低電感光源模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了包括連接器以及半導(dǎo)體光源的低電感光源模塊，該連接器具有夾在第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣材料層，該半導(dǎo)體光源安置在延伸通過(guò)第一導(dǎo)電層和絕緣層的凹陷中并具有電連接到第一和第二導(dǎo)電層的用于接收電力的第一和第二電接觸。
【專利說(shuō)明】低電感光源模塊
[0001]背景
[0002]配置用于產(chǎn)生高頻重復(fù)的光脈沖串的照明系統(tǒng)被用作頻閃快速攝影燈，用于研究物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)中的超快過(guò)程。這樣的照明系統(tǒng)也被用于提供飛行時(shí)間(TOF)相機(jī)中的光脈沖，該相機(jī)常被稱為T(mén)OF三維(3D)相機(jī)，提供至其成像的場(chǎng)景中的特征的距離測(cè)量。
[0003]“T0F-3D”相機(jī)通過(guò)獲取場(chǎng)景的圖像(常規(guī)上被稱為“區(qū)域圖像”)來(lái)確定至該場(chǎng)景中的特征的距離，該圖像可被處理以確定光從相機(jī)行進(jìn)至這些特征并返回到相機(jī)要多久。從區(qū)域圖像確定的光去往特征并從該特征返回的往返飛行時(shí)間以及光的速度被用來(lái)確定至該特征的距離。
[0004]在一些TOF — 3D相機(jī)中，為了獲取適合用于進(jìn)行處理以確定飛行時(shí)間的區(qū)域圖像，光源發(fā)射一串短時(shí)長(zhǎng)光脈沖以照亮場(chǎng)景。在光脈沖串中的每個(gè)光脈沖的發(fā)射之后的預(yù)定時(shí)延之后，使相機(jī)快門(mén)打開(kāi)達(dá)一短曝光時(shí)段。在該曝光時(shí)段期間來(lái)自光脈沖的被場(chǎng)景中的特征反射且抵達(dá)相機(jī)的光由相機(jī)成像在相機(jī)的光電傳感器的像素上。由一給定像素記錄的來(lái)自串中的所有光脈沖的光的量被用來(lái)確定光往返于成像在該給定像素上的一特征的往返飛行時(shí)間，以及從中確定至該特征的距離。
[0005]由光源發(fā)射的光脈沖串中的光脈沖用來(lái)對(duì)由T0F-3D相機(jī)成像的場(chǎng)景進(jìn)行照明，并且T0F-3D相機(jī)的曝光時(shí)段可具有如幾納秒那么短的持續(xù)時(shí)間以及大于兆赫(MHz)的重復(fù)頻率。此外，場(chǎng)景中的特征從所發(fā)射的光脈沖反射的光的量通常是有限的。結(jié)果，從成像在某一像素上的特征可獲得的反射光可能不足以確定到該特征的具有可接受的信噪比(SNR)的距離。
[0006]通過(guò)增大由光源提供的光強(qiáng)度來(lái)對(duì)限制可用于獲取可接受的測(cè)距圖像的光的因子進(jìn)行補(bǔ)償通常既是技術(shù)方面又是成本方面的挑戰(zhàn)。成本考慮以及用于使光源和相機(jī)維持在可接受的操作溫度的散熱要求常常限制了由光源提供的照明強(qiáng)度。如上所述，由光源所提供的光脈沖的可能超過(guò)一兆赫(MHz)高重復(fù)速率所要求的快速開(kāi)關(guān)需求以及系統(tǒng)的電子和光學(xué)組件具有小的覆蓋區(qū)(footprint)的常見(jiàn)需求一起構(gòu)成了挑戰(zhàn)。電子組件的覆蓋區(qū)在常規(guī)上是指電路板上組件占據(jù)的區(qū)域的大小。如果電路占據(jù)的體積是要考慮的相關(guān)特性，則組件占據(jù)的體積可被理解為組件的覆蓋區(qū)。
[0007]概述
[0008]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供光源模塊，該光源模塊包括半導(dǎo)體光源和低電感電連接器，該低電感電連接器機(jī)械地支持光源并提供用于將它電連接到電源的導(dǎo)體。電連接器包括夾在第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣材料層。在連接器中形成的凹陷延伸通過(guò)第一導(dǎo)電層和絕緣層以暴露第二導(dǎo)電層的一個(gè)區(qū)域。光源安置在凹陷中使得它與第二導(dǎo)電層的暴露的區(qū)域接觸并由短導(dǎo)電引線電連接到第一導(dǎo)電層。導(dǎo)電層相對(duì)寬而間隔近，并用作將光源連接到電源的導(dǎo)體。由電源提供的電流在導(dǎo)體中流動(dòng)以大致相反的方向往返光源。配置用于承載相反方向的電流的間隔近的寬導(dǎo)體向光源提供到電源的低電感連接。
[0009]低電感連接有助于光源對(duì)可從向光源供電的電源得到的能量的高效利用，也用于緩和瞬態(tài)電壓擺動(dòng)，該瞬態(tài)電壓擺動(dòng)在光源被用于產(chǎn)生高重復(fù)頻的短光脈沖時(shí)可伴隨著對(duì)光源進(jìn)行高頻率接通和切斷而發(fā)生。寬導(dǎo)體還提供熱傳導(dǎo)通道用于光源運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生熱量的高效消散。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，連接器被配置來(lái)容易地連接到印刷電路板(PCB)，使得導(dǎo)體接觸連接到電路的PCB中的導(dǎo)電軌跡，用于給光源供電和/或控制光源。連接器可被格式化成具有有利的小覆蓋區(qū)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，連接器耦合到包括光學(xué)器件的透鏡筒，該透鏡筒配置并導(dǎo)向由光源提供的光，以提供用于照亮所希望的視野的光束。連接器的分層結(jié)構(gòu)便于相對(duì)高效和低價(jià)地同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)光源模塊。
[0011]提供本概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的選擇的概念。本概述并不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]以下參考本文所附的在本段后列出的各個(gè)附圖來(lái)描述本發(fā)明的各實(shí)施例的非限制性示例。在不止一個(gè)附圖中出現(xiàn)的相同的結(jié)構(gòu)、元素或部件通常在它們出現(xiàn)的所有圖中用相同的數(shù)字來(lái)標(biāo)記。附圖中所示的組件的尺寸和特征通常是為了方便和清楚呈現(xiàn)而選擇的，并且不一定按比例顯示。
[0013]圖1A-D示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的包括安裝到低電感電連接器的光源的光源模塊；
[0014]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的耦合到透鏡筒的如圖1A所示的光源模塊的剖切示圖；
[0015]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)類似于圖2中所示的光源模塊的電路的不意圖；以及
[0016]圖4A和4B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)類似圖1A-1DK示的光源模塊的光源模塊的生產(chǎn)過(guò)程的各階段。
[0017]詳細(xì)描述
[0018]在下面的詳細(xì)描述的段落中，參考圖1A和IB討論根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的光源模塊及其組件，給出了提供各圖中所示的光源模塊的特征和組件的示例維度的用數(shù)字表示的示例。圖1A中所示的光源模塊示意性地示為安裝到圖2中的透鏡筒中，討論透鏡筒的特征及其與光源模塊的配合。接著參考圖3描述光源的運(yùn)行和供電。參考圖4描述同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)類似圖1A和IB所示的光源模塊的光源模塊的方法。
[0019]在討論中，除非另行說(shuō)明，修改本發(fā)明的實(shí)施例的特征的條件或關(guān)系特性的諸如“基本上”和“大約”的形容詞應(yīng)被理解為該條件或特性被定義為針對(duì)該實(shí)施例所意圖的應(yīng)用在該實(shí)施例的操作可接受的容差范圍以內(nèi)。
[0020]圖1A示意性地示出，包括低電感連接器30的光源模塊20，半導(dǎo)體光源50安裝在低電感連接器上。作為示例，光源50可包括用于以高重復(fù)速率提供短光脈沖來(lái)用在T0F-3D相機(jī)中的激光器二極管、垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)、和/或邊緣發(fā)射激光器。作為示例，在圖1A及后續(xù)的圖中，光源50被假定為邊緣發(fā)射器二極管激光器光源。
[0021]連接器30包括被分別夾在第一和第二導(dǎo)體31和33之間的絕緣材料層32，絕緣材料諸如陶瓷、玻璃、合適的聚合物，或諸如印刷電路板的化合物材料。導(dǎo)體31和33可從任何合適的導(dǎo)電材料形成，并且可選地由一片金屬或金屬合金(諸如銅，銀，鍍有鎳、鈀、或金的銅)制成。導(dǎo)體被用各種粘接材料(環(huán)氧樹(shù)脂或粘合劑)的任何一種來(lái)粘接到絕緣層32?？蛇x地，連接器30包括兩個(gè)絕緣“肩部”35和37，被示為，可選地通過(guò)包括粘合劑或環(huán)氧樹(shù)脂的粘接材料層36，分別粘接到導(dǎo)體31和33。肩部35、導(dǎo)體31和絕緣層32中的材料被移除以形成相對(duì)小的“有臺(tái)階的”凹陷40，凹陷40暴露區(qū)域41，以下稱第一導(dǎo)體31的“接觸”區(qū)域41。凹陷延伸到第二導(dǎo)體33來(lái)暴露一區(qū)域，以下稱第二導(dǎo)體的安裝區(qū)域42。
[0022]光源50安置在凹陷40中并用導(dǎo)電的粘合劑或環(huán)氧樹(shù)脂粘接到第二導(dǎo)體33的安裝區(qū)域42，使得光源的陰極(未示出)電連接到第二導(dǎo)體。接合線52把光源的陽(yáng)極(未示出)電連接到接觸區(qū)域41從而電連接到第一導(dǎo)體31。凹陷40的尺寸被做得相對(duì)小使得接合線52相對(duì)短?？蛇x地，接合線為導(dǎo)電材料的帶狀的、相對(duì)平的條。
[0023]包括肩部35和37以下的絕緣層32和導(dǎo)體31和33的夾合的部分44，用作凸形插頭用于插入匹配的插槽以將導(dǎo)體連接到供電和/或控制光源的驅(qū)動(dòng)電路?？蛇x地，匹配的插槽是包括在PCB中的插槽，并且當(dāng)部分44插入插槽時(shí)，導(dǎo)體31和33與PCB上的連接到供電和/或控制光源的驅(qū)動(dòng)電路的電跡線進(jìn)行電接觸。肩部35和37可用于限制導(dǎo)體31和33插入插槽的深度，并可安置在插槽的邊沿以幫助機(jī)械地把連接器穩(wěn)定在插槽中。由驅(qū)動(dòng)電路提供的用于供電和/或控制光源50的電流“向上”沿著導(dǎo)體31和33之一流入光源50，并離開(kāi)光源并沿著導(dǎo)體31和33的另一個(gè)“向下”流回驅(qū)動(dòng)電路。
[0024]圖1B示意性地示出了光源模塊20的變體120，除了代替光源模塊20中的絕緣層32的絕緣層132，變體120和光源模塊20 —樣。絕緣層132具有邊界區(qū)域133，其突出于導(dǎo)體31和33，以提供增強(qiáng)的保護(hù)防止在給光源50供電時(shí)導(dǎo)體間的電擊穿。
[0025]圖1C示意性地示出了光源模塊20的另一個(gè)變體122，除了代替光源模塊20中的絕緣肩部35和37的絕緣肩部135和137，變體122和光源模塊20 —樣。
[0026]圖1C示意性地示出了光源模塊122的變體150，適于使用表面安裝技術(shù)(SMT)方便地安裝到PCB?？蛇x地，除了移除了光源模塊122的延伸至肩部135和137以下的部分44，使得層31、32、33分別具有與肩部135和137的底邊沿表面140共面的邊沿表面141、142和143，光源模塊150和光源模塊122 —樣。光源模塊150可容易地通過(guò)將該模塊放在PCB的表面使得邊沿表面141和143接觸PCB上的導(dǎo)電板并將邊沿表面粘接到板，而被表面安裝到PCB。
[0027]導(dǎo)體的電感通常隨著導(dǎo)體的長(zhǎng)度的減小而線性減小，并且按照導(dǎo)體寬度的倒數(shù)的對(duì)數(shù)。配置有在彼此相反的方向上運(yùn)送電流的并聯(lián)導(dǎo)體的電路的電感隨著導(dǎo)體之間的距離的減小而減小。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)使得導(dǎo)體31和33相對(duì)較短、寬且間隔近，并安排導(dǎo)體承載反向的電流，連接器30以相對(duì)低的電感來(lái)表征，用于將光源50連接到電源。配置凹陷40使得光源直接電連接到導(dǎo)體33，并通過(guò)相對(duì)短且寬的接合線52電連接到導(dǎo)體31，進(jìn)一步有助于減少連接器30的電感。除了向光源50提供電流以外，短和寬的導(dǎo)體31和33還用作散熱片和熱導(dǎo)體用于移除由光源在其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用低電感連接器(諸如連接器30)將光源50連接到電源，對(duì)于控制光源以高重復(fù)速率產(chǎn)生光脈沖是有利的，且通常改善來(lái)自電源的對(duì)光源可用的能量的使用效率。
[0029]將電源電連接到光源的連接器中的電感有助于限制光源可被多快地打開(kāi)和關(guān)閉，以及作為結(jié)果，可使得由光源提供的光脈沖有多短，以及可被多快地重復(fù)。用于以高重復(fù)速率生成短持續(xù)時(shí)間光脈沖的快速開(kāi)關(guān)電路中的電感也會(huì)有助于在該電路中產(chǎn)生瞬態(tài)電壓，這些瞬態(tài)電壓可能損壞該電路。并且電感易于生成提供給光源的電壓與電流之間的不期望的相位差，這些相位差降低了電源將能量耦合到光源中的效率。提供用于將光源耦合至電源的低電感連接器有助于緩和潛在的電感的性能限制效應(yīng)。
[0030]作為數(shù)值示例，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，連接器30具有小于或等于大約5mm的高度“H”和小于或等于大約4_的寬度“W”。可選地，H小于或等于大約2.5mm。W可小于或等于大約3_。在本發(fā)明的一實(shí)施例中,H等于大約3.6mm,而W等于大約2.8_。在另一個(gè)實(shí)施例中，H等于大約1.8mm,而W等于大約2mm。
[0031]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層32、導(dǎo)體31和33以及絕緣肩部35和36各自具有小于或等于大約0.5mm的厚度?？蛇x地，厚度小于或等于大約0.4mm。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，厚度小于或等于大約0.3mm。導(dǎo)體31和33可具有大約0.1和大約0.2mm之間的厚度。絕緣層32和絕緣肩部35和37可具有大約0.2_和大約0.3_之間的厚度。可選地，粘接層36可具有小于或等于大約0.2mm的厚度?？蛇x地，粘接層的厚度等于大約0.15_。
[0032]盡管凹陷40被配置來(lái)具有適應(yīng)特定型號(hào)的光源50的尺寸，以此尺寸，凹陷40被使用并將光源電連接到導(dǎo)體33的安裝區(qū)域42和導(dǎo)體31的接觸區(qū)域41，示例性凹陷40在肩部絕緣體35中具有平行于H的高度和平行于W的寬度，分別小于或等于大約Imm和1.5mm。可選地，安裝區(qū)域42具有分別小于或等于大約Imm和1.1mm的高度和寬度(分別平行于H和W)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，凹陷40在絕緣肩部35中具有分別等于大約0.8mm和1.2mm的高度和寬度，且安裝區(qū)域42是正方形且具有等于大約0.8mm的邊長(zhǎng)。絕緣肩部35和37可選地具有小于或等于大約1.6mm的高度。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將光源50連接至導(dǎo)體31的接合線引線52具有小于或等于大約0.75mm的長(zhǎng)度?？蛇x地,接合線小于0.5mm。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，接合線52具有小于或等于大約0.4mm的長(zhǎng)度。
[0034]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，連接器30以小于或等于大約3nH (毫微亨)的電感來(lái)表征。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，連接器30以小于或等于大約2.5nH的電感來(lái)表征。對(duì)于具有分別等于大約2.6mm和4.5mm的高度H和寬度W的導(dǎo)體31和33，連接器30向控制光源50發(fā)射光脈沖的電路提供小于或等于大約2.3nH的電感。表征以上所述的大小的連接器的電感小于導(dǎo)體的常規(guī)配置，常規(guī)配置通常由等于或大于大約4nH的電感來(lái)表征。
[0035]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光源模塊20耦合到從光源50接收并成形光的光學(xué)器件，以提供配置用于提供希望的照明圖案的照明系統(tǒng)。作為示例，圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括光源模塊20的照明系統(tǒng)200的剖切立體圖。
[0036]照明系統(tǒng)200包括透鏡筒202，可選地，透鏡筒具有安裝到環(huán)狀透鏡框架206的準(zhǔn)直透鏡204和矩形漫射器208。作為例子，透鏡筒202可以用諸如鋁的金屬或諸如聚苯乙烯或聚苯乙烯生聚物的高沖擊強(qiáng)度塑料制造，并被形成為具有圓形內(nèi)腔210，在其一端形成壁架211。透鏡框架206安置在壁架211上并可使用本領(lǐng)域中已知的任何不同方法和裝置來(lái)維持在位。例如，透鏡框架可選地被按壓適合到內(nèi)腔210中和/或由合適的粘合劑或或環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)粘接到壁架211。漫射器208安置在形成在透鏡筒202的可選的矩形凹陷214的壁架212上，并被可選地按壓適合到凹陷中和/或用粘接材料粘接到壁架。[0037]光源模塊20安置在凹陷220上，凹陷220形成在透鏡筒202中具有匹配于接收并使得光源模塊插入的形狀和深度，使得光源模塊固定在凹陷中并且大致僅凸形插頭44從透鏡筒202伸出?？墒褂萌魏尾煌姆椒ê脱b置將光源模塊固定在凹陷220中，并且可以例如通過(guò)按壓適合到凹陷中和/或通過(guò)使用環(huán)氧樹(shù)脂或粘合劑粘接到凹陷的表面來(lái)固定。通過(guò)將光源模塊的延伸在絕緣肩部35和37以下的插頭44插入合適的插槽，照明系統(tǒng)200可被插入該插槽以接收電力用于給光源50供電。
[0038]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡204從光源50接收光(所述光示意性地由波狀箭頭51表示)，使光準(zhǔn)直并將其導(dǎo)向到漫射器208。來(lái)自光源的光51從光源離開(kāi)并以光錐(未示出)傳播，所述光錐常常不具有圓形橫截面，但是通常展示伸長(zhǎng)的大致上橢圓狀的橫截面。漫射器208可選地是矩形,如圖3所不，以適合來(lái)自光源的光51的橢圓狀的橫截面。漫射器208和光源模塊20通過(guò)凹陷214和220在透鏡筒202中放置并對(duì)齊，其中它們分別被持有使得漫射器的長(zhǎng)維度與來(lái)自光源50的光的橢圓狀橫截面的主軸相平行。漫射器208可選地將它從光源50接收的光配置成金字塔形錐形光束，其外圍示意性地由虛線220表示，其數(shù)字也用以指錐形光束，用于照亮所希望的視野(F0V)(未示出)?？蛇x地，錐形光束220被配置用于照亮3D-T0F相機(jī)的F0V。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相對(duì)較小的覆蓋區(qū)是諸如照明系統(tǒng)200之類的照明系統(tǒng)的特征。作為數(shù)值示例，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，照明系統(tǒng)200具有小于或等于大約9mm的高度可選地,H.小于或等于大約6_。照明系統(tǒng)的最大寬度W2tltl小于或等于大約6mm。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，W2tltl等于或小于4_。
[0040]圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的耦合至電路300的照明系統(tǒng)200，該電路對(duì)照明系統(tǒng)供電并控制照明系統(tǒng)發(fā)射以具有脈沖寬度為“Pw”且重復(fù)頻率為“ V ”的脈沖為特征的一串光脈沖302。該脈沖在錐形光束220中從該照明系統(tǒng)傳播開(kāi)。
[0041]電路300包括電源320，該電源具有接地的第一負(fù)端子321以及連接到導(dǎo)體31的第二正端子322。導(dǎo)體33連接到開(kāi)關(guān)326。驅(qū)動(dòng)器328選擇性地控制開(kāi)關(guān)以將導(dǎo)體33接地或使其與地?cái)嚅_(kāi)。當(dāng)開(kāi)關(guān)326將導(dǎo)體33接地時(shí)，電流從電源320流過(guò)光源50且光源發(fā)射光。當(dāng)開(kāi)關(guān)326將導(dǎo)體33與地?cái)嚅_(kāi)時(shí)，電流停止流過(guò)光源50，且光源停止發(fā)射光。開(kāi)關(guān)326是以相對(duì)于脈沖寬度Pw而言較短的升降時(shí)間為特征的開(kāi)關(guān)，并且具有與由光源50和導(dǎo)體31和33對(duì)電路300貢獻(xiàn)的阻抗和電感相比相對(duì)較小的阻抗和電感。
[0042]驅(qū)動(dòng)器328可選地響應(yīng)于由脈沖串330示意性表示的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)326重復(fù)地接通和切斷，并由此以重復(fù)頻率V在具有持續(xù)時(shí)間Pw的時(shí)段內(nèi)將導(dǎo)體33接地。結(jié)果，照明系統(tǒng)200以重復(fù)頻率V發(fā)射具有基本上等于Pw的脈沖寬度的光脈沖302。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，如通過(guò)以下給出的示例，強(qiáng)度1、光脈沖寬度Pw以及發(fā)射重復(fù)頻率V適于提供供T0F3D相機(jī)獲取場(chǎng)景的區(qū)域圖像的光脈沖。
[0043]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，Pw小于或等于大約20ns?？蛇x地，Pw小于或等于大約15ns。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,Pw大約等于5ns。可選地,重復(fù)頻率v等于或大于250kHz。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，V大于或等于大約1MHz。可選地，重復(fù)頻率大于或等于大約5MHz。
[0044]作為適用于T0F3D相機(jī)的本發(fā)明的一實(shí)施例的示例，光源50是可選地由OSRAM光學(xué)半導(dǎo)體公司(OSRAM Opto Semiconductors Inc.)出售的具有目錄號(hào)SPL-PL85-3的邊緣發(fā)射激光器，其提供等于大約850nm (納米)的IR波長(zhǎng)的光脈沖。開(kāi)關(guān)326可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，諸如由Fairchild半導(dǎo)體公司出售的目錄號(hào)FDMS8692下的MOSFET。開(kāi)關(guān)FDMS8692具有小于或等于大約ΙΟπιΩ (毫歐)的阻抗、小于或等于大約
0.5ηΗ (毫微亨)的電感。該開(kāi)關(guān)以分別具有小于大約3ns (納秒)的升降時(shí)間的開(kāi)和關(guān)(導(dǎo)通和非導(dǎo)通)狀態(tài)之間的開(kāi)關(guān)速度為特征?？蛇x地，開(kāi)關(guān)326被脈沖串330接通或切斷，以控制SPL-PL85-3激光器產(chǎn)生具有等于大約15ns的脈沖寬度Pw和等于大約0.5MHz的重復(fù)頻率V的光脈沖。
[0045]為了用在T0F3D相機(jī)中，光脈沖302可具有大約25瓦的峰值功率，并且對(duì)于8ns (FffHM)的脈沖寬度和0.5MHz的重復(fù)頻率，提供大約90mW (毫瓦)的光功率。假定照明系統(tǒng)200具有等于以上所提及的2.3nH的電感，則電源320向照明系統(tǒng)提供大約300mW的電功率。照明系統(tǒng)將電功率轉(zhuǎn)換成光功率的效率因此為大約30%。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，連接器30的配置所導(dǎo)致的電感的進(jìn)一步減少可大致與減少的量級(jí)成線性地提高效率。
[0046]具有等于大約4nH的電感且在相同重復(fù)頻率下產(chǎn)生相同光脈沖的常規(guī)照明系統(tǒng)通常展示出小于大約27%的將電能轉(zhuǎn)換成光能的效率。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的導(dǎo)體的配置，諸如由導(dǎo)體30和40展示的，因此提供大約26%到大約33%之間的能量轉(zhuǎn)換的改進(jìn)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，由于它們的設(shè)計(jì)，多個(gè)光源模塊，諸如圖1A和IB所示的光源模塊20和120，可相對(duì)高效地同時(shí)生產(chǎn)。
[0048]例如，導(dǎo)電和絕緣層可被粘接在一起以形成圖4A中示意性示出的堆疊400，其包括兩個(gè)外絕緣層435和437，被絕緣層432分開(kāi)的兩個(gè)導(dǎo)電層431和433夾在外絕緣層435和437之間。堆疊400可接著被處理以從堆疊的第一側(cè)形成凹陷40、導(dǎo)體31和絕緣肩部35 (圖1A和1B)的行和列的有次序的陣列，并從堆疊的第二側(cè)形成絕緣肩部37 (圖1A和1B)和導(dǎo)體33的行和列的陣列(絕緣肩部35和導(dǎo)體31的陣列的鏡像圖像)?？墒褂帽绢I(lǐng)域已知的任何不同方法和裝置來(lái)形成陣列。例如，陣列可通過(guò)光刻處理、化學(xué)蝕刻、激光切削，和/或微機(jī)械加工來(lái)形成。在陣列形成之后，光源50可使用拾取與放置和接合線連接過(guò)程被連接到導(dǎo)體31和33。如圖4B示意性地示出的光源模塊20的結(jié)果陣列，形成在絕緣層432上并由絕緣層432連接，并且可以隨后被切塊以分隔光源模塊。
[0049]在本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，動(dòng)詞“包括”、“包含”和“具有”及其組合中的每一個(gè)是用來(lái)指示該動(dòng)詞的一個(gè)或多個(gè)賓語(yǔ)不一定是該動(dòng)詞的一個(gè)或多個(gè)主語(yǔ)的組件、元素、或部分的完整列表。
[0050]在本申請(qǐng)中作為示例提供了對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例的描述，而不旨在限制本發(fā)明的范圍。所描述的各實(shí)施例包括不同特征，并非所有這些特征都是本發(fā)明的所有實(shí)施例所需的。某些實(shí)施例只利用了特征的某一些或特征的可能組合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到所描述的本發(fā)明的各實(shí)施例的變型以及本發(fā)明的各實(shí)施例包括在所描述的各實(shí)施例中注明的特征的不同組合。本發(fā)明的范圍只由權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種光源模塊，包括: 連接器，所述連接器包括夾在第一和第二導(dǎo)電層之間的絕緣材料層，并在連接器中形成凹陷，所述凹陷延伸通過(guò)所述第一導(dǎo)電層和所述絕緣層以暴露所述第二導(dǎo)電層的一個(gè)區(qū)域；以及 半導(dǎo)體光源，所述半導(dǎo)體光源具有第一和第二電接觸，用于接收激勵(lì)光源以發(fā)射光的電力； 其中所述光源安置在所述凹陷中，并使得所述第一電接觸電連接到所述第一導(dǎo)電層且使得所述第二電接觸電連接到所述第二導(dǎo)電層的所暴露的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的光源模塊，其特征在于，所述第二電接觸是通過(guò)導(dǎo)電媒介被直接粘接到所述第二導(dǎo)電層的暴露區(qū)域的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光源模塊，其特征在于，所述第一電接觸是沿著所述凹陷的邊沿被連接到所述第一導(dǎo)電層的區(qū)域的。
4.如權(quán)利要求3所述的光源模塊，其特征在于，所述第一電接觸是通過(guò)至少一個(gè)接合線電連接到所述第一導(dǎo)電層的，所述接合線具有小于或等于大約0.5mm的長(zhǎng)度。
5.如前面任意一條權(quán)利要求所述的光源模塊，其特征在于，包括第一和第二附加絕緣層，所述第一和第二附加絕緣層將所述各導(dǎo)電層夾在它們之間并分別粘接到所述第一和第二導(dǎo)電層。
6.如前面任意一條權(quán)利要求所述的光源模塊，其特征在于，所述各層具有小于或等于大約0.5mm的厚度。
7.如前面任意一條權(quán)利要求所述的光源模塊，其特征在于，所述連接器基本上在所述光源沿著其發(fā)射光的方向上具有小于或等于大約5mm的高度。
8.如前面任意一條權(quán)利要求所述的光源模塊，其特征在于，所述連接器在基本上垂直于所述光源沿著其發(fā)射光的方向上具有小于或等于大約3mm的寬度。
9.如前面任意一條權(quán)利要求所述的光源模塊，其特征在于，所述連接器以小于或等于大約3nH (毫微亨)的電感來(lái)表征。
10.一種照明系統(tǒng),包括: 如前面任意一條權(quán)利要求所述的光源模塊； 具有在其中安置所述光源模塊的凹陷的筒； 安置在所述筒中的透鏡，所述透鏡接收來(lái)自所述光源模塊的光并對(duì)所接收的光進(jìn)行準(zhǔn)直；以及 安置在所述筒中的漫射器，所述漫射器接收來(lái)自所述透鏡的經(jīng)準(zhǔn)直的光并漫射所接收的光。
【文檔編號(hào)】F21V21/002GK103547851SQ201280022418
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月9日
【發(fā)明者】D·曼德寶姆, D·科恩, G·葉海弗 申請(qǐng)人:微軟公司