DE102014018821B4 - diode laser attachment - Google Patents
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Abstract
Lasermodul (1), umfassend ein Trägerelement (2), ein Diodenlaserelement (3), einen Bügel (4) und ein Spannelement (5),wobei das Diodenlaserelement (3) wenigstens einen Diodenlaserbarren (8) mit wenigstens einer ersten Kontaktfläche (9) und einer zweiten Kontaktfläche (10), einen ersten Wärmeleitkörper (11), welcher thermisch und elektrisch mit der ersten Kontaktfläche verbunden ist und eine Wärmeabgabefläche (12) aufweist, und einen Deckel (13) umfasst,wobei der Bügel einen Vorderabschnitt (21), einen Basisabschnitt (22), und einen Stützabschnitt (23) umfasst, wobei der Vorderabschnitt einen Kraftübertragungsabschnitt (16) und einen Biegebalkenabschnitt (19) umfasst und zwischen dem Stützabschnitt und dem Basisabschnitt (22) ein Gelenk (25 bzw. 27) vorgesehen ist, wobei der Biegebalkenabschnitt (19) gegenüber dem Basisabschnitt (22) eine erste Verjüngung (30) aufweist und/oder der Biegebalkenabschnitt (19) gegenüber dem Kraftübertragungsabschnitt eine zweite Verjüngung (31) aufweist,und das Spannelement (5) durch eine Spannkraft (7) eine elastische Durchbiegung des Biegebalkenabschnitts (19) bewirktund der Bügel im Kraftübertragungsabschnitt eine Kraft (29) auf den Deckel des Diodenlaserelements ausübtund die Kraft (29) das Diodenlaserelement auf das Trägerelement (2) drückt.Laser module (1), comprising a carrier element (2), a diode laser element (3), a bracket (4) and a clamping element (5), wherein the diode laser element (3) comprises at least one diode laser bar (8) with at least one first contact surface (9). and a second contact surface (10), a first heat conduction body (11) thermally and electrically connected to the first contact surface and having a heat dissipation surface (12), and a lid (13), the stirrup having a front portion (21), a base portion (22), and a support portion (23), the front portion comprising a power transmission portion (16) and a bending beam portion (19), and a hinge (25 and 27) is provided between the support portion and the base portion (22); wherein the bending beam portion (19) relative to the base portion (22) has a first taper (30) and / or the bending beam portion (19) opposite the power transmission portion has a second Verjüngun g (31), and the tensioning element (5) causes elastic deflection of the bending beam section (19) by a tensioning force (7) and the link in the power transmission section exerts a force (29) on the cover of the diode laser element and the force (29) applies to the diode laser element the support element (2) presses.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft die Befestigung eines Diodenlaserelements mit zwei elektrischen Kontakten, welcher einen Laserbarren und einen Wärmeleitkörper umfasst auf einem Trägerelement, welches beispielsweise als Kühlkörper ausgebildet sein kann. Das Diodenlaserelement wird zwecks Wärmeableitung thermisch mit dem Kühlkörper verbunden.The invention relates to the attachment of a diode laser element with two electrical contacts, which comprises a laser bar and a heat conducting body on a support element, which may be formed, for example, as a heat sink. The diode laser element is thermally connected to the heat sink for heat dissipation.
Stand der TechnikState of the art
Aus
Aus
Aus
Aus
Aus
Aus
Eine weitere Klemme ist aus
Zwei weitere Klemmen sind aus
Aus
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lasermodul, d.h. eine Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung, anzugeben, bei welchem ein Diodenlaserelement, welches einen Wärmeleitkörper und einen Deckel umfasst, auf einem Trägerelement befestigt ist. Es kann sich dabei um die Befestigung eines oder mehrerer Diodenlaserelemente auf einem Trägerelement handeln. Insbesondere sollen solche Diodenlaserelemente befestigt werden, bei welchen der Deckel ebenfalls zur Wärmeleitung vorgesehen ist.The object of the invention is to provide a laser module, i. a device for emission of laser radiation to specify, in which a diode laser element, which comprises a heat conducting body and a lid, is mounted on a carrier element. It may be the attachment of one or more diode laser elements on a support element. In particular, such diode laser elements are to be fastened, in which the cover is likewise provided for heat conduction.
Die Befestigung des Diodenlaserelements auf dem Trägerelement soll mit einer reproduzierbaren Andruckkraft erfolgen, die Verteilung der Druckkraft soll reproduzierbar sein und es sollen Schubkräfte, d.h. Kraftkomponenten parallel zur Grundfläche, vermieden werden. Die Befestigung soll langzeitstabil und im Servicefall zum Austausch des Laserelements leicht lösbar sein.The attachment of the diode laser element on the support element should be made with a reproducible pressure force, the distribution of the compressive force should be reproducible and it shear forces, i. Force components parallel to the base, to be avoided. The attachment should be long-term stable and easy to replace in case of service to replace the laser element.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Lasermodul, welches ein Trägerelement, ein Diodenlaserelement, einen Bügel und ein Spannelement umfasst. Das Diodenlaserelement weist wenigstens einen Diodenlaserbarren mit wenigstens einer ersten Kontaktfläche und einer zweiten Kontaktfläche auf, sowie einen ersten Wärmeleitkörper, welcher thermisch und elektrisch mit der ersten Kontaktfläche verbunden ist. Der erste Wärmeleitkörper weist eine Wärmeabgabefläche auf und umfasst einen Deckel. Der Bügel umfasst einen Vorderabschnitt, einen Basisabschnitt, und einen Stützabschnitt. Der Vorderabschnitt umfasst einen Kraftübertragungsabschnitt und einen Biegebalkenabschnitt. Zwischen dem Stützabschnitt und dem Basisabschnitt ist ein Gelenk vorgesehen. Das Spannelement bewirkt durch eine Spannkraft eine elastische Durchbiegung des Biegebalkenabschnitts. Dadurch kann der Bügel im Kraftübertragungsabschnitt eine Kraft auf den Deckel des Diodenlaserelements ausüben, wobei die Kraft das Diodenlaserelement auf das Trägerelement drückt.The object is achieved by a laser module, which comprises a carrier element, a diode laser element, a bracket and a clamping element. The diode laser element has at least one diode laser bar with at least one first contact surface and a second contact surface, and a first heat conducting body, which is thermally and electrically connected to the first contact surface. The first heat-conducting body has a heat-dissipating surface and comprises a lid. The bracket includes a front portion, a base portion, and a support portion. The front portion includes a power transmission portion and a bending beam portion. Between the support portion and the base portion, a hinge is provided. The clamping element causes by a clamping force an elastic deflection of the bending beam section. Thereby, the bracket in the power transmission section exert a force on the cover of the diode laser element, wherein the force presses the diode laser element on the support member.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Befestigung des o. g. Diodenlaserelements auf dem o. g. Trägerelement mittels des o. g. Bügels umfasst folgende Schritte: a) Bereitstellen des Diodenlaserelements, des Trägerelements und des Bügels;
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mit der Erfindung lässt sich ein Diodenlaserelement vorteilhaft auf einem Trägerelement befestigen. Ebenso ist es möglich, mehrere Diodenlaserelemente platzsparend auf einem Trägerelement zu befestigen. Die Befestigung ist langzeitstabil. Ein unbeabsichtigtes Lockern der Verbindung, welches bei herkömmlichen Befestigungen infolge einer Relaxation der Spannkraft einer Schraube auftreten kann, wird durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden. Außerdem erfolgt die Befestigung mit einer reproduzierbaren und gleichmäßigen Andruckkraft. Weiterhin können schädliche Querkräfte vermieden werden. Das angegebene Befestigungsverfahren ist leicht und schnell auszuführen und führt zu reproduzierbaren Ergebnissen. Somit ist eine besonders hohe Qualität bei der Befestigung von Diodenlaserelementen erreichbar.With the invention, a diode laser element can advantageously be fastened on a carrier element. It is also possible to save a plurality of diode laser elements to save space on a support element. The attachment is long-term stable. Unintentional loosening of the connection, which can occur in conventional fasteners as a result of relaxation of the clamping force of a screw, is avoided by the solution according to the invention. In addition, the attachment is made with a reproducible and uniform pressure force. Furthermore, harmful lateral forces can be avoided. The specified fastening method is easy and fast to carry out and leads to reproducible results. Thus, a particularly high quality in the attachment of diode laser elements can be achieved.
Die Verwendung der Klemme zur Befestigung mehrerer Laserelemente auf einem Trägerelement erlaubt eine platzsparende Anordnung der Laserelemente.The use of the clamp for fastening a plurality of laser elements on a carrier element allows a space-saving arrangement of the laser elements.
Beschreibungdescription
Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung, kurz als Lasermodul bezeichnet. Zum besseren Verständnis kann ein kartesisches xyz-Koordinatensystem zur Beschreibung der Richtungen verwendet werden.A device for emitting laser radiation, referred to as laser module for short, is described. For better understanding, a Cartesian xyz coordinate system can be used to describe the directions.
Das Lasermodul umfasst ein Diodenlaserelement. Ein Diodenlaserelement ist eine Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung, welche wenigstens einen Diodenlaserbarren als Strahlquelle aufweist. Der Diodenlaserbarren kann in bekannter Weise als kantenemittierendes Bauteil ausgebildet sein und einen oder bevorzugt mehrere Emitter umfassen, welche in einer Richtung, die als y-Richtung des Koordinatensystems gewählt werden kann, jeweils versetzt zueinander angeordnet sein können. Der Laserbarren kann bevorzugt in dieser Richtung eine Breite zwischen 3 mm und 12 mm haben. Er kann bevorzugt zwischen
Der Laserbarren wird durch einen elektrischen Strom gepumpt. Zum Stromeintrag sind eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche am Laserbarren vorgesehen. Die erste Kontaktfläche kann als Anode (p-Kontakt) ausgebildet sein, während die zweite Kontaktfläche als Kathode (n-Kontakt) ausgebildet sein kann.The laser bar is pumped by an electric current. For current input, a first contact surface and a second contact surface are provided on the laser bar. The first contact surface may be formed as an anode (p-contact), while the second contact surface may be formed as a cathode (n-contact).
Der Laserbarren kann so ausgebildet sein, dass er selbstständig Laserstrahlung emittiert, wenn er gepumpt wird. Die Wellenlängen der von den einzelnen Emittern emittierten Strahlung können gleich sein. Es kann aber auch ein Laserbarren verwendet werden, der erst im Zusammenwirken mit einem externen Resonator zur Emission von Laserstrahlung vorgesehen ist. Die Wellenlängen der einzelnen Emitter können, müssen aber nicht, zueinander sukzessive versetzt sein. Ein solcher Versatz ist beispielsweise mit einem Gitter im externen oder im internen Resonator erreichbar, durch welches für jeden Emitter eine spezielle Wellenlänge rückgekoppelt wird. Der Laserbarren kann auch als optischer Verstärker ausgebildet sein, der einfallende Saat-Strahlung (seed laser radiation) verstärkt. Unter einem Laserbarren wird hier also ein Laserstrahlung erzeugendes optisches Verstärkungselement verstanden, das über wenigstens einen pn-Übergang elektrisch gepumpt wird.The laser bar may be configured to autonomously emit laser radiation when pumped. The wavelengths of the radiation emitted by the individual emitters can be the same. However, it is also possible to use a laser bar which is only provided in cooperation with an external resonator for emitting laser radiation. The wavelengths of the individual emitters can, but need not, be successively offset from one another. Such an offset can be achieved, for example, with a grating in the external or in the internal resonator, by means of which a specific wavelength is fed back for each emitter. The laser bar can also be designed as an optical amplifier that amplifies incident seed radiation. In this case, a laser bar is understood as meaning an optical amplification element which generates laser radiation and which is electrically pumped via at least one pn junction.
Der Laserbarren kann im Betrieb Abwärme entwickeln, welche abgeführt werden muss. Dazu ist ein Wärmeleitkörper vorgesehen. Der Wärmeleitkörper kann die Abwärme des Laserbarrens von der ersten Kontaktfläche abführen. Die Abwärme kann zum überwiegenden Teil in den Emitterstreifen des Laserbarrens entstehen, während in den Bereichen zwischen den Emittern keine Abwärme entsteht. Daher kann der Wärmeleitkörper auch dazu vorgesehen sein, den Wärmestrom in zu spreizen, um die Wärme über die Wärmeabgabefläche abzugeben. Um die Abwärme vom Laserbarren aufzunehmen, ist der Laserbarren mit der ersten Kontaktfläche thermisch verbunden. Außerdem ist die erste Kontaktfläche des Laserbarrens elektrisch mit dem Wärmeleitkörper verbunden. Das hat den Vorteil, dass das Diodenlaserelement mittels des Wärmeleitkörpers elektrisch kontaktiert werden kann. Der Wärmeleitkörper kann vorteilhafterweise elektrisch leitend sein, er kann beispielsweise aus einem Metall, einem Metall-Verbundwerkstoff wie beispielsweise Kupfer-Diamant oder Silber-Diamant bestehen. Der Wärmeleitkörper kann aber auch aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Keramik, beispielsweise AIN oder BeO bestehen. Der Wärmeleitkörper kann auch aus pyrolytischem Grafit bestehen oder ein solches Material umfassen. Der Wärmeleitkörper kann metallisch beschichtet sein. Die Verbindung des Laserbarrens zum Wärmeleitkörper kann als Lötverbindung ausgeführt sein mit einem metallischen Lot, beispielsweise ein Gold-Zinn Lot oder ein Weichlot, welches Zinn und/oder Indium enthält. Die Verbindung kann aber auch mit einer Zwischenschicht beispielsweise aus Indium durch Andrücken hergestellt werden, ohne dass die Indiumschicht zum Aufschmelzen gebracht wird. In diesem Fall kann es sich um eine Klemmverbindung handeln. Anstelle einer Indiumschicht kann bei einer Klemmverbindung beispielsweise auch eine Karbonfolie verwendet werden. Der Wärmeleitkörper kann eine Wärmeabgabefläche aufweisen. Die Wärmeabgabefläche kann vorteilhaft als ebene Fläche ausgeführt sein. Die Wärmeabgabefläche kann in einer xy-Ebene liegen und eine Normale in z-Richtung aufweisen. Die Wärmeabgabefläche kann bevorzugt vollflächig mit einem Trägerelement verbunden sein. Das Trägerelement kann als Kühlkörper ausgebildet sein. Im Trägerelement können Kanäle für ein Kühlmittel vorgesehen sein. Das Kühlmittel kann über Kühlmittelanschlüsse zu- bzw. abgeführt werden.The laser bar can develop waste heat during operation, which must be dissipated. For this purpose, a heat-conducting body is provided. The heat-conducting body can dissipate the waste heat of the laser bar from the first contact surface. The waste heat can for the most part arise in the emitter strips of the laser bar, while no heat is generated in the areas between the emitters. Therefore, the heat-conducting body can also be provided to spread the heat flow in order to release the heat via the heat-emitting surface. In order to absorb the waste heat from the laser bar, the laser bar is thermally connected to the first contact surface. In addition, the first contact surface of the laser bar is electrically connected to the heat conducting body. This has the advantage that the diode laser element can be electrically contacted by means of the heat conducting body. The heat-conducting body may advantageously be electrically conductive, it may for example consist of a metal, a metal composite material such as copper-diamond or silver-diamond. The heat-conducting body can also consist of an electrically insulating material, for example ceramic, for example AIN or BeO. The heat-conducting body can also consist of pyrolytic graphite or comprise such a material. The heat-conducting body can be coated metallically. The connection of the laser bar to the heat-conducting body can be designed as a solder joint with a metallic solder, for example a gold-tin solder or a soft solder containing tin and / or indium. However, the compound can also be produced with an intermediate layer, for example of indium, by pressing, without the indium layer being brought to melt. In this case, it may be a clamp connection. Instead of an indium layer, for example, a carbon foil may also be used in the case of a clamping connection. The heat-conducting body may have a heat-releasing surface. The heat transfer surface may advantageously be designed as a flat surface. The heat release surface may lie in an xy plane and have a normal in the z direction. The heat-dissipating surface may preferably be connected over its full area to a carrier element. The support member may be formed as a heat sink. Channels for a coolant may be provided in the carrier element. The coolant can be supplied or removed via coolant connections.
Das Diodenlaserelement kann außerdem einen Deckel aufweisen. Der Deckel kann bevorzugt ebenfalls zur Wärmeableitung beitragend vorgesehen sein. Der Deckel kann zu diesem Zweck thermisch mit der zweiten Kontaktfläche des Laserbarrens verbunden sein. Besonders vorteilhaft kann es sein, den Deckel ebenfalls elektrisch mit der zweiten Kontaktfläche zu verbinden. Das hat den Vorteil, dass das Diodenlaserelement mittels des Deckels elektrisch kontaktiert werden kann. Der Deckel kann vorteilhafterweise elektrisch leitend sein, er kann beispielsweise aus einem Metall, einem Metall-Verbundwerkstoff wie beispielsweise Kupfer-Diamant oder Silber-Diamant bestehen. Der Deckel kann aber auch aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Keramik, beispielsweise AIN oder BeO bestehen. Der Deckel kann auch aus pyrolytischem Grafit bestehen oder ein solches Material umfassen. Der Deckel kann metallisch beschichtet sein. Die Verbindung des Laserbarrens zum Deckel kann als Lötverbindung ausgeführt sein mit einem metallischen Lot, beispielsweise ein Gold-Zinn Lot oder ein Weichlot, welches Zinn und/oder Indium enthält. Die Verbindung kann aber auch mit einer Zwischenschicht beispielsweise aus Indium durch Andrücken hergestellt werden, ohne dass die Indiumschicht zum Aufschmelzen gebracht wird. In diesem Fall kann es sich um eine Klemmverbindung handeln. Anstelle einer Indiumschicht kann bei einer Klemmverbindung beispielsweise auch eine Karbonfolie verwendet werden.The diode laser element may also include a lid. The lid may preferably also be provided for heat dissipation contributing. The lid may for this purpose be thermally connected to the second contact surface of the laser bar. It may be particularly advantageous to connect the lid also electrically with the second contact surface. This has the advantage that the diode laser element can be electrically contacted by means of the cover. The cover may advantageously be electrically conductive, it may for example consist of a metal, a metal composite material such as copper-diamond or silver-diamond. The cover may also consist of an electrically insulating material, such as ceramic, for example AIN or BeO. The lid may also consist of pyrolytic graphite or comprise such a material. The lid can be coated with metal. The connection of the laser bar to the cover can be designed as a solder connection with a metallic solder, for example a gold-tin solder or a solder, which contains tin and / or indium. However, the compound can also be produced with an intermediate layer, for example of indium, by pressing, without the indium layer being brought to melt. In this case, it may be a clamp connection. Instead of an indium layer, for example, a carbon foil may also be used in the case of a clamping connection.
Der Deckel kann mit dem Wärmeleitkörper über eine Fügezone mechanisch verbunden sein. Die Fügezone kann dadurch entstehen, dass ein Spalt zwischen dem Wärmeleitkörper und dem Deckel mit einem elektrisch isolierenden Fügemittel ganz oder zumindest teilweise ausgefüllt ist. Die Fügezone kann derart ausgebildet sein, dass ein Wärmeübergang zwischen dem Deckel und dem Wärmeleitkörper möglich ist. Der Diodenlaserbarren kann an der zweiten Kontaktfläche flächig mit dem Deckel verbunden sein. Der Deckel kann über eine elektrisch isolierende Fügemittelschicht flächig mit dem ersten Wärmeleitkörper verbunden sein. Die Fügemittelschicht kann ein Wärmeleitkleber sein.The cover may be mechanically connected to the heat-conducting body via a joining zone. The joining zone may arise because a gap between the heat conducting body and the lid is completely or at least partially filled with an electrically insulating joining agent. The joining zone can be designed such that a heat transfer between the lid and the heat conducting body is possible. The diode laser bar may be connected to the second contact surface areally with the lid. The cover can be connected to the first heat-conducting body over an electrically insulating joining agent layer. The joining agent layer may be a thermal adhesive.
Weiterhin ist ein Bügel vorgesehen. Ein Bügel ist ein Befestigungselement, mit dem ein Laserelement auf dem Trägerelement befestigt werden kann. Statt „Bügel“ könnte man auch den Ausdruck „Klemmvorrichtung“ verwenden. Der Bügel umfasst einen Vorderabschnitt und einen Basisabschnitt, welcher sich an den Vorderabschnitt in x-Richtung anschließen kann. Der Vorderabschnitt kann sich von dem Laserelement in x-Richtung bis zum Spannelement erstrecken und der Basisabschnitt kann sich dann in x-Richtung jenseits des Spannelements anschließen. Als Bezugskoordinate kann die x-Koordinate einer Mittellinie des Spannelements angenommen werden. Der Basisabschnitt kann also eine Verlängerung des Vorderabschnitts in x-Richtung darstellen. Der Bügel kann bezüglich einer xz-Ebene spiegelsymmetrisch ausgebildet sein.Furthermore, a bracket is provided. A bracket is a fastener with which a laser element can be mounted on the support element. Instead of "bracket" you could also use the term "clamp". The bracket comprises a front portion and a base portion which can be connected to the front portion in the x direction. The front portion may extend from the laser element in the x direction to the tension member, and the base portion may then connect in the x direction beyond the tension member. As a reference coordinate, the x-coordinate of a center line of the clamping element can be assumed. The base section can thus represent an extension of the front section in the x direction. The bracket may be mirror-symmetrical with respect to an xz plane.
Der Bügel umfasst weiterhin einen Stützabschnitt. Der Stützabschnitt kann zum Abstützen des Bügels in -z-Richtung vorgesehen sein. Der Stützabschnitt kann eine Auflagerkraft vom Basisabschnitt auf das Trägerelement übertragen, wobei die Auflagerkraft in -z-Richtung wirken kann.The bracket further comprises a support portion. The support portion may be provided for supporting the bracket in the -z direction. The support portion can transmit a bearing force from the base portion to the support member, wherein the support force can act in the -z direction.
Zwischen dem Basisabschnitt und dem Stützabschnitt ist ein Gelenk vorgesehen. Das Gelenk kann als Drehgelenk ausgebildet sein, welches wenigstens eine Drehachse in y-Richtung hat. Durch das Gelenk kann eine Änderung des Winkels zwischen dem Basisabschnitt und dem Stützabschnitt ermöglicht werden. Es können, müssen aber nicht, beispielsweise weitere Drehachsen in x-Richtung und/oder in z-Richtung vorgesehen sein.Between the base portion and the support portion, a hinge is provided. The joint may be formed as a hinge, which has at least one axis of rotation in the y-direction. By the hinge, a change of the angle between the base portion and the support portion can be made possible. It may, but need not, be provided, for example, further axes of rotation in the x-direction and / or in the z-direction.
Der Vorderabschnitt umfasst einen Kraftübertragungsabschnitt. Der Kraftübertragungsabschnitt dient der Übertragung einer Kraft auf den Deckel. Die Kraft kann flächig übertragen werden. Dazu kann auf dem Deckel eine Druckfläche vorgesehen sein. Das kann die in der Seitenansicht (xz-Ebene) obenliegende Fläche des Deckels sein. Diese Fläche kann parallel zur Wärmeübertragungsfläche sein. Die Kraft kann flächig von dem Kraftübertragungsabschnitt auf den Deckel übertragen werden. Es ist aber auch möglich, die Kraft linienförmig oder punktförmig vom Kraftübertragungsabschnitt auf den Deckel zu übertragen. Im Fall einer linienförmigen Kraftübertragung kann die Kraft entlang einer Vorderkante des Vorderabschnitts, welche in einer y-Richtung angeordnet sein kann, übertragen werden.The front portion includes a power transmission portion. The power transmission section serves to transmit a force to the cover. The force can be transferred flat. For this purpose, a printing surface can be provided on the lid. This can be the top side of the lid (xz-plane) in the side view. This surface can be parallel to the heat transfer surface. The force can be transferred flat from the power transmission section to the cover. But it is also possible to transmit the force linear or punctiform from the power transmission section on the lid. In the case of a linear force transmission, the force can be transmitted along a front edge of the front portion, which may be arranged in a y-direction.
Der Vorderabschnitt umfasst außerdem einen Biegebalkenabschnitt. Das Spannelement kann durch eine Spannkraft eine elastische Durchbiegung des Biegebalkenabschnitts bewirken. Die Durchbiegung stellt eine Formänderung des Bügels dar, die durch das Spannen des Spannelements bewirkt wird. Ausgangszustand zur Bestimmung der Durchbiegung ist der kräftefreie Zustand, d. h. wenn das Spannelement noch nicht gespannt ist. Die elastische Durchbiegung kann also nach der bekannten Balkentheorie als Abweichung des Verlaufs der neutralen Faser im belasteten Zustand zum Verlauf im unbelasteten Zustand betrachtet werden. Diese Größe kann mit w bezeichnet werden und die Dimension einer Länge (Einheit Meter) haben. Man kann gemäß der bekannten Balkentheorie eine Biegelinie einführen, die der neutralen Faser des Bauteils entspricht. Die Krümmung w" der Biegelinie ist bekanntlich proportional zum Biegemoment und invers proportional zum axialen Flächenträgheitsmoment des Bauteils. Die Durchbiegung w kann man gemäß der Balkentheorie durch zweimalige Integration der Krümmung entlang der Länge des betrachteten Bauteils, in diesem Falle des Biegebalkenabschnitts, erhalten.The front portion also includes a bending beam portion. The clamping element can cause a resilient deflection of the bending beam section by a clamping force. The deflection represents a change in shape of the bracket, which is caused by the tensioning of the clamping element. Initial state for determining the deflection is the force-free state, d. H. if the clamping element is not yet tensioned. The elastic deflection can thus be considered according to the known bar theory as a deviation of the course of the neutral fiber in the loaded state to the course in the unloaded state. This size can be called w and have the dimension of a length (unit meters). It is possible, according to the known beam theory, to introduce a bending line which corresponds to the neutral fiber of the component. The curvature w of the bending line is known to be proportional to the bending moment and inversely proportional to the axial moment of inertia of the component The deflection w can be obtained according to the beam theory by integrating the curvature twice along the length of the considered component, in this case the bending beam section.
Der Bügel kann im Kraftübertragungsabschnitt eine Kraft auf den Deckel des Diodenlaserelements ausüben. Diese Kraft kann durch das Spannen des Spannelements bewirkt werden.The bracket may exert a force on the cover of the diode laser element in the power transmission section. This force can be effected by the tensioning of the tensioning element.
Diese Kraft, die infolge des Spannens des Spannelements auftreten kann, drückt das Diodenlaserelement auf das Trägerelement. Durch diesen Andruck kann ein guter Wärmeübergang von der Wärmeabgabefläche auf das Trägerelement erreicht werden.This force, which may occur as a result of the tensioning of the tension member, pushes the diode laser element onto the support member. By this pressure, a good heat transfer from the heat transfer surface can be achieved on the support element.
Das Gelenk kann als Drehgelenk ausgeführt sein, welches eine Winkeländerung zwischen dem Basisabschnitt und dem Stützabschnitt zulässt. Eine solche Winkeländerung kann infolge der Spannkraft auftreten. Das bedeutet, dass sich der Winkel zwischen dem Basisabschnitt und dem Stützabschnitt beim Spannen des Spannelements ändern kann. Als Bezug kann eine Mittellinie des Basisabschnitts und eine Mittellinie des Stützabschnitts herangezogen werden.The joint may be designed as a pivot, which allows a change in angle between the base portion and the support portion. Such an angle change can occur due to the clamping force. This means that the angle between the base section and the Can change support section during clamping of the clamping element. As a reference, a centerline of the base portion and a centerline of the support portion may be used.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Gelenk als Auflager ausgeführt sein. Der Begriff Auflager wird im Sinne der Statik verstanden. Beim Auflager ist im Gegensatz zur Einspannung nur die Ortskoordinate festgelegt, nicht aber die Richtung der Biegelinie am Ort des Lagers. Ein Auflager ist also dadurch gekennzeichnet, dass keine Drehmomente in diesem Fall bezüglich einer im Richtung y orientierten Drehachse übertragen werden können. Das Auflager kann als Festlager oder als Loslager ausgeführt sein. Das Auflager kann so ausgeführt sein, dass der Basisabschnitt auf dem Stützabschnitt aufliegt. Diese Auflage kann punktförmig, linienförmig oder flächig sein.In a further advantageous embodiment, the joint may be designed as a support. The term support is understood in the sense of statics. In contrast to the restraint, only the location coordinate is specified for the support, not the direction of the bending line at the location of the bearing. A support is thus characterized in that no torques can be transmitted in this case with respect to an axis of rotation oriented in the direction y. The support can be designed as a fixed bearing or floating bearing. The support may be designed so that the base portion rests on the support portion. This edition may be punctiform, linear or flat.
Der Bügel kann die Kraft auf den Deckel an wenigstens einer Stelle übertragen, welche in einer Laserelementhöhe
Der Biegebalkenabschnitt kann gegenüber dem Basisabschnitt eine erste Verjüngung aufweisen. Der Biegebalkenabschnitt kann gegenüber dem Kraftübertragungsabschnitt eine zweite Verjüngung aufweisen. Unter einer Verjüngung kann eine Verringerung des Querschnitts bezüglich einer yz-Ebene verstanden werden. Der Biegebalkenabschnitt kann also eine geringere Breite b und/oder eine geringere Höhe h aufweisen, als der Basisabschnitt und/oder der Kraftübertragungsabschnitt. Dadurch kann erreicht werden, dass die erfindungsgemäße Durchbiegung vorwiegend im Biegebalkenabschnitt auftritt, während der Basisabschnitt und/oder der Kraftübertragungsabschnitt keine oder nur eine geringe Durchbiegung erfahren, wenn das Spannelement gespannt wird. Die Breite kann hier als räumliche Ausdehnung in y-Richtung, die Höhe als Ausdehnung in z-Richtung verstanden werden.The bending beam section may have a first taper relative to the base section. The bending beam section may have a second taper relative to the power transmission section. A taper can be understood as a reduction of the cross section with respect to a yz plane. The bending beam section can thus have a smaller width b and / or a lower height h than the base section and / or the power transmission section. As a result, it can be achieved that the deflection according to the invention occurs predominantly in the bending beam section, while the base section and / or the power transmission section experience no or only slight deflection when the tensioning element is tensioned. The width can be understood here as a spatial extent in the y-direction, the height as an extent in the z-direction.
Der Vorderabschnitt kann außerdem einen an den Basisabschnitt angrenzenden starren Abschnitt aufweisen. Der starre Abschnitt kann seinerseits an den Biegebalkenabschnitt angrenzen. Der starre Abschnitt erfährt durch die Spannkraft keine wesentliche Durchbiegung. Eine vernachlässigbare Durchbiegung soll außer Betracht bleiben. Als vernachlässigbar kann eine Durchbiegung betrachtet werden, die wenigstens den dreifachen Biegeradius aufweist gegenüber dem minimalen Biegeradius im Biegebalkenabschnitt. Der starre Abschnitt kann also einen minimalen Biegeradius aufweisen, der wenigstens dreimal so groß ist wie der minimale Biegeradius im Biegebalkenabschnitt. Ein starrer Abschnitt kann vorteilhaft sein, um ein Abknicken des Bügels in dem Bereich der Ansatzfläche des Spannelements zu vermeiden. Der starre Abschnitt kann bezüglich von yz-Ebenen den gleichen Querschnitt aufweisen, wie der Basisabschnitt.The front portion may also include a rigid portion adjacent the base portion. The rigid section may itself adjoin the bending beam section. The rigid section experiences by the clamping force no significant deflection. A negligible deflection should be disregarded. As a negligible bending can be considered, which has at least three times the bending radius compared to the minimum bending radius in the bending beam section. The rigid portion may thus have a minimum bending radius which is at least three times as large as the minimum bending radius in the bending beam section. A rigid portion may be advantageous to avoid kinking of the bracket in the region of the approach surface of the clamping element. The rigid portion may have the same cross section with respect to yz planes as the base portion.
Der Biegebalkenabschnitt kann ein erstes axiales Flächenträgheitsmoment und der Basisabschnitt ein zweites axiales Flächenträgheitsmoment aufweisen. Das erste axiale Flächenträgheitsmoment kann vorteilhafterweise kleiner sein als das zweite axiale Flächenträgheitsmoment. Dadurch kann man erreichen, dass die Durchbiegung vorwiegend im Biegebalkenabschnitt auftritt, während der Basisabschnitt keine bzw. eine vergleichsweise geringe Durchbiegung erfährt. Eine Verringerung des axialen Flächenträgheitsmoments im Biegebalkenabschnitt kann man dadurch erreichen, dass der Biegebalkenabschnitt eine geringere Breite, d. h. die räumliche Ausdehnung in y-Richtung und/oder eine geringere Höhe, d. h. Ausdehnung in z-Richtung aufweist. Das erste axiale Flächenträgheitsmoment kann beispielsweise vorteilhaft zwischen 2mm4 und 500mm4 gewählt werden, besonders vorteilhaft zwischen 20mm4 und 200mm4.The bending beam section may have a first axial area moment of inertia and the base section a second axial area moment of inertia. The first axial area moment of inertia can advantageously be smaller than the second axial area moment of inertia. As a result, it can be achieved that the deflection occurs predominantly in the bending beam section, while the base section experiences no or a comparatively slight deflection. A reduction in the axial area moment of inertia in the bending beam section can be achieved in that the bending beam section has a smaller width, ie the spatial extent in the y direction and / or a smaller height, ie expansion in the z direction. The first axial surface moment of inertia can for example advantageously be chosen between 2 mm and 500 mm 4 4, particularly advantageously between 4 and 20mm 200mm. 4
Der Biegebalkenabschnitt kann ein erstes polares Flächenträgheitsmoment und der Basisabschnitt ein zweites polares Flächenträgheitsmoment aufweisen. Das erste polare Flächenträgheitsmoment kann vorteilhafterweise kleiner sein als das zweite polare Flächenträgheitsmoment. Der Bügel kann dadurch derart vorgesehen werden, dass der Kraftübertragungsabschnitt gegenüber dem Basisabschnitt um eine Drehachse in x-Richtung nachgeben kann. Mittels einer solchen Torsion kann der Bügel etwas nachgeben, wenn beispielsweise die obere Deckelfläche aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen nicht ganz parallel zur Wärmeübertragungsfläche ist. Solche Keilfehler können dann durch eine Torsion des Bügels vorzugsweise im Biegebalkenabschnitt ausgeglichen werden. Durch die in die vorgeschlagene Ausprägung der polaren Flächenträgheitsmomente kann man erreichen, dass eine eventuelle Torsion vorwiegend im Biegebalkenabschnitt auftritt, während der Basisabschnitt keine bzw. eine vergleichsweise geringe Torsion erfährt. Außerdem kann durch die Verringerung des polaren Flächenträgheitsmoments im Biegebalkenabschnitt eine gleichmäßigere Verteilung der Andruckkraft auf den Deckel erreicht werden, selbst wenn ein Keilfehler vorliegen sollte. Eine Verringerung des polaren Flächenträgheitsmoments im Biegebalkenabschnitt kann man dadurch erreichen, dass der Biegebalkenabschnitt eine geringere Breite, d. h. die räumliche Ausdehnung in y-Richtung und/oder eine geringere Höhe, d. h. die Ausdehnung in z-Richtung aufweist.The bending beam section may have a first polar area moment of inertia and the base section a second polar area moment of inertia. The first polar area moment of inertia can advantageously be smaller than the second polar area moment of inertia. The bracket can thereby be provided such that the power transmission section can yield relative to the base section about an axis of rotation in the x direction. By means of such a torsion, the bow can yield slightly, if, for example, the upper cover surface is not completely parallel to the heat transfer surface due to production-related tolerances. Such wedge errors can then be compensated by a twist of the bracket preferably in the bending beam section. By in the proposed expression of the polar moments of inertia can be achieved that a possible torsion occurs predominantly in the bending beam section, while the base section no or one comparatively low torsion experiences. In addition, by reducing the polar area moment of inertia in the bending beam section, a more even distribution of the pressing force on the cover can be achieved even if there is a wedge error. A reduction in the polar area moment of inertia in the bending beam section can be achieved by virtue of the fact that the bending beam section has a smaller width, ie the spatial extent in the y direction and / or a smaller height, ie the extension in the z direction.
Die Verringerung des axialen und/oder polaren Flächenträgheitsmoments im Biegebalkenabschnitt kann vorteilhaft durch die oben beschriebene Verjüngung des Biegebalkenabschnitts gegenüber dem Basisabschnitt bewerkstelligt werden. Besonders vorteilhaft kann es sein, in -x-Richtung anschließend an den Basisabschnitt einen starren Abschnitt vorzusehen, der denselben Querschnitt aufweist, wie der Basisabschnitt. Anschließend an den starren Abschnitt kann der Biegebalkenabschnitt vorgesehen sein, der einen gegenüber dem starren Abschnitt verjüngten Querschnitt aufweist. Angemerkt sei noch, dass die axialen und polaren Flächenträgheitsmomente bezüglich der neutralen Faser zu berechnen sind, bzw. mit dem Satz von Steiner entsprechend umgerechnet werden können. Zur praktischen Handhabung kann es in den meisten Fällen ausreichend genau sein, die axialen und polaren Flächenträgheitsmomente auf die Flächenschwerpunkte zu beziehen.The reduction of the axial and / or polar area moment of inertia in the bending beam section can advantageously be achieved by the above-described narrowing of the bending beam section relative to the base section. It may be particularly advantageous to provide in the -x direction following the base section a rigid section which has the same cross-section as the base section. Subsequent to the rigid portion of the bending beam portion may be provided which has a relation to the rigid portion tapered cross-section. It should also be noted that the axial and polar area moments of inertia with respect to the neutral fiber are to be calculated, or can be converted accordingly with Steiner's theorem. For practical handling, it may in most cases be sufficiently accurate to relate the axial and polar area moments of inertia to the centroid areas.
Es kann vorteilhaft sein, dass der Bügel aus einem Stück gefertigt ist. Das bedeutet, dass der Vorderabschnitt, der Basisabschnitt und der Stützabschnitt aus einem stofflich zusammenhängenden Material bestehen. Der Bügel kann in der Seitenansicht (xz-Ebene) L-förmig ausgebildet sein, wobei sich der lange Schenkel in -x-Richtung erstreckt und den Basisabschnitt und den Vorderabschnitt umfasst. Der kurze Schenkel kann sich in z-Richtung erstrecken und den Stützabschnitt umfassen. Das Gelenk kann vorteilhaft als Festkörpergelenk ausgeführt sein. Ein Festkörpergelenk kann in bekannter Weise eine oder mehrere Schwächungen des Materialquerschnitts aufweisen. Eine Schwächung des Materialquerschnitts kann vorteilhaft im Knie des Bügels vorgesehen sein. Das Knie des Bügels ist die Stelle an welcher sich der Basisabschnitt an den Stützabschnitt anschließt. Bei einem L-förmigen Bügel kann das die Stelle sein, an welcher sich die beiden Schenkel treffen.It may be advantageous that the bracket is made in one piece. This means that the front portion, the base portion and the support portion made of a material-related material. The bracket may be L-shaped in the side view (xz-plane), wherein the long leg extends in the -x direction and includes the base portion and the front portion. The short leg may extend in the z-direction and comprise the support section. The joint can advantageously be designed as a solid-body joint. A solid-state joint may, in a known manner, have one or more weakenings of the material cross-section. A weakening of the material cross-section can be advantageously provided in the knee of the bracket. The knee of the stirrup is the point at which the base portion adjoins the support portion. For an L-shaped bracket, this may be the location where the two legs meet.
In einer weiteren ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform kann ein erster Teil des Bügels umfassend den Kraftübertragungsabschnitt, den Biegebalkenabschnitt und den Basisabschnitt aus einem ersten Stück gefertigt sein. Der Stützabschnitt kann aus einem zweiten Stück gefertigt sein, welches stofflich nicht mit dem ersten Teil zusammenhängt. Der erste Teil des Bügels kann im Bereich des Basisabschnitts auf dem Stützabschnitt aufliegt. Das Gelenk kann dann vorteilhaft in oben beschriebener Weise als Auflager ausgebildet sein.In a further likewise advantageous embodiment, a first part of the strap comprising the force transmission section, the bending beam section and the base section can be manufactured from a first piece. The support portion may be made of a second piece, which is not materially related to the first part. The first part of the bracket can rest on the support section in the area of the base section. The joint can then be advantageously designed in the manner described above as a support.
Der Bügel kann vorteilhaft aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Beispielsweise können Edelstahl, Stahl oder Aluminium geeignet sein. Um einen Kurzschluss zu vermeiden, kann an zwischen dem Trägerelement und der Wärmeabgabefläche und/oder zwischen dem Deckel und dem Kraftübertragungsabschnitt und/oder zwischen dem Stützabschnitt und dem Trägerelement jeweils eine elektrisch isolierende Zwischenschicht vorgesehen sein. An weiteren Stellen kann ebenfalls eine elektrische Isolation vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Schraube als Spannelement mit einer Isolierbuchse gegenüber dem Bügel elektrisch isoliert werden.The bracket can advantageously consist of a metallic material. For example, stainless steel, steel or aluminum may be suitable. In order to avoid a short circuit, an electrically insulating intermediate layer can be provided between the carrier element and the heat-dissipating surface and / or between the cover and the force-transmitting section and / or between the support section and the carrier element. In other places, an electrical insulation can also be provided. For example, a screw can be electrically isolated as a clamping element with a Isolierbuchse opposite the bracket.
Der Biegebalkenabschnitt kann eine Breite b und eine Höhe h aufweisen, wobei das Verhältnis der Höhe h zur Breite b des Biegebalkenabschnitts einen Wert zwischen
Der Stützabschnitt kann auf dem Trägerelement flächig aufliegen. Das muss aber nicht notwendigerweise so sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Stützabschnitt auf dem Trägerelement linienförmig oder punktförmig aufliegen. Eine linienförmiges Fußauflager kann beispielsweise durch einen abgerundeten Fuß des Stützabschnitts bewerkstelligt werden oder durch einen abgeschrägten Fuß, wobei der Stützabschnitt auf einer Fußkante auf dem Trägerelement aufliegen kann. Als Fuß ist hier der untere Abschnitt des Stützabschnitts zu verstehen, der auf dem Trägerelement aufliegen kann. Ein linienförmiges Fußauflager kann man beispielsweise auch dadurch bewerkstelligen, dass der Bügel in o. g. Weise aus zwei Teilen besteht, wobei der Stützabschnitt walzenförmig, d. h. als Rundstab bzw. Rundstababschnitt mit der Achse in y-Richtung ausgebildet ist. Analog kann man ein punktförmiges Fußauflager durch eine kugelförmige Ausbildung des Stützabschnitts bewirken.The support portion can rest flat on the support element. But that does not necessarily have to be the case. In a further preferred embodiment, the support portion may rest linearly or punctiformly on the carrier element. A linear footrest can be accomplished, for example, by a rounded foot of the support section or by a bevelled foot, wherein the support section can rest on a foot edge on the support element. As a foot here is the lower portion of the support portion to understand, which can rest on the support member. A linear Fußauflager can be accomplished, for example, also by the fact that the bracket in the above manner consists of two parts, wherein the support portion like a roller, ie as a round rod or round rod portion is formed with the axis in the y-direction. Similarly, one can effect a punctiform Fußauflager by a spherical configuration of the support portion.
Bezüglich der x-Koordinate kann das Fußauflager gegenüber der Drehachse des Gelenks in Richtung Laserelement (-x-Richtung) vorverlagert sein. Das kann den Vorteil haben, dass eine Querkraft in x-Richtung infolge der Durchbiegung des Bügels und/oder der Rückstellkraft des Gelenks kompensiert werden können. Der Bügel kann also mit seinem Stützabschnitt mit einem punkt- oder linienförmigen Fußauflager auf dem Trägerelement aufliegen. Dieses Auflager kann eine direkte Auflage sein, oder es kann ein Distanzstück dazwischen gelegt sein. Das Fußauflager kann dabei in einer Projektion auf eine zur Wärmeabgabefläche parallelen Ebene gegenüber der Drehachse des Gelenks in Richtung des Laserelements (-x-Richtung) vorverlagert sein.With regard to the x-coordinate, the footrest can be advanced relative to the axis of rotation of the joint in the direction of the laser element (-x direction). This can have the advantage that a transverse force in the x-direction can be compensated as a result of the deflection of the bracket and / or the restoring force of the joint. The bracket can therefore rest with its support portion with a point or linear Fußauflager on the support element. This support may be a direct support, or a spacer may be placed therebetween. The Fußauflager can be vorverlagert in a projection on a plane parallel to the heat dissipation surface with respect to the axis of rotation of the joint in the direction of the laser element (-x direction).
Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Lösung sein, wenn mehrere Diodenlaserelemente nebeneinander auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind. Für jedes Diodenlaserelement kann jeweils ein Bügel vorgesehen sein. Vorteilhaft kann es sein, wenn für jeden Bügel wenigstens oder genau ein Spannelement vorgesehen ist. Dann können nämlich die Diodenlaserelemente unabhängig voneinander befestigt werden. Natürlich können die Stützabschnitte mehrerer Bügel als Abschnitte eines gemeinsamen zusammenhängenden Teils, beispielsweise eines Rundstabs ausgebildet sein. Die Basisabschnitte und Vorderabschnitt sowie auch die Spannelemente können jedoch vorteilhafterweise jeweils genau einem Diodenlaserelement zugeordnet ausgebildet sein.The solution according to the invention can be particularly advantageous if a plurality of diode laser elements are arranged side by side on a common carrier element. For each diode laser element, a bracket may be provided in each case. It may be advantageous if at least or exactly one clamping element is provided for each bracket. Then, namely, the diode laser elements can be attached independently. Of course, the support portions of a plurality of brackets may be formed as portions of a common contiguous portion, such as a round bar. However, the base sections and the front section as well as the clamping elements can advantageously be designed to be associated with exactly one diode laser element in each case.
Das Spannelement kann zum Zwecke des Spannens ein Gewinde mit einer Gewindesteigung aufweisen. Das kann beispielsweise eine Schraube sein. Das Spannelement kann ebenso als Gewindebolzen ausgebildet sein, der beispielsweise im Trägerelement verankert ist und eine Mutter zum Spannen aufweist. Der Bügel erfährt beim Spannen eine elastische Verformung. Die elastische Verformung kann am Ort der Gewindeansatzfläche größer sein als ein Viertel der Gewindesteigung. In fachmännischer Weise kann der Biegebalkenabschnitt dafür geeignet dimensioniert werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich die Befestigung des Diodenlaserelements nicht lockern kann, wenn es zu einer Relaxation der Schraubverbindung kommen sollte. Die elastische Durchbiegung des Biegebalkenabschnitts kann vorzugsweise im Maximum größer ist als 0,1 mm sein. Man kann die Durchbiegung auch als Krümmungsradius ausdrücken. Der minimale Krümmungsradius des Bügels kann vorteilhafterweise kleiner als 5 m, besonders vorteilhaft kleiner als 2m vorgesehen werden. Praktisch als ganz besonders vorteilhaft hat sich ein minimaler Krümmungsradius zwischen 0,1 m und 1 m erwiesen. Der minimale Krümmungsradius kann dabei im Biegebalkenabschnitt auftreten. Vorteilhaft kann der Bügel so dimensioniert sein, dass der Biegeradius im Basisabschnitt und im starren Abschnitt mindestens doppelt so groß ist wie der minimale Biegeradius im Biegebalkenabschnitt. Vorteilhafterweise kann der Bügel so bemessen sein, dass im Stützabschnitt keine Durchbiegung auftritt.The clamping element may have a thread with a pitch for the purpose of clamping. This can be for example a screw. The clamping element may also be formed as a threaded bolt, which is anchored for example in the support member and having a nut for clamping. The bracket undergoes an elastic deformation during clamping. The elastic deformation may be greater than a quarter of the thread pitch at the location of the threaded attachment surface. In an expert manner, the bending beam section can be suitably dimensioned for this purpose. This can ensure that the attachment of the diode laser element can not loosen, if it should come to a relaxation of the screw. The elastic deflection of the bending beam section may preferably be greater than 0.1 mm at the maximum. You can also express the deflection as the radius of curvature. The minimum radius of curvature of the stirrup can advantageously be less than 5 m, particularly advantageously less than 2 m. Practically as very particularly advantageous, a minimum radius of curvature between 0.1 m and 1 m has been found. The minimum radius of curvature can occur in the bending beam section. Advantageously, the bracket can be dimensioned so that the bending radius in the base portion and the rigid portion is at least twice as large as the minimum bending radius in the bending beam section. Advantageously, the bracket may be sized so that no deflection occurs in the support section.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Befestigung eines Diodenlaserelements auf einem Trägerelement mittels eines Bügels vorgeschlagen. Das Diodenlaserelement umfasst wenigstens einen Diodenlaserbarren mit wenigstens einer ersten Kontaktfläche und einer zweiten Kontaktfläche, einen ersten Wärmeleitkörper, welcher thermisch und elektrisch mit der ersten Kontaktfläche verbunden ist und eine Wärmeabgabefläche aufweist. Das Diodenlaserelement umfasst weiterhin einen Deckel mit einer Druckfläche. Der Bügel umfasst einen Vorderabschnitt mit einer Vorderkante, einen Basisabschnitt, und einen Stützabschnitt. Der Vorderabschnitt umfasst einen Kraftübertragungsabschnitt mit einer Kraftübertragungsfläche und einen Biegebalkenabschnitt. Zwischen dem Stützabschnitt und dem Basisabschnitt ist ein Gelenk vorgesehen. Zwischen der Kraftübertragungsfläche und der der Druckfläche ist Winkel α vorhanden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:
- a) Bereitstellen des Diodenlaserelements des Trägerelements und des Bügels,
- b) Anordnen des Diodenlaserelements auf dem Trägerelement,
- c) Bereitstellen eines Spannelements,
- d) Spannen des Spannelements.
- a) providing the diode laser element of the carrier element and of the bracket,
- b) arranging the diode laser element on the carrier element,
- c) providing a tensioning element,
- d) clamping the clamping element.
Beim Spannen des Spannelements tritt eine Verformung des Gelenks ein. Dabei drückt die Vorderkante des Bügels zuerst auf den Deckel. Das Diodenlaserelement kann so angeordnet sein, dass sich die Vorderkante bezüglich der Kraftrichtung -z an einer Stelle über dem Diodenlaserbarren befindet. Das bedeutet, dass in einer Projektion in z-Richtung die Vorderkante eine Linie darstellt, die innerhalb des Grundrisses des Diodenlaserbarrens liegt oder diesen schneidet. Beim Spannen tritt weiterhin eine elastische Durchbiegung des Biegebalkenabschnitts ein. Einhergehend mit der Durchbiegung des Biegebalkenabschnitts verändert sich der Winkel α. Dabei kann das Spannelement so stark gespannt werden, dass der Winkel α Null wird. Das bedeutet, dass der Kraftübertragungsabschnitt nicht mehr linienförmig auf die Druckfläche drückt, sondern dann flächig auf dem Deckel aufliegt.When clamping the clamping element occurs a deformation of the joint. The front edge of the bracket first presses on the lid. The diode laser element may be arranged so that the leading edge is at a location above the diode laser bar with respect to the direction of force -z. That is, in a projection in the z-direction, the leading edge represents a line that lies within or intersects the outline of the diode laser bar. During clamping, an elastic deflection of the bending beam section continues to occur. Along with the deflection of the bending beam section, the angle α changes. In this case, the clamping element can be stretched so strong that the angle α is zero. This means that the power transmission section no longer presses linearly on the pressure surface, but then rests flat on the lid.
Der mittels einer Spannvorrichtung gespannte Bügel kann zur Befestigung eines Diodenlaserelements auf einem Träger verwendet werden, wobei die Spannvorrichtung ein Gewinde mit einer Gewindesteigung aufweist und der Bügel beim Spannen eine Verformung erfährt, welche größer ist als ein Viertel der Gewindesteigung. The tensioned by a tensioner strap can be used to attach a diode laser element on a support, wherein the tensioning device has a thread with a pitch and the bracket undergoes a deformation during clamping, which is greater than a quarter of the thread pitch.
Dabei können mehrere Bügel vorgesehen sein, wobei jedem Bügel ein Spannelement zugeordnet ist und mit jedem Bügel ein Diodenlaserelement befestigt wird und die Diodenlaserelemente auf dem Träger nebeneinander angeordnet sind.In this case, a plurality of brackets may be provided, wherein each bracket is associated with a clamping element and with each bracket a diode laser element is attached and the diode laser elements are arranged on the support side by side.
Figurenlistelist of figures
Die Figuren zeigen Folgendes:
-
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel; -
2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel; -
3 zeigt das erste, ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel; -
4 zeigt einen ungespannten einteiligen Bügel eines vierten Ausführungsbeispiels; -
5 zeigt den gespannten Bügel des vierten Ausführungsbeispiels; -
6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel mit mehreren Laserelementen; -
7 zeigt einen Bügel eines sechsten Ausführungsbeispiels; -
8 zeigt einen Bügel eines siebenten Ausführungsbeispiels; -
9 zeigt einen zweiteiligen Bügel eines achten Ausführungsbeispiels; -
10 zeigt einen zweiteiligen Bügel eines neunten Ausführungsbeispiels; -
11 zeigt einen einteiligen Bügel mit abgerundetem Fuß eines zehnten Ausführungsbeispiels; -
12 zeigt einen einteiligen Bügel mit abgeschrägtem Fuß eines elften Ausführungsbeispiels; -
13 zeigt ein zwölftes Ausführungsbeispiel; -
14 zeigt ein dreizehntes Ausführungsbeispiel mit zwei Gelenken.
-
1 shows a first embodiment; -
2 shows the first embodiment; -
3 shows the first, a second and a third embodiment; -
4 shows an unstressed one-piece bracket of a fourth embodiment; -
5 shows the tensioned bracket of the fourth embodiment; -
6 shows a fifth embodiment with multiple laser elements; -
7 shows a bracket of a sixth embodiment; -
8th shows a bracket of a seventh embodiment; -
9 shows a two-part bracket of an eighth embodiment; -
10 shows a two-part bracket of a ninth embodiment; -
11 shows a one-piece bracket with rounded foot of a tenth embodiment; -
12 shows a one-piece bracket with a tapered foot of an eleventh embodiment; -
13 shows a twelfth embodiment; -
14 shows a thirteenth embodiment with two joints.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lasermoduls
In
Das Diodenlaserelement
In einem zweiten ebenfalls in
In einem dritten Ausführungsbeispiel ist das Distanzstück
Anhand
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1.
- Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung (Lasermodul)Device for emitting laser radiation (laser module)
- 2.Second
- Trägerelementsupport element
- 3.Third
- Diodenlaserelementdiode element
- 4.4th
- Bügelhanger
- 5.5th
- Spannelement, SchraubeClamping element, screw
- 6.6th
- Unterlegscheibewasher
- 7.7th
- Spannkrafttension
- 8.8th.
- Diodenlaserbarrendiode laser bars
- 9.9th
- erste Kontaktflächefirst contact surface
- 10.10th
- zweite Kontaktflächesecond contact surface
- 11.11th
- erster Wärmeleitkörperfirst heat-conducting body
- 12.12th
- WärmeabgabeflächeHeat transfer surface
- 13.13th
- elektrisch isolierende Fügemittelschichtelectrically insulating joining agent layer
- 14.14th
- Deckelcover
- 15.15th
- Druckflächeprint area
- 16.16th
- KraftübertragungsabschnittPower transmission section
- 17.17th
- Vorderkanteleading edge
- 18.18th
- KraftübertragungsflächeForce transmission surface
- 19.19th
- BiegebalkenabschnittBending beam section
- 20.20th
- starrer Abschnittrigid section
- 21.21st
- Vorderabschnittfront section
- 22.22nd
- Basisabschnittbase section
- 23.23rd
- Stützabschnittsupport section
- 24.24th
- SpannelementansatzflächeClamping element approach surface
- 25.25th
- Gelenk, FestkörpergelenkJoint, solid body joint
- 26.26th
- Schwachstelle des MaterialquerschnittsWeak point of the material cross-section
- 27.27th
- Gelenk, als Auflager ausgebildetJoint, designed as a support
- 28.28th
- Drehachse des GelenksAxis of rotation of the joint
- 29.29th
- Kraftforce
- 30.30th
- erste Verjüngungfirst rejuvenation
- 31.31st
- zweite Verjüngungsecond rejuvenation
- 32.32nd
- Fuß des StützabschnittsFoot of the support section
- 33.33rd
- linienförmiges Fußauflager durch abgerundeten Fußlinear foot rest with rounded foot
- 34.34th
- linienförmige Fußauflager durch abgeschrägten Fuß mit Fußkantelinear footrest by bevelled foot with foot edge
- 35.35th
- KühlmittelanschlussCoolant connection
- 36.36th
- elektrische Isolationsschichtelectrical insulation layer
- 37.37th
- Distanzstückspacer
- 38.38th
- Biegelinieelastic line
- 39.39th
- Hilfsgeradeauxiliary straight
- 40.40th
- Mittellinie des StützabschnittsCenterline of the support section
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014018821.3A DE102014018821B4 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | diode laser attachment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014018821.3A DE102014018821B4 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | diode laser attachment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014018821A1 DE102014018821A1 (en) | 2016-06-23 |
DE102014018821B4 true DE102014018821B4 (en) | 2019-07-25 |
Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102014018821.3A Active DE102014018821B4 (en) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | diode laser attachment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014018821B4 (en) |
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