CN217522371U - 激光器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光器，属于光电技术领域。所述激光器包括：金属底板、过渡框和陶瓷框体；金属底板与陶瓷框体通过过渡框连接，过渡框的热膨胀系数位于金属底板的热膨胀系数与陶瓷框体的热膨胀系数之间；金属底板、过渡框和陶瓷框体围出凹槽，且金属底板位于该凹槽的底面，陶瓷框体位于凹槽的侧面。本申请解决了激光器的可靠性较低的问题。本申请用于发光。

Description

激光器

技术领域

本申请涉及光电技术领域，特别涉及一种激光器。

背景技术

随着光电技术的发展，激光器被广泛应用，对激光器的可靠性的要求也越来越高。

图1是相关技术提供的一种激光器。如图1所示，激光器00包括：铜底板001和管状的陶瓷框体002。陶瓷框体002可以钎焊至铜底板001上，且与铜底板001围出凹槽。该凹槽中可以设置其他元器件(如发光芯片和反射棱镜等)。

由于铜底板001与陶瓷框体002的热膨胀系数差异较大，故在将陶瓷框体002钎焊至铜底板001上的过程中，铜底板001与陶瓷框体002之间会产生较大的热应力。在该热应力的作用下陶瓷框体002破裂的风险较大，因此激光器的可靠性较低。

实用新型内容

本申请提供了一种激光器，可以解决激光器的可靠性较低的问题。所述激光器包括：金属底板、过渡框和陶瓷框体；

所述金属底板与所述陶瓷框体通过所述过渡框连接，所述过渡框的热膨胀系数位于所述金属底板的热膨胀系数与所述陶瓷框体的热膨胀系数之间；

所述金属底板、所述过渡框和所述陶瓷框体围出凹槽，且所述金属底板位于所述凹槽的底面，所述陶瓷框体位于所述凹槽的侧面。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请提供的激光器中，金属底板与陶瓷框体通过过渡环连接，该过渡环的热膨胀系数位于金属底板的热膨胀系数和陶瓷框体的热膨胀系数之间。如此，在固定陶瓷框体时陶瓷框体与过渡环之间产生的热应力较小，可以降低陶瓷框体在该热应力的作用下破裂的风险，提高激光器的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术提供的一种激光器的结构示意图；

图2本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的再一种激光器的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的又一种激光器的结构示意图；

图6是本申请另一实施例提供的一种激光器的结构示意图；

图7是本申请另一实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图8是本申请另一实施例提供的再一种激光器的结构示意图；

图9是本申请另一实施例提供的又一种激光器的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

随着光电技术的发展，激光器的应用越来越广，例如激光器可以作为激光投影设备的光源应用在激光投影中。激光器的制备简易性会影响激光投影设备的制备效果，激光器的可靠性影响着激光投影设备的使用性能及寿命，故目前对激光器的制备简易性以及可靠性的要求越来越高。

本申请实施例提供了一种激光器，可以降低激光器中部件的破损风险，提高激光器的可靠性。

图2是本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图，图3是本申请实施例提供的另一种激光器的结构示意图，图3可以为图2所示的激光器10的俯视图。如图2和图3所示，激光器10包括：金属底板101、过渡框102和陶瓷框体103。

其中，金属底板101与陶瓷框体103通过过渡框102连接，过渡框102的热膨胀系数位于金属底板101的热膨胀系数与陶瓷框体103的热膨胀系数之间。金属底板101、过渡框102和陶瓷框体103围出凹槽，且金属底板101位于该凹槽的底面，陶瓷框体103位于凹槽的侧面。该凹槽也即是激光器10中用于容置发光芯片等元器件的容置空间。发光芯片等元器件可以固定于该凹槽的底面上，也即贴装于金属底板101上。金属底板101、过渡框102和陶瓷框体103组成的结构可以称为激光器101的管壳。需要说明的是，图2和3仅对激光器10中的管壳进行示意，对于管壳中的其他元器件后续再进行示意及介绍。

可选地，金属底板101的材质可以包括铜，如可以为无氧铜。无氧铜的导热系数较高，可以辅助金属底板101上设置的发光芯片产生的热量较快地散发。金属底板101的材质也可以包括其他金属，本申请实施例不做限定。可选地，过渡框102的材质可以包括钼铜合金或钨铜合金。过渡框102的热膨胀系数可以较为接近陶瓷框体103的热膨胀系数，且过渡框102的导热系数可以与金属底板101的导热系数相近，如此过渡框102也可以辅助热量进行较快地散发。

可选地，金属底板101和过渡框102可以通过钎焊的方式进行固定，过渡框102与陶瓷框体103也可以通过钎焊的方式进行固定。钎焊也即是采用低于焊件熔点的钎料填充待焊接的焊件之间(如金属底板101和过渡框102之间，以及过渡框102与陶瓷框体103)的缝隙，以使焊件相焊接的工艺。示例地，可以先将金属底板101和过渡框102进行固定，之后将陶瓷框体103与过渡框102进行固定。在固定陶瓷框体103与过渡框102时，由于陶瓷框体103与过渡框102的热膨胀系数较为接近，故陶瓷框体103与过渡框102之间产生的热应力较小，陶瓷框体103由于该热应力的作用破损的风险较小，激光器10的管壳的密封性较强，可以提高激光器10的可靠性，延长激光器10的寿命。

综上所述，本申请实施例提供的激光器中，金属底板与陶瓷框体通过过渡环连接，该过渡环的热膨胀系数位于金属底板的热膨胀系数和陶瓷框体的热膨胀系数之间。如此，在固定陶瓷框体时陶瓷框体与过渡环之间产生的热应力较小，可以降低陶瓷框体在该热应力的作用下破裂的风险，提高激光器的可靠性。

需要说明的是，金属底板101呈板状结构。板状结构具有两个相对且较大的板面，以及连接该两个面的多个较小的侧面。过渡框102和陶瓷框体103均呈框状结构。框状结构可以在轴向上具有两个相对的环形的端面，以及具有连接该两个端面的内壁和外壁。示例地，图2所示的激光器10中过渡框102和陶瓷框体103的轴向即为z方向。

本申请实施例中，激光器10的管壳可以具有多种可选结构，下面结合附图对其中的两种可选结构进行介绍。

在管壳的一种可选结构中，如图2和图3所示，金属底板101的侧面与过渡框102的内壁固定，陶瓷框体103在轴向上的一个端面固定于该过渡框102上。该金属底板101和该过渡框102相当于共同构成拼接式的底板。可选地，金属底板101的底面与过渡框102的底面可以平齐，以便于激光器10的放置。金属底板101的底面也即是金属底板101的两个板面中远离陶瓷框体103的板面。过渡框102的底面也即是过渡框102的两个端面中远离陶瓷框体103的端面。可选地，金属底板101的底面与过渡框102的底面也可以不平齐，本申请实施例不做限定。

如图2所示，金属底板101与过渡框102的厚度可以相同，金属底板101与过渡框102中靠近陶瓷框体103的表面也可以平齐。如此，发光芯片等元器件在贴装于管壳的容置空间中时，无需精准地贴装在金属底板101上，也可以贴装于过渡框102所在区域，可以提升管壳的容置空间的利用率。

可选地，金属底板101与过渡框102的厚度也可以不同。如图4是本申请实施例提供的再一种激光器的结构示意图。如图4所示，金属底板101的厚度可以大于过渡框102的厚度。金属底板101中靠近陶瓷框体103的板面(也即是发光芯片等元器件的贴装面)可以相对过渡框102中与陶瓷框体103接触的端面凸出。该种方式中，金属底板101的厚度较厚，强度较高，可以避免在焊接金属底板101与过渡框102时，金属底板101由于热应力的作用而发生褶皱形变的情况，可以保证金属底板101的平面度较高。

在管壳的另一种可选结构中，图5是本申请一实施例提供的又一种激光器的结构示意图。如图5所示，过渡框102的一个端面固定于金属底板101的板面上，陶瓷框体103的一个端面与过渡框102中远离金属底板101的端面固定，陶瓷框体103位于过渡框102远离金属底板101的一侧。如图5所示，该种方式中，过渡框102与陶瓷框体103中端面的尺寸可以相同。可选地，过渡框102与陶瓷框体103的端面的尺寸也可以不同，如过渡框102的端面的环宽可以大于陶瓷框体103的端面的环宽，但过渡框102的端面的内环尺寸需等于或小于陶瓷框体103的端面的内环尺寸。如在图5的基础上，过渡框102的端面可以向内或向外再进行一定延伸，本申请实施例未对此种结构进行示意。

图6是本申请另一实施例提供的一种激光器的结构示意图。如图6所示，在图2的基础上，激光器10还可以包括发光芯片104、反光部件105和透光密封部件106。

其中，发光芯片104和反光部件105可以位于由金属底板101、过渡环102和陶瓷框体103围成的凹槽中，且透光密封部件106密封该凹槽的开口。如此，该凹槽可以呈一个密闭的容置空间，可以避免外界水氧等物质侵蚀发光芯片104，保证发光芯片104的工作可靠性，延长发光芯片104的寿命。如图6所示，激光器10还包括热沉(图中未标出)。热沉固定在金属底板101上，每个发光芯片104均设置在热沉上，热沉可以用于辅助发光芯片104散热。

本申请实施例中反光部件105和透光密封部件106可以为一体件，也即是反光部件105和透光密封部件106一体成型(也即一次性形成)，且反光部件105和透光密封部件106的材质可以相同。如此，在制备激光器10时，仅需进行一次固定就可以完成反光部件105和透光密封部件106的组装。并且，激光器中对贴装反射棱镜的精度要求很高，反射棱镜的角度变化会导致光路的偏转，本申请实施例中反光部件105与透光密封部件106一体成型，无需单独贴装反光部件105。因此，可以简化激光器的制备过程。另外，反光部件105也不会发生由于整个激光器受到跌落撞击而脱落的问题，可以提高整体激光器的可靠性和寿命。

发光芯片104可以向反光部件105发出激光，反光部件105可以将接收的由发光芯片104射出的激光反射至透光密封部件106，进而该激光可以从该透光密封部件106射出。需要说明的是，激光器10中发光芯片104和反光部件105的数量均可以为一个或多个，每个反光部件105可以对应至少一个发光芯片104，每个反光部件105位于对应的发光芯片104的出光侧。每个发光芯片104向对应的反光部件105射出激光，该激光可以被该反光部件105沿远离金属底板101的方向(如z方向)反射。

可选地，每个反光部件105中靠近对应的发光芯片104的表面为反光面，该反光面用于实现对激光的反射作用。示例地，可以基于激光的反射临界角来设计发光芯片104与该反光面的相对关系，以使发光芯片104发出的激光在该反光面上的入射角为其反射临界角，以实现该反光面对激光的反射。或者，该反光面可以通过涂覆反光材料(如银、铝等)或者贴覆反光膜实现对激光的反射作用。如在一次性形成透光密封部件106和反光部件105后，可以在反光部件105的指定表面上涂覆反光材料或者贴覆反光膜。

本申请实施例中激光器10中各个发光芯片104和反光部件105可以一一对应。图6以激光器10包括一一对应的四个发光芯片104和四个反光部件105为例进行示意。可选地，激光器10中不同发光芯片104对应的反光部件105也可以一体成型为一个反光部件105，也即是可以存在多个发光芯片104对应同一反光部件105。可选地，不同反光部件105对应的发光芯片104不同。图7是本申请另一实施例提供的另一种激光器的结构示意图，图8是本申请另一实施例提供的再一种激光器的结构示意图，图8可以为图7所示的激光器中截面a-a’的示意图，图7可以为图8所示的激光器的俯视图，且图7未对激光器10中的透光密封部件106进行示意。如图7和图8所示，激光器10中位于同一排的多个发光芯片104可以对应同一个反光部件105，该多个发光芯片104的出光方向相同，如均为y方向。该出光方向与该多个发光芯片104的排布方向(如x方向)垂直。该反光部件105可以为沿x方向延伸的条状结构。

需要说明的是，图7以激光器10仅包括排成一排的七个发光芯片104，且该一排发光芯片104对应同一个反光部件105为例。可选地，激光器10也可以包括多排发光芯片104，每排发光芯片104也可以对应多个反光部件105，如每排发光芯片104中每相邻两个发光芯片104对应一个反光部件105。

本申请实施例中，反光部件105可以有多种可选结构，下面结合附图对其中的两种可选结构进行介绍。

在一种可选结构中，请继续参考图6至图8，反光部件105为棱柱。需要说明的是，棱柱具有平行且全等的两个底面，以及连接该两个底面的多个平行且相等的侧棱。该棱柱的高为该棱柱的两个底面之间的距离。本申请实施例中，棱柱状的反光部件105的高平行于金属底板101，如此该棱柱的两个底面垂直金属底板101。本申请实施例中，平行于或垂直于金属底板101指的是平行于或垂直于金属底板101的板面。该棱柱的底面可以呈梯形，该梯形的下底相对上底靠近金属底板101，且该梯形的下底平行于金属底板101，也可以说该梯形为正梯形(也即正着放置的梯形)。该梯形具有靠近发光芯片104的斜腰，该棱柱中靠近发光芯片104的表面为反光面。可选地，该反光面与金属底板104的夹角可以为45度，以将发光芯片104发出的激光的传输方向进行90度的转折，使该激光沿远离金属底板101的方向出射。

如图6和图8所示，该梯形可以为直角梯形，反光部件105中远离对应的发光芯片104的表面垂直金属底板101。可选地，该梯形也可以为等腰梯形或者其他梯形，反光部件105中远离对应的发光芯片104的表面与金属底板101的夹角也可以呈锐角或钝角，仅需保证该梯形中靠近发光芯片104的边为斜腰即可。可选地，反光结构105中远离对应的发光芯片的表面也可以不为平面，本申请实施例不做限定。

在另一种可选结构中，图9是本申请另一实施例提供的又一种激光器的结构示意图。如图9所示，反光部件105可以呈板状，反光部件105中靠近金属底板105的一端朝发光芯片104倾斜，反光部件105中靠近发光芯片104的板面为反光面。可选地，该反光面与金属底板104的夹角可以为45度，以将发光芯片104发出的激光的传输方向进行90度的转折，使该激光沿远离金属底板101的方向出射。可选地，如图9所示，该反光部件105中连接其两个板面的表面中靠近金属底板101的表面可以平行于金属底板101，如此可以防止反光部件105的棱角与金属底板101接触导致损伤的情况。

可选地，该板状的反光部件105较薄，如反光部件105的厚度可以大于1毫米。需要说明的是，该种可选结构中反射部件105的体积较小，如此可以在激光器10的管壳有限的容置空间中设置更多的发光芯片104，优化激光器10的空间设置，激光器10的发光功率较高。相对于相关技术中包括相同数量的发光芯片的激光器，本申请实施例中的激光器的体积可以较小。在该激光器作为激光电视或者投影设备的光源时，可以为该光源的亮度提升提供支持，降低激光电视或者投影设备的光源成本。

可选地，请继续参考图6至图9，激光器10中的反光部件105可以接触金属底板101。如此，该反光部件105还可以起到支撑透光密封部件106的作用。需要说明的是，在制备得到激光器后，会对激光器的管壳的容置空间的气密性进行测试。该测试过程具体地需向管壳内充入惰性气体，再通过气密测试设备检测管壳内被充入的惰性气体的含量，含量越低，气密性越好。相关技术中，向管壳内充入惰性气体时，整块平面的密封玻璃受力，其承压能力较弱，密封玻璃容易发生破裂，导致激光器气密不合格。本申请实施例中，与透光密封部件106一体成型的反光部件105可以与金属底板101接触，如此反光部件105可以支撑透光密封部件106，且分解透光密封部件106受到的压力，增加透光密封部件106的强度，从而可以降低透光密封部件106的破裂风险，提升激光器的气密合格率可靠性。

本申请实施例中，透光密封部件106可以直接与陶瓷框体103固定。示例地，激光器10还包括：固定在透光密封部件106中靠近金属底板101的表面的边缘的焊料层(图中未示出)，焊料层远离透光密封部件106的一侧与陶瓷框体103中在轴向上远离金属底板101的端面固定。透光密封部件106中反光部件105的设置面的边缘预置有焊料层，如该焊料层为金锡焊料。在固定透光密封部件106时，可以将透光密封部件106置于陶瓷框体103的上方，且使透光密封部件106上的反光部件105位于陶瓷框体103的包围区域内，透光密封部件106上的焊料层与陶瓷框体103的端面贴合。之后可以对该焊料层进行加热，使其熔化以将透光密封部件106与陶瓷框体103固定。

请继续参考图6、图8和图9，激光器10还可以包括准直镜组107，准直镜组107位于透光密封部件106远离金属底板101的一侧。准直镜组107可以包括至少一个准直透镜，该准直镜组107中准直透镜的数量可以与激光器10中发光芯片104的数量相等，每个发光芯片104对应一个准直透镜。每个准直透镜可以位于对应的发光芯片104发出的激光的光路上，以对该激光进行准直。

综上所述，本申请实施例提供的激光器中，金属底板与陶瓷框体通过过渡环连接，该过渡环的热膨胀系数位于金属底板的热膨胀系数和陶瓷框体的热膨胀系数之间。如此，在固定陶瓷框体时陶瓷框体与过渡环之间产生的热应力较小，可以降低陶瓷框体在该热应力的作用下破裂的风险，提高激光器的可靠性。

本申请实施例还提供了一种投影设备，该投影设备可以包括上述的激光器，该激光器可以用作投影设备的光源。该投影设备还可以包括光阀和镜头，该激光器射出的激光可以射入该光阀，该光阀可以基于待投射的画面调制接收的激光，进而可以将调制后的激光射向镜头，以通过镜头投射形成投影画面。

需要指出的是，在本申请实施例中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。“包括”为一开放性描述，应当理解为“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器，其特征在于，所述激光器包括：金属底板、过渡框和陶瓷框体；

所述金属底板与所述陶瓷框体通过所述过渡框连接，所述过渡框的热膨胀系数位于所述金属底板的热膨胀系数与所述陶瓷框体的热膨胀系数之间；

所述金属底板、所述过渡框和所述陶瓷框体围出凹槽，且所述金属底板位于所述凹槽的底面，所述陶瓷框体位于所述凹槽的侧面。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述金属底板的材质包括铜，和/或，所述过渡框的材质包括钼铜合金或钨铜合金。

3.根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，所述金属底板的侧面与所述过渡框的内壁固定，所述陶瓷框体中在轴向上的一个端面固定于所述过渡框上。

4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述金属底板的厚度大于或等于所述过渡框的厚度，和/或，所述金属底板中远离所述陶瓷框体的表面与所述过渡框中远离所述陶瓷框体的表面平齐。

5.根据权利要求1、2或4所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：发光芯片、反光部件和透光密封部件；

所述发光芯片和所述反光部件位于所述凹槽中，所述透光密封部件密封所述凹槽的开口，且所述反光部件与所述透光密封部件为一体件；

所述发光芯片用于向所述反光部件发出激光，所述反光部件用于将所述激光反射至所述透光密封部件。

6.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述反光部件与所述金属底板接触。

7.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述反光部件为棱柱，所述棱柱的高平行于所述金属底板，所述棱柱的底面呈梯形，所述梯形的下底相对上底靠近所述金属底板，且所述下底平行于所述金属底板，所述梯形具有靠近所述发光芯片的斜腰，所述棱柱中靠近所述发光芯片的表面为反光面。

8.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述反光部件呈板状，所述反光部件中靠近所述金属底板的一端朝所述发光芯片倾斜，所述反光部件中靠近所述发光芯片的板面为反光面。

9.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括：固定在所述透光密封部件中靠近所述金属底板的表面的边缘的焊料层，所述焊料层远离所述透光密封部件的一侧与所述陶瓷框体中在轴向上远离所述金属底板的端面固定。

10.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括准直镜组，所述准直镜组位于所述透光密封部件远离所述金属底板的一侧。

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