激光二極管設(shè)備中的熱管理的制作方法
【專利說明】激光二極管設(shè)備中的熱管理
[0001]背景
[0002]激光二極管可以用于各種環(huán)境中，其中一些環(huán)境涉及快速連續(xù)地打開和關(guān)閉激光二極管。例如，飛行時間深度相機(jī)可以使用以高頻發(fā)出脈沖的一個或多個激光二極管，用于基于光從物體反射然后返回到相機(jī)需要花費(fèi)多長時間來測量深度。然而，這樣的高頻振蕩可能會導(dǎo)致電感損耗。進(jìn)一步，激光二極管和相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路可能會在這樣的使用過程中耗散大量的熱量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]公開了涉及包括激光二極管的光學(xué)部件中的電感損耗減輕以及熱管理的實(shí)施例。例如，一個所公開的實(shí)施例提供包括印刷電路板、以及激光二極管封裝以及安裝到印刷電路板的激光二極管驅(qū)動器的光學(xué)部件部件。進(jìn)一步，散熱器耦合到激光二極管驅(qū)動器，并被配置成提供用于從激光二極管驅(qū)動器導(dǎo)熱的第一熱路徑。另外，耦合器耦合到激光二極管封裝和印刷電路板，以提供用于從激光二極管封裝導(dǎo)熱的第二、不同的熱路徑。
[0004]提供本概述以便以簡化形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不旨在標(biāo)識所要求保護(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。此外，所要求保護(hù)的主題不限于解決在本公開的任一部分中所提及的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。
[0005]附圖簡述
[0006]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的示例光學(xué)設(shè)備。
[0007]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光學(xué)部件部件的印刷電路板的正面。
[0008]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的圖2的印刷電路板的背面。
[0009]圖4示出了圖2的激光二極管耦合器和根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的激光二極管封裝的透視圖。
[0010]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光學(xué)部件的截面圖。
[0011]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的制造光學(xué)部件的方法的流程圖。
[0012]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的示例計算系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如上文所描述的，激光二極管的高頻振蕩可能會產(chǎn)生電感損耗，還可能產(chǎn)生明顯的熱量。電感損耗可以通過縮小驅(qū)動驅(qū)動器電路和激光二極管之間的距離來減輕。然而，縮小距離可能會導(dǎo)致導(dǎo)致較高的操作溫度，因為來自二極管的熱量和來自驅(qū)動電路的熱量兩者都會在相對較小的空間內(nèi)耗散。
[0014]如此，公開了涉及減少包括激光二極管的光學(xué)部件部件中的電感損耗且同時控制熱耗散的實(shí)施例。例如，在某些實(shí)施例中，光學(xué)部件可包括定位在印刷電路板的與激光二極管驅(qū)動器相對的一側(cè)的激光二極管封裝，以便來自驅(qū)動器的電流只行進(jìn)比電路板的厚度稍多就到達(dá)激光二極管。進(jìn)一步，激光二極管封裝耦合到耦合器，該耦合器將激光二極管所耗散的熱量沿印刷電路板的邊緣周圍的路徑傳導(dǎo)到散熱器上的與散熱器從激光二極管驅(qū)動器接收熱量所在的位置分開的位置。相應(yīng)地，來自激光二極管封裝的熱量可以與來自驅(qū)動器的熱量基本上沿著用于耗散的不同的熱路徑(甚至是在激光二極管驅(qū)動器被放置在很靠近激光二極管封裝的情況下)，以實(shí)現(xiàn)所希望的低電感。
[0015]與具有耦合的熱路徑和/或彼此設(shè)置得很靠近的熱路徑的光學(xué)部件相比，使用分離的熱路徑來耗散安裝在電路板的相對的兩側(cè)的激光二極管和驅(qū)動電路可以提高熱效率，同時維護(hù)對散熱器的低熱阻。進(jìn)一步，與具有與激光二極管封裝分隔的激光二極管驅(qū)動器的光學(xué)部件相比，激光二極管驅(qū)動器與激光二極管封裝的引線緊靠可以提供用于高速信令和控制的較低電感。與其他配置相比，本配置還可以進(jìn)一步提供EMI屏蔽，并允許去除熱解決方案中的熱電冷卻器，以便提高成本效益。進(jìn)一步，光學(xué)部件可包括有助于將激光二極管封裝、激光二極管驅(qū)動器、耦合器、以及散熱器安裝到印刷電路板和/或彼此的元件。相應(yīng)地，與省略了這樣的元件的其他配置相比，本光學(xué)部件可以允許光機(jī)械指向并提高放置精度。
[0016]圖1示出了以深度相機(jī)104的形式存在的光學(xué)設(shè)備102的實(shí)施例的示例使用環(huán)境100。如上文所提及的，深度相機(jī)可以經(jīng)由一個或多個激光二極管將高頻光脈沖投射到環(huán)境中，以測量脈沖返回所花的時間，以便可以根據(jù)返回時間來確定深度?？梢岳斫?，某些深度相機(jī)可以使用所謂的“飛行時間”深度電感之外的其他技術(shù)。例如，某些相機(jī)可以投射結(jié)構(gòu)化光圖案(例如，經(jīng)由來自激光二極管的光的衍射)，然后，根據(jù)由圖像傳感器接收到的結(jié)構(gòu)化光圖案的失真來測量深度。盡管此處是在深度相機(jī)的上下文中描述的，但是可以理解，使用激光二極管的光學(xué)設(shè)備可以用于任何其他系統(tǒng)中。示例可包括但不僅限于電信系統(tǒng)、測量儀器、掃描設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、閱讀設(shè)備等等。
[0017]如圖1的環(huán)境100所示，深度相機(jī)104可以可操作地連接到計算設(shè)備106。盡管在圖1中計算設(shè)備106被示為視頻游戲控制臺，但是可以理解，光學(xué)設(shè)備可以可操作地與任何其他合適的計算設(shè)備相連接。示例包括但不僅限于個人計算機(jī)、移動計算設(shè)備、智能電話、平板電腦等等。
[0018]計算設(shè)備106進(jìn)一步可以可操作地連接到顯示設(shè)備108。計算設(shè)備106可以向顯示設(shè)備108提供信號，以在顯示器110上顯示可查看的內(nèi)容，諸如視頻游戲和/或其他內(nèi)容。相應(yīng)地，用戶112可以經(jīng)由手勢、姿勢、面部識別、和/或其他可經(jīng)由深度相機(jī)104檢測的輸入向計算設(shè)備提供輸入，而這樣的輸入可以被用來控制內(nèi)容在顯示器110上的顯示。
[0019]深度相機(jī)104可包括用于提供上文所描述的功能中的一個或多個的光學(xué)部件。圖2示出了包括印刷電路板(PCB) 202的光學(xué)部件200的實(shí)施例。圖2示出了印刷電路板202的正面或正表面，其中術(shù)語“正面”表示一個或多個激光二極管被放置于其上的一側(cè)。光學(xué)部件200還包括安裝到印刷電路板202的多個耦合器204，其中每一耦合器都將激光二極管熱耦合到位于印刷電路板202的背面的散熱器。每一耦合器204都包括激光二極管封裝被安置在其中的開口 206，如參考圖4更詳細(xì)描述的。開口 206提供供激光二極管封裝所發(fā)出的光離開光學(xué)部件的出口。
[0020]如圖2中所示，耦合器204以相對緊密靠近地彼此相鄰地安裝印刷電路板202的正面。在其他實(shí)施例中，可以以任何其他合適的布局來將耦合器204安裝到印刷電路板202?？梢酝ㄟ^任何合適的機(jī)制或機(jī)制組合，諸如粘合劑、機(jī)械式連接器，壓配合/摩擦配合等等來將耦合器204安裝和/或以別的方式附接到印刷電路板。
[0021]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的安裝到印刷電路板202的背面的激光二極管驅(qū)動器302。圖3還示出了在印刷電路板202的側(cè)面周圍延伸的耦合器204，其中，術(shù)語“側(cè)面”表示印刷電路板的在印刷電路板202的正面和背面之間延伸的任何表面。在所描繪的實(shí)施例中，耦合器204通過延伸穿過在側(cè)邊中形成的凹槽而在印刷電路板202的側(cè)邊周圍延伸。在其他實(shí)施例中，耦合器可以從在印刷電路板的內(nèi)部部分內(nèi)形成的孔或開口穿過印刷電路板的一個側(cè)面。可以理解，印刷電路板202可包括容納耦合器204的任何合適的結(jié)構(gòu)。印刷電路板202可進(jìn)一步包括用于安裝耦合器204、散熱器、或其他結(jié)構(gòu)的孔和/或其他插座304。
[0022]圖4示出了包括耦合器204和激光二極管封裝404的光學(xué)部件400的實(shí)施例的透視圖。盡管此處描述為夾持激光二極管封裝，但是，可以理解，耦合器可以夾持任何其他合適的生熱元件，諸如發(fā)光二極管。
[0023]激光二極管封裝404被插入到定位在耦合器204的第一部分410內(nèi)的插座408，其中該插座包括開口，用于允許光被從光學(xué)部件中投射出并投射入使用環(huán)境中。激光二極管封裝404還包括用于將激光二極管封裝404電連接到諸如圖3的激光二極管驅(qū)動器302之類的激光二極管驅(qū)動器的電導(dǎo)線406。
[0024]耦合器204的第一部分410被配置成當(dāng)耦合器被安裝到印刷電路板時與印刷電路板分隔，還幫助夾持與印刷電路板分隔的激光二極管封裝。第一部分410也可以包括用于將耦合器204擰緊到印刷電路板以維持耦合器204的第一部分410和印刷電路板之間的所希望的間隔的擰緊元件412。擰緊元件412可以被配置成被插入或以其他方式固定到圖3的插座304。<