CN101471332A - 含有激光二极管与发光二极管的光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种发光装置，其至少包含有一个基座，而在所述基座上，具有一个或一个以上激光二极管芯片，和一个或一个以上发光二极管芯片，其中至少一个激光二极管和一个发光二极管配置于所述基座上。使应用于需要极窄光谱频带宽的应用时，能够具有激光二极管特性的照明。而在不需要极窄光谱频带宽的应用时，能够具有散热特性较佳的发光二极管特性的照明。

Description

含有激光二极管与发光二极管的光学装置

技术领域

本发明涉及发光装置。具体来说，本发明是一种可以产生均匀光度，低发散性，频带宽较窄的发光装置。更具体来说，本发明的发光装置是包含至少一个激光二极管芯片和至少一个发光二极管芯片的发光装置。

背景技术

激光二极管具有体积小，效益高，消耗功率小，使用寿命长，并且容易由电流大小来调制其输出功率的优点。电射二极管的应用领域与其所发射的波长相关，短波长(390～950纳米)的激光主要用于光盘驱动器，激光打印机，条码机，扫描仪等光信息和显示用途，而长波长(980～1500纳米)的激光则主要用于光纤通信。激光二极管的发光特性为椭圆形出光，且具有低发散性、高强度，频带宽较窄，相干性高。然而，也由于激光二极管所发出的光，其频带宽较窄且相位一致，因此当光束投射到目标区域时，将会因干涉而造成点状分布。另一方面，激光二极管的注入电流必须大于临界电流密度，临界电流密度与界面温度有关，并且间接影响效益。高温操作时，临界电流提高，效益降低，甚至会损坏元件。

另一方面，发光二极管具有亮度高，散热效率高，使用寿命长的优点，经常应用于针对电子标志与记号，显示照明，高亮度显示器等等。发光二极管发出的光谱频带宽较宽，因此当发光二极管光源投射在目标区域时，光度在目标区域均匀分布，并不会产生点状分布的现象。

传统的激光二极管封装，如美国专利公告号US 7,060,515，在单一封装体中仅具有激光二极管元件，或是如美国专利公开号US2006267037那样仅具有发光二极管元件。激光二极管元件与发光二极管元件所发出的光源在应用上具有互补性。因此本发明希望解决的问题在于，如何使照明装置在应用时，在数据处理或通信应用的场合，提供频带宽较窄，相位一致的光束，而又能在需要照明时，提供光度均匀的照明，提供适当的光谱照明。

发明内容

本发明的一目的在于，如何使照明装置在应用时，针对光谱频带宽的需求，提供适当的发光光谱和照明。

本发明揭示一种发光装置，其至少包含有一个基座，而在所述基座上，具有一个或一个以上激光二极管芯片，和一个或一个以上发光二极管芯片，其中至少一个激光二极管芯片和一个发光二极管芯片配置于所述基座上。

使应用于需要极窄光谱频带宽的应用时，能够具有激光二极管特性的照明。而在不需要极窄光谱频带宽的应用时，能够具有光度均匀的发光二极管特性的照明。

附图说明

图1所示为依据本发明的第一实施例的发光装置。

图2所示为依据本发明的第二实施例的发光装置。

图3所示为依据本发明的第三实施例的发光装置。

图4所示为依据本发明的第四实施例的发光装置。

具体实施方式

一种发光装置，其至少包含有一个基座，而在所述基座上，具有一个或一个以上激光二极管芯片，和一个或一个以上发光二极管芯片，其中至少一个激光二极管芯片和一个发光二极管芯片配置于所述基座上。

图1所示为第一实施例，一种发光装置10，其包含有一个下基座11，一个顶座(header)12位于下基座11上，在顶座12的一侧边有一次基座(submount)13，而在次基座的一侧有至少一激光二极管芯片14，在下基座11相对于激光二极管的位置有一检光二极管15，一般来说，检光二极管的位置15与激光二极管芯片14的主要出光方向相反，如图1a所示，在顶座12上面，具有至少一个发光二极管芯片16，发光二极管芯片也可以配置于下基座11上。而顶盖(cap)17可盖在下基座上，保护激光二极管芯片与发光二极管芯片，而顶盖的一侧有一透明的出光孔，可使激光二极管芯片与发光二极管芯片的发光，可经由此出光孔射出光源，而数个导电接脚18与激光二极管芯片14和发光二极管芯片16电性连接，以提供激光二极管芯片14和发光二极管芯片16所需的电源。

激光二极管芯片14包含有主出光方向141和次出光方向142，主出光方向141与次出光方向142相反，而主出光方向141与次出光方向142的强度的比例可由激光二极管芯片的薄膜工艺决定。而位于次出光方向142上的检光二极管15可检测次出光方向142的强度，并且将光信号转为电流信号，借此回馈修正激光二极管主出光方向141的强度。

下基座11上的顶座12的材料为高导热材料金属，可借此传导激光二极管芯片14和发光二极管芯片16产生的热，而次基座13材料为绝缘材料，如陶瓷材料。根据本发明，激光二极管芯片14与发光二极管芯片16可以经由相同的散热路径散热。

在本发明实施例1中，在次基座的同一侧边或不同侧边可具有数个激光二极管芯片，而所述激光二极管芯片可以是相同波长或不同波长，并且每一激光二极管芯片可单独控制其出光强度。而在次基座上也可具有数个发光二极管芯片，而每个发光二极管芯片也可同色或不同色。激光二极管与发光二极管可以同时出光，或依需求仅有激光二极管芯片出光，或仅发光二极管芯片出光。不同波长的激光二极管芯片与发光二极管芯片共同封装于同一构装单元中，可达到构装体积小，成本低，应用范围广泛等优点。

第二实施例如图2所示，发光装置20，其包含有一个下基座21，一个或一个以上顶座(header)22，顶座22的侧壁有一预定角度α的斜度，α可大于或等于0，而顶座22的上方有一预定角度β的斜度，β可大于或等于0，在顶座的不同侧边可以具有不同倾斜角度的α，而顶座上方可具有多个不同大小的β，而顶座22上的任一侧壁有一个或一个以上次基座(submount)23，在次基座上有至少一个激光二极管芯片24，次基座23与激光二极管芯片24也可以在具有β角度的顶座上。在与激光二极管芯片24主出光方向相反的相对位置，可配置检光二极管25，以检测所述激光二极管芯片的出光性能，借此回馈调制激光二极管的出光强度。在顶座22的侧壁或上方，具有至少一个发光二极管芯片16。数个导电接脚28在基座周围，与激光二极管芯片和发光二极管芯片电性相接，以提供激光二极管芯片24和发光二极管芯片26所需的电源。

激光二极管芯片24的出光方向，与发光二极管芯片26的出光方向由顶座的设计角度α与β所控制，而使数个激光二极管芯片24的出光方向可以是平行或不平行，同样，数个发光二极管芯片26的出光方向可以是平行或不平行，而激光二极管芯片24与发光二极管芯片26的出光方向，也可彼此间平行或不平行。出光方向依应用的需求而设计。

与实施例1相同，每一激光二极管芯片与发光二极管芯片可以独立控制。每一激光二极管的出光强度可以由其对应的检光二极管25所检测，并回馈控制。每一构装单元可以容纳数个相同或不同波长的激光二极管，以及相同或不同发光颜色的发光二极管，因此可以在有限的体积内，使应用范围更加广泛。

本发明第三种实施方面如图3所示，一种发光装置30，其包含有一个下基座31，一个或一个以上顶座32，顶座32具有一个或一个以上次基座33，而所述次基座可具有一预定的γ角度，γ可大于或等于0，一个次基座33上可配置一个或一个以上激光二极管芯片34和一个或一个以上发光二极管芯片36，因为基座具有预定的γ角度，而每一次基座的γ可以相同或不同，所以使每一激光二极管芯片34和每一发光二极管芯片36的出光方向可以平行或不平行，出光方向依应用的需求而设计。每一激光二极管芯片与发光二极管芯片可以独立控制。每一激光二极管的出光强度可以由其对应的检光二极管35所检测，并回馈控制。

第四实施例如图4所示，一种发光装置40包含有一个下基座41，一个或一个以上顶座42，顶座42具有一个或一个以上次基座43，而每一次基座上配置一种可发光的芯片44，而所述芯片44具有激光二极管特性单元与发光二极管特性单元，而所述芯片的激光二极管出光角度与发光二极管出光角度间具有一预定的θ夹角，θ可以大于等于0，此外由顶座42、次基座43的设计和芯片元件的设计，也可决定所述发光芯片的激光二极管单元和发光二极管单元的出光方向。

Claims (9)

1.一种发光装置，其包含一个基座，一个或一个以上激光二极管芯片，和一个或一个以上发光二极管芯片，其中至少一个激光二极管芯片和一个发光二极管芯片配置于所述基座。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述激光二极管芯片至少包含有第一方向的出光方向，所述发光二极管芯片至少包含有第二方向的出光方向。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其中所述激光二极管芯片的所述第一方向的出光方向可由基座的形状决定。

4.根据权利要求2所述的发光装置，其中所述发光二极管芯片的所述第二方向的出光方向可由基座的形状决定。

5.根据权利要求2所述的发光装置，所述激光二极管芯片的至少第一方向的出光方向与所述发光二极管芯片的至少第二方向的出光方向，可以是平行或不平行。

6.根据权利要求1所述的发光装置，其进一步包含检光二极管。

7.一种发光装置，其包含一个基座，和至少一个含有激光二极管特性和含有发光二极管特性的芯片。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其中所述激光二极管特性具有第一方向的出光方向，所述发光二极管特性至少含有第二方向的出光方向。

9.根据权利要求8所述的发光装置，其中所述第一方向的出光方向与所述第二方向的出光方向，可由基座的形状决定，或由所述光学元件的配置决定。

Images