TW200417103A - Laser-diodes component and electronic circuit-arrangement with several series-connected laser-diodes bars - Google Patents

Description

200417103 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種申請專利範圍第1項前言所述之雷射二 極體組件和申請專利範圍第1 1項前言所述之電子電路配 置。本發明特別是涉及一種具有一個或多個高功率棒（bar) 形雷射二極體之雷射二極體組件或電路配置。 【先前技術】 在棒形雷射二極體失效時，則流經棒形雷射二極體之電 響 流會中斷。在具有多個串聯之棒形雷射二極體或棒形雷射 二極體模組之電路配置中，這樣會使相關系列之全部之棒 形雷射二極體或棒形雷射二極體模組完全失效。爲了防止 此種失效，則目前爲止通常是更換該已失效之棒形雷射二 極體之整個系列。 【發明內容】 本發明之目的是提供一種棒形雷射二極體或電路配置， 以便在各別之棒形雷射二極體或棒形雷射二極體模組失效 時不會使整個系列之棒形雷射二極體或棒形雷射二極體模 組完全失效。 該目的以具有申請專利範圍第1項特徵之棒形雷射二極 體或具有申請專利範圍第11項特徵之電路配置來達成。 本發明較佳之實施形式和有利之其它方式描述在申請專 利範圍第2至10項及第1 2至20項中。 本發明之配置之設計方式是：一種跨接元件（特別是半導 體組件之形式者）並聯至一種二極體雷射，以便在該二極體 200417103 雷射失效時（此時會造成中斷現象或使流經該二極體雷射上 之電流大大地減少）該跨接元件可接通且在電性上可跨接該 已失效之二極體雷射。亦可使用一種機械元件（例如，繼電 器（Relay))來取代該半導體組件。該跨接元件之形式須使其 本身在該二極體雷射正常操作時具有足夠高之歐姆數且使 其本身在該二極體雷射處於有害性之高歐姆狀態時由於已 提高之電壓降而接通以便在電性上跨接該二極體雷射，使 該串聯電路之其餘之二極體雷射就像先前一樣仍可被供應 電流。 該跨接元件可具有適當之唯一之電性元件（例如，二極體 等，請參閱以下將描述者）或具有多個並聯或串聯之電性元 件。同樣，可使用多個互相串聯或並聯之跨接元件。 較佳之跨接元件是二極體，特別是AlGaAs-二極體，其 擴散電壓（亦稱爲門限（threshold)電壓或閘限電壓）高於該二 極體雷射之操作電壓。該擴散電壓較佳是較該二極體雷射 之操作電壓至少高200 mv。這樣一方面可在電壓變動時確 保該正常操作之二極體雷射可安全地操操且另一方面在相 關之二極體雷射失效時可確保安全之接通。 在本發明雷射二極體組件之較佳之形式中，二極體雷射 和相關之跨接元件施加在一種共同之散熱片上’該跨接元 件藉由第一連接劑而固定在該散熱片上且該二極體雷射藉 由第二連接劑而固定在該散熱片上。第一連接劑之熔點之 溫度較第二連接劑之熔點之溫度還高。這樣可有利地避 免：在該二極體雷射安裝之前在安裝該跨接元件於該散熱 200417103 片上時該散熱片和該跨接元件之間之連接區在該二極體雷 射安裝期間受損。另一方式是該二極體雷射和該跨接元件 可同時或依序以相同之連接劑或類似之連接劑而安裝在該 散熱片上（較佳是藉由該組件本身之加熱來達成）° 該跨接元件較佳是藉由一種硬焊劑-且該棒形雷射二極體 較佳是藉由軟焊劑而固定在該散熱片上。 該散熱片例如是一種金屬冷卻體或一設有微通道冷卻結 構之金屬載體，藉此可對一種冷卻流體進行泵送。但二極 體雷射和該跨接元件亦可安裝在一種共同之可導熱之導線 架上，其可確保該二極體雷射有一種足夠之散熱性。 本發明之配置除了可應用在棒形二極體雷射之外’本發 明之基本原理亦可用在其它之裝置和電路配置中’其中可 串聯多個電子組件且一種有缺陷之電子組件跨接時會使整 個裝置或整個電路配置或該電路配置之主要部份全部失 效。此處須指出：此種裝置和電路配置屬於本發明。 本發明之雷射二極體組件或電路配置之其它有利之形式 以下將依據第1，2圖中之實施例來描述。 【實施方式】 本實施例中棒形雷射二極體1和AlGaAs-二極體2 —起 安裝在一種共同之金屬載體3上。該棒形雷射二極體1藉 由軟焊劑4(例如，In-焊劑）-且該AlGaAs-二極體2藉由硬 焊劑5(例如，AuSn-焊劑）而固定在該載體3上。該載體3 是一種散熱片且分別表示該棒形雷射二極體1和該AlGaAs- 200417103 須形成該AlGaAs-二極體2，使其擴散電壓較該棒形雷射 二極體1之操作電壓還大200 mv° 該終端條片6覆蓋該棒形雷射二極體1和AlGaAs-二極 體2且藉由金屬焊劑而導電性地與該二個二極體相連。該 終端條片6分別表示該棒形雷射二極體1和該AlGa As-二 極體2之第二電性終端。 在此種雷射二極體組件之製程中，AlGaAs-二極體2藉由 硬焊劑5而固定在該載體3上。然後該金屬載體3以In來 蒸鍍且因此可預備用來安裝該棒形雷射二極體1。然後藉 由軟焊劑使該棒形雷射二極體1安裝在該載體3上。由於 In焊接過程可在較AlGaAs_二極體2之硬焊接過程小很多 之溫度中進行，則不會造成以下之危險性：在安裝該棒形 雷射二極體1時該載體3和AlGa As-二極體2之間之連接 又軟化。 在上述之配置中若該棒形雷射二極體1失效且因此使電 流不再流通，則陰極（載體）和陽極（終端條片）之間之電壓 大大地上升直至該並聯二極體2接通且使該棒形雷射二極 體1短路爲止。 本實施例之雷射二極體組件之特殊優點是：其較小且可 積體化。 在本發明之實施例之具有雷射二極體組件之電路配置 中，多個此種雷射二極體組件（即，多個棒形雷射二極體） 是互相串聯。 若未使用AlGaAs-二極體2，則亦可使用一種適合該電路 200417103 配置之齊納（Zener)二極體，一種適當之三極體（triac)，多 個串聯之S i二極體或一種機械開關/機械保險絲（例如，一 種過壓排除器，一種焊接球上之彈簧或一種雙開關）。 同樣亦可使用一種以F E T -技術，S i p - Μ 0 S -技術或冷Μ〇S -技術製成之配置。這些技術之特殊優點是能以較小之損耗 功率來製成一種智慧型之電路配置且所屬之雷射二極體之 狀態亦可依據遠端詢問來辨認。另一方式是亦可使用閘流 體，雙載子電晶體，繼電器或人工操作之開關作爲該跨接 元件。 本發明之保護範圍不限於本發明說明書中之實施例。反 之，本發明包含每一種新的特徵或各特徵之每一種組合， 特別是包含各申請專利範圍之附屬項中各特徵之每一種組 合，當這些組合未明顯地顯示在各申請專利範圍之附屬項 中時亦然。 本發明之專利申請案主張德國2002年12月27日之專利 申請案102 61 309.5之優先權和2003年2月14日之專利 申請案1 03 06 3 1 2.9之優先權，其所揭示之內容在此處作 爲參考。 【圖式簡單說明】 第1圖 本實施例之切面圖。 第2圖 本實施例之俯視圖。 主要元件之符號表： 1 棒形雷射二極體 2

AlGaAs-二極體 200417103 3 載體 4 軟焊劑 5 硬焊劑 6 終端條片

Claims (1)

1. 200417103 拾、申請專利範圍： 1 · 一種具有棒形雷射二極體之雷射二極體組件，其上在操 作時施加一種固定之操作電壓，其特徵爲：該棒形雷射 二極體並聯一種跨接元件，該跨接元件在該固定之操作 電壓施加至所屬之棒形雷射二極體時所接通之電流小於 該棒形雷射二極體者或未使電流接通且須切換成低歐姆 狀態，使該棒形雷射二極體被跨接，只要該棒形雷射二 極體上之電壓降超過該固定之操作電壓一預設之電壓値 時。 2. 如申請專利範圍第1項之雷射二極體組件，其中該跨接 元件切換成跨接該棒形雷射二極體時之狀態，只要施加 在該跨接元件上之電壓較所屬之棒形雷射二極體之該固 定之操作電壓至少高200 mv時。 3. 如申請專利範圍第1或2項之雷射二極體組件，其中該 跨接元件具有至少一個二極體，其在該固定之操作電壓 施加至所屬之棒形雷射二極體時極化成導通方向，且其 擴散電壓較所屬之棒形雷射二極體之該操作電壓至少高 200 mv 〇 4. 如申請專利範圍第2或3項之雷射二極體組件，其中該 跨接元件具有至少一種以 AlGaAs-半導體材料爲主之二 極體。 5. 如申請專利範圍第2或3項之雷射二極體組件，其中該 跨接元件具有一種由多個二極體所形成之串聯電路。 6. 如申請專利範圍第5項之雷射二極體組件，其中該串聯 -12- 200417103 電路具有三個Si-二極體。 7. 如申請專利範圍第2項之雷射二極體組件，其中該跨接 元件具有至少一個齊納二極體，其擊穿電壓較所屬之棒 形雷射二極體之該操作電壓至少高200 mv。 8. 如申請專利範圍第2項之雷射二極體組件，其中該跨接 元件是一種三極體，其切換電壓較所屬之棒形雷射二極 體之該操作電壓至少高200 mv。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之雷射二極體組 件，其中每一棒形雷射二極體和所屬之跨接元件施加在 一種共同之散熱片上，使該跨接元件藉由第一連接劑而 固定在該散熱片上且該棒形雷射二極體藉由第二連接劑 而固定在該散熱片上，該第一連接劑之熔點之溫度較第 10.如申請專利範圍第9項之雷射二極體組件，其中第一連 接劑是一種硬焊劑且第二連接劑是一種軟焊劑。

   —種具有多個串聯之棒形雷射二極體之電路配置，其上 在該串聯電路操作時分別施加一種固定之操作電壓’其 特徵爲··每一棒形雷射二極體並聯一種跨接元件，該跨 接元件在該固定之操作電壓施加至所屬之棒形雷射二極 體時所接通之電流小於該棒形雷射二極體者或未使電流 接通且須切換成低歐姆狀態，使該棒形雷射二極體被跨 接，只要該棒形雷射二極體上之電壓降超過該固定之操 作電壓一預設之電壓値時。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之電路配置，其中該跨接元件 -13- 200417103 切換成跨接該棒形雷射一極體時之狀態，只要施力卩g胃 跨接元件上之電壓較所屬之棒形雷射二極體之該固€之 操作電壓至少高200 mv時。 1 3 .如申請專利範圍第1 1或1 2項之電路配置，其中該跨接 元件具有至少一個二極體，其在該固定之操作電壓施加 至所屬之棒形雷射二極體時極化成導通方向，且其擴散 電壓較所屬之棒形雷射二極體之該操作電壓至少高200 mv ° 1 4 ·如申請專利範圍第1 2或1 3項之電路配置，其中該跨接 馨 元件具有一種以AlGaAs -半導體材料爲主之二極體。 1 5 ·如申請專利範圍第1 2或1 3項之電路配置，其中該跨接 元件具有一種由多個二極體所形成之串聯電路。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之電路配置，其中該串聯電路 具有三個Si-二極體。 1 7 ·如申請專利範圍第1 2項之電路配置，其中該跨接元件 具有至少一個齊納二極體，其擊穿電壓較所屬之棒形雷 射二極體之該操作電壓至少高200 mv。 ® 1 8 ·如申請專利範圍第1 2項之電路配置，其中該跨接元件 是一種三極體，其切換電壓較所屬之棒形雷射二極體之 該操作電壓至少高200 mv。 1 9 .如申g靑專利範圍第1 1至1 8項中任一項之電路配置，其 中每一棒形雷射二極體和所屬之跨接元件施加在一種共 同之散熱片上，使該跨接元件藉由第一連接劑而固定在 該散熱片上且該棒形雷射二極體藉由第二連接劑而固定 -14- 200417103 在該散熱片上，該第一連接劑之熔點之溫度較第二連接 劑者還高。 20.如申請專利範圍第1 9項之雷射二極體組件，其中第一 連接劑是一種硬焊劑且第二連接劑是一種軟焊劑。

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