光源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)半導(dǎo)體激光光源以及具有偏轉(zhuǎn)單元的光源裝置，所述半導(dǎo)體激光光源分別具有光學(xué)軸線，其中半導(dǎo)體激光光源設(shè)置為，使得其光學(xué)軸線平行地定向，以至于由半導(dǎo)體激光光源發(fā)射的激光的相應(yīng)的激光放射側(cè)指向相同的空間方向，所述偏轉(zhuǎn)單元用于聚集和影響由半導(dǎo)體激光光源發(fā)射的激光的射束路徑以便構(gòu)成射束簇。此夕卜，本發(fā)明涉及一種具有殼體以及設(shè)置在殼體中的光源裝置的聚光燈，所述殼體具有光出射口。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)類型的光源裝置用作為用于聚光燈的發(fā)光機(jī)構(gòu)，所述發(fā)光機(jī)構(gòu)為了不同的照明目的必須提供高的光功率。常規(guī)類型的聚光燈例如是車輛聚光燈、用于數(shù)據(jù)和視頻投影以及數(shù)字電影投影的照明裝置、娛樂(lè)業(yè)的效果聚光燈和用于工程、工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用的照明裝置。對(duì)于這樣的目的所期望的光功率通常要求體積非常大的光源。常規(guī)類型的已知光源此外具有如下缺點(diǎn):它們需要高的維護(hù)耗費(fèi)并且在可靠性方面受限。此外，其效率受到限制。這些要求對(duì)于基于半導(dǎo)體的光源迄今為止顯得不適合?；诎雽?dǎo)體的光源例如是發(fā)光二極管或者也可以是半導(dǎo)體激光二極管。然而這樣的光源在光功率方面是非常受限的，使得大多數(shù)時(shí)候可能必須設(shè)置具有大數(shù)量的相應(yīng)的半導(dǎo)體光源的體積非常大的布置，所述布置還需要耗費(fèi)的體積大且昂貴的偏轉(zhuǎn)單元，以便能夠以適當(dāng)?shù)姆绞绞勾罅坑晒庠串a(chǎn)生的光射束成束，由此能夠?qū)崿F(xiàn)所期望的照明效果。
[0003]此外，半導(dǎo)體激光光源的應(yīng)用在現(xiàn)有技術(shù)中需要特殊的措施、尤其是鑒于當(dāng)前僅提供具有幾瓦光功率的半導(dǎo)體激光二極管方面也需要特殊的措施。在所期望的100W或者更多的光學(xué)總功率的情況下，因此多個(gè)半導(dǎo)體激光二極管相應(yīng)地互聯(lián)并且共同運(yùn)行，其中其所產(chǎn)生的激光射束必須經(jīng)由適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)單元聚集。由于相對(duì)大數(shù)量的各個(gè)半導(dǎo)體激光光源，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的光源裝置而言得到如下結(jié)構(gòu)尺寸，所述結(jié)構(gòu)尺寸決定性地由半導(dǎo)體激光光源和偏轉(zhuǎn)單元的數(shù)量和布置來(lái)確定。如果期望高的光功率，那么系統(tǒng)集成證實(shí)為是非常耗費(fèi)的。
[0004]常規(guī)類型的這種光源裝置例如從US 6，356，577中已知。在此，多個(gè)成行設(shè)置在單行中的半導(dǎo)體激光光源結(jié)合偏轉(zhuǎn)單元設(shè)置為，使得由以這種方式形成的半導(dǎo)體激光光源裝置提供的激光射束轉(zhuǎn)向到共同的射束平面中。為了該目的，設(shè)有偏轉(zhuǎn)單元，所述偏轉(zhuǎn)單元由一定數(shù)量沿著行方向彼此連接的鏡元件形成并且所述偏轉(zhuǎn)單元將由半導(dǎo)體激光光源裝置提供的激光射束在橫向上相互錯(cuò)開(kāi)地偏轉(zhuǎn)到共同的射束平面中。由此US 6，356，577實(shí)現(xiàn):成行設(shè)置的半導(dǎo)體激光光源裝置能夠彼此間隔地設(shè)置，使得能夠減少相互影響、尤其是關(guān)于熱應(yīng)力的相互影響。然而同時(shí)該教導(dǎo)帶來(lái)下述缺點(diǎn):基于此的光源裝置需要體積非常大的構(gòu)造，所述構(gòu)造具有與此結(jié)合的在射束質(zhì)量和成本方面的其它缺點(diǎn)。使用這樣的如對(duì)于上述教導(dǎo)而言所需要的偏轉(zhuǎn)單元證實(shí)在結(jié)構(gòu)方面是耗費(fèi)的并且還需要極其多的構(gòu)造空間。此外，在偏轉(zhuǎn)單元中需要相對(duì)長(zhǎng)的射束路程，所述射束路程抵消結(jié)構(gòu)尺寸的減小。最后，行狀的半導(dǎo)體激光光源裝置相對(duì)于偏轉(zhuǎn)單元的設(shè)置需要提高的機(jī)械耗費(fèi)，以便能夠?qū)τ诩す馍涫霓D(zhuǎn)向或者射束引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)所需要的精度。為了制造現(xiàn)代的、緊湊的、尤其是用于移動(dòng)使用的、例如在車輛中或者在視頻投影中使用的聚光燈和投影單元，該結(jié)構(gòu)是不適合的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，在結(jié)構(gòu)方面改進(jìn)常規(guī)的光源裝置。相應(yīng)地期望一種改進(jìn)的聚光燈。
[0006]作為解決方案，通過(guò)本發(fā)明提出一種具有多個(gè)半導(dǎo)體激光光源以及具有偏轉(zhuǎn)單元的光源裝置，所述半導(dǎo)體激光光源分別具有光學(xué)軸線，其中所述半導(dǎo)體激光光源設(shè)置為，使得其光學(xué)軸線平行地定向，以至于所述半導(dǎo)體激光光源的相應(yīng)的激光放射側(cè)指向相同的空間方向，所述偏轉(zhuǎn)單元用于聚集和影響由所述半導(dǎo)體激光光源發(fā)射的激光的射束路徑，以便構(gòu)成射束簇，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光光源在載體的表面上以至少二維地在所述表面上分布的方式設(shè)置。此外，通過(guò)本發(fā)明提出一種具有殼體以及設(shè)置在殼體中的光源裝置的聚光燈，所述殼體具有光出射口，其特征在于，所述光源裝置根據(jù)上述構(gòu)成。其它有利的設(shè)計(jì)方案根據(jù)本文的特征得出。
[0007]特別地，本發(fā)明在常規(guī)類型的光源裝置中提出:半導(dǎo)體激光光源在載體的表面上以至少二維地在表面上分布式的方式設(shè)置。
[0008]在聚光燈方面尤其是提出:構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的光源裝置。
[0009]本發(fā)明的基本思想因此是在載體的表面上設(shè)置多個(gè)半導(dǎo)體激光光源。在此，半導(dǎo)體激光光源例如能夠在載體的表面上任意分布地設(shè)置。然而尤其有利的是，所述半導(dǎo)體激光光源以網(wǎng)格設(shè)置、例如成列和成行地設(shè)置。特別地，半導(dǎo)體激光光源彼此相鄰地設(shè)置在橫向于、優(yōu)選垂直于半導(dǎo)體激光光源的光學(xué)軸線定向的平面中。所述平面優(yōu)選平面地構(gòu)成并且能夠不彎曲地延伸。但是此外，也能夠提出:所述表面至少部分地具有彎曲部或者還有凸出部，使得半導(dǎo)體激光光源關(guān)于相應(yīng)的激光放射側(cè)能夠位于完全不同的水平上。
[0010]載體提供用于半導(dǎo)體激光光源的表面，所述半導(dǎo)體激光光源固定在該表面上。通過(guò)例如借助于粘接、熔焊、釬焊等固定半導(dǎo)體激光光源的方式，所述固定例如能夠材料配合地進(jìn)行。此外，自然也考慮其它的連接可能性、尤其是在使用機(jī)械固定機(jī)構(gòu)的情況下也考慮:其它的連接可能性，所述其它的連接可能性實(shí)現(xiàn)載體和半導(dǎo)體激光光源之間的連接，例如是熱學(xué)的或者其它的化學(xué)的連接可能性。替選地或者附加地，半導(dǎo)體激光光源單片地引入或者集成到載體襯底中。尤其有利的是，載體具有如下導(dǎo)熱性，所述導(dǎo)熱性實(shí)現(xiàn):將由于半導(dǎo)體激光光源的常規(guī)運(yùn)行而產(chǎn)生的熱從半導(dǎo)體激光光源帶走。為了這個(gè)目的，載體能夠與熱沉、例如冷卻體連接，或者熱沉、例如熱管(Heat Pipe)、微冷卻液體通道(Micro FluidChannel)和蒸發(fā)裝置集成到載體襯底中。
[0011]此外，能夠提出:載體也能夠具有電導(dǎo)線，所述電導(dǎo)線實(shí)現(xiàn):能夠給半導(dǎo)體激光光源輸送對(duì)于其常規(guī)運(yùn)行所需要的電能。
[0012]載體優(yōu)選也能夠提供殼體、尤其是密封的殼體，使得半導(dǎo)體激光光源以受保護(hù)的方式設(shè)置。由此，半導(dǎo)體激光光源還能夠以受保護(hù)的方式免受外部影響、例如由于大氣環(huán)境條件的外部影響，但是也免受機(jī)械影響地設(shè)置。殼體能夠在半導(dǎo)體激光光源的激光放射側(cè)的區(qū)域中具有透明的覆蓋部，所述覆蓋部實(shí)現(xiàn)了對(duì)于半導(dǎo)體激光光源的激光的盡可能高的透射。這樣的覆蓋部例如能夠由相應(yīng)適合的玻璃或者塑料構(gòu)成，所述玻璃或者塑料尤其是對(duì)于由半導(dǎo)體激光光源產(chǎn)生的激光的波長(zhǎng)范圍提供高的透射和/或相應(yīng)適合地構(gòu)成和/或具有高的導(dǎo)熱能力，例如藍(lán)寶石。
[0013]載體本身例如能夠由固體材料形成、尤其是由金屬如鋼、鋁、銅、它們的合金和/或類似物形成，但是也能夠由陶瓷材料例如氧化鋁等構(gòu)成。尤其有利的是，選擇具有良好的導(dǎo)熱性的材料。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提出:載體具有至少兩個(gè)棒狀地構(gòu)成的載體元件，在所述載體元件上設(shè)置半導(dǎo)體激光光源，其中載體元件優(yōu)選在載體的共同的載體框上彼此平行地設(shè)置在橫向于光學(xué)軸線定向的平面中。借助于載體元件能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化的構(gòu)造，所述構(gòu)造允許以簡(jiǎn)單的方式制造基于載體和載體元件的光源裝置。例如能夠提出:載體元件作為預(yù)制的組件以裝配有半導(dǎo)體激光光源的方式提供，并且根據(jù)需要為了制造所期望的具有期望數(shù)量的半導(dǎo)體激光光源的載體而用載體元件來(lái)進(jìn)行裝配。載體元件優(yōu)選由與載體相同的材料形成。此外，載體元件能夠可拆卸地固定在載體上。優(yōu)選地，載體元件具有與半導(dǎo)體激光光源的光放射側(cè)相對(duì)置的表面，所述表面與其它的載體元件的相應(yīng)的表面位于一個(gè)平坦的平面中，使得能夠良好地接觸冷卻單元的同樣平坦的表面。此外，自然能夠提出:這兩個(gè)表面也彼此匹配地構(gòu)成，使得能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)適宜的熱接觸。載體元件能夠彼此間隔地設(shè)置在載體上、尤其是橫向于載體元件的延伸方向間隔地設(shè)置。自然，載體元件也能夠彼此直接相鄰地設(shè)置、尤其是彼此鄰接地設(shè)置。載體元件優(yōu)選具有單行地、線性地設(shè)置的半導(dǎo)體激光光源。通過(guò)將載體元件設(shè)置在載體上能夠優(yōu)選成列和成行地實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光光源的矩陣設(shè)置。
[0015]本發(fā)明的光源裝置根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面包括設(shè)置在載體上的冷卻單元。冷卻單元能夠通過(guò)冷卻體形成，所述冷卻體通過(guò)相應(yīng)的接觸表面接觸載體的接觸表面，以便能夠建立盡可能好的熱傳遞。冷卻體例如能夠借助于流體、如空氣、另一種氣體或者也借助于液體如水等來(lái)冷卻。由此能夠?qū)崿F(xiàn):在通過(guò)全部半導(dǎo)體激光光源形成的光功率方面實(shí)現(xiàn)高的功率密度，使得實(shí)現(xiàn)了光源裝置的緊湊的構(gòu)型。通過(guò)由于根據(jù)本發(fā)明的光源裝置中的結(jié)構(gòu)上的給定條件的良好的散熱，能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)半導(dǎo)體激光光源產(chǎn)生的激光的高的總光功率。此外，本發(fā)明的光源裝置的高的緊湊性也允許:相應(yīng)緊湊地構(gòu)成偏轉(zhuǎn)單元從而不僅節(jié)省了體積和重量而且節(jié)省了成本。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn):降低激光的路程長(zhǎng)度，使得提高根據(jù)本發(fā)明的光源裝置的精度。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面提出:所有的設(shè)置在載體上的半導(dǎo)體激光光源可單獨(dú)地或者成組地控制。由此能夠?qū)崿F(xiàn):能夠通過(guò)光源裝置產(chǎn)生不同的照明背景。因