激光雷达光源及激光雷达的制作方法

1.本实用新型属于激光器技术领域，更具体地说，是涉及一种激光雷达光源及激光雷达。


背景技术：

2.激光雷达是一种通过发射激光光束来检测和定位目标信息的系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，即可获得目标的有关信息。
3.激光发射光源是激光雷达的重要组成部分，光源的性能对激光雷达测量精度、测量距离等有很大影响。光源通常设置在驱动板上，激光雷达为了提高探测距离和速度，需要增大单脉冲能量和脉冲重复频率，这样会使驱动板上封装的芯片和元器件产生大量的热量，而驱动板平均导热率仅为6.5w/m
·
k，造成驱动板上会堆积大量的热量，导致雷达光源输出功率降低和波长漂移，超过元器件和芯片的温度工作范围，影响其使用寿命。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种激光雷达光源及激光雷达，旨在解决现有技术中光源芯片设置在驱动板上，驱动板散热效果差，容易造成热量积聚，影响元气件和芯片使用寿命的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种激光雷达光源，包括：
6.散热载体；
7.驱动板，设于所述散热载体上；
8.热沉，设于所述散热载体上；
9.光源芯片，设于所述热沉上，所述光源芯片与所述驱动板电连接；以及
10.柱面镜，设于所述热沉上，并位于所述光源芯片的出光侧。
11.作为本技术另一实施例，所述激光雷达光源还包括：
12.芯片正极键合区，设于所述驱动板上，与所述光源芯片电连接；以及
13.芯片负极键合区，设于所述驱动板上，与所述热沉电连接。
14.作为本技术另一实施例，所述热沉上设有定位线，用于限定所述光源芯片的位置。
15.作为本技术另一实施例，所述热沉上还设有支架，所述支架上具有定位槽，所述柱面镜卡装于所述定位槽内，所述支架用于限定所述柱面镜的位置。
16.作为本技术另一实施例，所述散热载体上设有定位块，所述热沉的一侧边贴合于所述定位块，所述定位块用于限定所述热沉的位置。
17.作为本技术另一实施例，所述散热载体上设有定位腔，所述热沉的底部嵌装于所述定位腔内。
18.作为本技术另一实施例，所述热沉的外表面设有金锡焊料，光源芯片通过金锡焊料焊接固定在热沉上。
19.作为本技术另一实施例，所述驱动板通过螺纹连接件与所述散热载体连接，或所述驱动板粘结于所述散热载体上。
20.作为本技术另一实施例，所述柱面镜的芯径为50um
‑
200um。
21.本实用新型提供的激光雷达光源的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型激光雷达光源将光源芯片通过热沉设置在散热载体上。散热载体的散热效率优于驱动板的散热效率，在增加单脉冲能量和脉冲重复频率时产生的大量的热量通过热沉和散热载体快速向外散发。同时，其他元器件设置在驱动板上，光源芯片设置在热沉上，光源芯片不易与其他元器件发生热传递，避免其他元器件温度过高影响其使用寿命。
22.本实用新型还提供一种激光雷达，包括上述任意一项所述的激光雷达光源。
23.本实用新型提供的激光雷达的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型激光雷达采用了上述的激光雷达光源，有益效果与上述激光雷达光源的有益效果类似，在此不再赘述。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例一提供的激光雷达光源的结构示意图；
26.图2为图1中a部的局部放大图；
27.图3为图2的主视图；
28.图4为本实用新型实施例一提供的激光雷达光源的a部仰视图；
29.图5为本实用新型实施例二提供的激光雷达光源的a部仰视图；
30.图6为本实用新型实施例三提供的激光雷达光源的a部仰视图；
31.图7为本实用新型实施例四提供的激光雷达光源的a部主视图。
32.图中：1、散热载体；2、驱动板；3、热沉；4、柱面镜；5、光源芯片；6、芯片正极键合区；7、芯片负极键合区；8、定位线；9、支架；10、定位块。
具体实施方式
33.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的激光雷达光源进行说明。激光雷达光源，包括散热载体1、驱动板2、热沉3、光源芯片5和柱面镜4；驱动板2设于散热载体1上；热沉3设于散热载体1上；光源芯片5设于热沉3上，光源芯片5与驱动板2电连接；柱面镜4设于热沉3上，并位于光源芯片5的出光侧。
35.本实用新型提供的激光雷达光源，与现有技术相比，本实用新型激光雷达光源将光源芯片5通过热沉3设置在散热载体1上。散热载体1的散热效率优于驱动板2的散热效率，在增加单脉冲能量和脉冲重复频率时产生的大量的热量通过热沉3和散热载体1快速散发。
同时，其他元器件设置在驱动板2上，光源芯片5设置在热沉3上，光源芯片5不易与其他元器件发生热传递，避免其他元器件温度过高影响其使用寿命。
36.优选的，热沉3为氮化铝构件，氮化铝的导热率为170w/m
·
k
‑
200w/m
·
k。
37.优选的，散热载体1为无氧铜构件，无氧铜的导热率为398w/m
·
k，比常规pcb驱动板2高几十倍以上。
38.优选的，热沉3与驱动板2之间具有一定的间隔距离，避免热沉3与驱动板2接触产生热传递。
39.具体的，驱动板2为pcb驱动板。
40.作为本实用新型提供的激光雷达光源的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，激光雷达光源还包括芯片正极键合区6和芯片负极键合区7，芯片正极键合区6设于驱动板2上，与光源芯片5电连接；芯片负极键合区7设于驱动板2上，与热沉3电连接。
41.本实施例中光源芯片5芯片与芯片正极键合区6电连接，热沉3与芯片负极键合区7电连接，使光源芯片5、热沉3、正极键合区和芯片负极键合区7形成闭合回路，从而使光源芯片5发射光线。
42.具体的，光源芯片5芯片通过键合金线与芯片正极键合区6连接，热沉3通过键合金线与芯片负极键合区7连接，键合金线是一种具备优异电气、导热、机械性能以及化学稳定性的内引线材料，主要作为半导体关键的封装材料。在led封装中起到一个导线连接的作用，将芯片表面电极和支架9连接起来，当导通电流时，电流通过金线进入芯片，使芯片发光。
43.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图7，热沉3上设有定位线8，用于限定光源芯片5的位置。
44.热沉3上设置定位线8，光源芯片5与定位线8贴合使光源芯片5固定在热沉3上，能够精确的对光源芯片5定位，避免光源芯片5固定时发生错位，提高了光源芯片5安装的效率。定位线8采用刻蚀的方法设于热沉3上，其刻蚀精度可达μm或者亚μm级，有效的提高了对位精度。
45.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，参阅图4及图5，热沉3上还设有支架9，支架9上设有定位槽，柱面镜4卡装于定位槽内，支架9用于限定柱面镜4的位置。
46.支架9固定在热沉3上，安装柱面镜4时将柱面镜4卡入定位槽内，并使用紫外胶将其固定。紫外胶固化速度快，几秒至几十秒即可完成固化，有利于自动化生产线，提高劳动生产效率。柱面镜4的外周向为弧面，定位槽能够方便的对柱面镜4进行定位卡装，防止柱面镜4发生移动。
47.优选的，定位槽为v形槽体，v形槽体能够对多种尺寸的柱面镜4定位，通用性强，仅需加工一种定位槽即可满足不同尺寸的柱面镜4的定位需求，节省了成本。
48.优选的，定位槽为弧形槽体，弧形槽体的弧面与柱面镜4的外周面相适配，增加了与柱面镜4的接触面积，提高了柱面镜4安装后的稳定性。
49.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图3，散热载体1上设有定位块10，热沉3的一侧边贴合于定位块10，定位块10用于限定热沉3的位置。
50.在散热载体1上设置定位块10，安装热沉3时将热沉3的一侧边与定位块10贴合，将热沉3固定在散热载体1上，能够快速精准的对热沉3进行安装。
51.具体的，定位块10可以设置一个或多个，当定位块10设置多个时，多个定位块10依次首尾连接围合形成容纳热沉3的腔体，将热沉3的外沿贴合于该腔体的内壁进行安装即可，增加了定位的精确度。也可以设置两个相对的定位块10，对热沉3上相对的两个侧边进行限位。
52.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图6，散热载体1上设有定位腔，热沉3的底部嵌装于定位腔内。
53.将热沉3的底部嵌装在定位腔内，提高了安装的效率，同时在使用过程中热沉3不易发生位移，提高了安装的稳定性。
54.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，图中未示出，热沉3的外表面设有金锡焊料，光源芯片5通过金锡焊料焊接固定在热沉3上。
55.安装光源芯片5时，高温加热金锡焊料使其融化，完成光源芯片5固晶，然后将完成固晶的热沉3通过焊料烧结在散热载体1上。
56.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参加图1，驱动板2通过螺纹连接件与散热载体1连接，或驱动板2粘结于散热载体1上。
57.通过螺纹连接件将驱动板2与散热载体1实现可拆卸连接，当驱动板2发生损坏时方便对驱动板2进行更换。通过黏胶固接驱动板2和散热载体1操作方便，不必在驱动板2和散热载体1上打孔，避免了打孔时损坏驱动板2或散热载体1。根据实际需要可以选择驱动板2与散热载体1的连接方式。
58.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，柱面镜4的芯径为50um
‑
200um。
59.柱面镜4放置在光源芯片5的发光面前端，柱面镜4用于压缩快轴的发散角，柱透镜的芯径选用50um
‑
200um，实现预整形处理，可减小后端整形透镜体积。
60.本实用新型还提供一种激光雷达器。请参阅图1，激光雷达包括上述任意一项的激光雷达光源。
61.本实用新型提供的激光雷达，采用了上述激光雷达光源，将光源芯片5通过热沉3设置在散热载体1上。散热载体1的散热效率优于驱动板2的散热效率，在增加单脉冲能量和脉冲重复频率时产生的大量的热量通过热沉3和散热载体1快速散发。同时，其他元器件设置在驱动板2上，光源芯片5设置在热沉3上，光源芯片5不易与其他元器件发生热传递，避免其他元器件温度过高影响其使用寿命。
62.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。