WO2008028622A1

WO2008028622A1 - Laservorrichtung

Info

Publication number: WO2008028622A1
Application number: PCT/EP2007/007698
Authority: WO
Inventors: Detlef STÖHR; Daniel Bartoschewski
Original assignee: Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2008-03-13

Abstract

Laservorrichtung, umfassend mindestens eine Lasereinheit, die eine Wärmesenke (2) und mindestens ein auf dieser angeordnetes Halbleiterlaserelement (5) umfasst, eine Kühlplatte (1), an der die mindestens eine Lasereinheit derart angebracht ist, dass ein Wärmeübertrag von der Wärmesenke (2) auf die Kühlplatte (1) ermöglicht wird, sowie ein Separationsmittel, das zwischen der Wärmesenke (2) und der Kühlplatte (1) angeordnet ist, einen Wärmeübertrag von der Wärmesenke (2) auf die Kühlplatte (1) ermöglicht und eine elektrische Isolierung zwischen Wärmesenke (2) und Kühlplatte (1) gewährleistet.

Description

"Laservorrichtung"

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Bei derartigen Laservorrichtungen kann die Kühlplatte aus einem Wärme leitenden Material bestehen und von Kühlmittelkanälen durchsetzt sein. Weiterhin kann beispielsweise ein Laserdiodenbarren als Halbleiterlaserelement dienen. Ein derartiger Laserd iodenbarren wird auf der Wärmesenke angebracht, die beispielsweise aus Kupfer besteht und elektrisch leitend mit einer der Elektroden des Laserdiodenbarrens verbunden ist. Problematisch ist bei dem Stand der Technik das Vorsehen mehrerer Lasereinheiten auf einer Kühlplatte, weil dann bei elektrisch leitender Verbindung zwischen der Kühlplatte und der Mehrzahl von Wärmesenken die Laserdiodenbarren auf dem gleichen Potenzial lägen. Daher werden im Stand der Technik für Mehrbarrensysteme Kühlplatten aus beschichtetem Aluminium verwendet, wobei die Beschichtung elektrisch isolierend ist. Die Wärmeableitung ist bei Verwendung einer derartigen Kühlplatte nicht optimal.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Laservorrichtung der eingangs genannten Art, die effektiver aufgebaut ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Laservorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung .

Durch die Verwendung eines Separationsmittels, das beispielsweise als Keramikplättchen oder als Keramikfolie ausgebildet sein kann , wird bei guter Wärmeübertragung eine elektrische Isolierung zwischen den Wärmesenken der einzelnen Lasereinheiten und der Kühlplatte erreicht. Dadurch kann für die Kühlplatte beispielsweise ein Material wie Kupfer verwendet werden, das bessere Wärmeleiteigenschaften als das vorgenannte beschichtete Aluminium aufweist. Dadurch kann beispielsweise die Temperatur des Kühlmittels verringert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Laservorrichtung;

Fig. 2 eine Explosionsansicht der Laservorrichtung gemäß Fig. 1 .

Die abgebildete Laservorrichtung umfasst eine Kühlplatte 1 und eine Lasereinheit mit einer Wärmesenke 2, die auch gemäß dem Stand der Technik üblicherweise bei Lasereinheiten verwendet wird . Die Kühlplatte 1 kann beispielsweise aus Kupfer bestehen und weist eine Mehrzahl von Kanälen für ein Kühlmittel wie beispielsweise Wasser auf, die im Inneren der Wärmesenke 2 angeordnet sind.

Die Wärmesenke 2 kann ebenfalls aus Kupfer oder auch vergoldetem Kupfer bestehen. Auf der in Fig. 1 oberen Seite der Wärmesenke 2 ist ein schematisch abgebildetes Halbleiterlaserelement 5, wie beispielsweise ein Laserdiodenbarren angebracht. Die Wärmesenke 2 kann mit einer Elektrode dieses Halbleiterlaserelements 5 verbunden sein.

Die Wärmesenke 2 ist an der Kühlplatte 1 durch in Fig. 1 und Fig. 2 abgebildete Schrauben 4 angeschraubt. Um dadurch keine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Wärmesenke 2 und der Kühlplatte 1 zu erzeugen, werden die Schrauben 4 in der Wärmesenke 2 beispielsweise durch aus Kunststoff bestehende isolierende Hülsen 8 (siehe Fig. 2) gegenüber der Wärmesenke 2 isoliert. Die abgebildete Ausführungsform umfasst weiterhin pro Schraube 4 eine beispielsweise metallische Unterlegscheibe 6 und eine beispielsweise aus Kunststoff bestehende isolierende Kragenhülse 7. Sowohl die -A-

Unterlegscheibe 6 als auch die Kragenhülse 7 werden von der Schraube 4 im verschraubten Zustand durchdrungen .

Zwischen der Wärmesenke 2 und der Kühlplatte 1 ist ein als Separationsmittel d ienendes Plättchen 3 oder eine Folie aus Keramik 5 vorgesehen. Das Plättchen 3 oder die Folie kann insbesondere aus

Aluminiumnitrid bestehen . Das Plättchen 3 beziehungsweise die Folie kann eine Dicke zwischen 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere zwischen 0, 1 mm bis 0,4 mm, vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,2 mm aufweisen . 0 Das Plättchen 3 beziehungsweise d ie Folie wird zusammen mit der

Wärmesenke 2 an der Kühlplatte 1 angeschraubt. Dazu weisen die Wärmesenke 2 und das Plättchen 3 beziehungsweise d ie Folie jeweils Öffnungen 9, 10 auf, durch die sich d ie Schrauben 4 hindurch erstrecken können . Weiterhin weist die Kühlplatte 1 entsprechende

.5 Gewindebohrungen 1 1 auf, in die die Schrauben 4 hinein geschraubt werden können.

Es besteht die Möglichkeit, mehr als eine Lasereinheit mit mehr als einer Wärmesenke 2 auf ein und derselben Kühlplatte 1 zu befestigen . Aufgrund der elektrischen Isolierung zwischen den Wärmesenken 2 !0 und der Kühlplatte 1 , die das Plättchen 3 beziehungsweise die Folie gewährleistet, befinden sich dann die unterschiedlichen Wärmesenken 2 und damit auch d ie unterschiedlichen Halbleiterlaserelemente 5 nicht auf dem gleichen elektrischen Potential.

Claims

Patentansprüche:

1 . Laservorrichtung, umfassend

mindestens eine Lasereinheit, die eine Wärmesenke (2) und mindestens ein auf d ieser angeordnetes Halbleiterlaserelement (5) umfasst, sowie

eine Kühlplatte (1 ), an der d ie mindestens eine Lasereinheit derart angebracht ist, dass ein Wärmeübertrag von der Wärmesenke (2) auf die Kühlplatte (1 ) ermöglicht wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Laservorrichtung ein Separationsmittel umfasst, das zwischen der Wärmesenke (2) und der Kühlplatte (1 ) angeordnet ist, einen Wärmeübertrag von der Wärmesenke (2) auf die Kühlplatte (1 ) ermöglicht und eine elektrische Isolierung zwischen Wärmesenke (2) und Kühlplatte (1 ) gewährleistet.

2. Laservorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch geken nzeichnet, dass das Separationsmittel als Plättchen (3) oder als Folie ausgebildet ist.

3. Laservorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (3) beziehungsweise die Folie mit der

Wärmesenke (2) und/oder der Kühlplatte ( 1 ) lösbar verbunden ist.

4. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (3) beziehungsweise die FoMe mit der Wärmesenke (2) und/oder der Kühlplatte (1 ) verschraubt ist.

5. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Plättchen (3) beziehungsweise die Folie eine Dicke zwischen 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere zwischen 0, 1 mm bis 0,4 mm, vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,2 mm aufweist.

6. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Separationsmittel aus einem keramischen Material, insbesondere aus Aluminiumnitrid besteht.

7. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1 ) und/oder die Wärmesenke (2) aus Kupfer oder einem anderen gut Wärme leitenden Material bestehen.

8. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterlaserelement (5) eine Laserdiode oder ein Laserdiodenbarren ist.

9. Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laservorrichtung mehr als eine

Lasereinheit umfasst, die jeweils an der Kühlplatte (1 ) angebracht sind.