半导体光源单元以及物体测量装置制造方法
半导体光源单元以及物体测量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体光源单元和一种物体测量装置，根据本发明一个实施例的半导体光源单元包括但不限于：光源封装件；半导体发光元件；第一散热器；以及第一绝缘机壳。所述光源封装件具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面。所述半导体发光元件包括在所述光源封装件内，被布置为邻近该光源封装的第一表面，并且被配置为发射光。所述第一散热器在所述光源封装件的外部，被布置为邻近该光源封装的第一表面，并且被配置为经由该光源封装件的第一表面接收由所述半导体发光元件产生的热量。所述第一绝缘机壳具有第一入口和第一出口并且包覆所述光源封装件和所述第一散热器，以防止所述光源封装和所述第一散热器暴露于外部空气。
【专利说明】半导体光源单元以及物体测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量装置的半导体光源。特别地，本发明涉及适用于在高温环境中使 用的物体测量装置的半导体光源单元。
[0002] 本发明要求于2013年4月22日提交的日本专利申请第2013-089032号的优先权， 其全部内容通过引用合并于此。
【背景技术】
[0003] 在造纸工艺、树脂薄膜制造工艺等中，通过测量产品的含水量、颜色、厚度等来控 制该产品的质量。用于这种测量的典型的测量装置发射光到诸如纸张或树脂薄膜之类的片 状物体，再接收透射或反射的光，从而执行所述测量。
[0004] 传统上，主要采用具有宽且连续光谱的卤素灯作为用于使用光的测量装置的光 源。近年来，已采用诸如LED (发光二极管）之类的半导体光源。诸如LED之类的半导体光 源体积小寿命长，光电转换效率高，并且产生的热量少。此外，可以从半导体光源获得具有 期望波长的光，并且可以对该半导体光源执行电气改造。由于这些原因，不再需要分光光学 系统以及机械调整组件，从而简化了测量装置的配置。
[0005] 例如，日本专利申请特许公开第2012-173249号以及第2004-94115号公开了一种 在造纸工艺中使用的红外水分传感器，如图6所示，该传感器包括半导体光源单元500。对 于图6所示的半导体光源单元500,发射有限波长的光的多个半导体发光元件520 (诸如LD 或LED)以窄间距安装在基座530上，并且尽可能地靠近金字塔形的内反射器510的光接收 端 510a。
[0006] 发光元件520包括：发射具有可被水吸收但不可被纤维素吸收的波长的光的元 件；发射具有不可被水吸收但可被纤维素吸收的波长的光的元件；发射具有不可被水和纤 维素吸收的波长的光的元件。
[0007] 在从各发光元件520发射的光中，相对于内反射器510的光轴以较大的角度θ 1 发射的光L1在发射之后立即被内反射器510的反射表面反射，然后被该反射表面再次反 射，从而以小角度Θ 2射入内反射器510的光输出端510b。换句话说，每次在光L1被锥形 反射表面反射时，反射光相对于光轴的角度减小。另一方面，以相对小的角度发射的光L2 被反射表面靠近光输出端510b的部分反射并且反射光相对于光轴的角度被进一步减小。
[0008] 由此，通过使用内反射器510,以不同角度发射的光LI、L2在光输出端510b处聚 集为与光轴基本平行的光束，如此射入纸张400,从而实现光束的有效使用。通常，光输出端 510b的优选尺寸是十几毫米到几十毫米。另一方面，诸如LED之类的半导体光源的优选尺 寸基本上是几毫米，不过采用上述方式能够容易地获得合适尺寸的输出光。
[0009] 作为测量标本的纸张400被放置为距离内反射器510的光输出端510b几毫米远。 检测器540被放置在纸张400下方离纸张400几毫米远的地方，并且基本上放置在内反射 器510的光轴上。检测器540装备有接收从光输出端510b射出并通过纸张400的光束的 光接收元件542。检测器540的测量结果被发送到控制装置，该控制装置控制红外水分传感 器(未示出）并根据光的每个波长的透射/衰减率来计算纸张400的含水量。
[0010] 通常，使用光的测量装置需要高亮度光源。半导体光源比卤素灯等产生更少的热 量，但是其对热敏感。如果半导体光源经受高温，可能出现发光效率降低、发光波长变化、寿 命缩短等情况。由于这个原因，在高亮水平下操作半导体光源需要一些冷却结构。
[0011] 如图7所示，用于光源的通用冷却结构600包括诸如散热片之类的散热器620,该 散热器安装在半导体光源610的底座上。散热器670暴露于外部空气中，并且释放半导体 光源610产生的热。此外，冷却结构600的侧表面具有连通到围绕半导体光源610设置的 中空空气层630的通风孔640a和640b。由此，被半导体光源610加热的空气通过通风孔 640a和640b释放到外部。
[0012] 此外，在一些情况下，诸如帕尔贴（Pe 11 i er )制冷元件之类的电制冷元件被放置在 半导体光源610和散热器620之间，从而加速半导体光源610产生的热量向散热器620的 传输。
[0013] 传统的用于冷却光源的结构有效地将由该光源产生的热量传输到暴露于外部空 气中的散热器，使得热量释放到散热器外部，从而避免了该光源温度的升高。在这种情况 下，要求外部空气的温度，即散热器外围的温度，充分地低于光源温度。
[0014] 然而，存在用于高温环境下的工业测量装置。例如，用在造纸工艺中的片状物体测 量装置总是经受高温(例如60°C至70°C)。出于预防结露的原因，在这种环境下使用的片状 物体测量装置要求整个测量装置的温度在其使用期间保持与外部空气的温度基本相同。
[0015] 由于这个原因，对于不会产生如卤素灯所产生的那么多的热量的半导体光源，半 导体光源的温度和环境温度之间的差异较小，从而导致通过散热器释放热量的效果较差。 例如，在高温环境中在如图7所示的冷却结构600中使用光源的情况下，无法期望散热器 620会释放热量。此外，在外部空气温度高于光源温度的情况下，热量会通过散热器620进 入冷却结构，导致半导体光源610的温度升高。
[0016] 甚至在将诸如帕尔贴制冷元件之类的电制冷元件放置在半导体光源610和散热 器620之间的情况下，如果散热器620不充分释放热量，则半导体光源610还会受到由电制 冷元件产生的热量的影响，从而无法实现冷却效果。
【发明内容】
[0017] 根据本发明一个实施例的半导体光源单元包括但不限于：光源封装件；半导体发 光兀件；第一散热器；以及第一绝缘机壳。所述光源封装件具有第一表面和与该第一表面 相对的第二表面。所述半导体发光元件包括在所述光源封装件内，其被布置为邻近该光源 封装件的第一表面，并且被配置为发射光。所述第一散热器位于所述光源封装件外部，被布 置为邻近该光源封装件的第一表面，并且被配置为经由该光源封装件的第一表面接收由所 述半导体发光元件产生的热量。所述第一绝缘机壳具有第一入口和第一出口并且包覆所 述光源封装件和所述第一散热器，以防止所述光源封装件和所述第一散热器暴露于外部空 气。
[0018] 关于上述半导体光源单元，所述光源封装件可具有从所述第二表面向外延伸的内 反射器，该内反射器被配置为反射所述光。
[0019] 关于上述半导体光源单元，所述内反射器可以是锥形的，以便朝向该内反射器的 延伸方向变得更宽。
[0020] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳可完全地包覆所述内反射器。
[0021] 关于上述半导体光源单元，所述内反射器可从所述第一绝缘机壳部分地突出。
[0022] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳可具有第一表面和第二表面，所述 第一表面被配置为接收所述光，所述第二表面与所述第一表面相对。所述第一散热器可比 所述光源封装件更靠近所述第一绝缘机壳的第二表面。
[0023] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳可具有第一侧表面和与该第一侧表 面相对的第二侧表面。该第一和第二侧表面每个都与所述第一和第二表面相接。该第一和 第二侧表面分别具有所述第一入口和所述第一出口。所述第一入口、所述第一出口以及所 述第一散热器距离所述第一绝缘机壳的第一表面可以基本上等距。
[0024] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳的第一表面可以由针对所述光的波 长具有高透射率的材料制成。
[0025] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳的第一和第二表面以及第一和第二 侧表面可由相同材料制成。
[0026] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳的第二表面可以由具有高绝缘性和 高阻燃性的树脂制成。
[0027] 关于上述半导体光源单元，所述第一散热器可具有朝向所述第一绝缘机壳的第二 表面延伸的多个散热片。
[0028] 关于上述半导体光源单元，所述第一出口的尺寸可大于所述第一入口的尺寸。
[0029] 根据本发明的另一个实施例的物体测量装置包括但不限于上述半导体光源单元。
[0030] 上述物体测量装置可进一步包括检测器、第二散热器和第二绝缘机壳。所述检测 器具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，该第一表面与所述光源封装件的第二表 面相对。该检测器包括被配置为接收光的光接收元件。所述第二散热器位于所述检测器的 外部，该第二散热器被布置为邻近所述检测器的第二表面布置并且被配置为经由所述检测 器的第二表面接收由所述光接收元件产生的热量。所述第二绝缘机壳具有第二入口和第二 出口，并且包覆所述检测器和所述第二散热器，以防止所述检测器和所述第二散热器暴露 于外部空气。
[0031] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳可具有第一表面和与该第一表面相对 的第二表面，该第一表面被配置为接收光。所述检测器可比所述第二散热器更靠近所述第 二绝缘机壳的第一表面。
[0032] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳可具有第一侧表面和与该第一侧表面 相对的第二侧表面，该第一侧表面和第二侧表面每个都与所述第一和第二表面相接。所述 第一和第二侧表面分别具有所述第二入口和所述第二出口。
[0033] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳的第一表面可由针对所述光的波长具 有高透射率的材料制成。
[0034] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳的第二表面可由具有高绝缘性的阻燃 树脂制成。
[0035] 关于上述物体测量装置，所述第二散热器可具有朝向所述第二绝缘机壳的第二表 面延伸的多个散热片。
[0036] 关于上述物体测量装置，所述第二出口的尺寸可大于所述第二入口的尺寸。
[0037] 根据本发明的实施例，即使在高温环境中使用半导体光源单元和物体测量装置， 也可以分别通过第一散热器和第二散热器来有效地释放由半导体发光元件和光接收元件 产生的热量。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 根据下面结合以下附图对某些优选实施例进行的描述，本发明的上述特征和优点 将会更加明显。
[0039] 图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的半导体光源单元的结构。
[0040] 图2示意性地示出了包括半导体光源单元的物体测量装置。
[0041] 图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的半导体光源单元的结构的另一 个示例。
[0042] 图4示出了将半导体光源单元应用到物体测量装置的光接收器的情况。
[0043] 图5示出了出口尺寸被设计为大于入口尺寸情况下的半导体光源单元的结构。
[0044] 图6示出了在使用半导体光源单元的造纸工艺中使用的传统红外水分传感器。
[0045] 图7示出了传统的用于光源的冷却结构。
【具体实施方式】
[0046] 下面将参考示例实施例来描述本发明。【专利附图】
【附图说明】了实施例中的半导体光源单元以 及安装有该半导体光源单元的片状物体测量装置。每个示出部分的尺寸、厚度等可能不同 于实际装置的每个部分的尺寸、厚度等。
[0047] 本领域的技术人员将认识到使用本发明的教导能够实现很多替换实施例，因此本 发明不限于在此处出于说明的目而示出的实施例。
[0048] 图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的半导体光源单元100的结构。如 图1所示，半导体光源单元1〇〇包括：多个半导体发光元件101 ;第一散热器102 ;光源封装 件103 ;以及第一绝缘机壳110。
[0049] 半导体发光元件101发射光L。光源封装件103安装有该多个半导体发光元件 101。具体地，光源封装件103具有第一表面103a和与该第一表面103a相对的第二表面 103b。半导体发光兀件101邻近光源封装件103的第一表面103a而固定。
[0050] 光源封装件103具有从第二表面103b向外延伸的内反射器104。内反射器104是 锥形的以便朝向其延伸方向变得更宽。内反射器104的形状可以是但不限于金字塔形。
[0051] 从半导体发光元件101发射的光L穿过内反射器104进入将稍后描述的第一绝缘 机壳的第一表面ll〇a。部分的光L被内反射器104的内表面反射。
[0052] 此外，第一散热器102邻近光源封装件103的第一表面103a而固定。由此，由半导 体发光兀件101产生的热量经由光源封装件103的第一表面103a传输到第一散热器102。
[0053] 第一绝缘机壳110包覆各半导体发光兀件101、第一散热器102以及光源封装件 103,以防止这些元件暴露于外部空气中。第一绝缘机壳110的形状可以是但不限于大致为 矩形或圆柱形。在图1所示的示例中，第一绝缘机壳110不仅包覆光源封装件103,而且还 包覆整个内反射器104。
[0054] 第一绝缘机壳110具有：第一表面110a，其接收从各半导体发光元件101发射的 光L ;以及第二表面110b，其与第一表面110a相对。此外，第一绝缘机壳110具有第一侧表 面110c和与该第一侧表面110c相对的第二侧表面110d。第一侧表面110c和第二侧表面 110d每个都与第一表面110a和第二表面110b这两者相接。
[0055] 第一绝缘机壳110的第一侧表面110c和第二侧表面110d以及第二表面110b可 以由具有高隔热性能的阻燃树脂(例如，聚丙烯)制成。此外，第一绝缘机壳110的第一表面 110a可以由针对半导体发光元件101发射的光L的波长具有高透射率的材料制成。例如， 在将半导体光源单元1〇〇应用到红外水分传感器的情况下，第一绝缘机壳110的第一表面 ll〇a可由具有低热导率并且在近红外区至红外区具有高透射率的树脂制成，例如，PTFE(聚 四氟乙烯)。
[0056] 此处，使用固定部件113将光源封装件103固定到第一绝缘机壳110的第一侧表 面ll〇c，使得第一散热器102比光源封装件103更靠近第一绝缘机壳110的第二表面101b。
[0057] 此外，第一散热器102具有多个朝向第一绝缘机壳110的第二表面110b延伸的散 热片102a，从而有效地释放从半导体发光元件101传输的热量。
[0058] 第一绝缘机壳110的第一侧表面110c和第二侧表面110d分别具有引入冷空气的 第一入口 111和排出内部空气的第一出口 112。第一入口 111和第一出口 112被布置为使 得第一入口 111、第一出口 112以及第一散热器102距第一绝缘机壳110的第一表面110a 的距离基本相等。在实际操作时，第一入口 111和第一出口 112与管道(未示出）连通以便 通过第一入口 111引入干燥空气以及通过第一出口 112排出内部空气。绝缘机壳110和管 道具有密封结构以防止外部空气被引入其中。
[0059] 半导体发光元件101可包括LED、LD等。半导体发光元件101从驱动电路(未示 出）接收电流，从而发光。从各半导体发光元件101发射的光L可以是可见光或不可见光。 假设在本实施例中各半导体发光元件101发射红外光。从各半导体发光元件101发射的光 L被内反射器104多次反射。因此，反射光的行进方向受到调整，之后反射光从第一绝缘机 壳110的第一表面110a输出（射出）。
[0060] 由于绝缘机壳110不仅包覆各半导体发光兀件101还包覆第一散热器102,所以 第一散热器102不太可能受到半导体光源单元100外部的外部空气的温度的影响。基于此 原因，散热器102的热量释放不会由于外部空气温度的影响而被抑制。此外，由于绝缘机壳 110具有第一入口 111和第一出口 112,因此即使在外部空气的温度高的情况下，热量也可 以从第一散热器102有效排出。所以，可以充分地冷却在高亮度水平下操作的半导体发光 元件101。
[0061] 具有上述结构的半导体光源单元100安装在如图2所示的物体测量装置上并且被 用作红外水分传感器的光源。
[0062] 图2示意性地示出了包括半导体光源单元100的物体测量装置200。物体测量装 置200包括框架210、上部头（head) 220、和下部头230。作为被测量的物体的纸张400通 过辊等(未示出)朝箭头A所示的方向移动穿过框架210。上部头220可移动地安装在框架 210的上梁210a上，并从纸张400的正面400a侧测量纸张400。下部头230可移动地安装 在框架210的下梁210b上，并从纸张400的背面400b侧测量纸张400。
[0063] 上部头220和下部头230同时在垂直于片状物移动方向A的方向B上来回移动， 从而从纸张400的正面400a和背面400b两侧来测量纸张400的相同区域。纸张400的测 量区域勾勒出如图2所示的线条Z表示的锯齿形轨迹。
[0064] 半导体光源单元100例如安装在上部头220上，并且朝纸张400的正面400a侧发 射具有不同波长的多个红外光。在这种情况下，包括光接收元件的检测器安装在下部头230 上，以接收具有不同波长的红外光。此处，半导体光源单元1〇〇可以用作颜色传感器、厚度 传感器、重量传感器等。
[0065] 通常，物体测量装置200用在高温环境中。即使在高温环境中，由于半导体光源单 兀100的各半导体发光兀件101和第一散热器102也被第一绝缘机壳110包覆，从而经由 第一散热器102有效地释放由各半导体发光兀件101产生的热量。
[0066] 尽管在上述实施例中说明了第一绝缘机壳110包覆了整个内反射器104,但是内 反射器可以从第一绝缘机壳110的第一表面ll〇a部分地突出，如图3所示。在内反射器 104未被第一绝缘机壳110完全包覆的这种情况下，第一绝缘机壳110的第一表面110a不 需要由针对各半导体发光元件101发射的光L的波长具有高透射率的材料制成。相反，第 一绝缘机壳110的第一表面ll〇a可以由与第一绝缘机壳110的第二表面110b以及第一侧 表面110c和第二侧表面110d相同的材料制成。
[0067] 此外，电制冷元件(例如，帕尔贴制冷元件)可以放置在半导体发光元件101组和第 一散热器102之间。在这种情况下，温度传感器被放置为靠近半导体发光元件101组。于 是，根据温度来控制电制冷元件的操作，从而无论通过第一入口 111引入的空气的温度如 何变化，仍可以使各半导体发光元件101的温度保持恒定。
[0068] 在将半导体光源单元100应用到如图2所示的物体测量装置200的上部头220的 情况下，本发明还适用于安装在下部头230上的检测器。
[0069] 图4示出了将本发明应用到安装在如图2所示的物体测量装置200的下部头230 上的光接收器300的示例。如图4所示，光接收器300包括：检测器301 ;第二散热器303 ; 以及第二绝缘机壳310。
[0070] 检测器301包括光接收元件302,该光接收元件接收从安装在上部头220上的半导 体光源单元100输出的光L。在上述示例中，从半导体光源单元100输出的光L穿过纸张 400并被光接收元件302接收。检测器301具有：第一表面301a，其与光源封装件103的第 二表面103b相对；以及第二表面301b，其与第一表面301a相对。
[0071] 第二散热器303位于检测器301的外部并且邻近检测器310的第二表面301b而 固定。
[0072] 第二绝缘机壳310包覆检测器301和第二散热器303以防止检测器301和第二散 热器303暴露于外部空气。
[0073] 第二绝缘机壳310具有：第一表面310a，其接收从安装在上部头220上的半导体 光源单兀100输出的光L ;以及第二表面310b，其与第一表面310a相对。此外，第二绝缘机 壳310具有第一侧表面310c和与第一侧表面310c相对的第二侧表面310d。第一侧表面 310c和第二侧表面310每个都与第一表面310a和第二表面310b二者相接。
[0074] 此处，使用固定部件313将检测器301固定到第二绝缘机壳310的第一侧表面 310c，使得第二散热器303比检测器301更靠近第二绝缘机壳310的第二表面310b。
[0075] 此外，第二绝缘机壳310的第一侧表面310c和第二侧表面310d分别具有引入冷 空气的第二入口 311和排出内部空气的第二出口 312。光接收元件302产生少量的热，但是 其受到由温度引起的热噪声的影响。基于此原因，通过使用上述冷却结构，可以实现信噪比 (S/N)的增强。此处，绝缘机壳310的形状可以是但不限于大致为矩形或圆柱形。
[0076] 此处，第二绝缘机壳310的第一侧表面310c和第二侧表面310d以及第二表面 310b可由具有高隔热性能的阻燃树脂(例如，聚丙烯)制成。此外，第二绝缘机壳310的第一 表面310a可由针对半导体发光元件101发射的光L的波长具有高透射率的材料制成。例 如，在将半导体光源单元100应用到红外水分传感器的情况下，第二绝缘机壳310的第一表 面310a可由具有低热导率并且在近红外区至红外区具有高透射率的树脂制成，例如，PTFE (聚四氟乙烯)。
[0077] 第二散热器303具有朝第二绝缘机壳310的第二表面310b延伸的多个散热片 303a，从而有效地释放从光接收元件302传输的热量。
[0078] 此外，可以进行这样的配置：使图1和图3中所示的第一绝缘机壳110的第二出口 112 (或图4中所示的第二绝缘机壳310的第二出口 312)的尺寸D1大于第一入口 111 (第 二入口 311)的尺寸D2使得通过第一入口 111 (第二入口 311)快速引入少量的压缩空气。 因此，通过第一入口 111 (第二入口 311)引入的空气进入第一绝缘机壳110 (第二绝缘机壳 310)并绝热膨胀，从而实现进一步的冷却效果。
[0079] 本文中使用的下列方向术语"向前"、"向后"、"在……上面"、"向下"、"垂直"、"水 平"、"在……下面"、"横向"以及任何其它类似的方向术语指的是装备有本发明的设备的那 些方向。因而，被用于描述本发明的这些术语应当被解释为相对于装备有本发明的设备。
[0080] 术语"配置"用于描述包括被构造和/或程序化以执行期望功能的硬件和/或软 件的装置的组件、零件或部件。
[0081] 本文中使用的诸如"基本上"、"大约"以及"近似"之类的程度术语意即被修饰的 词语的合理量的误差，该误差不会显著改变最终结果。例如，这些术语可以被理解为包括被 修饰的词语的至少±5%的误差，前提是该误差不会否定被修饰的词的含义。
[〇〇82] 显然本发明不限于上述实施例，并且本发明可以在不脱离本发明的范围和精神的 情况下进行修改和变化。
【权利要求】
1. 一种半导体光源单元，包括： 光源封装件，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面； 半导体发光元件，其包括在所述光源封装件内并且被布置为邻近所述光源封装件的第 一表面，所述半导体发光兀件被配置为发射光； 第一散热器，其位于所述光源封装件的外部并且被布置为邻近所述光源封装的第一表 面，所述第一散热器被配置为经由所述光源封装件的第一表面接收由所述半导体发光元件 产生的热量；以及 第一绝缘机壳，其具有第一入口和第一出口，并且包覆所述光源封装件和所述第一散 热器，以防止所述光源封装件和所述第一散热器暴露于外部空气。
2. 根据权利要求1所述的半导体光源单元，其中所述光源封装件具有从所述第二表面 向外延伸的内反射器，所述内反射器被配置为反射光。
3. 根据权利要求2所述的半导体光源单元，其中所述内反射器是锥形的，以便朝向所 述内反射器的延伸方向变得更宽。
4. 根据权利要求2所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳完全地包覆所述内 反射器。
5. 根据权利要求2所述的半导体光源单元，其中所述内反射器从所述第一绝缘机壳部 分地突出。
6. 根据权利要求1所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳具有第一表面和第 二表面，所述第一表面被配置为接收光，所述第二表面与所述第一表面相对，并且 所述第一散热器比所述光源封装件更靠近所述第一绝缘机壳的第二表面。
7. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳具有第一侧表面和 与所述第一侧表面相对的第二侧表面，所述第一侧表面和第二侧表面每个都与所述第一表 面和所述第二表面相接， 所述第一侧表面和所述第二侧表面分别具有所述第一入口和所述第一出口，并且 所述第一入口、所述第一出口以及所述第一散热器距离所述第一绝缘机壳的第一表面 基本上等距。
8. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳的第一表面由针对 所述光的波长具有高透射率的材料制成。
9. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳的第一表面和第二 表面以及第一侧表面和第二侧表面由相同材料制成。
10. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳的第二表面由具 有高绝缘性和高阻燃性的树脂制成。
11. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一散热器具有朝所述第一绝 缘机壳的第二表面延伸的多个散热片。
12. 根据权利要求1所述的半导体光源单元，其中所述第一出口的尺寸大于所述第一 入口的尺寸。
13. -种物体测量装置，其包括根据权利要求1至12中的任意一项所述的半导体光源 单元。
14. 根据权利要求13所述的物体测量装置，进一步包括： 检测器，其具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述光源封装件的第二表面相 对，所述第二表面与所述第一表面相对，所述检测器包括被配置为接收光的光接收元件； 第二散热器，其位于所述检测器外部，所述第二散热器被布置为邻近所述检测器的第 二表面并且被配置为经由所述检测器的第二表面接收由所述光接收元件产生的热量；以及 第二绝缘机壳，其具有第二入口和第二出口，并且包覆所述检测器和所述第二散热器， 以防止所述检测器和所述第二散热器暴露于外部空气。
15. 根据权利要求14所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳具有第一表面和第 二表面，所述第一表面被配置为接收光，所述第二表面与所述第一表面相对，并且 所述检测器比所述第二散热器更靠近所述第二绝缘机壳的第一表面。
16. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳具有第一侧表面和 与所述第一侧表面相对的第二侧表面，所述第一侧表面和第二侧表面每个都与所述第一表 面和所述第二表面相接，并且 所述第一侧表面和所述第二侧表面分别具有所述第二入口和所述第二出口。
17. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳的第一表面由针对 所述光的波长具有高透射率的材料制成。
18. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳的第二表面由具有 高绝缘性的阻燃树脂制成。
19. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二散热器具有朝向所述第二绝 缘机壳的第二表面延伸的多个散热片。
20. 根据权利要求14所述的物体测量装置，其中所述第二出口的尺寸大于所述第二入 口的尺寸。
【文档编号】G01N21/01GK104111224SQ201410154981
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】市泽康史, 节田和纪, 小林文彦, 千田直道 申请人:横河电机株式会社
【专利摘要】本发明公开了一种半导体光源单元和一种物体测量装置，根据本发明一个实施例的半导体光源单元包括但不限于：光源封装件；半导体发光元件；第一散热器；以及第一绝缘机壳。所述光源封装件具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面。所述半导体发光元件包括在所述光源封装件内，被布置为邻近该光源封装的第一表面，并且被配置为发射光。所述第一散热器在所述光源封装件的外部，被布置为邻近该光源封装的第一表面，并且被配置为经由该光源封装件的第一表面接收由所述半导体发光元件产生的热量。所述第一绝缘机壳具有第一入口和第一出口并且包覆所述光源封装件和所述第一散热器，以防止所述光源封装和所述第一散热器暴露于外部空气。
【专利说明】半导体光源单元以及物体测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量装置的半导体光源。特别地，本发明涉及适用于在高温环境中使 用的物体测量装置的半导体光源单元。
[0002] 本发明要求于2013年4月22日提交的日本专利申请第2013-089032号的优先权， 其全部内容通过引用合并于此。
【背景技术】
[0003] 在造纸工艺、树脂薄膜制造工艺等中，通过测量产品的含水量、颜色、厚度等来控 制该产品的质量。用于这种测量的典型的测量装置发射光到诸如纸张或树脂薄膜之类的片 状物体，再接收透射或反射的光，从而执行所述测量。
[0004] 传统上，主要采用具有宽且连续光谱的卤素灯作为用于使用光的测量装置的光 源。近年来，已采用诸如LED (发光二极管）之类的半导体光源。诸如LED之类的半导体光 源体积小寿命长，光电转换效率高，并且产生的热量少。此外，可以从半导体光源获得具有 期望波长的光，并且可以对该半导体光源执行电气改造。由于这些原因，不再需要分光光学 系统以及机械调整组件，从而简化了测量装置的配置。
[0005] 例如，日本专利申请特许公开第2012-173249号以及第2004-94115号公开了一种 在造纸工艺中使用的红外水分传感器，如图6所示，该传感器包括半导体光源单元500。对 于图6所示的半导体光源单元500,发射有限波长的光的多个半导体发光元件520 (诸如LD 或LED)以窄间距安装在基座530上，并且尽可能地靠近金字塔形的内反射器510的光接收 端 510a。
[0006] 发光元件520包括：发射具有可被水吸收但不可被纤维素吸收的波长的光的元 件；发射具有不可被水吸收但可被纤维素吸收的波长的光的元件；发射具有不可被水和纤 维素吸收的波长的光的元件。
[0007] 在从各发光元件520发射的光中，相对于内反射器510的光轴以较大的角度θ 1 发射的光L1在发射之后立即被内反射器510的反射表面反射，然后被该反射表面再次反 射，从而以小角度Θ 2射入内反射器510的光输出端510b。换句话说，每次在光L1被锥形 反射表面反射时，反射光相对于光轴的角度减小。另一方面，以相对小的角度发射的光L2 被反射表面靠近光输出端510b的部分反射并且反射光相对于光轴的角度被进一步减小。
[0008] 由此，通过使用内反射器510,以不同角度发射的光LI、L2在光输出端510b处聚 集为与光轴基本平行的光束，如此射入纸张400,从而实现光束的有效使用。通常，光输出端 510b的优选尺寸是十几毫米到几十毫米。另一方面，诸如LED之类的半导体光源的优选尺 寸基本上是几毫米，不过采用上述方式能够容易地获得合适尺寸的输出光。
[0009] 作为测量标本的纸张400被放置为距离内反射器510的光输出端510b几毫米远。 检测器540被放置在纸张400下方离纸张400几毫米远的地方，并且基本上放置在内反射 器510的光轴上。检测器540装备有接收从光输出端510b射出并通过纸张400的光束的 光接收元件542。检测器540的测量结果被发送到控制装置，该控制装置控制红外水分传感 器(未示出）并根据光的每个波长的透射/衰减率来计算纸张400的含水量。
[0010] 通常，使用光的测量装置需要高亮度光源。半导体光源比卤素灯等产生更少的热 量，但是其对热敏感。如果半导体光源经受高温，可能出现发光效率降低、发光波长变化、寿 命缩短等情况。由于这个原因，在高亮水平下操作半导体光源需要一些冷却结构。
[0011] 如图7所示，用于光源的通用冷却结构600包括诸如散热片之类的散热器620,该 散热器安装在半导体光源610的底座上。散热器670暴露于外部空气中，并且释放半导体 光源610产生的热。此外，冷却结构600的侧表面具有连通到围绕半导体光源610设置的 中空空气层630的通风孔640a和640b。由此，被半导体光源610加热的空气通过通风孔 640a和640b释放到外部。
[0012] 此外，在一些情况下，诸如帕尔贴（Pe 11 i er )制冷元件之类的电制冷元件被放置在 半导体光源610和散热器620之间，从而加速半导体光源610产生的热量向散热器620的 传输。
[0013] 传统的用于冷却光源的结构有效地将由该光源产生的热量传输到暴露于外部空 气中的散热器，使得热量释放到散热器外部，从而避免了该光源温度的升高。在这种情况 下，要求外部空气的温度，即散热器外围的温度，充分地低于光源温度。
[0014] 然而，存在用于高温环境下的工业测量装置。例如，用在造纸工艺中的片状物体测 量装置总是经受高温(例如60°C至70°C)。出于预防结露的原因，在这种环境下使用的片状 物体测量装置要求整个测量装置的温度在其使用期间保持与外部空气的温度基本相同。
[0015] 由于这个原因，对于不会产生如卤素灯所产生的那么多的热量的半导体光源，半 导体光源的温度和环境温度之间的差异较小，从而导致通过散热器释放热量的效果较差。 例如，在高温环境中在如图7所示的冷却结构600中使用光源的情况下，无法期望散热器 620会释放热量。此外，在外部空气温度高于光源温度的情况下，热量会通过散热器620进 入冷却结构，导致半导体光源610的温度升高。
[0016] 甚至在将诸如帕尔贴制冷元件之类的电制冷元件放置在半导体光源610和散热 器620之间的情况下，如果散热器620不充分释放热量，则半导体光源610还会受到由电制 冷元件产生的热量的影响，从而无法实现冷却效果。
【发明内容】
[0017] 根据本发明一个实施例的半导体光源单元包括但不限于：光源封装件；半导体发 光兀件；第一散热器；以及第一绝缘机壳。所述光源封装件具有第一表面和与该第一表面 相对的第二表面。所述半导体发光元件包括在所述光源封装件内，其被布置为邻近该光源 封装件的第一表面，并且被配置为发射光。所述第一散热器位于所述光源封装件外部，被布 置为邻近该光源封装件的第一表面，并且被配置为经由该光源封装件的第一表面接收由所 述半导体发光元件产生的热量。所述第一绝缘机壳具有第一入口和第一出口并且包覆所 述光源封装件和所述第一散热器，以防止所述光源封装件和所述第一散热器暴露于外部空 气。
[0018] 关于上述半导体光源单元，所述光源封装件可具有从所述第二表面向外延伸的内 反射器，该内反射器被配置为反射所述光。
[0019] 关于上述半导体光源单元，所述内反射器可以是锥形的，以便朝向该内反射器的 延伸方向变得更宽。
[0020] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳可完全地包覆所述内反射器。
[0021] 关于上述半导体光源单元，所述内反射器可从所述第一绝缘机壳部分地突出。
[0022] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳可具有第一表面和第二表面，所述 第一表面被配置为接收所述光，所述第二表面与所述第一表面相对。所述第一散热器可比 所述光源封装件更靠近所述第一绝缘机壳的第二表面。
[0023] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳可具有第一侧表面和与该第一侧表 面相对的第二侧表面。该第一和第二侧表面每个都与所述第一和第二表面相接。该第一和 第二侧表面分别具有所述第一入口和所述第一出口。所述第一入口、所述第一出口以及所 述第一散热器距离所述第一绝缘机壳的第一表面可以基本上等距。
[0024] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳的第一表面可以由针对所述光的波 长具有高透射率的材料制成。
[0025] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳的第一和第二表面以及第一和第二 侧表面可由相同材料制成。
[0026] 关于上述半导体光源单元，所述第一绝缘机壳的第二表面可以由具有高绝缘性和 高阻燃性的树脂制成。
[0027] 关于上述半导体光源单元，所述第一散热器可具有朝向所述第一绝缘机壳的第二 表面延伸的多个散热片。
[0028] 关于上述半导体光源单元，所述第一出口的尺寸可大于所述第一入口的尺寸。
[0029] 根据本发明的另一个实施例的物体测量装置包括但不限于上述半导体光源单元。
[0030] 上述物体测量装置可进一步包括检测器、第二散热器和第二绝缘机壳。所述检测 器具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，该第一表面与所述光源封装件的第二表 面相对。该检测器包括被配置为接收光的光接收元件。所述第二散热器位于所述检测器的 外部，该第二散热器被布置为邻近所述检测器的第二表面布置并且被配置为经由所述检测 器的第二表面接收由所述光接收元件产生的热量。所述第二绝缘机壳具有第二入口和第二 出口，并且包覆所述检测器和所述第二散热器，以防止所述检测器和所述第二散热器暴露 于外部空气。
[0031] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳可具有第一表面和与该第一表面相对 的第二表面，该第一表面被配置为接收光。所述检测器可比所述第二散热器更靠近所述第 二绝缘机壳的第一表面。
[0032] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳可具有第一侧表面和与该第一侧表面 相对的第二侧表面，该第一侧表面和第二侧表面每个都与所述第一和第二表面相接。所述 第一和第二侧表面分别具有所述第二入口和所述第二出口。
[0033] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳的第一表面可由针对所述光的波长具 有高透射率的材料制成。
[0034] 关于上述物体测量装置，所述第二绝缘机壳的第二表面可由具有高绝缘性的阻燃 树脂制成。
[0035] 关于上述物体测量装置，所述第二散热器可具有朝向所述第二绝缘机壳的第二表 面延伸的多个散热片。
[0036] 关于上述物体测量装置，所述第二出口的尺寸可大于所述第二入口的尺寸。
[0037] 根据本发明的实施例，即使在高温环境中使用半导体光源单元和物体测量装置， 也可以分别通过第一散热器和第二散热器来有效地释放由半导体发光元件和光接收元件 产生的热量。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 根据下面结合以下附图对某些优选实施例进行的描述，本发明的上述特征和优点 将会更加明显。
[0039] 图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的半导体光源单元的结构。
[0040] 图2示意性地示出了包括半导体光源单元的物体测量装置。
[0041] 图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的半导体光源单元的结构的另一 个示例。
[0042] 图4示出了将半导体光源单元应用到物体测量装置的光接收器的情况。
[0043] 图5示出了出口尺寸被设计为大于入口尺寸情况下的半导体光源单元的结构。
[0044] 图6示出了在使用半导体光源单元的造纸工艺中使用的传统红外水分传感器。
[0045] 图7示出了传统的用于光源的冷却结构。
【具体实施方式】
[0046] 下面将参考示例实施例来描述本发明。【专利附图】
【附图说明】了实施例中的半导体光源单元以 及安装有该半导体光源单元的片状物体测量装置。每个示出部分的尺寸、厚度等可能不同 于实际装置的每个部分的尺寸、厚度等。
[0047] 本领域的技术人员将认识到使用本发明的教导能够实现很多替换实施例，因此本 发明不限于在此处出于说明的目而示出的实施例。
[0048] 图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的半导体光源单元100的结构。如 图1所示，半导体光源单元1〇〇包括：多个半导体发光元件101 ;第一散热器102 ;光源封装 件103 ;以及第一绝缘机壳110。
[0049] 半导体发光元件101发射光L。光源封装件103安装有该多个半导体发光元件 101。具体地，光源封装件103具有第一表面103a和与该第一表面103a相对的第二表面 103b。半导体发光兀件101邻近光源封装件103的第一表面103a而固定。
[0050] 光源封装件103具有从第二表面103b向外延伸的内反射器104。内反射器104是 锥形的以便朝向其延伸方向变得更宽。内反射器104的形状可以是但不限于金字塔形。
[0051] 从半导体发光元件101发射的光L穿过内反射器104进入将稍后描述的第一绝缘 机壳的第一表面ll〇a。部分的光L被内反射器104的内表面反射。
[0052] 此外，第一散热器102邻近光源封装件103的第一表面103a而固定。由此，由半导 体发光兀件101产生的热量经由光源封装件103的第一表面103a传输到第一散热器102。
[0053] 第一绝缘机壳110包覆各半导体发光兀件101、第一散热器102以及光源封装件 103,以防止这些元件暴露于外部空气中。第一绝缘机壳110的形状可以是但不限于大致为 矩形或圆柱形。在图1所示的示例中，第一绝缘机壳110不仅包覆光源封装件103,而且还 包覆整个内反射器104。
[0054] 第一绝缘机壳110具有：第一表面110a，其接收从各半导体发光元件101发射的 光L ;以及第二表面110b，其与第一表面110a相对。此外，第一绝缘机壳110具有第一侧表 面110c和与该第一侧表面110c相对的第二侧表面110d。第一侧表面110c和第二侧表面 110d每个都与第一表面110a和第二表面110b这两者相接。
[0055] 第一绝缘机壳110的第一侧表面110c和第二侧表面110d以及第二表面110b可 以由具有高隔热性能的阻燃树脂(例如，聚丙烯)制成。此外，第一绝缘机壳110的第一表面 110a可以由针对半导体发光元件101发射的光L的波长具有高透射率的材料制成。例如， 在将半导体光源单元1〇〇应用到红外水分传感器的情况下，第一绝缘机壳110的第一表面 ll〇a可由具有低热导率并且在近红外区至红外区具有高透射率的树脂制成，例如，PTFE(聚 四氟乙烯)。
[0056] 此处，使用固定部件113将光源封装件103固定到第一绝缘机壳110的第一侧表 面ll〇c，使得第一散热器102比光源封装件103更靠近第一绝缘机壳110的第二表面101b。
[0057] 此外，第一散热器102具有多个朝向第一绝缘机壳110的第二表面110b延伸的散 热片102a，从而有效地释放从半导体发光元件101传输的热量。
[0058] 第一绝缘机壳110的第一侧表面110c和第二侧表面110d分别具有引入冷空气的 第一入口 111和排出内部空气的第一出口 112。第一入口 111和第一出口 112被布置为使 得第一入口 111、第一出口 112以及第一散热器102距第一绝缘机壳110的第一表面110a 的距离基本相等。在实际操作时，第一入口 111和第一出口 112与管道(未示出）连通以便 通过第一入口 111引入干燥空气以及通过第一出口 112排出内部空气。绝缘机壳110和管 道具有密封结构以防止外部空气被引入其中。
[0059] 半导体发光元件101可包括LED、LD等。半导体发光元件101从驱动电路(未示 出）接收电流，从而发光。从各半导体发光元件101发射的光L可以是可见光或不可见光。 假设在本实施例中各半导体发光元件101发射红外光。从各半导体发光元件101发射的光 L被内反射器104多次反射。因此，反射光的行进方向受到调整，之后反射光从第一绝缘机 壳110的第一表面110a输出（射出）。
[0060] 由于绝缘机壳110不仅包覆各半导体发光兀件101还包覆第一散热器102,所以 第一散热器102不太可能受到半导体光源单元100外部的外部空气的温度的影响。基于此 原因，散热器102的热量释放不会由于外部空气温度的影响而被抑制。此外，由于绝缘机壳 110具有第一入口 111和第一出口 112,因此即使在外部空气的温度高的情况下，热量也可 以从第一散热器102有效排出。所以，可以充分地冷却在高亮度水平下操作的半导体发光 元件101。
[0061] 具有上述结构的半导体光源单元100安装在如图2所示的物体测量装置上并且被 用作红外水分传感器的光源。
[0062] 图2示意性地示出了包括半导体光源单元100的物体测量装置200。物体测量装 置200包括框架210、上部头（head) 220、和下部头230。作为被测量的物体的纸张400通 过辊等(未示出)朝箭头A所示的方向移动穿过框架210。上部头220可移动地安装在框架 210的上梁210a上，并从纸张400的正面400a侧测量纸张400。下部头230可移动地安装 在框架210的下梁210b上，并从纸张400的背面400b侧测量纸张400。
[0063] 上部头220和下部头230同时在垂直于片状物移动方向A的方向B上来回移动， 从而从纸张400的正面400a和背面400b两侧来测量纸张400的相同区域。纸张400的测 量区域勾勒出如图2所示的线条Z表示的锯齿形轨迹。
[0064] 半导体光源单元100例如安装在上部头220上，并且朝纸张400的正面400a侧发 射具有不同波长的多个红外光。在这种情况下，包括光接收元件的检测器安装在下部头230 上，以接收具有不同波长的红外光。此处，半导体光源单元1〇〇可以用作颜色传感器、厚度 传感器、重量传感器等。
[0065] 通常，物体测量装置200用在高温环境中。即使在高温环境中，由于半导体光源单 兀100的各半导体发光兀件101和第一散热器102也被第一绝缘机壳110包覆，从而经由 第一散热器102有效地释放由各半导体发光兀件101产生的热量。
[0066] 尽管在上述实施例中说明了第一绝缘机壳110包覆了整个内反射器104,但是内 反射器可以从第一绝缘机壳110的第一表面ll〇a部分地突出，如图3所示。在内反射器 104未被第一绝缘机壳110完全包覆的这种情况下，第一绝缘机壳110的第一表面110a不 需要由针对各半导体发光元件101发射的光L的波长具有高透射率的材料制成。相反，第 一绝缘机壳110的第一表面ll〇a可以由与第一绝缘机壳110的第二表面110b以及第一侧 表面110c和第二侧表面110d相同的材料制成。
[0067] 此外，电制冷元件(例如，帕尔贴制冷元件)可以放置在半导体发光元件101组和第 一散热器102之间。在这种情况下，温度传感器被放置为靠近半导体发光元件101组。于 是，根据温度来控制电制冷元件的操作，从而无论通过第一入口 111引入的空气的温度如 何变化，仍可以使各半导体发光元件101的温度保持恒定。
[0068] 在将半导体光源单元100应用到如图2所示的物体测量装置200的上部头220的 情况下，本发明还适用于安装在下部头230上的检测器。
[0069] 图4示出了将本发明应用到安装在如图2所示的物体测量装置200的下部头230 上的光接收器300的示例。如图4所示，光接收器300包括：检测器301 ;第二散热器303 ; 以及第二绝缘机壳310。
[0070] 检测器301包括光接收元件302,该光接收元件接收从安装在上部头220上的半导 体光源单元100输出的光L。在上述示例中，从半导体光源单元100输出的光L穿过纸张 400并被光接收元件302接收。检测器301具有：第一表面301a，其与光源封装件103的第 二表面103b相对；以及第二表面301b，其与第一表面301a相对。
[0071] 第二散热器303位于检测器301的外部并且邻近检测器310的第二表面301b而 固定。
[0072] 第二绝缘机壳310包覆检测器301和第二散热器303以防止检测器301和第二散 热器303暴露于外部空气。
[0073] 第二绝缘机壳310具有：第一表面310a，其接收从安装在上部头220上的半导体 光源单兀100输出的光L ;以及第二表面310b，其与第一表面310a相对。此外，第二绝缘机 壳310具有第一侧表面310c和与第一侧表面310c相对的第二侧表面310d。第一侧表面 310c和第二侧表面310每个都与第一表面310a和第二表面310b二者相接。
[0074] 此处，使用固定部件313将检测器301固定到第二绝缘机壳310的第一侧表面 310c，使得第二散热器303比检测器301更靠近第二绝缘机壳310的第二表面310b。
[0075] 此外，第二绝缘机壳310的第一侧表面310c和第二侧表面310d分别具有引入冷 空气的第二入口 311和排出内部空气的第二出口 312。光接收元件302产生少量的热，但是 其受到由温度引起的热噪声的影响。基于此原因，通过使用上述冷却结构，可以实现信噪比 (S/N)的增强。此处，绝缘机壳310的形状可以是但不限于大致为矩形或圆柱形。
[0076] 此处，第二绝缘机壳310的第一侧表面310c和第二侧表面310d以及第二表面 310b可由具有高隔热性能的阻燃树脂(例如，聚丙烯)制成。此外，第二绝缘机壳310的第一 表面310a可由针对半导体发光元件101发射的光L的波长具有高透射率的材料制成。例 如，在将半导体光源单元100应用到红外水分传感器的情况下，第二绝缘机壳310的第一表 面310a可由具有低热导率并且在近红外区至红外区具有高透射率的树脂制成，例如，PTFE (聚四氟乙烯)。
[0077] 第二散热器303具有朝第二绝缘机壳310的第二表面310b延伸的多个散热片 303a，从而有效地释放从光接收元件302传输的热量。
[0078] 此外，可以进行这样的配置：使图1和图3中所示的第一绝缘机壳110的第二出口 112 (或图4中所示的第二绝缘机壳310的第二出口 312)的尺寸D1大于第一入口 111 (第 二入口 311)的尺寸D2使得通过第一入口 111 (第二入口 311)快速引入少量的压缩空气。 因此，通过第一入口 111 (第二入口 311)引入的空气进入第一绝缘机壳110 (第二绝缘机壳 310)并绝热膨胀，从而实现进一步的冷却效果。
[0079] 本文中使用的下列方向术语"向前"、"向后"、"在……上面"、"向下"、"垂直"、"水 平"、"在……下面"、"横向"以及任何其它类似的方向术语指的是装备有本发明的设备的那 些方向。因而，被用于描述本发明的这些术语应当被解释为相对于装备有本发明的设备。
[0080] 术语"配置"用于描述包括被构造和/或程序化以执行期望功能的硬件和/或软 件的装置的组件、零件或部件。
[0081] 本文中使用的诸如"基本上"、"大约"以及"近似"之类的程度术语意即被修饰的 词语的合理量的误差，该误差不会显著改变最终结果。例如，这些术语可以被理解为包括被 修饰的词语的至少±5%的误差，前提是该误差不会否定被修饰的词的含义。
[〇〇82] 显然本发明不限于上述实施例，并且本发明可以在不脱离本发明的范围和精神的 情况下进行修改和变化。
【权利要求】
1. 一种半导体光源单元，包括： 光源封装件，其具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面； 半导体发光元件，其包括在所述光源封装件内并且被布置为邻近所述光源封装件的第 一表面，所述半导体发光兀件被配置为发射光； 第一散热器，其位于所述光源封装件的外部并且被布置为邻近所述光源封装的第一表 面，所述第一散热器被配置为经由所述光源封装件的第一表面接收由所述半导体发光元件 产生的热量；以及 第一绝缘机壳，其具有第一入口和第一出口，并且包覆所述光源封装件和所述第一散 热器，以防止所述光源封装件和所述第一散热器暴露于外部空气。
2. 根据权利要求1所述的半导体光源单元，其中所述光源封装件具有从所述第二表面 向外延伸的内反射器，所述内反射器被配置为反射光。
3. 根据权利要求2所述的半导体光源单元，其中所述内反射器是锥形的，以便朝向所 述内反射器的延伸方向变得更宽。
4. 根据权利要求2所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳完全地包覆所述内 反射器。
5. 根据权利要求2所述的半导体光源单元，其中所述内反射器从所述第一绝缘机壳部 分地突出。
6. 根据权利要求1所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳具有第一表面和第 二表面，所述第一表面被配置为接收光，所述第二表面与所述第一表面相对，并且 所述第一散热器比所述光源封装件更靠近所述第一绝缘机壳的第二表面。
7. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳具有第一侧表面和 与所述第一侧表面相对的第二侧表面，所述第一侧表面和第二侧表面每个都与所述第一表 面和所述第二表面相接， 所述第一侧表面和所述第二侧表面分别具有所述第一入口和所述第一出口，并且 所述第一入口、所述第一出口以及所述第一散热器距离所述第一绝缘机壳的第一表面 基本上等距。
8. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳的第一表面由针对 所述光的波长具有高透射率的材料制成。
9. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳的第一表面和第二 表面以及第一侧表面和第二侧表面由相同材料制成。
10. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一绝缘机壳的第二表面由具 有高绝缘性和高阻燃性的树脂制成。
11. 根据权利要求6所述的半导体光源单元，其中所述第一散热器具有朝所述第一绝 缘机壳的第二表面延伸的多个散热片。
12. 根据权利要求1所述的半导体光源单元，其中所述第一出口的尺寸大于所述第一 入口的尺寸。
13. -种物体测量装置，其包括根据权利要求1至12中的任意一项所述的半导体光源 单元。
14. 根据权利要求13所述的物体测量装置，进一步包括： 检测器，其具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述光源封装件的第二表面相 对，所述第二表面与所述第一表面相对，所述检测器包括被配置为接收光的光接收元件； 第二散热器，其位于所述检测器外部，所述第二散热器被布置为邻近所述检测器的第 二表面并且被配置为经由所述检测器的第二表面接收由所述光接收元件产生的热量；以及 第二绝缘机壳，其具有第二入口和第二出口，并且包覆所述检测器和所述第二散热器， 以防止所述检测器和所述第二散热器暴露于外部空气。
15. 根据权利要求14所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳具有第一表面和第 二表面，所述第一表面被配置为接收光，所述第二表面与所述第一表面相对，并且 所述检测器比所述第二散热器更靠近所述第二绝缘机壳的第一表面。
16. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳具有第一侧表面和 与所述第一侧表面相对的第二侧表面，所述第一侧表面和第二侧表面每个都与所述第一表 面和所述第二表面相接，并且 所述第一侧表面和所述第二侧表面分别具有所述第二入口和所述第二出口。
17. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳的第一表面由针对 所述光的波长具有高透射率的材料制成。
18. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二绝缘机壳的第二表面由具有 高绝缘性的阻燃树脂制成。
19. 根据权利要求15所述的物体测量装置，其中所述第二散热器具有朝向所述第二绝 缘机壳的第二表面延伸的多个散热片。
20. 根据权利要求14所述的物体测量装置，其中所述第二出口的尺寸大于所述第二入 口的尺寸。
【文档编号】G01N21/01GK104111224SQ201410154981
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】市泽康史, 节田和纪, 小林文彦, 千田直道 申请人:横河电机株式会社
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