CN220710838U - 激光模组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光模组结构，属于激光技术领域。激光模组结构包括供电基板，所述供电基板上间隔设置有多个激光发光元件，多个激光发光元件均与所述供电基板电连接；准直透镜内设有多个入光面，所述准直透镜靠近所述供电基板的一端与所述供电基板粘接；波浪透镜内设有多个出光面，所述波浪透镜设置于所述准直透镜远离所述供电基板的一端且与所述准直透镜粘接，所述激光发光元件与对应的所述入光面和对应的所述出光面一一对应设置。本实用新型减少金属铜管的使用，而且零件少，集成化高，成本低，批量化生产激光模组结构。

Description

激光模组结构

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光模组结构。

背景技术

现有传统的激光模组，包括点状，一字线状，十字线状光斑形状，常用于仪器医疗设备、机器识别、定位测距扫描等应用场景。

但其整体的支撑结构均是金属铜管加工组成，激光模组的光学元器件均安装在金属铜管内，而且当激光模组需要发出多条光线时，需要增设多组金属铜管，存在零件多，组装复杂，工艺过程繁琐，成本高等缺点，导致产品成本高，生产效率低，良率低等诸多问题。

为此，亟需提供一种激光模组结构以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光模组结构，减少金属铜管的使用，而且零件少，集成化高，成本低，批量化生产激光模组结构。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

激光模组结构，包括：

供电基板，所述供电基板上间隔设置有多个激光发光元件，多个激光发光元件均与所述供电基板电连接；

准直透镜，内设有多个入光面，所述准直透镜靠近所述供电基板的一端与所述供电基板粘接；

波浪透镜，内设有多个出光面，所述波浪透镜设置于所述准直透镜远离所述供电基板的一端且与所述准直透镜粘接，所述激光发光元件与对应的所述入光面和对应的所述出光面一一对应设置。

作为激光模组结构的可选方案，所述准直透镜顶部的外壁面设置有限位凸台，所述波浪透镜的内侧壁凹设有限位槽，所述限位凸台嵌设于所述限位槽内。

作为激光模组结构的可选方案，所述限位凸台与所述限位槽的接触面之间填充有胶水或者超声波焊接。

作为激光模组结构的可选方案，所述准直透镜底部的外壁面设置有环形容置槽，所述环形容置槽与所述供电基板的上表面之间围设形成容置空间，胶水填充于所述容置空间内并凝固成胶圈。

作为激光模组结构的可选方案，所述供电基板为陶瓷基板或PCB板。

作为激光模组结构的可选方案，还包括带有供电端子的供电线材，所述供电线材远离所述供电端子的一端与所述供电基板电连接。

作为激光模组结构的可选方案，所述供电线材为导向或FPC柔性线路板。

作为激光模组结构的可选方案，所述供电线材的一端与所述供电基板底部的焊盘焊接。

作为激光模组结构的可选方案，多个激光发光元件包括第一发光芯片、第二发光芯片和第三发光芯片，所述第一发光芯片、所述第二发光芯片和所述第三发光芯片均通过金线与所述供电基板电连接。

作为激光模组结构的可选方案，所述第二发光芯片的长度沿第一方向延伸，所述第一发光芯片和所述第三发光芯片的长度均沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型所提供的激光模组结构，将波浪透镜、准直透镜和设置有激光发光组件的供电基板粘接为一体化结构，激光发光组件的光线通过对应的入光面和出光面后射出，无需增设金属铜管等固定支撑件也能保证激光模组结构的正常使用(亦即波浪透镜和准直透镜等元件既作为光学元件，又作为模组的固定支撑元件)；在供电基板上增设多个激光发光元件，一个激光模组即可实现多条光线的发射，减少了零件的使用数量，提高了供电基板的集成度，降低了生产成本，有利于激光模组结构的批量化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中激光模组结构的第一视角的装配示意图；

图2为本实用新型实施例中激光模组结构的第二视角的装配示意图；

图3为本实用新型实施例中激光模组结构的爆炸示意图；

图4为本实用新型实施例中安装有激光发光元件的供电基板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中供电基板背面的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中准直透镜的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中波浪透镜的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中波浪透镜、波浪透镜和供电基板的装配示意图；

图9为图8的剖视图；

图10为本实用新型实施例中激光发光元件的光路示意图；

图11为本实用新型实施例中激光模组结构的光斑形状图。

附图标记：

1、供电基板；2、激光发光元件；3、准直透镜；4、波浪透镜；5、胶圈；6、供电端子；7、供电线材；8、绝缘保护胶；9、锡焊焊点；

11、焊盘；

21、第一发光芯片；211、第一光线；22、第二发光芯片；221、第二光线；23、第三发光芯片；231、第三光线；

31、入光面；311、第一弧形面；312、第二弧形面；313、第三弧形面；32、限位凸台；33、环形容置槽；

41、出光面；411、第一波浪面；412、第二波浪面；413、第三波浪面；42、限位槽。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”、“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。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。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为了减少金属铜管的使用，而且零件少，集成化高，成本低，批量化生产激光模组结构，本实施例提供一种激光模组结构，以下结合图1至图11对本实施例的具体内容进行详细描述。

在本实施例中，激光模组结构包括供电基板1、准直透镜3和波浪透镜4。其中供电基板1上间隔设置有多个激光发光元件2，多个激光发光元件2均与供电基板1电连接。准直透镜3内设有多个入光面31，准直透镜3靠近供电基板1的一端与供电基板1粘接。波浪透镜4内设有多个出光面41，波浪透镜4设置于准直透镜3远离供电基板1的一端且与准直透镜3粘接，激光发光元件2与对应的入光面31和对应的出光面41一一对应设置。

简而言之，本实用新型所提供的激光模组结构，将波浪透镜4、准直透镜3和设置有激光发光组件的供电基板1粘接为一体化结构，激光发光组件的光线通过对应的入光面31和出光面41后射出，无需增设金属铜管等固定支撑件也能保证激光模组结构的正常使用，即波浪透镜4和准直透镜3等元件既作为光学元件，又作为模组的固定支撑元件；在供电基板1上增设多个激光发光元件2，实现一个激光模组即可实现多条光线的发射，减少了零件的使用数量，提高了供电基板1的集成度，降低了生产成本，有利于激光模组结构的批量化生产。

进一步地，准直透镜3顶部的外壁面设置有限位凸台32，波浪透镜4的内侧壁凹设有限位槽42，限位凸台32嵌设于限位槽42内。其中限位凸台32和限位槽42的形状相匹配并嵌套组装，保证准直透镜3与波浪透镜4的装配精度，降低模组组装工艺难度。在本实施例中，限位凸台32和限位槽42的形状可以为但不限于矩形或圆柱形等，在此不做过多限制。

进一步地，限位凸台32与限位槽42的接触面之间填充有胶水或者超声波焊接。通过在限位凸台32和限位槽42的接触面之间填充胶水或者超声波焊接，进一步保证准直透镜3与波浪透镜4的连接稳固性。准直透镜3和波浪透镜4组装成整体后再进行耦合，仅需要一次耦合即可得到符合需求的光斑。

进一步地，准直透镜3底部的外壁面设置有环形容置槽33，环形容置槽33与供电基板1的上表面之间围设形成容置空间，胶水填充于容置空间内并凝固成胶圈5。通过在准直透镜3的外壁面增设环形容置槽33，便于胶水的填充，保证准直透镜3与供电基板1的连接稳固性。准直透镜3和供电基板1主动对齐组装后通过UV胶水预固定，然后再进行烘箱加热固化。

进一步地，供电基板1为陶瓷基板或PCB板。在本实施例中，供电基板1采用陶瓷基板，提高供电基板1的散热效率，保证激光模组结构的正常工作。

进一步地，激光模组结构还包括带有供电端子6的供电线材7，供电线材7远离供电端子6的一端与供电基板1电连接。供电端子6用于与供电电源插接后，向激光发电元件提供持续稳定的电能。

示例性地，在本实施例中供电线材7为导向或FPC柔性线路板。在本实施例中，供电线材7为四个导线，每个导线的颜色各不相同。

进一步地，供电线材7的一端与供电基板1底部的焊盘11焊接。具体地，采用焊枪，使供电线材7的一端与供电基板1底部的焊盘11焊接形成锡焊焊点9。为了提高绝缘性能，在锡焊焊点9处涂抹绝缘保护胶8。

示例性地，多个激光发光元件2包括第一发光芯片21、第二发光芯片22和第三发光芯片23，第一发光芯片21、第二发光芯片22和第三发光芯片23均通过金线与供电基板1电连接。多个入光面31包括第一弧形面311、第二弧形面312和第三弧形面313，多个出光面41包括第一波浪面411、第二波浪面412和第三波浪面413，第一发光芯片21的第一光线211依次通过第一弧形面311和第一波浪面411并射出，第二发光芯片22的第二光线221依次通过第二弧形面312和第二波浪面412并射出，第三发光芯片23的第三光线231依次通过第三弧形面313和第三波浪面413并射出。其中，入光面31可以使激光发光元件2的光线垂直射向出光面41。

波浪透镜4和准直透镜3集成整形3个方向光斑的面型，通过一个透镜实现原来三个透镜的功能，其集成面型的数量也可以是1,2,3,4,5,6,……n个。面型数量和芯片数量对应，芯片封装在供电基板1上，基板对应每颗芯片存在独立供电焊盘，因此模组可单独点亮任意数量芯片，更灵活地应用于不同需求的场景。

具体地，如图4所示，第二发光芯片22的长度沿第一方向(X方向)延伸，第一发光芯片21和第三发光芯片23的长度均沿第二方向(Y方向)延伸，第一方向与第二方向垂直，以使激光模组结构的第一光线211与第三光线231平行，且第一光线211和第三光线231均与第二光线221垂直，形成如图11所示的光斑形状。

示例性地，本实施例中的激光模组结构可以但不限于应用于扫地机器人领域，在此不做过多限制。

示例性地，本激光模组结构的工艺流程为：VCSEL(vertical cavity surfaceemitting laser，垂直腔面发射激光器)芯片通过贴片机贴装在陶瓷基板上，并通过银胶或者金锡焊料连接，组装成激光器组件；利用胶水将准直透镜和波浪透镜组装；将波浪透镜和准直透镜组装体和封装好芯片的基板耦合对准，并通过胶水预固定，后烘烤完全固定；利用焊锡将供电线材7和供电基板1连接；最后将通用的内部结构件安装到客户需求的应用场景配合件上，完成整体装配；在焊点点上线束的绝缘保护胶8，完成模组。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.激光模组结构，其特征在于，包括：

供电基板(1)，所述供电基板(1)上间隔设置有多个激光发光元件(2)，多个激光发光元件(2)均与所述供电基板(1)电连接；

准直透镜(3)，内设有多个入光面(31)，所述准直透镜(3)靠近所述供电基板(1)的一端与所述供电基板(1)粘接；

波浪透镜(4)，内设有多个出光面(41)，所述波浪透镜(4)设置于所述准直透镜(3)远离所述供电基板(1)的一端且与所述准直透镜(3)粘接，所述激光发光元件(2)与对应的所述入光面(31)和对应的所述出光面(41)一一对应设置。

2.根据权利要求1所述的激光模组结构，其特征在于，所述准直透镜(3)顶部的外壁面设置有限位凸台(32)，所述波浪透镜(4)的内侧壁凹设有限位槽(42)，所述限位凸台(32)嵌设于所述限位槽(42)内。

3.根据权利要求2所述的激光模组结构，其特征在于，所述限位凸台(32)与所述限位槽(42)的接触面之间填充有胶水或者超声波焊接。

4.根据权利要求1所述的激光模组结构，其特征在于，所述准直透镜(3)底部的外壁面设置有环形容置槽(33)，所述环形容置槽(33)与所述供电基板(1)的上表面之间围设形成容置空间，胶水填充于所述容置空间内并凝固成胶圈(5)。

5.根据权利要求1所述的激光模组结构，其特征在于，所述供电基板(1)为陶瓷基板或PCB板。

6.根据权利要求1所述的激光模组结构，其特征在于，还包括带有供电端子(6)的供电线材(7)，所述供电线材(7)远离所述供电端子(6)的一端与所述供电基板(1)电连接。

7.根据权利要求6所述的激光模组结构，其特征在于，所述供电线材(7)为导向或FPC柔性线路板。

8.根据权利要求7所述的激光模组结构，其特征在于，所述供电线材(7)的一端与所述供电基板(1)底部的焊盘(11)焊接。

9.根据权利要求2所述的激光模组结构，其特征在于，多个激光发光元件(2)包括第一发光芯片(21)、第二发光芯片(22)和第三发光芯片(23)，所述第一发光芯片(21)、所述第二发光芯片(22)和所述第三发光芯片(23)均通过金线与所述供电基板(1)电连接。

10.根据权利要求9所述的激光模组结构，其特征在于，所述第二发光芯片(22)的长度沿第一方向延伸，所述第一发光芯片(21)和所述第三发光芯片(23)的长度均沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。