激光二极管设备中的热管理的制作方法
【专利说明】激光二极管设备中的热管理
[0001]背景
[0002]激光二极管可以用于各种环境中，其中一些环境涉及快速连续地打开和关闭激光二极管。例如，飞行时间深度相机可以使用以高频发出脉冲的一个或多个激光二极管，用于基于光从物体反射然后返回到相机需要花费多长时间来测量深度。然而，这样的高频振荡可能会导致电感损耗。进一步，激光二极管和相关联的驱动电路可能会在这样的使用过程中耗散大量的热量。
【发明内容】
[0003]公开了涉及包括激光二极管的光学部件中的电感损耗减轻以及热管理的实施例。例如，一个所公开的实施例提供包括印刷电路板、以及激光二极管封装以及安装到印刷电路板的激光二极管驱动器的光学部件部件。进一步，散热器耦合到激光二极管驱动器，并被配置成提供用于从激光二极管驱动器导热的第一热路径。另外，耦合器耦合到激光二极管封装和印刷电路板，以提供用于从激光二极管封装导热的第二、不同的热路径。
[0004]提供本概述以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。
[0005]附图简述
[0006]图1示出了根据本发明的一实施例的示例光学设备。
[0007]图2示出了根据本发明的一实施例的光学部件部件的印刷电路板的正面。
[0008]图3示出了根据本发明的一实施例的图2的印刷电路板的背面。
[0009]图4示出了图2的激光二极管耦合器和根据本发明的一实施例的激光二极管封装的透视图。
[0010]图5示出了根据本发明的一实施例的光学部件的截面图。
[0011]图6是根据本发明的一实施例的制造光学部件的方法的流程图。
[0012]图7是根据本发明的一实施例的示例计算系统的框图。
【具体实施方式】
[0013]如上文所描述的，激光二极管的高频振荡可能会产生电感损耗，还可能产生明显的热量。电感损耗可以通过缩小驱动驱动器电路和激光二极管之间的距离来减轻。然而，缩小距离可能会导致导致较高的操作温度，因为来自二极管的热量和来自驱动电路的热量两者都会在相对较小的空间内耗散。
[0014]如此，公开了涉及减少包括激光二极管的光学部件部件中的电感损耗且同时控制热耗散的实施例。例如，在某些实施例中，光学部件可包括定位在印刷电路板的与激光二极管驱动器相对的一侧的激光二极管封装，以便来自驱动器的电流只行进比电路板的厚度稍多就到达激光二极管。进一步，激光二极管封装耦合到耦合器，该耦合器将激光二极管所耗散的热量沿印刷电路板的边缘周围的路径传导到散热器上的与散热器从激光二极管驱动器接收热量所在的位置分开的位置。相应地，来自激光二极管封装的热量可以与来自驱动器的热量基本上沿着用于耗散的不同的热路径(甚至是在激光二极管驱动器被放置在很靠近激光二极管封装的情况下)，以实现所希望的低电感。
[0015]与具有耦合的热路径和/或彼此设置得很靠近的热路径的光学部件相比，使用分离的热路径来耗散安装在电路板的相对的两侧的激光二极管和驱动电路可以提高热效率，同时维护对散热器的低热阻。进一步，与具有与激光二极管封装分隔的激光二极管驱动器的光学部件相比，激光二极管驱动器与激光二极管封装的引线紧靠可以提供用于高速信令和控制的较低电感。与其他配置相比，本配置还可以进一步提供EMI屏蔽，并允许去除热解决方案中的热电冷却器，以便提高成本效益。进一步，光学部件可包括有助于将激光二极管封装、激光二极管驱动器、耦合器、以及散热器安装到印刷电路板和/或彼此的元件。相应地，与省略了这样的元件的其他配置相比，本光学部件可以允许光机械指向并提高放置精度。
[0016]图1示出了以深度相机104的形式存在的光学设备102的实施例的示例使用环境100。如上文所提及的，深度相机可以经由一个或多个激光二极管将高频光脉冲投射到环境中，以测量脉冲返回所花的时间，以便可以根据返回时间来确定深度。可以理解，某些深度相机可以使用所谓的“飞行时间”深度电感之外的其他技术。例如，某些相机可以投射结构化光图案(例如，经由来自激光二极管的光的衍射)，然后，根据由图像传感器接收到的结构化光图案的失真来测量深度。尽管此处是在深度相机的上下文中描述的，但是可以理解，使用激光二极管的光学设备可以用于任何其他系统中。示例可包括但不仅限于电信系统、测量仪器、扫描设备、监视设备、阅读设备等等。
[0017]如图1的环境100所示，深度相机104可以可操作地连接到计算设备106。尽管在图1中计算设备106被示为视频游戏控制台，但是可以理解，光学设备可以可操作地与任何其他合适的计算设备相连接。示例包括但不仅限于个人计算机、移动计算设备、智能电话、平板电脑等等。
[0018]计算设备106进一步可以可操作地连接到显示设备108。计算设备106可以向显示设备108提供信号，以在显示器110上显示可查看的内容，诸如视频游戏和/或其他内容。相应地，用户112可以经由手势、姿势、面部识别、和/或其他可经由深度相机104检测的输入向计算设备提供输入，而这样的输入可以被用来控制内容在显示器110上的显示。
[0019]深度相机104可包括用于提供上文所描述的功能中的一个或多个的光学部件。图2示出了包括印刷电路板(PCB) 202的光学部件200的实施例。图2示出了印刷电路板202的正面或正表面，其中术语“正面”表示一个或多个激光二极管被放置于其上的一侧。光学部件200还包括安装到印刷电路板202的多个耦合器204，其中每一耦合器都将激光二极管热耦合到位于印刷电路板202的背面的散热器。每一耦合器204都包括激光二极管封装被安置在其中的开口 206，如参考图4更详细描述的。开口 206提供供激光二极管封装所发出的光离开光学部件的出口。
[0020]如图2中所示，耦合器204以相对紧密靠近地彼此相邻地安装印刷电路板202的正面。在其他实施例中，可以以任何其他合适的布局来将耦合器204安装到印刷电路板202。可以通过任何合适的机制或机制组合，诸如粘合剂、机械式连接器，压配合/摩擦配合等等来将耦合器204安装和/或以别的方式附接到印刷电路板。
[0021]图3示出了根据本发明的一实施例的安装到印刷电路板202的背面的激光二极管驱动器302。图3还示出了在印刷电路板202的侧面周围延伸的耦合器204，其中，术语“侧面”表示印刷电路板的在印刷电路板202的正面和背面之间延伸的任何表面。在所描绘的实施例中，耦合器204通过延伸穿过在侧边中形成的凹槽而在印刷电路板202的侧边周围延伸。在其他实施例中，耦合器可以从在印刷电路板的内部部分内形成的孔或开口穿过印刷电路板的一个侧面。可以理解，印刷电路板202可包括容纳耦合器204的任何合适的结构。印刷电路板202可进一步包括用于安装耦合器204、散热器、或其他结构的孔和/或其他插座304。
[0022]图4示出了包括耦合器204和激光二极管封装404的光学部件400的实施例的透视图。尽管此处描述为夹持激光二极管封装，但是，可以理解，耦合器可以夹持任何其他合适的生热元件，诸如发光二极管。
[0023]激光二极管封装404被插入到定位在耦合器204的第一部分410内的插座408，其中该插座包括开口，用于允许光被从光学部件中投射出并投射入使用环境中。激光二极管封装404还包括用于将激光二极管封装404电连接到诸如图3的激光二极管驱动器302之类的激光二极管驱动器的电导线406。
[0024]耦合器204的第一部分410被配置成当耦合器被安装到印刷电路板时与印刷电路板分隔，还帮助夹持与印刷电路板分隔的激光二极管封装。第一部分410也可以包括用于将耦合器204拧紧到印刷电路板以维持耦合器204的第一部分410和印刷电路板之间的所希望的间隔的拧紧元件412。拧紧元件412可以被配置成被插入或以其他方式固定到图3的插座304。<