置于第一状态，并通过温度控制器302对激光模组301的温度进行控制，以使其保持恒温，然后调节激光模组301的光功率(例如通过调节驱动电流等形式)，并利用光功率计303分别测量调节输出的各光功率，在针对每次光功率的调节时，可以通过将激光模组301设置于第二状态以利用波长测量仪305对每次调节得到的光功率所对应的出光波长进行测量。从而，能够利用各光功率值计算得到不同光功率输出时激光模组301的热功率，然后可以根据各热功率及相应的光波长进行计算，得到激光模组301的出光波长关于热功率的导数。进而，便能够根据激光模组301的出光波长关于其温度的导数，以及激光模组301的出光波长关于其热功率的导数进行计算，得到激光模组301的热阻，以评价激光模组301的散热性。因此，通过该装置，能够快速简便的对激光模组301的热阻进行测量，并且，结构相对简洁便于安装和维护。

可选地，还可以通过使温度控制器302滑动位移的形式，使设置在其上的激光模组301能够在第一状态和第二状态间转换，相应地，光功率计303和波长测量仪305分别对应第一状态和第二状态沿温度控制器302的位移路径进行设置。

示例地，如图3所示，热阻测量装置还包括滑轨304，温度控制器302滑动设置于滑轨304上，光功率计303和波长测量仪305沿滑轨304的延伸方向分别设置于温度控制器302远离滑轨304的一侧。

温度控制器302可以通过在滑轨304上滑动，以带动设置于其上的激光模组301进行第一状态和第二状态的转换，从而能够分别利用光功率计303和波长测量仪305进行激光模组301的光功率和出光波长的测量。

可选地，温度控制器302的工作面设置有导热板(图中未示出)。

通过在温度控制器302的工作面上设置导热板，能够使热量可以利用导热板更加均匀和迅速的在激光模组301和工作面之间进行传递，使热平衡更加快速，提高温度控制器302对激光模组301温度控制的效率。

可选地，光功率计303包括光电型积分球。

将光功率计303设置为光电型积分球，成本相对较低，且分辨率较高，通常分辨率为1微瓦。

可选地，光功率计303沿激光模组301第一状态时的出光方向滑动设置。

将光功率计303沿激光模组301第一状态时的出光方向滑动设置，能够使光功率计303可以根据不同的激光模组301调节其与激光模组301之间的距离，使光功率计303能够更好的将激光模组301的出光全部接收，从而提高光功率计303的测量精度。

可选地，光功率计303的量程为0至10瓦。

将光功率计303的量程设置为0至10瓦，可以使光功率计303能够对多种不同的激光模组301的光功率进行测量，从而能够提高该热阻测量装置的广泛适用性。

可选地，滑轨304为直线型，且滑轨304的长度为0.8米至1.2米。

将滑轨304设置为直线型，并将其长度设置为0.8米至1.2米之间，例如0.8米、1米、1.2米等，能够使温度控制器302滑动位移的距离更短，从而使激光模组301在第一状态和第二状态之间转换的速度更快，提高该热阻测量装置的测量效率。

可选地，温度控制器302的控温范围为0至70摄氏度。

通过将温度控制器302的控温范围设置为0至70摄氏度，能够提高使温度控制器302对激光模组301的温度调节的范围更大，从而使调节的温度之间可以具有更大的间隔，以及调节出更多的温度，从而提高通过温度及其对应的出光波长计算得到的激光模组301关于其出光波长的导数的精度(例如，通过线性回归计算时，数组越多最终的结果越准确)。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中方法的对应过程，本实用新型中不再赘述。并且，上述装置还可以设置分别与温度控制器302、光功率计303以及波长测量仪305连接的控制器，通过控制器执行前述方法以进行激光模组301的热阻测量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热阻测量装置，用于测量激光模组的热阻，其特征在于，包括温度控制器、光功率计以及波长测量仪；所述温度控制器的工作面用于设置激光模组并控制其温度，所述激光模组具有出光方向分别朝向所述光功率计和所述波长测量仪的第一状态和第二状态，所述光功率计用于测量所述激光模组的出光功率，所述波长测量仪用于测量所述激光模组的出光波长。

2.如权利要求1所述的热阻测量装置，其特征在于，所述热阻测量装置还包括滑轨，所述温度控制器滑动设置于所述滑轨上，所述光功率计和所述波长测量仪沿所述滑轨的延伸方向分别设置于所述温度控制器远离所述滑轨的一侧。

3.如权利要求1所述的热阻测量装置，其特征在于，所述温度控制器的工作面设置有导热板。

4.如权利要求1所述的热阻测量装置，其特征在于，所述光功率计包括光电型积分球。

5.如权利要求1所述的热阻测量装置，其特征在于，所述光功率计沿所述激光模组第一状态时的出光方向滑动设置。

6.如权利要求1至5任一项所述的热阻测量装置，其特征在于，所述光功率计的量程为0至10瓦。

7.如权利要求2所述的热阻测量装置，其特征在于，所述滑轨为直线型，且所述滑轨的长度为0.8米至1.2米之间。

8.如权利要求1至5任一项所述的热阻测量装置，其特征在于，所述温度控制器的控温范围为0至70摄氏度。

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