专利名称：双芯片激光照明器的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体激光器件，具体的说是应用于安防监控领域的双芯片激光照明。
背景技术：
高功率半导体激光器具有体积小，能量转化效率高的特点，自其发明以来，其输出 功率，可靠性不断得到提高。已经被广泛应用到工业，医疗，军事等领域。随着其制造成本 的不断降低，半导体激光器的应用已经逐渐延伸到一些民用领域。相对发光二极管而言，半 导体激光的亮度可以提高若干倍以上。基于高亮度的性能，半导体激光器在照明领域自然 得到重视。半导体激光照明器的照射距离取决于半导体激光器的发光功率。业界在几百米照 射范围内普遍使用单芯片激光器。在需要更远照射距离时，采用大功率光纤耦合模块。此 种方法制作成本高，不易于被用户接受。本发明提出使用双芯片激光器，既可以增加照射距 离，又不会大幅增加产品成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种适于安防监控用的高功率激光照明器。该照明器的发光 源由两只激光芯片组成并采用串联方式实行电连接。该双芯片被密封在一个与环境隔离的 区域，以保证激光芯片表面保持洁净状态。芯片所发出的光经过勻光片达到均勻化。所发 出的光束发散角根据照射距离和摄像机取景范围来调节。本发明的目的是通过以下技术方案来实现双芯片激光照明器，包括安装在热沉上的双芯片半导体激光器、风冷热沉、勻光装 置、光束发散角调节装置以及光束方向微调装置，其特征在于，所述双芯片半导体激光器由 陶瓷片、两个串联的半导体激光芯片、正极和负极组成，半导体激光芯片、正极和负极焊接 在陶瓷片上，双芯片半导体激光器作为发光体，密封在一风冷热沉和一光束发散角调节装 置中间。所述密封体安装在可以微调光束照射方向的基座上。所述双芯片半导体激光器由两个半导体激光芯片被焊接在一经过部分金属化的 陶瓷片表面，然后通过金属导线将两只芯片的上表面和所述陶瓷片的金属化层相连，形成 两只激光芯片的电串联连接。所述陶瓷片再焊接到一个金属热沉上面。该金属热沉作为激 光器的正极。所述金属热沉上方一侧有一长型金属导电体作为激光器负极。所述正负极用 一电绝缘片分开。所述陶瓷片的上表面部分金属化，陶瓷片的上表面由焊料盘、打线盘和绝缘带构 成。半导体激光芯片被焊接到焊料盘上面。焊接芯片后的陶瓷片再被焊接到金属热沉上面。双芯片半导体激光器用螺栓紧固在一散热器的端面，所述散热器用螺栓与照明器 支架连接。所述螺栓与散热器之间由电绝缘套筒隔开，所述散热器与照明器支架之间用一 密封圈实现密封。激光器发射出的激光通过安装在片架上的勻光片实现勻化，勻化后的光束通过可调光束发散角的光束输出透镜射出照明器。所述光束发散角的调节通过沿光轴可 移动的光学输出透镜实现，直流电机通过齿轮、驱动丝杆，带动丝杆上的装有光学输出透镜 的透镜架移动。透镜架的导向通过开口线性轴承控制，线性轴承内壁的滚珠组与透镜架外 壁完全滚动摩擦。驱动丝杆两端装有轴承，分别固定在照明器支架和照明器盖板之中，照明 器盖板用螺栓固定在照明器支架上。照明器配有一可变电阻，提供与输出透镜位置相应的 电信号，用作与摄像机聚焦同步控制。散热器由导热材料所制，在所述散热器的周边加工成多片散热片，所述散热器的 一端部具有圆柱状凸台，用以密封圈的定位。所述散热器端部有四个或多个机械安装孔，在 所述凸台上有一螺纹孔用以安装激光器件。所述照明器被安装在可以微调角度的底座上，以调整输出光束与摄像机聚焦同步 到目标上。所述调整座由调整座底座和上座及连接轴组成。底座和上座之间的角度通过连 接轴，由底部穿过光孔和螺纹孔相连的螺钉调节。水平方向角度以螺纹孔中的螺钉为轴通 过螺纹孔进行微调。然后用螺钉通过通孔固定，在底座上还均勻设置有四个固定孔。上述光源发光强度为单芯片激光光源的2倍，在相同环境下所述光源的最远照射 距离接近单芯片光源照射距离的2倍。所述风冷热沉确保及时散掉由光源芯片所产生的热 量，以保证激光器的正常运行而不致过热而损坏。所述热沉同时为激光器的正极。所述勻 光片起到勻化激光强度的作用。所述激光芯片被密封在所述热沉和所述勻光片之间，以保 证激光芯片表面保持洁净状态。
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。图1是本发明实施例所述的双芯片激光照明器的外形图；图2是双芯片半导体激光器的结构图；图3是双芯片半导体激光器的焊接示意图；图4是双芯片半导体激光器的焊接后结构外形图；图5是本发明实施例所述的双芯片激光照明器的装配图；图6是双芯片激光照明器的端面视图；图7是图6中H-H截面剖视图；图8是方向微调座的结构图。
具体实施例方式如图1-8所示，双芯片激光照明器，包括安装在热沉上的双芯片半导体激光器2、 风冷热沉、勻光装置、光束发散角调节装置以及光束方向微调装置，其特征在于，所述双芯 片半导体激光器2由陶瓷片2. 2、两个串联的半导体激光芯片2. 1、正极2. 4和负极2. 5组 成，半导体激光芯片2. 1、正极2. 4和负极2. 5焊接在陶瓷片2. 2上，双芯片半导体激光器2 作为发光体，密封在一风冷热沉和一光束发散角调节装置中间。所述密封体安装在可以微 调光束照射方向的基座上。所述双芯片半导体激光器2由两个半导体激光芯片2. 1被焊接在一经过部分金属 化的陶瓷片2. 2表面，然后通过金属导线2. 3将两只芯片的上表面和所述陶瓷片的金属化层相连，形成两只激光芯片的电串联连接。所述陶瓷片再焊接到一个金属热沉2. 4上面。该 金属热沉2. 4作为激光器的正极。所述金属热沉2. 4上方一侧有一长型金属导电体2. 5作 为激光器负极。所述正负极用一电绝缘片分开。所述陶瓷片2. 2的上表面部分金属化，陶瓷片2. 2的上表面由焊料盘2. 2. 2、打线 盘2. 2. 1和绝缘带2. 2. 3构成。半导体激光芯片2. 1被焊接到焊料盘2. 2. 2上面。焊接芯 片后的陶瓷片2. 2再被焊接到金属热沉2. 4上面。双芯片半导体激光器2用螺栓紧固在一散热器3的端面，所述散热器用螺栓1与 照明器支架4连接。所述螺栓1与散热器之间由电绝缘套筒11隔开，所述散热器与照明器 支架之间用一密封圈12实现密封。激光器发射出的激光通过安装在片架5上的勻光片6 实现勻化，勻化后的光束通过可调光束发散角的光束输出透镜19射出照明器。所述光束发 散角的调节通过沿光轴可移动的光学输出透镜实现，直流电机9通过齿轮14、15、16、驱动 丝杆17，带动丝杆17上的装有光学输出透镜的透镜架18移动。透镜架的导向通过开口线 性轴承7控制，线性轴承内壁的滚珠组与透镜架18外壁完全滚动摩擦。驱动丝杆两端装有 轴承13，分别固定在照明器支架4和照明器盖板8之中，照明器盖板8用螺栓20固定在照 明器支架上。照明器配有一可变电阻10，提供与输出透镜位置相应的电信号，用作与摄像机 聚焦同步控制。散热器3由导热材料所制，在所述散热器3的周边加工成多片散热片，所述散热器 3的一端部具有圆柱状凸台，用以密封圈12的定位。所述散热器3端部有四个或多个机械 安装孔，在所述凸台上有一螺纹孔用以安装激光器件。所述照明器被安装在可以微调角度的底座21上，以调整输出光束与摄像机聚焦 同步到目标上。所述调整座由调整座底座21. 1和上座21. 2及连接轴21. 3组成。底座21. 1 和上座21. 2之间的角度通过连接轴21. 3，由底部穿过光孔21. 1. 2和螺纹孔21. 2. 2相连的 螺钉调节。水平方向角度以螺纹孔21. 1.3中的螺钉为轴通过螺纹孔21. 1.4进行微调。然 后用螺钉通过通孔21. 1. 1固定，在底座上还均勻设置有四个固定孔21. 2. 1。以上显示和描述了应用于激光夜视系统的一种照明装置和其装配组成示意。本发 明不受上述实例的限制，在不脱离本发明原理的前提下，本发明还会有其他方式的变化和 改进。这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围，本发明要求保护范围由所附的权利 要求及其等效物界定。
权利要求
1.双芯片激光照明器，包括安装在热沉上的双芯片半导体激光器O)、风冷热沉、勻光 装置、光束发散角调节装置以及光束方向微调装置，所述双芯片半导体激光器O)由陶瓷 片(2. 2)、两个串联的半导体激光芯片(2. 1)、正极(2. 4)和负极(2. 5)组成，半导体激光芯 片(2. 1)、正极(2. 4)和负极(2. 5)焊接在陶瓷片(2. 2)上，双芯片半导体激光器O)作为 发光体，其特征在于，所述双芯片半导体激光器( 由两个半导体激光芯片(2. 1)被焊接在 一经过部分金属化的陶瓷片(2. 2)表面，然后通过金属导线(2. 3)将两只芯片的上表面和 所述陶瓷片的金属化层相连，形成两只激光芯片的电串联连接，所述陶瓷片再焊接到一个 金属热沉(2. 4)上面，该金属热沉(2. 4)作为激光器的正极，所述金属热沉(2. 4)上方一侧 有一长型金属导电体(2. 5)作为激光器负极，所述正负极用一电绝缘片分开。
2.根据权利要求1所述的双芯片激光照明器，其特征在于，所述陶瓷片(2.2)的上表面 部分金属化，陶瓷片(2. 2)的上表面由焊料盘(2. 2. 2)、打线盘(2. 2. 1)和绝缘带(2. 2. 3) 构成，半导体激光芯片(2. 1)被焊接到焊料盘(2. 2. 2)上面。
3.根据权利要求1所述的双芯片激光照明器，其特征在于，双芯片半导体激光器(2)用 螺栓紧固在一散热器C3)的端面，所述散热器用螺栓(1)与照明器支架(4)连接。所述螺栓 (1)与散热器之间由电绝缘套筒(11)隔开，所述散热器与照明器支架之间用一密封圈(12) 实现密封，直流电机(9)通过齿轮(14、15、16)、驱动丝杆(17)，带动丝杆(17)上的装有光 学输出透镜的透镜架(18)移动，透镜架(18)的导向通过开口线性轴承(7)控制，线性轴承 (17)内壁的滚珠组与透镜架(18)外壁完全滚动摩擦，驱动丝杆(17)两端装有轴承(13)， 分别固定在照明器支架(4)和照明器盖板(8)之中，照明器盖板(8)用螺栓00)固定在照 明器支架上。
4.根据权利要求1所述的双芯片激光照明器，其特征在于，散热器(3)由导热材料所 制，在所述散热器(3)的周边加工成多片散热片，所述散热器(3)的一端部具有圆柱状凸 台，用以密封圈(1 的定位，所述散热器C3)端部有四个或多个机械安装孔，在所述凸台上 有一螺纹孔用以安装激光器件。
5.根据权利要求1所述的双芯片激光照明器，其特征在于，所述照明器被安装在可 以微调角度的底座(21)上，所述调整座由调整座底座01.1)和上座01. 及连接轴 (21.3)组成，底座01.1)和上座Q1.2)之间的角度通过连接轴3)，由底部穿过光孔 (21. 1. 2)和螺纹孔2. 2)相连的螺钉调节，水平方向角度以螺纹孔1. 3)中的螺钉 为轴通过螺纹孔1.4)进行微调，然后用螺钉通过通孔1. 1)固定。
全文摘要
本发明公开的双芯片激光照明器，包括安装在热沉上的双激光芯片半导体激光器件、风冷热沉、匀光装置、光束发散角调节装置以及光束方向微调装置。其特征在于，所述激光照明器的光源为两只相互串联的半导体激光芯片，所述光源发光强度为单芯片激光光源的2倍，在相同环境下所述光源的最远照射距离接近单芯片光源照射距离的2倍。所述风冷热沉确保及时散掉由光源芯片所产生的热量，以保证激光器的正常运行而不致过热而损坏。所述热沉同时为激光器的正极。所述匀光片起到匀化激光强度的作用。所述激光芯片被密封在所述热沉和所述匀光片之间，以保证激光芯片表面保持洁净状态。
文档编号H01S5/024GK102074895SQ20101055086
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者张军, 李大明, 潘华东 申请人:无锡亮源激光技术有限公司