DE102009047791A1

DE102009047791A1 - RGB-Laserlichtquelle

Info

Publication number: DE102009047791A1
Application number: DE102009047791A
Authority: DE
Inventors: Alfred Lell; Marc Dr. Schillgalies
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-10-01
Also published as: DE102009047791B4

Abstract

Es wird eine RGB-Laserlichtquelle mit mindestens einer roten Laserdiode (1), einer grünen Laserdiode (2) und einer blauen Laserdiode (3) angegeben, bei der die Laserdioden (1, 2, 3) jeweils eine Halbleiterschichtenfolge (5, 6, 7) mit einer zur Emission von Laserstrahlung geeigneten aktiven Schicht (5) aufweisen und die Laserdioden (1, 2, 3) Laserstrahlung in eine gemeinsame Hauptstrahlrichtung abstrahlen. Die aktiven Schichten (5) der Laserdioden weisen jeweils einen zur Erzeugung von Laserstrahlung vorgesehenen Emissionsbereich (11, 12, 13) auf, der eine geringere laterale Ausdehnung als die aktive Schicht (5) aufweist. Die Zentren der Emissionsbereiche (E2, E3) sind bei mindestens zwei der Laserdioden (2, 3) außerhalb der Zentren der aktiven Schichten (5) angeordnet, wobei die Laserdioden (1, 2, 3) derart angeordnet sind, dass die Zentren der Emissionsbereiche (11, 12, 13) einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die Zentren der aktiven Schichten (51, 52, 53).

Description

Die Erfindung betrifft eine RGB-Laserlichtquelle mit mindestens drei Laserdioden, die eine rote, eine grüne und eine blaue Laserdiode enthalten.
Bekannte Displaytechnologien, die auf LCD-Technologie, Plasmatechnologie oder Projektoren mit Hochdrucklampen basieren, weisen teilweise Nachteile eines relativ hohen Stromverbrauchs, eines eingeschränkten Farbraums, einer begrenzten Lebensdauer und/oder einer erheblichen Größe beziehungsweise eines erheblichen Gewichts der Displayeinheit auf.
RGB-Projektoren basierend auf LED-Technologie ermöglichen zwar langlebige, kompakte Projektionseinheiten mit einem vergleichsweise großen Farbraum. Allerdings kann bei LED-Projektoren der Nachteil bestehen, dass damit nur auf planen, exakt senkrecht zur Projektionseinheit angeordneten Flächen scharfe Projektionsabbildungen realisiert werden können. Außerdem sind aufwändige Mikrooptiken und Bildverarbeitungstechnologien erforderlich, die neben gesteigerten Kosten für das Gesamtsystem auch zu deutlich erhöhten Abmessungen derartiger RGB-Projektoren führen können.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine kompakte, langlebige RGB-Lichtquelle anzugeben, die aufgrund ihrer Abstrahleigenschaften zur Realisierung kompakter Projektionslichtquellen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine RGB-Laserlichtquelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der RGB-Laserlichtquelle sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausgestaltung enthält die RGB-Laserlichtquelle mindestens drei Laserdioden, die eine rote, eine grüne und eine blaue Laserdiode enthalten. Die Laserdioden weisen jeweils eine Halbleiterschichtenfolge mit einer zur Emission von Laserstrahlung geeigneten aktiven Schicht auf. Die Laserdioden sind vorteilhaft derart angeordnet, dass sie im Betrieb Laserstrahlung in eine gemeinsame Hauptstrahlrichtung abstrahlen.
Die aktive Schicht der Laserdioden weist vorzugsweise jeweils einen zur Erzeugung von Laserstrahlung vorgesehenen Emissionsbereich auf, der eine geringere laterale Ausdehnung als die aktive Schicht aufweist. Bei zumindest zwei der mindestens drei Laserdioden ist ein Zentrum des Emissionsbereichs außerhalb eines Zentrums der aktiven Schicht angeordnet. Die Laserdioden sind vorteilhaft derart angeordnet, dass die Zentren der Emissionsbereiche einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die Zentren die aktiven Schichten.
In den Laserdioden wird die Laserstrahlung vorteilhaft nicht in der gesamten Breite der aktiven Schicht, sondern nur in einem als Emissionsbereich fungierenden Teilbereich der aktiven Schicht emittiert. Dadurch, dass die Zentren der Emissionsbereiche bei mindestens zwei der mindestens drei Laserdioden außerhalb eines Zentrums der aktiven Schicht angeordnet sind, ermöglichen sich vorteilhafte Anordnungen der Laserdioden, bei denen die Zentren der Emissionsbereiche einen geringeren Abstand voneinander aufweisen, als wenn die Zentren der Emissionsbereiche jeweils im Zentrum der aktiven Schicht angeordnet wären. Die mindestens drei Laserdioden emittieren also sehr eng beieinander liegende Laserstrahlen in die gemeinsame Hauptstrahlrichtung. Dies hat den Vorteil, dass optische Abbildungsfehler beim Durchgang der Laserstrahlung durch ein den Laserdioden nachgeordnetes optisches System signifikant verringert werden können. Dies wirkt sich bei einer Verwendung der RGB-Laserlichtquelle in einem Projektionssystem vorteilhaft auf die Bildqualität aus, wobei insbesondere eine erhöhte Tiefenschärfe erreicht werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Laserdioden jeweils eine erste elektrische Kontaktschicht und eine zweite elektrische Kontaktschicht auf, wobei die erste elektrische Kontaktschicht zur Stromeinleitung in den Emissionsbereich der aktiven Schicht mit einem Teilbereich der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge elektrisch leitend verbunden ist. Dieser Teilbereich bildet einen Kontaktbereich aus. Dadurch, dass die erste Kontaktschicht nur mit dem als Kontaktbereich fungierenden Teilbereich der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge elektrisch leitend verbunden ist, erfolgt die Stromeinleitung nicht in die gesamte aktive Schicht, sondern nur in einen Teilbereich, der den Emissionsbereich der aktiven Schicht ausbildet. Die Breite und die Position des Emissionsbereichs in der aktiven Schicht kann daher durch die Anordnung und die Breite des Kontaktbereichs auf der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge eingestellt werden.
Zur Ausbildung eines zweiten elektrischen Kontakts kann beispielsweise eine Rückseite eines Substrats der Halbleiterlaserdioden mit der zweiten elektrischen Kontaktschicht versehen sein.
Die erste elektrische Kontaktschicht, durch die die Emissionsbereiche der aktiven Schicht definiert werden, kann beispielsweise als Streifenkontakt ausgeführt sein. Der Streifenkontakt ist in diesem Fall vorzugsweise bei zumindest zwei der Laserdioden in lateraler Richtung gegenüber dem Zentrum der Laserdiode versetzt angeordnet, so dass auch der Emissionsbereich gegenüber dem Zentrum Laserdiode versetzt ist. Die erste elektrische Kontaktschicht kann auch ganzflächig auf der Oberfläche der Laserdiode aufgebracht sein, wobei die erste Kontaktschicht nur in dem zur elektrischen Kontaktierung vorgesehenen Kontaktbereich in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge steht und ansonsten beispielsweise durch eine isolierende Schicht von der Halbleiterschichtenfolge isoliert ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Laserdioden in einer ersten Ebene und in einer zweiten Ebene übereinander angeordnet.
Vorzugsweise sind in einer ersten Ebene mindestens zwei der Laserdioden nebeneinander angeordnet. In diesem Fall kann sich die erste Ebene oberhalb oder unterhalb einer zweiten Ebene befinden, in der die mindestens eine weitere Laserdiode angeordnet ist.
Zum Beispiel ist es möglich, dass eine erste Laserdiode, beispielsweise die rote Laserdiode, mit ihrem Substrat auf einer Wärmesenke angeordnet ist, wobei eine zweite und eine dritte Laserdiode, beispielsweise die grüne und die blaue Laserdiode, nebeneinander auf der roten Laserdiode angeordnet sind. Die grüne und die blaue Laserdiode, die nebeneinander angeordnet sind, bilden in diesem Fall die erste Ebene aus, die oberhalb der zweiten Ebene angeordnet ist, die durch die rote Laserdiode ausgebildet ist.
Alternativ ist es auch möglich, zwei Laserdioden, beispielsweise die blaue Laserdiode und die grüne Laserdiode, in einer ersten Ebene nebeneinander anzuordnen, und die mindestens eine weitere Laserdiode, zum Beispiel die rote Laserdiode, in einer zweiten Ebene über der blauen Laserdiode und der grünen Laserdiode anzuordnen. In diesem Fall ist die zweite Ebene oberhalb der ersten Ebene angeordnet.
Weiterhin ist es auch denkbar, dass die erste Ebene und die zweite Ebene jeweils zwei nebeneinander angeordnete Laserdioden enthalten. Insbesondere kann die RGB-Laserlichtquelle eine vierte Laserdiode enthalten, die Laserstrahlung mit einer zusätzlichen Farbe emittiert, die nicht rot, grün oder blau ist. Die Verwendung einer zusätzlichen Laserdiode mit einer anderen Farbe als rot, grün oder blau in der RGB-Laserlichtquelle hat den Vorteil, dass der darstellbare Farbraum erweitert wird. Die zusätzliche Laserdiode kann insbesondere eine der Farben gelb oder cyan aufweisen.
Die beiden in der ersten Ebene des Laserdiodenstapels nebeneinander angeordneten Laserdioden weisen vorzugsweise die außerhalb des Zentrums der aktiven Schichten angeordneten Emissionsbereiche auf. Die Emissionsbereiche der nebeneinander angeordneten Emissionsbereiche sind in diesem Fall vorzugsweise derart angeordnet, die sie einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die Zentren der aktiven Schichten.
Wenn beispielsweise die grüne Laserdiode und die blaue Laserdiode in der ersten Ebene nebeneinander angeordnet sind, ist der Emissionsbereich der grünen Laserdiode vorteilhaft gegenüber dem Zentrum der aktiven Schicht der grünen Laserdiode in Richtung zur blauen Laserdiode hin versetzt, und entsprechend der Emissionsbereich der blauen Laserdiode gegenüber dem Zentrum der aktiven Schicht der blauen Laserdiode in Richtung zur grünen Laserdiode hin versetzt. Die Emissionsbereiche der grünen Laserdiode und der blauen Laserdiode liegen in diesem Fall also näher beieinander, als die Zentren der aktiven Schichten dieser Laserdioden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die zweite Ebene des Laserdiodenstapels eine einzige Laserdiode. Der Emissionsbereich der einzigen Laserdiode der zweiten Ebene ist vorzugsweise derart angeordnet, dass er bei einer Projektion in die erste Ebene zwischen den Emissionsbereichen der nebeneinander angeordneten Laserdioden angeordnet ist. Der Emissionsbereich der Laserdiode in der zweiten Ebene ist also in vertikaler Richtung gegenüber den Emissionsbereichen der Laserdioden in der ersten Ebene versetzt angeordnet, und in lateraler Richtung zwischen den Emissionsbereichen der nebeneinander angeordneten Laserdioden der ersten Ebene angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Emissionsbereich der Laserdiode der zweiten Ebene bei einer Projektion in die erste Ebene mittig zwischen den Emissionsbereichen der dort nebeneinander angeordneten Laserdioden angeordnet. In diesem Fall weist der Emissionsbereich der Laserdiode in der zweiten Ebene den gleichen Abstand zu den Emissionsbereichen der in der ersten Ebene nebeneinander angeordneten Laserdioden auf, und die Abstände der Emissionsbereiche der drei Laserdioden sind besonders gering.
Im Gegensatz zu den in der ersten Ebene nebeneinander angeordneten Laserdioden, bei denen die Zentren der Emissionsbereiche außerhalb der Zentren der aktiven Schichten angeordnet sind, kann die Laserdiode der zweiten Ebene einen im Zentrum der aktiven Schicht angeordneten Emissionsbereich aufweisen. Insbesondere wenn in der zweiten Ebene nur eine einzige Laserdiode angeordnet ist, kann der Abstand ihres Emissionsbereichs zu den Emissionsbereichen der Laserdioden in der ersten Ebene dadurch minimiert werden, dass die einzige Laserdiode der zweiten Ebene derart positioniert wird, dass ihr Emissionsbereich in lateraler Richtung gesehen zwischen den Emissionsbereichen der Laserdioden der ersten Ebene, bevorzugt mittig zwischen den Emissionsbereichen der Laserdioden der ersten Ebene, angeordnet wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die mindestens eine Laserdiode in der ersten Ebene und die mindestens eine Laserdiode in der zweiten Ebene entgegengesetzt zueinander orientiert. Zum Beispiel weisen die Laserdioden jeweils ein Substrat auf, wobei das Substrat mindestens einer Laserdiode in der ersten Ebene und das Substrat mindestens einer Laserdiode in der zweiten Ebene voneinander abgewandt sind. Insbesondere können die Halbleiterschichtenfolgen der Laserdioden einen n-dotierten Halbleiterbereich und einen p-dotierten Halbleiterbereich aufweisen, wobei die n-dotierten Halbleiterbereiche beispielsweise dem jeweiligen Substrat zugewandt sind. Bei dieser Ausführung sind die nicht mit dem Substrat verbundenen Oberflächen der Halbleiteschichtenfolgen, auf denen insbesondere die erste elektrische Kontaktschicht angeordnet ist, einander zugewandt. Mit anderen Worten sind die mindestens eine Laserdiode in der ersten Ebene und die mindestens eine Laserdiode in der zweiten Ebene so angeordnet, dass die p-dotierten Halbleiterbereiche einander zugewandt sind und die beispielsweise mit den Substraten verbundenen n-dotierten Bereiche voneinander abgewandt sind. Dies hat den Vorteil, dass zwischen den Emissionszentren der mindestens einen Laserdiode in der ersten Ebene und der mindestens einen Laserdiode in der zweiten Ebene kein Substrat angeordnet ist. Auf diese Weise können die Emissionszentren der Laserdioden in der ersten Ebene und der zweiten Ebene mit einem vorteilhaft geringen Abstand zueinander angeordnet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die mindestens zwei Laserdioden der ersten Ebene senkrecht zu der mindestens einen Laserdiode der zweiten Ebene angeordnet. Eine derartige Anordnung kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die drei Laserdioden auf einem U-förmigen Träger, bei dem es sich insbesondere um eine Wärmesenke handeln kann, angeordnet sind.
Beispielsweise ist eine erste Laserdiode mit dem Substrat auf eine Grundfläche des U-förmigen Trägers montiert. Von der Grundfläche des U-förmigen Trägers erstrecken sich zwei Seitenteile senkrecht nach oben, auf denen jeweils eine weitere Laserdiode angeordnet ist, die gemeinsam die zweite Ebene ausbilden. Die beiden auf den senkrechten Trägern angeordneten Laserdioden der zweiten Ebene sind derart entgegengesetzt zueinander orientiert, dass ihre Substrate voneinander abgewandt und ihre Emissionsbereiche einander zugewandt sind. Weiterhin sind die Zentren der Emissionsbereiche der beiden Laserdioden der zweiten Ebene derart angeordnet, dass sie in Richtung der Laserdiode der ersten Ebene vom Zentrum der aktiven Schichten versetzt sind.
Auf diese Weise wird eine U-förmige Anordnung der drei Laserdioden erreicht, bei denen die Emissionsbereiche der drei Laserdioden einen vorteilhaft geringen Abstand voneinander aufweisen. Gleichzeitig wird eine gute Wärmeabfuhr von den drei Laserdioden über die als Träger fungierenden Wärmesenken erzielt.
Bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen, bei denen die Laserdioden insbesondere in zwei Ebenen angeordnet sind, sind die Laserdioden vorzugsweise als kantenemittierende Laserdioden ausgeführt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung sind die Laserdioden als oberflächenemittierende Laserdioden ausgeführt. Bei dieser Ausgestaltung sind die Laserdioden vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Vorzugsweise sind bei allen oberflächenemittierenden Laserdioden die Zentren der Emissionsbereiche jeweils derart außerhalb eines Zentrums der aktiven Schicht angeordnet, dass sie in Richtung der benachbarten Laserdioden verschoben sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Emissionszentren einen geringen Abstand voneinander aufweisen.
Insbesondere kann die RGB-Laserlichtquelle mindestens vier oberflächenemittierende Laserdioden aufweisen, beispielsweise eine rote, eine grüne, eine blaue und eine zusätzliche Laserdiode, die eine vierte Farbe wie beispielsweise gelb oder cyan aufweist. Die vier Laserdioden sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie ein Quadrat mit jeweils zwei Laserdioden an jeder Seite ausbilden. Die Mittelpunkte der aktiven Schichten der oberflächenemittierenden Laserdioden bilden in diesem Fall ein Quadrat aus. Die Zentren der Emissionsbereiche der oberflächenemittierenden Laserdioden sind vorzugsweise derart außerhalb der Zentren der aktiven Schichten angeordnet, dass sie ebenfalls ein gemeinsames Quadrat ausbilden, das eine geringere Kantenlänge aufweist als das Quadrat, das durch die Mittelpunkte der aktiven Schichten ausgebildet wird. Die Zentren der Emissionsbereiche der vier Laserdioden weisen daher vorteilhaft einen geringeren Abstand voneinander auf, als wenn sie in den Zentren der aktiven Schichten angeordnet wären.
Anstelle von vier Laserdioden kann die RGB-Laserlichtquelle auch nur drei Laserdioden der Farben rot, grün und blau aufweisen, die in diesem Fall vorteilhaft in einem Dreieck angeordnet sind, wobei die Zentren der Emissionsbereiche der drei Laserdioden jeweils in Richtung des Zentrums des Dreiecks verschoben sind, so dass sie einen möglichst geringen Abstand voneinander aufweisen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eine der Laserdioden auf einer Wärmesenke angeordnet. Besonders bevorzugt sind alle Laserdioden der RGB-Laserlichtquelle auf Wärmesenken angeordnet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Laserdioden Abstände von weniger als 500 μm, bevorzugt von weniger als 150 μm und besonders bevorzugt von weniger als 100 μm voneinander auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die RGB-Laserlichtquelle mindestens eine zusätzliche Laserdiode mit einer Farbe auf, die nicht rot, grün oder blau ist. Die zusätzliche Laserdiode kann beispielsweise eine der Farben cyan oder gelb aufweisen. Mittels der zusätzlichen Laserdiode einer vierten Farbe wird der Farbraum, der von der RGB-Laserlichtquelle wiedergegeben werden kann, vorteilhaft erweitert.
Die hierin beschriebene RGB-Laserlichtquelle hat den Vorteil, dass eine Strahlformung der von den mehreren Laserdioden erzeugten Laserstrahlung aufgrund der geringen Abstände der Emissionszentren mit vergleichsweise einfachen optischen Systemen, insbesondere mit einer einzelnen Linse, erfolgen kann. Insbesondere kann die Laserstrahlung der mehreren Laserdioden vergleichsweise einfach in einen gemeinsamen Wellenleiter, zum Beispiel in einen photonischen Kristall, eingekoppelt werden.
Aufgrund ihrer Kompaktheit kann die RGB-Laserlichtquelle vorteilhaft in vergleichsweise kleine technische Gegenstände, beispielsweise in einen Schlüssel, einen USB-Stick, einen Laserpointer oder einen Kugelschreiber integriert werden. Die RGB-Laserlichtquelle kann auch als kohärente Weißlichtquelle fungieren, wenn die rote, die grüne und die blaue Laserdiode gleichzeitig betrieben werden.
Aufgrund der Kompaktheit der RGB-Laserlichtquelle ist es auch denkbar, einen Doppel-RGB-Projektor zu realisieren, bei dem beispielsweise eine erste RGB-Laserlichtquelle ein Bild auf einen Schirm oder eine Wand projiziert, und eine zweite RGB-Laserlichtquelle ein Tastaturfeld projiziert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 10 näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
7 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
8 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem achten Ausführungsbeispiel,
9 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, und
10 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf eine RGB-Laserlichtquelle gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel.
Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile und die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Die in 1 dargestellte RGB-Laserlichtquelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthält eine rote Laserdiode 1, eine grüne Laserdiode 2 und eine blaue Laserdiode 3.
Die Laserdioden 1, 2, 3 enthalten jeweils eine Halbleiterschichtenfolge, die einen n-dotierten Bereich 6, einen p-dotierten Bereich 7 und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht 5 enthält. Die aktive Schicht 5 ist vorzugsweise als Einfach-Quantentopfstruktur oder Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst dabei jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (Confinement) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
Die Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 können insbesondere auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basieren. Die Halbleiterschichtenfolge 5, 6, 7 der roten Laserdiode 1 basiert vorzugsweise auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial.
„Auf einem Nitridverbindungshalbleiter basierend” bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise In_xAl_yGa_1-x-yN umfasst, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Entsprechend bedeutet „auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial basierend”. dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III-Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise In_xAl_yGa_1-x-yP umfasst, wobei 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Dabei muss das Nitrid- oder Phosphidverbindungshalbleitermaterial nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des In_xAl_yGa_1-x-yN-Materials bzw. In_xAl_yGa_1-x-yP-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (In, Al, Ga, N, P), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Die Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 der drei Laserdioden 1, 2, 3 sind jeweils auf einem Substrat 15 angeordnet, auf das die Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) aufgewachsen werden können. Zur elektrischen Kontaktierung sind die Laserdioden 1, 2, 3 jeweils mit einer ersten elektrischen Kontaktschicht 8 und einer zweiten elektrischen Kontaktschicht 9 versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 weisen die drei Laserdioden 1, 2, 3 eine gemeinsame erste Kontaktschicht 8 auf, die zur Kontaktierung des p-dotierten Bereichs 7 der Laserdioden dient. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 in entgegen gesetzter Orientierung auf der roten Laserdiode 1 angeordnet sind. Insbesondere sind die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 in einer ersten Ebene P1 nebeneinander auf der roten Laserdiode 1 angeordnet, die eine zweite Ebene P2 ausbildet. Die rote Laserdiode 1 in der unteren Ebene P2 ist auf eine Wärmesenke 16 montiert, durch die die beim Betrieb der RGB-Laserlichtquelle entstehende Wärme abgeführt wird.
Die drei Laserdioden 1, 2, 3 sind derart übereinander angeordnet, dass die Substrate 15 der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 in der ersten Ebene P1 von dem Substrat 15 der roten Laserdiode 1 in der zweiten Ebene P2 abgewandt sind. Die p-dotierten Bereiche 7 der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 sind dem p-dotierten Bereich 7 der roten Laserdiode 1 zugewandt. Die erste Kontaktschicht 8 ist jeweils mit Kontaktbereichen 17 der Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 verbunden. Beispielsweise kann die erste Kontaktschicht 8 einen elektrischen Kontakt mit einem Kontaktbereich 17 der p-dotierten Bereiche 7 der Laserdioden 1, 2, 3 ausbilden.
Die Kontaktbereiche 17 weisen eine geringere laterale Ausdehnung auf als die Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 der Laserdioden 1, 2, 3 und dienen zur gezielten Stromeinleitung in Emissionsbereiche 11, 12, 13 der Laserdioden 1, 2, 3.
Außerhalb der Kontaktbereiche 17 ist die Kontaktschicht 8 jeweils durch eine isolierende Schicht 10 von den Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 isoliert, so dass eine Stromeinleitung nur in die Emissionsbereiche 11, 12, 13 der aktiven Schichten 5 erfolgt. Die Lichtemission ist daher im Wesentlichen auf die Emissionsbereiche 11, 12, 13 beschränkt. Die Kontaktbereiche 17 können beispielsweise als Streifenkontakt ausgeführt sein, so dass die Laserdioden 1, 2, 3 streifenförmige Emissionsbereiche 11, 12, 13 aufweisen, deren laterale Ausdehnung in etwa mit der lateralen Ausdehnung der Streifenkontakte übereinstimmt. Somit weisen die Laserdioden 1, 2, 3 jeweils einen Emissionsbereich 11, 12, 13 auf, der eine geringere laterale Ausdehnung als die aktive Schichten 5 aufweist. Eine zweite elektrische Kontaktschicht 9, die beispielsweise als n-Kontaktschicht fungiert, kann zum Beispiel auf die Rückseiten der Substrate 15 aufgebracht sein. Die Kontaktschichten 8, 9 können beispielsweise mit Bonddrähten 18 angeschlossen werden.
Die Zentren E2, E3 der Emissionsbereiche 12, 13 sind bei der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 jeweils außerhalb der Zentren 52, 53 der aktiven Schichten 5 angeordnet. Insbesondere sind die Zentren E2, E3 der Emissionsbereiche 12, 13 gegenüber den Mittelpunkten 52, 53 der aktiven Schichten 5 jeweils in Richtung der in der gleichen Ebene P1 angeordneten benachbarten Laserdiode verschoben. Das heißt, das Zentrum E2 des Emissionsbereichs 12 der grünen Laserdiode 2 ist gegenüber dem Mittelpunkt der aktiven Schicht 52 in Richtung zur benachbarten blauen Laserdiode 3 hin verschoben, und das Zentrum E3 des Emissionsbereichs 13 der blauen Laserdiode 3 ist gegenüber dem Zentrum 53 der aktiven Schicht 5 in Richtung zur grünen Laserdiode 2 hin verschoben. Die Emissionsbereiche 12, 13 der beiden nebeneinander angeordneten Laserdioden 2, 3 in der ersten Ebene P1 sind also einander zugewandt.
Die einzige in der zweiten Ebene P2 angeordnete Laserdiode 1 weist einen im Zentrum 51 der aktiven Schicht 5 angeordneten Emissionsbereich 11 auf. Das Zentrum E1 des Emissionsbereichs 11 stimmt also mit dem Zentrum der aktiven Schicht 51 überein. Die rote Laserdiode 1, die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 sind relativ zueinander derart angeordnet, dass das Zentrum E1 des Emissionsbereichs 11 der Laserdiode 1 in der zweiten Ebene P2 bei einer Projektion in die erste Ebene P1 zwischen den Zentren E2, E3 der Emissionsbereiche 12, 13 der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 angeordnet ist.
Durch diese Anordnung wird vorteilhaft erreicht, dass die Zentren E1, E2, E3 der Emissionsbereiche 11, 12, 13 einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die Zentren 51, 52, 53 der aktiven Schichten. Die emittierten Laserstrahlen der drei kantenemittierenden Laserdioden 1, 2, 3 liegen daher vorteilhaft nahe beieinander. Dies ist insbesondere vorteilhaft für eine Abbildung der drei Laserstrahlen mit optischen Systemen, zum Beispiel in einer Projektionseinheit. Der geringe Abstand der Emissionszentren E1, E2, E3 ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Laserstrahlen der Laserdioden 1, 2, 3 in einen gemeinsamen Wellenleiter eingekoppelt werden sollen.
Der Abstand der Emissionszentren E1, E2 E3 beträgt vorteilhaft weniger als 500 μm und bevorzugt weniger als 150 μm. Beispielsweise kann der Abstand 120 μm oder weniger, besonders bevorzugt sogar 100 μm oder weniger betragen.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer RGB-Laserlichtquelle unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass nicht nur in der ersten Ebene P1, sondern auch in der zweiten Ebene P2 jeweils zwei Laserdioden nebeneinander angeordnet sind. Die RGB-Laserlichtquelle enthält eine zusätzliche vierte Laserdiode 4, die in der Ebene P2 neben der roten Laserdiode 1 angeordnet ist. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind in einer über der Ebene P2 liegenden ersten Ebene P1 eine grüne Laserdiode 2 und eine blaue Laserdiode 3 nebeneinander angeordnet. Die grüne Laserdiode 2 ist auf der roten Laserdiode 1 angeordnet. Die blaue Laserdiode 3 ist auf der vierten Laserdiode 4 angeordnet, die Licht einer zusätzlichen Farbe emittiert, bei der es sich vorzugsweise um gelb oder cyan handelt. Durch die vierte Laserdiode 4 mit einer zusätzlichen Farbe vergrößert sich vorteilhaft der von der RGB-Laserlichtquelle darstellbare Farbraum.
Dadurch, dass die rote Laserdiode 1 und die vierte Laserdiode 4 in der unteren Ebene P2 als Träger für die rote Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 in der oberen Ebene P1 dienen, wird eine kompakte Anordnung der vier Laserdioden erzielt. Die Emissionszentren E1, E4 der Laserdioden 1, 4 in der Ebene P2 und die Emissionszentren E2, E3 der Laserdioden 2, 3 in der Ebene P1 sind vorteilhaft gegenüber den Zentren 51, 52, 53, 54 der aktiven Schichten 5 jeweils in Richtung der benachbarten Laserdiode verschoben. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Emissionszentren E1, E2, E3, E4 näher beieinander liegen als die Zentren der aktiven Schichten 51, 52, 53, 54. Die Lage der Emissionsbereiche 11, 12, 13, 14 innerhalb der aktiven Schichten 5 ist wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel durch die Anordnung der Kontaktflächen 17, durch die ein Strom in die Emissionsbereiche 11, 12, 13, 14 eingeleitet wird, bestimmt.
Durch die Anordnung der roten Laserdiode 1 und der vierten Laserdiode 4 in der unteren Ebene P2 auf einer Wärmesenke 16 wird eine gute Wärmeabfuhr von der RGB-Laserlichtquelle erzielt.
Hinsichtlich der weiteren Details und der damit verbundenen Vorteile entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einer RGB-Laserlichtquelle sind wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine grüne Laserdiode 2 und eine blaue Laserdiode 3 in einer ersten Ebene P1 auf einer roten Laserdiode 1 in einer zweiten Ebene P2 angeordnet. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 ein gemeinsames Substrat 15 aufweisen. Die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 weisen vorteilhaft auch eine gemeinsame n-Kontaktschicht 9 auf. Die Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 der beiden Laserdioden 2, 3 sind durch einen Graben 23 voneinander getrennt. Beispielsweise können sowohl die blaue Laserdiode 3 als auch die grüne Laserdiode 2 jeweils aus einem Nitridverbindungshalbleitermaterial hergestellt werden. Die unterschiedlichen Wellenlängen im blauen und im grünen Spektralbereich können in diesem Fall beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die grüne Laserdiode 2 einen größeren Indiumanteil aufweist, wodurch sich die Bandlücke des Nitridverbindungshalbleitermaterials verringert und sich somit die Emissionswellenlänge der aktiven Schicht 5 vergrößert.
Durch die Integration der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 auf ein gemeinsames Substrat 15 verringert sich vorteilhaft der Montageaufwand bei der Herstellung der RGB-Laserlichtquelle.
Hinsichtlich der weiteren Details und der damit verbundenen Vorteile entspricht das dritte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die in 4 dargestellte RGB-Laserlichtquelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und der Funktionsweise im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die rote Laserdiode 1 und die blaue Laserdiode 3 gegeneinander vertauscht wurden. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind also die grüne Laserdiode 2 und die rote Laserdiode 1 nebeneinander in der ersten Ebene P1 auf der blauen Laserdiode in der Ebene P2 angeordnet. Da der Aufbau der RGB-Laserlichtquelle ansonsten identisch zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist, ergeben sich die gleichen Vorteile, insbesondere hinsichtlich der kompakten Anordnung und den geringen Abständen der Emissionszentren E1, E2, E3 der Emissionsbereiche der drei Laserdioden 1, 2, 3.
Bei dem Substrat 15 der blauen Laserdiode 3 in der unteren Ebene P2 handelt es sich vorteilhaft um ein GaN-Substrat. In diesem Fall hat die Anordnung der blauen Laserdiode 3 in der unteren Ebene P2 auf einer Wärmesenke 16 den Vorteil, dass die im Betrieb der RGB-Laserlichtquelle erzeugte Wärme besonders effektiv an die Wärmesenke 16 abgeführt werden kann. Dies beruht darauf, dass ein GaN-Substrat im Vergleich zu anderen Halbleitersubstraten, wie zum Beispiel GaAs-Substraten, eine vergleichsweise gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Aus diesem Grund kann bei der RGB-Laserlichtquelle gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel trotz des strukturell ansonsten ähnlichen Aufbaus eine weiter verbesserte Wärmeabfuhr erzielt werden.
Bei dem in 5 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel einer RGB-Laserlichtquelle sind wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel eine grüne Laserdiode 2 und eine rote Laserdiode 1 in einer ersten Ebene P1 auf einer blauen Laserdiode 3 in einer zweiten Ebene P2 angeordnet. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen sind die Laserdioden 1, 2 in der ersten Ebene P1 nicht entgegensetzt, sondern gleich orientiert wie die blaue Laserdiode 3 in der zweiten Ebene P2. Wie die blaue Laserdiode 3 in der zweiten Ebene P2 weisen auch die rote Laserdiode 1 und die grüne Laserdiode 2 in der ersten Ebene P1 die erste Kontaktschicht 8, bei der es sich um den p-Kontakt handelt, an ihrer Oberseite und die zweite Kontaktschicht 9, bei der es sich um den n-Kontakt handelt, an ihrer Unterseite auf. Um die Emissionsbereiche 11, 12, 13 der drei Laserdioden 1, 2, 3 bei dieser Ausführungsform möglichst nahe beieinander anordnen zu können, sind die Laserdioden 1, 2 in der oberen Ebene P1 vorteilhaft als so genannte Dünnfilm-Laserdioden ausgeführt. Unter „Dünnfilm-Laserdioden” ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Substrate 15 der Dünnfilm-Laserdioden stark gedünnt oder sogar vollständig von den Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 der Laserdioden 1, 2 entfernt sind.
An der Seite der gedünnten oder sogar abgelösten Aufwachssubstrate 15 sind die Laserdioden 1, 2 auf einem Träger 19 montiert, der die gemeinsame zweite Kontaktschicht 9 der beiden Laserdioden 1, 2, zum Beispiel in Form einer Leiterbahn, aufweist. Der Träger 19 weist vorzugsweise eine geringe Dicke auf und ist elektrisch isolierend ausgeführt. Beispielsweise kann der Träger 19 SiC, Saphir oder AlN aufweisen. An der den Dünnfilm-Laserdioden 1, 2 gegenüberliegenden Seite ist der Träger 19 auf die dritte Laserdiode 3, bei der es sich um die blaue Laserdiode handelt, montiert.
Ansonsten entspricht das fünfte Ausführungsbeispiel hinsichtlich weiterer Details und den damit verbundenen Vorteilen dem zuvor beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel.
Die in 6 dargestellte RGB-Laserlichtquelle gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel enthält wie das zuvor beschriebene dritte Ausführungsbeispiel eine grüne Laserdiode 2 und eine blaue Laserdiode 3, die auf einem gemeinsamen Substrat 15 nebeneinander angeordnet sind, und eine rote Laserdiode 1. Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel sind beim sechsten Ausführungsbeispiel die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 in der unteren Ebene P2 auf einer Wärmesenke 16 angeordnet, und die rote Laserdiode 1 ist in der oberen Ebene P1 in entgegen gesetzter Orientierung auf der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 angeordnet. Die Laserdioden in den Ebenen P1 und P2 sind somit gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel gegeneinander vertauscht worden.
Die Anordnung der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 in der unteren Ebene P2 auf der Wärmesenke 16 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem gemeinsamen Substrat der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 um ein GaN-Substrat handelt, dass sich durch eine vorteilhafte hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet. In diesem Fall kann die Wärme, die beim Betrieb der RGB-Laserlichtquelle erzeugt wird, besonders gut über das GaN-Substrat 15 der grünen und blauen Laserdiode 2, 3 an die Wärmesenke 16 abgeführt werden. Hinsichtlich der sonstigen vorteilhaften Ausgestaltungen und der damit verbundenen Vorteile entspricht das sechste Ausführungsbeispiel ansonsten dem dritten Ausführungsbeispiel.
Das in 7 dargestellte siebte Ausführungsbeispiel einer RGB-Laserlichtquelle unterscheidet sich von dem sechsten Ausführungsbeispiel dadurch, dass eine zusätzliche Wärmesenke 16 auf die rote Laserdiode 1 in der oberen Ebene P1 aufgebracht ist. Somit sind bei diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft alle drei Laserdioden 1, 2, 3 jeweils auf eine Wärmesenke 16 montiert. Auf diese Weise kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass auch bei einem längeren Betrieb der RGB-Laserlichtquelle die erzeugte Wärme ausreichend von den Laserdioden 1, 2, 3 abgeführt wird. Ansonsten entspricht das siebte Ausführungsbeispiel hinsichtlich der vorteilhaften Ausgestaltungen und den damit verbundenen Vorteilen dem zuvor beschriebenem sechsten Ausführungsbeispiel.
Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel einer RGB-Laserlichtquelle sind eine rote Laserdiode 1, eine grüne Laserdiode 2 und eine blaue Laserdiode 3 auf einer U-förmigen Wärmesenke 16 angeordnet.
Eine erste Laserdiode, beispielsweise die rote Laserdiode 1 der RGB-Laserlichtquelle, ist auf einem Basisteil 20 der Wärmesenke 16 angeordnet. Die mindestens zwei weiteren Laserdioden, beispielsweise die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 der RGB-Laserlichtquelle, sind auf sich vorzugsweise senkrecht zum Basisteil 20 erstreckenden Seitenteilen 21 der Wärmesenke 16 angeordnet. Die drei Laserdioden 1, 2, 3 sind so auf dem Basisteil 20 oder den Seitenteilen 21 der Wärmesenke 16 angeordnet, dass die Substrate 15 voneinander abgewandt sind und die Halbleiterschichtenfolgen 5, 6, 7 mit den Emissionsbereichen 11, 12, 13 einander zugewandt sind. Insbesondere sind die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 in einer gemeinsamen Ebene P1 nebeneinander in entgegensetzter Orientierung angeordnet. Die rote Laserdiode 1 ist in einer zweiten Ebene P2 angeordnet. Die auf den vertikalen Seitenteilen 21 der U-förmigen Wärmesenke 16 angeordneten Laserdioden 2, 3 der ersten Ebene P1 sind also senkrecht zu der Laserdiode 1 in der zweiten Ebene P2 angeordnet. Das Basisteil 20 und die Seitenteile 21 können als Träger für Leiterbahnen 9 fungieren, die als n-Kontaktschichten für die Laserdioden 1, 2, 3 dienen und beispielsweise jeweils mit den Substraten 15 der Laserdioden 1, 2, 3 verbunden sind. Die einander zugewandten p-Kontaktschichten 8 der Laserdioden 1, 2, 3 können beispielsweise über Wedgebondung (nicht dargestellt) angeschlossen werden.
Bei der auf dem Basisteil 20 der Wärmesenke 16 montierten roten Laserdiode 1 ist der Emissionsbereich 11 vorzugsweise mittig in der aktiven Zone 5 angeordnet. Bei den auf den Seitenteilen 21 angeordneten grünen und blauen Laserdioden 2, 3 sind die Emissionsbereiche 11, 12 dagegen derart außerhalb der Zentren 52, 53 der aktiven Schichten 5 angeordnet, dass sie in Richtung der roten Laserdiode 1 verschoben sind. Auf diese Weise wird ein vorteilhaft geringer Abstand der Zentren E1, E2, E3 der Emissionsbereiche 11, 12, 13 erreicht. Die RGB-Laserlichtquelle gemäß dem achten Ausführungsbeispiel zeichnet sich also vorteilhaft durch eine kompakte Bauweise und eng beieinander liegende Emissionszentren E1, E2, E3 der drei Laserdioden 1, 2, 3 aus, wobei über die U-förmige Wärmesenke 16 gleichzeitig eine besonders gute Wärmeabfuhr von den drei Laserdioden 1, 2, 3 erzielt wird.
Bei dem in 9 dargestellten neunten Ausführungsbeispiel einer RGB-Laserlichtquelle sind wie bei dem achten Ausführungsbeispiel drei Laserdioden 1, 2, 3 derart auf einer Wärmesenke angeordnet, dass zwei Laserdioden 2, 3, insbesondere die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3, in einer ersten Ebene P1 nebeneinander in entgegen gesetzter Orientierung angeordnet sind. Die weitere Laserdiode 1, bei der es sich um die rote Laserdiode 1 handelt, ist auf einem Basisteil 20 der Wärmesenke 16 angeordnet. Im Gegensatz zu dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wärmesenke 16 nicht U-förmig ausgebildet, sondern weist ein erstes horizontales Basisteil 20 auf, auf dem die rote Laserdiode 1 mit ihrem Substrat 15 und der zweiten Kontaktschicht 9 angeordnet ist, und ein zweites horizontales Basisteil 20, das der zweiten Kontaktschicht 8 der roten Laserdiode 1 nachfolgt. Auf dem zweiten Basisteil 20 sind die grüne Laserdiode 2 und die blaue Laserdiode 3 senkrecht zu der roten Laserdiode 1 montiert, wobei die einander zugewandten ersten Anschlussschichten 8, bei denen es sich um die p-Kontaktschichten handelt, einander zugewandt sind und durch ein Mittelteil 22 der Wärmesenke 16 miteinander verbunden sind. Die p-Kontaktschichten 8 können als Leiterbahnen auf dem zweiten Basisteil 20 und dem Mittelteil 22 der Wärmesenke 16 geführt sein.
Das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel hat gegenüber dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass die Wärmesenke 16, insbesondere das zweite Basisteil 20 und das Mittelteil 22, sehr dicht an den Emissionsbereichen 11, 12, 13 der drei Laserdioden 1, 2, 3 angeordnet sind, so dass eine weiter verbesserte Wärmeabfuhr erfolgt. Trotzdem wird insbesondere durch die von den Mittelpunkten 52, 53 der aktiven Zonen 5 versetzten Emissionsbereiche 12, 13 der grünen Laserdiode 2 und der blauen Laserdiode 3 und die Anordnung der Laserdioden 1, 2, 3 ein geringer Abstand der Emissionszentren E1, E2, E3 der drei Laserdioden 1, 2, 3 erzielt.
In 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer RGB-Laserlichtquelle in einer Aufsicht dargestellt. Die RGB-Laserlichtquelle umfasst vier Laserdioden 1, 2, 3, 4, die im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen nicht als kantenemittierende Laserdioden, sondern als oberflächenemittierende Laserdioden ausgeführt sind.
Bei den vier oberflächenemittierenden Laserdioden handelt es sich um eine rote Laserdiode 1, eine grüne Laserdiode 2, eine blaue Laserdiode 3 und eine vierte Laserdiode 4, die Licht einer zusätzlichen Farbe wie beispielsweise gelb oder cyan emittiert. Durch die vierte Laserdiode 4 mit einer zusätzlichen Farbe, die nicht gleich rot, grün oder blau ist, wird der von der RGB-Laserlichtquelle darstellbare Farbbereich vorteilhaft vergrößert. Die vier Laserdioden 1, 2, 3, 4 sind in einem 2 × 2 Array nebeneinander auf einer Wärmesenke 16 montiert. Zur elektrischen Kontaktierung der Laserdioden 1, 2, 3, 4 sind auf die Wärmesenke 16 vier Kontaktflächen 9 aufgebracht, die als zweite elektrische Kontakte 9 der Laserdioden dienen. Bei den Kontaktflächen 9 kann es sich insbesondere um die n-Kontakte der Laserdioden handeln. Die p-Kontakte 8 der vier Laserdioden 1, 2, 3, 4 sind beispielsweise als Ringkontakte 8 auf der Oberfläche des p-dotierten Bereichs der Laserdioden angeordnet. Durch die Ringkontakte 8 werden die Emissionsbereiche 11, 12, 13, 14 der Laserdioden definiert. Die Zentren E1, E2, E3, E4 der Emissionsbereiche 11, 12, 13, 14 der Laserdioden sind vorteilhaft derart angeordnet, dass sie einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die Zentren der aktiven Schichten 51, 52, 53, 54. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass die Emissionszentren E1, E2, E3, E4 besonders nahe beieinander liegen, was eine Strahlformung der emittierten Laserstrahlung mit vergleichsweise einfachen optischen Systemen und/oder eine Einkopplung der vier emittierten Laserstrahlen in einen gemeinsamen Wellenleiter erleichtert.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

RGB-Laserlichtquelle mit mindestens drei Laserdioden, die eine rote Laserdiode (1), eine grüne Laserdiode (2) und eine blaue Laserdiode (3) enthalten, bei der die Laserdioden (1, 2, 3) jeweils eine Halbleiterschichtenfolge (5, 6, 7) mit einer zur Emission von Laserstrahlung geeigneten aktiven Schicht (5) aufweisen und die Laserdioden (1, 2, 3) Laserstrahlung in eine gemeinsame Hauptstrahlrichtung abstrahlen, wobei – die aktive Schicht (5) der Laserdioden jeweils einen zur Erzeugung von Laserstrahlung vorgesehenen Emissionsbereich (11, 12, 13) aufweist, der eine geringere laterale Ausdehnung als die aktive Schicht (5) aufweist, – die Zentren der Emissionsbereiche (E2, E3) bei mindestens zwei der Laserdioden (2, 3) außerhalb der Zentren (52, 53) der aktiven Schichten (5) angeordnet sind, und – die Laserdioden (1, 2, 3) derart angeordnet sind, dass die Zentren (E1, E2, E3) der Emissionsbereiche (11, 12, 13) einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die Zentren der aktiven Schichten (51, 52, 53).
RGB-Laserlichtquelle nach Anspruch 1, wobei die Laserdioden jeweils eine erste elektrische Kontaktschicht (8) und eine zweite elektrische Kontaktschicht (9) aufweisen, wobei die erste elektrische Kontaktschicht (8) zur Stromeinleitung in den Emissionsbereich (11, 12, 13) der aktiven Schicht (5) mit einem Kontaktbereich (17) der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge (5, 6, 7) elektrisch leitend verbunden ist.
RGB-Laserlichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Laserdioden (1, 2, 3) in einer ersten Ebene (P1) und in einer zweiten Ebene (P2) übereinander angeordnet sind.
RGB-Laserlichtquelle nach Anspruch 3, wobei in der ersten Ebene (P1) mindestens zwei der Laserdioden (2, 3) nebeneinander angeordnet sind.
RGB-Laserlichtquelle nach Anspruch 4, wobei die zwei nebeneinander in der ersten Ebene (P1) angeordneten Laserdioden (2, 3) die außerhalb des Zentrums der aktiven Schicht (5) angeordneten Emissionsbereiche (12, 13) aufweisen.
RGB-Laserlichtquelle nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zweite Ebene (P2) eine einzige Laserdiode (1) umfasst, deren Emissionsbereich (11) bei einer Projektion in die erste Ebene (P1) zwischen den Emissionsbereichen (12, 13) der nebeneinander angeordneten Laserdioden (2, 3) angeordnet ist.
RGB-Laserlichtquelle nach Anspruch 6, wobei die Laserdiode (1) in der zweiten Ebene (P2) einen im Zentrum (51) der aktiven Schicht (5) angeordneten Emissionsbereich (11) aufweist.
RGB-Laserlichtquelle nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die mindestens eine Laserdiode in der ersten Ebene (P1) und die mindestens eine Laserdiode in der zweiten Ebene (P2) entgegengesetzt zueinander orientiert sind.
RGB-Laserlichtquelle nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die mindestens zwei Laserdioden (2, 3) der ersten Ebene (P1) senkrecht zu der mindestens einen Laserdiode (1) der zweiten Ebene (P2) angeordnet sind.
RGB-Laserlichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Laserdioden (1, 2, 3) kantenemittierende Laserdioden sind.
RGB-Laserlichtquelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Laserdioden (1, 2, 3) oberflächenemittierende Laserdioden sind, die in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
RGB-Laserlichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens eine der Laserdioden (1) auf einer Wärmesenke (19) angeordnet ist.
RGB-Laserlichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zentren (E1, E2, E3) der Emissionsbereiche (11, 12, 13) der Laserdioden (1, 2, 3) Abstände von weniger als 500 μm voneinander aufweisen.
RGB-Laserlichtquelle nach Anspruch 13, bei der die Zentren (E1, E2, E3) der Emissionsbereiche (11, 12, 13) der Laserdioden (1, 2, 3) Abstände von weniger als 100 μm voneinander aufweisen.
RGB-Laserlichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mindestens eine zusätzliche Laserdiode (4) mit einer eine Farbe aufweist, die nicht rot, grün oder blau ist.