照明模组的制作方法

本发明涉及一照明模组，更进一步，涉及一改善照明模组发热问题的照明模组。

背景技术：

随着摄像模组普遍进入13M、20M等阶段，传统的CMOS模组向更高阶段的发展进入瓶颈区，而如何突破传统的影像成像方式，已经成为当前智能影像行业发展的潮流领域。

3D打印、3D建模、红外监控以及虹膜识别等新兴领域是智能影像发展应用的重要方向。而照明模组是3D影像领域的一个关键的投射与发射源部件，是一种采用单点阵列或者阵列光源，且发光方向与芯片表面垂直的激光器。其具有输出功率范围大、上升时间短、高效率、散斑效应低等特点，能够实现3D近距离传感、重构等功能，应用于各种不同的技术平台，如，智能手机、游戏主机、平板、笔记本电脑等。

参照图1，是一传统照明模组1P。通常来说，传统照明模组1P包括一线路板2P、一照明芯片3P、一镜座4P和一光学部件5P。所述照明芯片3P设置于所述线路板2P上，所述光学部件5P安装于所述镜座4P，所述镜座4P安装于所述线路板2P上，使得所述光学部件5P位于所述照明芯片3P上方。在所述照明模组1P工作的过程中，所述线路板2P上的电路提供所述照明芯片3P工作的条件，使得所述照明芯片3P产生激光，光线通过所述光学部件5P传播至外界。

由于照明模组自身的性能要求，通常具有较大输出功率，因此所述照明模组1P在工作的过程中，会产生巨大的热量。而进一步了解所述照明模组1P的结构可以得到，所述照明模组1P产生热量的部位主要在于所述照明芯片3P和所述线路板2P。所述线路板2P上设置的电路提供所述照明芯片3P工作条件，使得所述照明芯片3P产生激光，因此，所述线路板2P和所述照明芯片3P都是热源。

继续观察热量的散发方式，可以看到，由于所述线路板2P和所述照明芯片 3P产生热量部位被所述镜座4P以及所述光学部件5P包围，因此在所述线路板3P和所述照明芯片3P的上方，热量散发方式主要是通过热量散发于所述镜座4P内部空间后，借助所述镜座4P和所述光学部件5P来散发于外部空间。而在这一部分散热方式中，由于所述镜座4P和所述光学部件5P都是不易散热的材料制成，因此，散热效率低，大部分的热量积聚于所述镜座4P和所述光学部件5P所围城的内部空间内，严重影响所述照明模组1P整体的工作性能以及使用寿命。

另一方面，由于所述线路板2P下方直接接触于外部空间，因此热量可以通过所述线路板2P下方直接散发至外部空间。可是现有的线路板，如PCB板，通常散热性能较差，因此，实际工作中，从所述线路板2P散发的热量较少，而热量的积聚严重影响所述线路板2P上的电路元件的工作。

总体来说，照明模组工作时，产热量大是根本问题，而相应配合部件的散热效果差是使得热量积聚的重要原因，因此，需要从不同的方面入手去解决照明模组的发热问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一照明模组，其使得所述照明模组在工作的过程中产生的热量减少，从而改善照明模组的发热问题。

本发明的另一个目的在于提供一照明模组，其将直流驱动方式，转变为脉冲驱动方式，避免长时间恒流工作产热量大的问题。

本发明的另一个目的在于提供一照明模组，其按照指定频率以及曝光时间，周期性输出，信号同步，使输出光源信号在接收图像上稳定不闪烁，提高所述照明模组的工作性能，有效避免直流大电流发热量大的问题。

本发明的另一个目的在于提供一照明模组，其通过监控照明模组实时温度的变化，并且反馈温度变化信息，从而依据反馈信息调节所述照明模组，使得整个照明模组达到温度平衡状态。

本发明的另一个目的在于提供一照明模组，其增强所述照明模组的一线路板的散热性能，从而使得所述照明模组产生的热量可以有效地通过所述线路板散发。

本发明的另一个目的在于提供一照明模组，其增强所述照明模组的一镜座的散热性能，从而使得所述照明模组产生的热量可以有效的通过所述镜座散发，减少热量在所述照明模组内的积聚。

本发明的另一个目的在于提供一照明模组，其通过从产热量和热量的传递等不同的方式的结合来改善所述照明模组的发热问题。

本发明的另一个目的在于提供一照明模组，其改善所述照明模组的发热问题，从而使得照明模组稳定工作，提高所述照明模组的使用寿命。

为了实现以上发明目的，本发明提供一照明模组，其包括：

一线路板；

一光源芯片；

一支架；和

其中所述光源芯片设置于所述线路板，所述支架连接于所述线路板；

其中所述线路板上包括一工作电路，其以脉冲方式驱动所述光源芯片工作，以减少所述照明模组产生的热量。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述工作电路包括一微程序控制器和一光源驱动单元，所述微程序控制器传递脉冲信息于所述光源驱动单元，以脉冲地驱动所述光源芯片。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述微程序控制器控制所述光源驱动单元输出指定曝光时间、频率、脉宽波形至所述光源芯片，以驱动所述光源芯片工作。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述微程序控制器输出PMW波形。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述工作电路包括一输入接口单元，电连接于所述微程序控制器，用于连接外部设备，以输入外部指定控制信息至所述微程序控制器。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述输入接口单元是一USB接口单元。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述工作电路包括一电源转换模块，电连接所述输入接口单元和所述微程序控制单元，以将所述输入接口单元输入电信息转变适应所述微程序控制器。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述工作电路包括一串口调试单元，电连接于所述微程序控制器，以串口调试所述微程序控制器。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述工作电路包括一电源，电连 接所述光源驱动单元，以提供所述光源驱动单元工作电流。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述电源为12V直流电源。

根据本发明的一实施例，所述工作电路包括一温度反馈模块，监测、反馈所述光源芯片的温度信息至所述微程序控制器。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述工作电路包括一温度反馈模块，监测、反馈所述光源芯片的温度信息至所述微程序控制器

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述工作电路包括一模数转换模块，电连接所述温度反馈模块和所述微程序控制器，将所述温度反馈模块的模拟电流信号转变为数字信号反馈至所述微程序控制器。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述光源芯片和所述微程序控制器信号同步，以使得所述光源芯片稳定发光。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组还包括一散热部件，设置于所述线路板下方，以快速地散发所述线路板板热量至外部环境。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述散热部件贴附于所述线路板下方，以快速地散发所述线路板热量至外部环境。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述的线路板为铝基板。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述支架具有一散热槽，环绕于所述支架侧壁内部，以增大所述支架的散热面积。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述支架包括一凸出棱，形成所述散热槽，所述凸出棱的截面呈直角三角结构，以补强所述支架的支撑力。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组中所述支架由铝合金制成。

根据本发明的一实施例，所述的照明模组还包括一衍射光学部件，其组装于所述支架并位于所述芯片上方。

附图说明

图1是现有照明模组示意图。

图2是根据本发明的一优选实施例的照明模组立体图。

图3是根据本发明的上述优选实施例的照明模组的爆炸图

图4是根据本发明的上述优选实施例的照明模组的电路示意图。

图5A、5B是上图2中A-A线剖视图的不同视角示意图。

图6是根据本发明的上述优选实施例的照明模组的部分放大图。

图7是根据本发明的上述优选实施例的照明模组的另一部分放大图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

如图2至图7所示，是根据本发明的一优选实施例的照明模组。所述照明模组1包括一线路板10、一光源芯片20、一支架30和一光学部件40。

所述光源芯片20设置于所述线路板10，所述光学部件40安装于所述支架30，所述支架30连接于所述线路板10，以使得所述光学部件40位于所述照明芯片20上方。所述光学部件40是一衍射光学元件(Diffractive Optical Elements)，简称DOE，又称二元光学器件，主要用于激光束整形，比如均匀化、准直、聚焦、形成特定图案等。

所述线路板10上设置一工作电路11，所述工作电路11供所述照明芯片20工作。在所述照明模组1工作的过程中，所述工作电路11驱动所述照明芯片20工作，产生工作光线，如，激光，光线通过所述光学部件40投射至所述照明模组1的一外部环境。

参照图1，传统的照明模组1P由于自身性能的要求，通常具有较大的功率，因此所述线路板2P上设置的电路工作电流较大，由于长时间持续的直流大电流供电，因此电路由于直流大电流流过产生大量热量。而电路在驱动所述照明芯片3P工作时，将电能转化光能的同时产生热量，因此，所述照明模组1P内部内会积聚大量的热量。而根据本发明的一优选实施例，将现有技术中的直流驱动方式转变为脉冲驱动方式，使得所述光源芯片20不需要在持续直流大电流的作用下工作，从热量的产生方式上减少热量的产生，减少所述照明模组1积聚的热量。

如图4所示，是根据本发明的上述优选实施例的电路示意图。所述工作电路11包括一输入接口单元111、一微程序控制器112、一光源驱动单元113和一输出接口单元114。所述输入接口单元111用于从外部输入信息，如，通过所述输 入接口单元111电连接于一上位机，从而获得输入信息。特别地，所述输入单元111是一USB接口单元。

所述微程序控制器112电连接于所述输入接口单元111，通过所述输入接口单元111获取从外部输入的指令信息。从而通过所述微程序控制器112控制所述光源驱动单元。也就是说，用户可以通过外部设备，通过所述输入接口单元111向所述微程序控制器112输入用户指定的信息。如，曝光时间、频率以及电流脉宽波形等。根据所述光源芯片20的不同类型，可以输入不同的指定信息。

所述光源芯片20电连接于所述输出接口单元114，通过所述输出接口单元114接收所述光源驱动112发送的电信号。也就是说，所述光源芯片20通过所述输出接口单元114获取所述光源驱动单元112发送的电信号，从而驱动所述光源芯片20工作，产生光线。

所述工作电路11还包括一电源转换模块115，其设置于所述输入接口单元111和所述微程序控制器112之间，用于转换通过所述输入接口单元111传输至所述微程序控制器112的电信号。也就是说，使得所述输入接口单元111输入的电信号与所述微程序控制器112额定工作状态一致，确保其稳定工作。

所述工作电路11还包括一电源116，所述光源驱动单元112电连接于所述电源116，从所述电源116获取工作电能。特别的，所述电源116为12V直流电源，以适应所述光源驱动单元113的工作条件。

值得一提的是，所述微程序控制器112输出脉冲波形，控制所述光源驱动电路，从而使得所述光源芯片20的直流驱方式转变为脉冲驱动方式，减少持续直流大电流工作的产生的热量。

根据本发明的一优选实施例，所述微程序控制器112输出PMW(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)脉冲，也就是说，可以根据需要调制输出脉冲宽度，调节工作电流持续时间，进而使得所述照明芯片20产生的热量可控。值得一提的是，所述微程序控制器112的输出信息可以通过所述输入接口单元连接所述外部设备，通过外部设备输入，也就是说，所述微程序控制器112的信息可以根据需要确定，比如，根据所述光源芯片20的不同类型以及不同工作条件来确定。

根据本发明的上述优选实施例，通过所述输入接口单元111，连接于所述外部设备，如，一上位机，输入所述光源芯片20的工作条件，如，如曝光时间、频率以及输出电流的脉宽波形等。所述微程序控制器112通过一场效应管打开与 所述电源转换模块115的一输入电流，从而借助所述外部设备，通过所述输入接口单元111输入信息，并且通过所述电源转换模块115转换为所述微程序控制器112适宜的电信号。在所述照明模组1工作的过程中，所述微程序控制器112输出脉冲电信号至所述光源驱动单元113，所述光源驱动单元113根据所述微程序控制器112的控制脉冲信号输出指定的工作信号，如，指定曝光时间、频率以及电流的脉宽波形，从而所述照明芯片20通过所述输出接口单元114接收到所述光源驱动单元113输出的工作信号，并且按照指定的条件进行工作，如，按照指定的频率以及曝光时间周期性地输出，然后通过VSYNC(vertical synchronization垂直同步)信号使得所述光源芯片20和所述微程序控制器112信号同步，从而使得所述照明芯片20输出的光源信号在接收图像上稳定不闪烁。

由上可以看到，所述微程序控制器112采用脉冲驱动工作的方式，使得所述照明芯片20不需要持续处于大电流工作，从而使得产热率降低，从而从热量的产生根源上解决所述照明模组1的发热问题。

根据本发明的一优选实施例，参照图4，所述工作电路包括一温度反馈模块117，如图4中示意NTC，用于监测、反馈所述光源芯片20的实时温度。所述温度反馈模块117监测、反馈的所述光源芯片20的温度变化信息传递至所述微程序控制器112。所述微程序控制器112根据所述温度反馈模块117反馈的信息调整传输至所述光源驱动模块113的控制信息，从而调整所述光源芯片20的工作电流值的大小，使得所述光源芯片20的温度处于平衡范围内。

值得一提的是，所述温度反馈模块117监测、反馈的信息是模拟电流信号，而所述微程序控制器需要接收的是数字信号，因此所述工作电路包括一模数转换模块118，如图4中示意ADC，电连接所述温度反馈模块117和所述微程序控制器112，通过所述模数转换模块118将所述温度反馈模块117的模拟电流信号转变为数字信号后反馈至所述微程序控制器112，提供所述微程序控制器112控制依据。所述微程序控制器112根据接收到的反馈信息调整输出至所述光源驱动单元113的控制信号，如，调整所述光源驱动单元113的输出电流大小，从而使得所述照明模组1处于温度平衡状态。

由此也可以看到，所述工作电路11改变了传统照明模组电路的工作方式，使得所述照明模组1不需要持续处于直流大电流条件下工作，调节所述照明模组1的工作条件，使得所述光源芯片20产生的热量可控，从热量产生的环节解决 所述照明模组1的发热问题。另一方面，通过所述温度反馈模块117实时监测并且反馈所述光源芯片20的温度信息，反馈至所述微程序控制器112，进而根据反馈信息调节所述微程序控制器112的输出信息，从而通过反馈调节的方式解决所述照明模组20的发热问题。

所述工作电路11还包括一串口调试单元119，用于连接外部设备，以通过串口调试所述微程序控制器112。

根据本发明的一优选实施例，所述照明芯片20是一VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser垂直腔面发射激光)芯片，以产生特定要求的光线，如，编码激光。

由上可以看到，通过所述工作电路11的改进，从热源途径解决所述照明模组1的发热问题，使得所述照明模组的产热率降低，并且控制温度在预定范围。进一步，根据本发明的一实施例，从热量散发途径来考虑解决所述照明模组1的发热问题。

由前述可知，所述线路板10和所述照明芯片20产生的热量，一方面散发至所述支架30和所述光学部件40所形成的一内部环境，而所述内部环境的这一部分热量需要借助所述支架30和所述光学部件40散发至所述照明模组1所述外部环境；另一方面，所述线路板10下方置于所述外部空间100，因此，通过所述线路板10直接散发。而在传统的照明模组中，两种散热途径的散热效率都比较低，使得热量容易在所述内部环境内积聚，影响照明模组的工作性能和使用寿命。

参照图6，根据本发明的一优选实施例，所述照明模组1包括一散热部件50，其具有良好的散热性能，设置于所述线路板10下方。也就是说，通过所述线路板10的热传递将热量传输至所述外部空间100的传递途中，先经过所述散热部件50的热传递作用再散发至所述外部空间100。而由于所述散热部件50具有良好的散热性能，因此散热效率较高，所述线路板10传递至所述散热部件50的热量，快速地散发至所述外部空间100，而不会在所述线路板10附近位置积聚，因此可以使得所述线路板10的热量散发出来，从而从所述线路板10这一散热途径上提高所述照明模组1的发热问题，使得所述光源部件20产生的热量通过所述线路板10散发的效率增加，减少热量在所述照明模组1的积聚。

更进一步，根据本发明的一优选实施例，所述散热部件50贴附于所述线路板10下方，以使得所述线路板10的热量能够及时地通过所述散热部件50散发。 所述散热部件50为一板状部件，形状和所述线路板10一致，增大散热面积，同时使得所述散热部件50不会影响所述照明模组1的整体外观形状。

由于材料种类极大影响散热性能，但同时由于各种电子器件向轻薄化发展，因此所述散热部件50的选择需要在良好的散热性能的基础上，不适宜具有太大质量。根据本发明的一优选实施例，所述散热部件50为一铝基板。所述光源芯片20和所述线路板10处的热量通过所述铝基板快速地散发至所述外部环境中，同时由于所述铝基板的密度较小，因此质量较轻，不会太大增加所述照明模组1的质量。值得一提的是，所述铝基板由于具有较好的柔韧性，易于加工生产，热膨胀较小，因此易于加工贴附于所述线路板10。

另一方面，在所述线路板10的上方，热量通过所述支架30和所述光学部件40散发。由于所述支架30和所述光学部件40相对密封，因此没有直接的热量散发途径，热量积聚在所述照明模组1的所述内部环境。而且由于在现有照明模组中采用的材质为传统塑料材质，散热性能较差。

根据本发明的一优选实施例，所述支架30具有一环形的侧壁31，环绕于所述光学部件40，支撑连接于所述线路板10。所述侧壁具有一散热槽311，连通于所述内部环境，向所述侧壁31的外部方向凹陷。所述散热槽31由多个内壁形成，从而增大了所述支架30的散热面积，提高所述照明模组1的散热效率。值得一提的是，所述散热槽31向所述支架30侧壁外方向凹陷，因此使得所述支架30的侧壁部分位置的厚度减小，从而使得所述内部环境中的热量易于通过所述支架30的侧壁散发至所述外部环境。

更进一步，所述支架30的所述侧壁31具有多个所述散热槽311，进一步增加所述支架30的散热面积，以增强所述支架30的散热性能。

根据本发明的一优选实施例，所述散热槽311环绕设置于所述支架30的所述侧壁31，进一步增大散热面积，从而使得所述内部环境相对的不同位置的所述支架30的散热性能都得以提高，同时方便所述支架30的加工生产。特别地，多个所述散热槽311并排设置环绕设置于所述支架的所述侧壁31内，充分利用所述支架30的所述侧壁，从不同方面增强所述支架30的散热性能，使得所述光源部件20和所述线路板10产生的热量，易于通过所述支架30散发至所述外部环境。

根据本发明的一优选实施例，所述散热槽311由一凸出棱312形成，且所述 凸出棱312截面为直角三角结构，这使得在增大所述支架30的散热面积、减小所述支架30的所述侧壁311的部分厚度的同时，通过所述侧壁311上的所述凸出棱312增强所述支架30的力学效果，使得所述支架30得以良好地支撑所述光学部件40。

本领域的技术人员应当理解的是，所述散热槽31的形状的数量仅作为举例，不是本发明的限制。所述散热槽31可以根据需要设置为不同形状，如，锯齿状，圆弧状。

另一方面，由于现有的塑料材质散热性能较差，其在厚度较小时，不能满足力学性能要求。根据本发明的一优选实施例，所述支架30采用铝合金制成，从而从整体上增强所述支架30的散热性能。而且由于铝合金具有良好的可塑性，易于加工成不同的形状，因此方便生产。且相对塑料材质，当厚度较小时，铝合金仍旧具有较好的刚性，因此能够满足小厚度的力学性能。比如，当所述支架30的侧壁开所述凹槽时，塑料材质可能会不能满足力学支撑要求，可是铝合金材质的所述支架30不会影响。此外，铝合金材质的密封较小，因此，使得所述支架30的质量减轻，更加符合所述照明模组1向轻薄化方向发展的趋势。

值得一提的是，在生产加工时，所述支架30可以采用模具一体成型，采用铝合金材质，并且在所述支架30的侧壁一次行程所述凸出角312和所述散热槽311，从而从不同方面增强所述支架30的散热性能，从而使得所述光源芯片20和所述线路板10产生的热量易于通过所述支架30散发至所述外部环境，热量不易在所述内部环境100积聚，解决所述照明模组1的发热问题。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。