CN113273042B - 具有激光器阵列照明的系统和设备 - Google Patents
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Abstract
一种二极管激光器阵列模块包括多个二极管激光器(15)、冷却模块(102)和引脚连接器模块。冷却模块(102)包括热沉,该热沉具有被配置为允许二极管激光器(15)的引脚在冷却模块(102)的底表面中的凹陷区域(120)内连接到引脚连接器模块的第一导电部分(139)的结构特征,其中引脚连接器模块的第二导电部分(110)移动超出冷却模块(102)的底表面中的凹陷区域(120)。
Description
技术领域
本发明涉及照明系统,具体涉及包括激光器阵列作为光源的照明系统及其冷却系统。
背景技术
具有激光器阵列照明的系统和设备具有广泛的适用性,例如在大型公共观看环境和中小型室内环境中的图像投影、照明、广告显示等。
当构造具有激光器阵列照明的系统和设备时,需要特别注意以确保在正常操作期间的光学对准、足够的照明功率和适当的设备冷却。此外,还需要对单独的激光器组件的电子驱动电路控制。当需要相对低成本和紧凑的系统时,满足这种设计要求变得特别具有挑战性。
通常,许多使用激光器阵列照明的系统和设备采用半导体二极管激光器或二极管泵浦固态激光器(DPSSL)的激光器阵列作为其光源。半导体二极管激光器通常是TO-CAN封装形式,并且以网格图案被布置在包括集成驱动和冷却层的支撑基板结构内。一些二极管激光器被成组封装在二极管激光器组模块中。二极管激光器模块阵列可以共享相同的冷却设备。冷却设备的设计及其与二极管激光器模块阵列和对应的电路连接的组装极大地影响了制造的容易性和成本,以及由此产生的二极管阵列模块的稳健性和性能。
发明内容
一种二极管激光器阵列模块,包括:第一二极管激光器阵列,该第一二极管激光器阵列包括第一多个二极管激光器,其中第一多个二极管激光器中的每个二极管激光器具有相应的二极管激光器主体和连接到相应的二极管激光器主体的相应的引脚的集合;以及冷却模块,其中冷却模块包括由冷却模块的顶表面、底表面以及至少第一侧表面和第二侧表面限定的导热体,并且冷却模块包括至少部分地嵌入冷却模块的导热体中的冷却结构,其中:冷却模块的导热体包括第一孔的阵列,具有在冷却模块的顶表面中的对应的第一开口,以容纳第一多个二极管激光器,并且冷却模块的导热体包括多个第一凹槽,其中每个第一凹槽在冷却模块的底表面中开口并且连接第一孔的阵列中的相应行第一孔。二极管激光器阵列模块还包括多个引脚连接器模块,其中:每个引脚连接器模块包括相应的第一导电部分,该相应的第一导电部分位于冷却模块的导热体的相应的第一凹槽内并且与插入到由相应的第一凹槽连接的相应的第一孔中的相应行的二极管激光器电连接,并且每个引脚连接器模块包括至少一个相应的第二导电部分,该至少一个相应的第二导电部分被设置在冷却模块的导热体的超出相应的第一凹槽的部分内,该每个引脚连接器模块的相应的第二导电部分在冷却模块的导热体内与每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分形成电接触,并且被配置为在冷却模块的第一侧表面的外部与驱动电路模块形成电接触。
一种二极管激光器阵列模块,包括:第一多个二极管激光器模块,其中:第一多个二极管激光器模块的每个二极管激光器模块具有相应的模块主体,该相应的模块主体具有顶表面、底表面、第一侧表面和第二侧表面,所述每个二极管激光器模块的相应的模块主体包括在相应的模块主体的顶表面中的相应的多个第一孔,以及每个二极管激光器模块包括相应的多个二极管激光器,该相应的多个二极管激光器至少部分地安装在每个二极管激光器模块的相应的模块主体的相应的多个第一孔内的,其中相应的多个二极管激光器的相应的引脚向下延伸出相应的多个第一孔。二极管激光器阵列模块还包括第一多个引脚连接器模块,其中每个相应的引脚连接器模块被配置为将第一多个二极管激光器模块中的至少一个的相应多个二极管激光器的相应的引脚连接到驱动电路模块,该驱动电路模块被设置在与至少一个二极管激光器模块的模块主体的底表面分离的位置处;以及冷却模块,其中冷却模块包括由冷却模块的顶表面、底表面以及至少第一侧表面和第二侧表面限定的导热体,并且冷却模块包括至少部分地嵌入冷却模块的导热体中的冷却结构,其中:冷却模块的导热体的顶表面与多个二极管激光器模块的底表面热接触,以及相应的二极管激光器模块的模块主体的底表面或冷却模块的主体的顶表面中的至少一个在与相应的二极管激光器模块的相应的模块主体的相应的多个第一孔对应的位置处的一个或多个凹陷区域,使得当冷却模块的主体的顶表面与多个二极管激光器模块的相应的模块主体的底表面热接触时,由一个或多个凹陷区域形成一个或多个通道,每个引脚连接器模块包括相应的第一导电部分,该相应的第一导电部分位于形成在冷却模块的主体的顶表面和相应的多个二极管激光器模块的底表面之间的一个或多个通道内,并且与插入到相应的二极管激光器模块的相应的多个第一孔中的相应的多个二极管激光器电连接,以及每个引脚连接器模块包括相应的第二导电部分,该相应的第二导电部分从形成在冷却模块的主体的顶表面和多个二极管激光器模块的底表面之间的通道延伸到待与驱动电路模块进行电连接的位置。
根据本说明书中的描述和附图,其它实施例和优点对于本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
通过参考以下附图对实施例的描述,本发明的上述和/或另外的方面和优点将变得显而易见并且易于理解,其中:
图1-6示出了根据各种实施例的各种类型的封装结构中的示例激光二极管。
图7-13和14-28示出了根据各种实施例的示例热沉以及包括相应的热沉和相应的多个二极管激光器的示例二极管激光器模块。
图29-38示出了根据各种实施例的具有与二极管激光器直接或间接封装的准直透镜的示例二极管激光器。
图39-48示出了根据一些实施例的示例二极管激光器阵列模块及其组件。
图49-51示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块138及其组件。
图52-54示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块140及其组件。
图55-62示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块187及其组件。
图63-69示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块203及其组件。
图70-73示出了根据一些实施例的液体冷却散热器239及其组件。
图74-77示出了根据一些实施例的液体冷却散热器241及其组件。
图78是根据一些实施例的使用液体冷却散热器241的二极管激光器阵列模块241-1的示意图。
图79-82示出了根据一些实施例的液体冷却散热器263及其组件。
图83-87示出了根据一些实施例的液体冷却散热器265及其组件。
图88-92示出了根据一些实施例的液体冷却散热器268及其组件。
图93示出了根据一些实施例的使用液体冷却散热器268的液体冷却散热器268。
图94-96示出了根据一些实施例的冷却散热器292及其组件。
图97-99示出了根据一些实施例的冷却散热器293及其组件。
图100示出了根据一些实施例的使用冷却散热器293的二极管激光器阵列模块293-1。
图101示出了根据一些实施例的液体冷却散热器303。
图102示出了根据一些实施例的液体冷却散热器304。
图103示出了根据一些实施例的使用液体冷却散热器304的二极管激光器阵列模块304-1。
图104-105示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块305及其组件。
图106是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块307的示意图。
图107-108示出了根据各种实施例的多个辅助热沉。
图109-113示出了根据各种实施例的使用辅助热沉制成的多个二极管激光器阵列模块。
图114-118示出了根据各实施例的使用液体冷却散热器和辅助热沉制成的多个双面二极管激光器阵列模块。
图119-125示出了根据一些实施例的双面二极管激光器阵列模块334及其组件。
图126-130示出了根据各种实施例的多个双面二极管激光器阵列模块。
图131示出了根据一些实施例的二极管激光器模块346。
图132-136示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块356及其组件。
图137-141示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块362及其组件。
图142示出了根据一些实施例的二极管激光器模块381。
图143-144示出了根据一些实施例的二极管激光器模块385。
图145-147示出了根据一些实施例的使用二极管激光器模块385的二极管激光器阵列模块388。
图148-149示出了根据一些实施例的二极管激光器模块390。
图150-154示出了根据一些实施例的使用二极管激光器模块390的二极管激光器阵列模块392。
图155-157示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块396及其组件。
图158示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块396-1及其组件。
图159示出了根据一些实施例的二极管激光器模块398。
图160-161示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块403-1及其组件。
图162-163示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块404-1及其组件。
图164示出了根据一些实施例的二极管激光器模块409。
图165是二极管激光器模块410的示意图。
图166-168示出了根据一些实施例的由二极管激光器模块410制成的二极管激光器阵列模块410-1及其组件。
图169示出了根据一些实施例的二极管激光器模块阵列411。
图170示出了根据一些实施例的由多个二极管激光器模块阵列411制成的二极管激光器阵列模块412。
图171-172是根据一些实施例的由多个二极管激光器模块阵列411制成的二极管激光器阵列模块413及其组件的示意图。
图173示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块414-2。
图174-175示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块415。
图176-180示出了根据各种实施例的多个二极管激光器模块和二极管激光器模块阵列。
图181-183示出了根据各种实施例的多个二极管激光器阵列模块。
图184-187示出了根据各种实施例的多个二极管激光器模块和二极管激光器模块阵列。
图188-191示出了根据各种实施例的多个二极管激光器阵列模块。
图192示出了根据一些实施例的液体冷却散热器437。
图193-195示出了根据一些实施例的液体冷却散热器438-1的部分。
图196是根据一些实施例的由液体冷却散热器438-1制成的二极管激光器阵列模块438-5的示意图。
图197示出了根据一些实施例的热管冷却散热器439。
图198示出了根据一些实施例的由热管冷却散热器439制成的二极管激光器阵列模块442。
图199示出了根据一些实施例的嵌入式管道冷却散热器443。
图200示出了根据一些实施例的由嵌入式管道冷却散热器443制成的二极管激光器阵列模块447。
图201-202示出了根据各种实施例的多个双面二极管激光器阵列模块448。
图203示出了根据一些实施例的辅助热沉450。
在所有附图中,相同的附图标记表示对应的部分。
具体实施例
如背景技术部分所述,许多使用激光器阵列照明的系统和设备使用半导体二极管激光器的激光器阵列。当使用二极管激光器阵列模块时,需要解决诸如光学准直(例如,二极管激光器的发散角的调整)、散热和电驱动效率等问题。通常,散热/冷却需要暴露和接触热导体(或其它有效的热传递介质),而电驱动需要电导体之间的适当绝缘。由于用于热传导/热传递的介质通常也是良好的电导体,而用于电绝缘的介质通常是不良热导体,因此对二极管激光器阵列中的冷却和电驱动的要求提出了独特的挑战。
为了解决上述挑战,将激光二极管模块的热传递要求和电驱动功能物理地分离到使用引脚连接器模块的激光器阵列模块的不同表面中,这些引脚连接器模块具有位于二极管激光器模块和/或冷却模块的不同部分中的不同部分,使得每个可以在不与其他部分干扰的情况下实现。
在一些实施例中,在单面二极管激光器阵列中,通过使用具有嵌入式通孔(阶梯或直通孔)和凹槽的热沉模块,激光二极管可以至少部分地被放置在通孔内,并且激光二极管与热沉模块之间的热接触面积可以增加(例如,由于通孔的侧壁与激光二极管之间的增加的接触面积/暴露),并且引脚连接器模块可以被放置在凹槽中并且具有延伸出凹槽的部分,从而提高热沉模块的散热效率并且将驱动电路移出热交换接口。这样,实现了驱动电路层与热传递接口的物理分离,驱动电路层的存在不再妨碍散热。
一般而言,使用激光器阵列照明的许多系统和设备使用半导体二极管激光器阵列作为它们的光源。二极管激光器通常是TO-CAN封装的形式。TO-CAN封装中的多个二极管激光器可以进一步封装到小的二极管激光器模块中,其可以进一步封装到更大、更复杂的具有较小的二极管激光器模块阵列的阵列模块中。非常需要一种使用这些二极管激光器的二极管激光器阵列模块的改进设计,以及紧凑、坚固、有效冷却并且易于制造和组装的较小二极管激光器模块。
通常,根据应用需要,二极管激光器芯片采用不同的封装方法。TO-CAN是一种常用的封装方法。其常用的封装规格包括TO-38、TO-56和TO-9。
此外,二极管激光器芯片通常封装在类似于TO-CAN封装的任何其它标准或非标准型封装中,例如SOT-01、SOT-02和CMT-02。
以下将以TO-9封装结构为例,对示例性实例进行描述。对于其它类型的包装结构,可以基于相同的原理进行替换,本文对此将不再重复描述。
在相同的解决方案中,可以将以下二极管激光器1、二极管激光器8、二极管激光器11、二极管激光器15、二极管激光器16和二极管激光器17彼此替换,本文将不重复描述。
图1-6示出各种封装结构中的二极管激光器。
图1是TO-56封装结构的示意图。二极管激光器1由金属基座2、金属外壳3、引脚4、平坦输出窗口5和绝缘层6组成。为了描述和清楚起见,如本公开中所使用的术语上、下、顶、底、向上、向下、左、右、侧向、上、下、水平、竖直等在用于描述二极管激光器阵列模块中的各种组件的方向和位置时,是相对于二极管激光器模块或二极管激光器阵列模块中的相应的二极管激光器或二极管激光器阵列而言的,该二极管激光器模块或二极管激光器阵列模块处于直立方向,其中它的/它们的平坦输出窗口水平地放置并且指向上方,并且它的/它们的引脚垂直地指向下方。本领域技术人员将认识到,在实际使用中,二极管激光器阵列模块作为整体可以处于任意方向。
一个二极管激光器芯片被安装在金属基座2上。金属外壳3、平坦输出窗口5和金属基座2形成封闭的空间,用于保护二极管激光器芯片。
通常,金属基座2的背面有两个或多个引脚4,引脚4用于向二极管激光器芯片供应电流或用于激光探测;并且通过使用绝缘层6将引脚4和金属基座2分离。
一个二极管激光器芯片发射一个激光束7,该激光束7穿过平坦输出窗口5并且离开二极管激光器1。通常,激光束7的传播方向垂直于金属基座2。
在二极管激光器芯片的工作期间产生的热量被传递到金属基座2用于散热。
TO-CAN封装类型(例如TO-56和TO-9)的二极管激光器中的每一个至少具有两个引脚4,其中一个引脚是阳极,另一个引脚是阴极,它们向二极管激光器供电。
图2是TO-9封装结构的示意图。二极管激光器8由金属基座9、金属外壳10、引脚4、平坦输出窗口5和绝缘层6组成。
一个二极管激光器芯片安装在金属基座9上。金属外壳10、平坦输出窗口5和金属基座9形成封闭的空间,用于保护二极管激光器芯片。
通常,金属基座9的背面有两个或多个引脚4,引脚4用于向二极管激光器芯片供应电流或用于激光探测;并且通过使用绝缘层6将引脚4和金属基座9分离。
一个二极管激光器芯片发射一个激光束7,该激光束7穿过平坦输出窗口5并且离开二极管激光器8。通常,激光束7的传播方向垂直于金属基座9。
在二极管激光器芯片的工作期间产生的热量被传递到金属基座9用于散热。
TO-CAN封装类型(例如TO-56和TO-9)的二极管激光器中的每一个至少具有两个引脚4,其中一个引脚是阳极,另一个引脚是阴极,它们向二极管激光器供电。
二极管激光器1和二极管激光器8都使用平坦输出窗口5,但是二极管激光器芯片发射的激光束的发散角大。
为了减小激光束的发散角,用准直透镜代替平坦输出窗口。
图3是基于TO-9封装结构安装的准直透镜的示意图。二极管激光器11由金属基座9、金属外壳12、引脚4、准直透镜13和绝缘层6组成。
金属外壳10和二极管激光器8的平坦输出窗口5分别由金属外壳12和准直透镜13代替,以形成二极管激光器11。其它部分完全相同,此处将不再赘述。
一个二极管激光器芯片安装在金属基座9上。金属外壳12、准直透镜13和金属基座9形成封闭空间,用于保护二极管激光器芯片。
一个二极管激光器芯片发射一个激光束,该激光束穿过准直透镜13以形成离开二极管激光器11的、具有小发散角的准直激光束14;并且通常准直激光束14的传播方向垂直于金属基座9。
在二极管激光器芯片的工作期间产生的热量被传递到金属基座9用于散热。
对于其他的TO-CAN封装类型(TO-38、TO-56等),减小激光束发散角的目的可以通过使用与将准直透镜添加到二极管激光器11相同的原理来实现,本文将不重复描述。
二极管激光器1、二极管激光器8和二极管激光器11中的每个中仅封装一个二极管激光器芯片。可以在一个TO-CAN封装外壳内同时封装多个二极管激光器芯片。以下将以TO-9封装结构为例,对其进行说明。
如图4所示,二极管激光器15由金属基座9、金属外壳10、引脚4、平坦输出窗口5和绝缘层6组成,它们与二极管激光器8的那些类似。
如图4所示,两个二极管激光器芯片安装在金属基座9上。金属外壳10、平坦输出窗口5和金属基座9形成封闭的空间,用于保护两个二极管激光器芯片。
两个二极管激光器芯片各自发射一个激光束7,并且两个激光束7同时穿过平坦输出窗口5并且离开二极管激光器15。
在二极管激光器芯片的工作期间产生的热量被传递到金属基座9用于散热。
如图5所示,二极管激光器16由金属基座9、金属外壳10、引脚4、输出窗口片5和绝缘层6组成,与二极管激光器8相同,本文对此将不再赘述。
如图5所示,三个二极管激光器芯片安装在金属基座9上。金属外壳10、平坦输出窗口5和金属基座9形成封闭的空间,用于保护三个二极管激光器芯片。
三个二极管激光器芯片各自发射一个激光束7,并且三个激光束7同时穿过平坦输出窗口5并且离开二极管激光器16。
在二极管激光器芯片的工作期间产生的热量被传递到金属基座9用于散热。
对于其它的TO-CAN封装类型(TO-38、TO-56等),可以采用与二极管激光器15和二极管激光器16相同或相似的方法将多个二极管激光器芯片封装在外壳中。
二极管激光器15和二极管激光器16都使用平坦输出窗口5,因为在所发射的激光束7之间存在一定的夹角,所以其中封装了多个二极管激光器芯片的二极管激光器的发散角比单个二极管芯片的发散角大得多。
为了减小激光束的发散角,用准直透镜代替平坦输出窗口。其原理与二极管激光器11的原理相同。
如图6所示,二极管激光器17中封装有多个二极管激光器芯片,二极管激光器17的内部结构与二极管激光器15和二极管激光器16的内部结构相同或相似,以及二极管激光器17的外部结构与二极管激光器11的外部结构相同或相似,本文对此将不再重复描述。
二极管激光器17由金属基座9、金属外壳12、引脚4、准直透镜13和绝缘层6组成。
多个二极管激光器芯片安装在金属基座9上。金属外壳12、准直透镜13和金属基座9形成封闭空间,用于保护二极管激光器芯片。
由多个二极管激光器芯片发射的激光束通过准直透镜13会聚,以形成离开二极管激光器17的、具有小发散角的准直激光束18;并且通常准直激光束18的传播方向垂直于金属基座9。
在多个二极管激光器芯片的工作期间产生的热量被传递到金属基座9用于散热。
对于其他的TO-CAN封装类型(TO-38、TO-56等),通过采用与在二极管激光器17添加准直透镜相同的原理,实现了使得由多个激光芯片发射的激光束能够会聚形成具有小发散角的激光束,本文对此将不再重复描述。
为了更方便地使用二极管激光器,通常将多个单独的二极管激光器封装以形成二极管激光器模块,从而实现同时安装多个二极管激光器的高效率。
下面将以二极管激光器11为例描述二极管激光器模块的解决方案。根据各种实施例,二极管激光器11可以用具有任何TO-CAN封装结构的二极管激光器来代替,例如二极管激光器1、二极管激光器8、二极管激光器15、二极管激光器16、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50和二极管激光器51。其原理相同,本文对此将不再重复描述。
图7-13和图14-28是根据各种实施例的各种类型的二极管激光器模块的热沉的示例结构。
图7是在二极管激光器模块21的二极管激光器和热沉22之间的装配的示意图。如图7所示,在热沉22上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块21,二极管激光器11的输出侧对应于二极管激光器模块21的上侧(也称为顶侧),二极管激光器11的引脚侧对应于二极管激光器模块21的下侧(也称为底侧)。
图8是根据一些实施例的热沉22的结构示意图。如图8所示,热沉22的上表面由用于容纳二极管激光器11的多个阶梯通孔28(例如,以平行的两行布置)、多个阶梯通孔23(例如,被布置在热沉22的四个角附近)、通孔24和通孔25(例如,分别被设置在热沉模块22的顶表面的两个短边附近并且穿过矩形凹糟27的中岛部分的两端)组成。相应的阶梯通孔28包括上部,该上部具有与二极管激光器11的金属基座9的直径对应的直径,使得二极管激光器11可以完全插入到相应的阶梯通孔28中。相应的阶梯通孔28包括位于上部的下方的中部,该中部具有比上部小的横向,并且阶梯通孔28的上部和中部之间的尺寸差异形成阶梯通孔28的阶梯表面35。在一些实施例中,通孔28的中部具有细长的形状,该细长的形状具有允许相应的二极管激光器的引脚穿过但不允许二极管激光器的金属基座穿过的横向尺寸。通孔28的中部的高度短于或等于二极管激光器的引脚的长度。在一些实施例中,通孔28可选地包括下部,该下部的横向尺寸大于中部的横向尺寸,例如,下部的深度与凹槽27的深度相同。底部相对于中部的扩大的尺寸允许更多的空间来调整引脚的连接。
如图8所示,热沉22的一个侧表面由孔26(例如,不是通孔)组成。
热沉22的下表面由矩形凹糟27组成,该矩形凹糟贯穿所有的阶梯通孔28并且将它们连接在一起(例如,矩形凹糟27的两个长边各自穿过相应行的阶梯通孔28)。在一些实施例中,凹槽27的相应侧的宽度大于通孔28的细长的中部的较短尺寸。在一些实施例中,通孔28的底部具有大于凹槽27的相应侧的宽度的直径(例如,通孔28的中部小于凹槽27的相应侧的宽度并且装配在凹槽的相应侧内,并且通孔28的底部可选地大于凹槽27的相应侧的宽度并且不完全装配在凹槽的相应侧内)。
二极管激光器11的引脚4穿过阶梯通孔28到达热沉22的下表面;二极管激光器11的金属基座9与阶梯通孔28的阶梯表面29紧密接触(例如,直接在通孔28的中部的顶部上)。通孔28填充有导热填充材料以实现良好的导热性,使得在二极管激光器11的工作期间产生的热量通过导热填充材料被传递到热沉22。导热填充材料可以是金属或非金属材料,例如导热硅脂和焊锡。
图9是根据一些实施例的在装配之后热沉22和二极管激光器11的相对位置的示意图。在二极管激光器模块21中的热沉22的通孔28中安装八个二极管激光器11,其中二极管激光器的阳极和阴极如图9所示地依次布置。
图10是根据一些实施例的热沉22的上表面和下表面的示意图,示出表面上的孔和凹槽的相对位置。
在一些实施例中,可以通过减小热沉的体积来减小二极管激光器模块的尺寸。例如,二极管激光器模块21的热沉22可选地使用热沉30代替,如图11所示。图11是热沉30的结构示意图。图12是热沉30和二极管激光器11之间的装配的结构示意图。在热沉30上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块36,如图12所示。
如图11和12所示,热沉30的上表面由用于容纳二极管激光器11的多个阶梯通孔34(例如,类似于图7-10中的布置为两行的阶梯通孔28)、多个通孔31(例如,类似于图7-10中的通孔23,位于热沉30的上表面的四个角附近)、通孔32和通孔33(例如,类似于图7-10中的通孔24和25)组成。
热沉30的一个侧表面由孔26(例如,不是通孔)组成。
热沉30的下表面包括矩形凹糟27(例如,类似于图7-10中的矩形凹糟27),其贯穿所有的阶梯通孔34并且将它们连接在一起。
二极管激光器11的引脚4穿过阶梯通孔34到达热沉30的下表面;每个二极管激光器11的金属基座9与阶梯通孔34中的相应的一个的阶梯表面35紧密接触。阶梯通孔24填充有导热填充材料以实现良好的导热性,使得在二极管激光器11工作期间产生的热量通过导热填充材料传递到热沉30,并且导热填充材料可以是金属或非金属材料,例如导热硅脂和焊锡。
热沉30具有与热沉22类似的结构,除了热沉30的高度小于热沉30的高度,并且通孔34的上部比通孔28的上部短得多。类似地,通孔31、32和33分别比通孔23、24和25浅。根据一些实施例,如图9和10所示的引脚布置和结构尺寸同样适用于热沉22和热沉30。如图12所示,二极管激光器的上部(例如金属外壳12)部分或全部地突出到热沉30的顶表面上方,并且二极管激光器的金属基座9位于通孔34的上部内。二极管激光器模块36以与二极管激光器模块21相同的方式工作,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,通过使用热沉37代替二极管激光器模块(例如二极管激光器模块21或36)的热沉(例如热沉22或30),可以简化制造二极管激光器模块的制造过程。图13是热沉37的结构示意图,热沉37的底表面与热沉22和30的底表面相同。热沉37的顶表面是平的,通孔38代替了阶梯通孔28或34。通孔38的顶部与通孔28和34的中部相同。通孔38的下部与通孔28和34的下部相同。
图14是热沉37和二极管激光器11之间的装配的结构示意图。在热沉37上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块39,如图14所示。
热沉37的上表面由多个用于存放二极管激光器11的通孔38、多个通孔31、通孔32和通孔33组成。热沉37的一个侧表面由孔26组成。热沉37的下表面由矩形凹糟27组成,其贯穿所有的阶梯通孔38并且将它们连接在一起。
二极管激光器11的引脚4穿过阶梯通孔38到达热沉37的下表面,二极管激光器11的金属基座9与热沉37的顶表面紧密接触。在图14中,金属外壳12和整个金属基座9在热沉37的顶表面上方。金属基座9的底表面与热沉37的顶表面紧密热接触。通孔38(包括其边沿)填充有导热填充材料以实现良好的导热性,使得在二极管激光器11的工作期间产生的热量通过导热填充材料传递到热沉37,并且导热填充材料可以是金属或非金属材料,诸如导热硅脂和焊锡。
二极管激光器模块39的原理与二极管激光器模块21的原理相同,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,通过进一步减小热沉的体积,可以实现二极管激光器模块的尺寸的进一步减小。例如,二极管激光器模块(例如,二极管激光器模块21、36或39)的热沉(例如,热沉22、30或37)可选地用热沉52代替。图15是根据一些实施例的热沉52的结构示意图。图16是根据一些实施例的热沉37和二极管激光器11之间的装配的结构示意图。在热沉52上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块53,如图16所示。
热沉52包括平坦的上表面(例如,没有通孔28或34的上部)和平坦的下表面(例如,没有矩形凹槽27和通孔28、34或38的下部)。热沉52的上表面由多个通孔38(例如,没有图13中所示的通孔38的底部)、多个通孔31、通孔32和通孔33组成。
二极管激光器11的引脚4穿过通孔38(例如,没有任何阶梯表面的直孔)到达热沉52的下表面。在一些实施例中,由于热沉52的厚度小,引脚4的一部分突出超过热沉52的底表面,每个二极管激光器11的金属基座9与热沉52的上表面紧密接触。通孔38(包括它们的边沿)填充有导热填充材料以实现良好的导热性,使得在二极管激光器11的工作期间产生的热量通过导热填充材料传递到热沉52,并且导热填充材料可以是金属或非金属材料,诸如导热硅脂和焊锡。
二极管激光器模块53的原理与二极管激光器模块21的原理相同,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,当用于容纳二极管激光器的通孔中包括阶梯时,更方便的是将二极管激光器11安装在二极管激光器模块中。例如,二极管激光器模块53的热沉52可以用热沉54代替。图17是热沉54的结构示意图。图18是热沉54和二极管激光器11之间的装配的结构示意图。在热沉54上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块55,如图28所示。
如图17和18所示,为了存放二极管激光器11,热沉54的上表面由多个阶梯通孔34(例如,代替图15和16中的通孔38)、通孔31、通孔32和通孔33组成。
二极管激光器11的引脚4穿过阶梯通孔34到达热沉54的下表面;二极管激光器11的金属基座9与阶梯通孔34的阶梯表面35紧密接触,并且填充有导热填充材料以实现良好的导热性,使得二极管激光器11工作时产生的热量通过导热填充材料传递到热沉54,导热填充材料可以是金属或非金属材料,例如导热硅脂和焊锡。
二极管激光器模块55的原理与二极管激光器模块53的原理相同,本文对此将不再重复描述。
由于二极管激光器11相对于热沉的安装位置可以旋转90°,因此热沉也需要进行修改以满足安装要求并形成新的二极管激光器模块。图19至27示出具有通孔的热沉模块,该通孔用于容纳根据激光二极管所需的旋转而旋转的二极管激光器。在一些实施例中,在相同的激光二极管模块中,一些二极管激光器与其它二极管激光器不同地定向,并且用于容纳这些二极管激光器的对应的通孔也不同地定向。
图19是热沉22-1的结构示意图。如图14-5所示,除了阶梯通孔28的细长的中部的方向旋转90度使得在旋转90度之后可以满足二极管激光器的安装要求之外,热沉22-1与热沉22相同。
图20是热沉22-1和多个二极管激光器11之间的装配的结构示意图。在热沉22-1上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块21-1。二极管激光器模块22-1的操作原理与二极管激光器模块22的操作原理相同,本文对此将不再重复描述。
图21是热沉30-1的结构示意图。如图14-7所示,除了阶梯通孔34的细长的中部的方向旋转90度使得在旋转90度之后可以满足二极管激光器的安装要求之外,热沉30-1与热沉30相同。
图22是热沉30-1和二极管激光器11之间的装配的结构示意图。在热沉30-1上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块36-1。二极管激光器模块36-1的操作原理与二极管激光器模块36的操作原理相同,本文对此将不再重复描述。
图23是热沉37-1的结构示意图。除了通孔38的方向旋转90度使得在旋转90度之后可以满足二极管激光器的安装要求之外,热沉37-1与热沉37相同。
图24是热沉37-1和二极管激光器之间的装配的结构示意图。在热沉37-1上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块39-1,二极管激光器模块39-1的操作原理与二极管激光器模块39的操作原理相同,本文对此将不再重复描述。
图25是热沉52-1的结构示意图。除了通孔38’的方向旋转90度使得在旋转90度后满足二极管激光器的安装要求之外,热沉52-1与热沉52相同。
图26是热沉52-1和二极管激光器11之间装配的结构示意图。在热沉52-1上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块53-1。二极管激光器模块53-1的操作原理与二极管激光器模块53的操作原理相同,本文对此将不再重复描述。
图27是热沉54-1的结构示意图。除了阶梯通孔34’的方向旋转90度使得在旋转90度之后满足二极管激光器的安装要求之外,热沉54-1与热沉54相同。
图28是热沉54-1和二极管激光器之间的装配的结构示意图。在热沉54-1上安装八个二极管激光器11以形成二极管激光器模块55-1。二极管激光器模块55-1的操作原理与二极管激光器模块55的操作原理相同,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,二极管激光器包括在相同的封装中的多个二极管激光器芯片。多芯片直接封装二极管激光器能够产生不对称形状的激光束,或者具有预定布置的多个激光束。图29-37示出具有多个二极管激光器芯片的示例二极管激光器。在图29-37中,根据一些实施例,二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50和二极管激光器51中的可以各自用相应的二极管激光器模块中的二极管激光器1、二极管激光器8、二极管激光器11、二极管激光器15、二极管激光器16和二极管激光器17中的任意一个来代替。
在一些实施例中,二极管激光器包括多个二极管激光器芯片和准直透镜,并且不包括平坦输出窗口。二极管激光器产生单个光束。图29分别示出这种二极管激光器(例如,二极管激光器17)的前视图和侧视图,以及照射平面40的光斑41的视图。如图29所示,二极管激光器17输出的准直激光束18到达平面40,在其表面上产生光斑41(阴影区域),其宽度为W1,高度为H1。宽度W1和高度H1随着平面40和二极管激光器17之间的距离而变化。
在一些实施例中,二极管激光器包括多个二极管激光器芯片和准直透镜,并且不包括平坦输出窗口。准直透镜用于将多个二极管激光器芯片发射的多个激光束汇聚形成准直激光束。光束的发散角大,这不利于在由多个二极管激光器形成的阵列中使用。
为了使具有多个二极管激光器芯片的二极管激光器更好地用在阵列中,使用一个准直透镜来准直由多个二极管激光器芯片发射的多个激光束,以获得具有较小发散角的多个激光束。
图30和32是根据一些实施例的封装在二极管激光器43或二极管激光器46中的准直透镜42的相应的示意图。二极管激光器15和二极管激光器16的金属外壳10被金属外壳12代替,并且平坦输出窗口5被准直透镜42代替,以分别形成二极管激光器43和二极管激光器46。
金属外壳12、准直透镜42和金属基座9形成用于保护二极管激光器芯片的封闭空间。
二极管激光器43中的两个二极管激光器芯片各自发射一个激光束,该激光束穿过准直透镜42以形成具有相似的发散角的两个准直激光束44,其离开二极管激光器43。在两个准直激光束44之间存在特定角度,如图30所示。
图31分别示出二极管激光器43的前视图和侧视图以及照射平面40的光斑45的视图。如图31所示,二极管激光器43输出的两束准直激光束44到达平面40,在其表面上产生两个光斑45(阴影区域),宽度为W2,高度为H2。宽度W2、高度H2和两个光点45之间的距离随着平面40和二极管激光器43之间的距离而变化。
图32是二极管激光器46的示意图。在二极管激光器46中包括三个二极管激光器芯片,并且每个二极管激光器芯片发射一个激光束,该激光束穿过准直透镜42以形成三个准直的激光束44,当离开二极管激光器46时,该三个准直的激光束44具有相似的发散角。如图32所示,在三个准直的激光束44之间存在角度。
图33分别示出二极管激光器46的前视图和侧视图以及照射平面40的三个光斑47的视图。如图33所示,由二极管激光器46输出的三个准直激光束44到达平面40,并且在其表面上产生三个光斑47(阴影区域),宽度为W3,高度为H3。宽度W3、高度H3、和三个光斑47之间的距离随着平面40和二极管激光器46之间的距离而变化。
对于二极管激光器43和二极管激光器46,二极管激光器芯片和准直透镜42作为整体封装在相同的金属外壳中。在一些实施例中,准直透镜不被包括在与二极管激光器芯片相同的封装中,而是被放置在二极管激光器的平坦输出窗口的前面(例如,在二极管激光器的平坦输出窗口和准直透镜之间具有空气间隙)。例如,有时,为了确保二极管激光器可以在阵列中使用并且实现相同的光学性能,准直透镜42可以与二极管激光器15和二极管激光器16组合使用以分别代替二极管激光器43和二极管激光器46。
图34是根据一些实施例的二极管激光器15与平坦输出窗口和分离的准直透镜42的组合的示意图。如图34所示,在二极管激光器15发射的激光束7的传播方向上,放置准直透镜42,并且通过准直透镜42准直两个激光束7,以分别形成具有(例如,与激光束7之间的发散角相比)较小发散角的两个准直激光束44。当光束44照射平面40时,可以获得具有与二极管激光器43相同的光学性能的两个光斑45(例如,如图31所示),本文对此将不再重复描述。
图35是根据一些实施例的二极管激光器16与平坦输出窗口和分离的准直透镜42的组合的示意图。如图35所示,在二极管激光器16发射的激光束7的传播方向上,放置准直透镜42,并且三个激光束7通过准直透镜42准直以分别形成具有(例如,与激光束7的发散角相比)较小发散角的三个准直激光束44。当光束44照射平面40时,可以获得具有与二极管激光器43(如图33所示)相同的光学性能的三个光斑47,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,为了保护准直透镜42与二极管激光器15或二极管激光器16之间的传输光路,可以在它们之间添加金属外壳以实现光路的密封。
图36是二极管激光器15、金属外壳49和单独的准直透镜42的组合的示意图。如图36所示,二极管激光器48由二极管激光器15、金属外壳49和准直透镜42组成。金属外壳49的内径略大于二极管激光器的金属外壳10的外径,金属外壳49套在金属外壳10上。金属外壳49、准直透镜42和二极管激光器15形成封闭的空间,用于保护准直透镜42和二极管激光器15的平面输出窗口之间的传输光路(例如气隙)。
图37是二极管激光器16、金属外壳49和准直透镜42的组合的示意图。金属外壳49和准直透镜42也可以用于二极管激光器16以形成二极管激光器50,二极管激光器50具有与二极管激光器48相同的结构,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,用于添加准直透镜42以形成二极管激光器48和二极管激光器50的间接封装方法也适用于具有单个二极管激光器芯片的二极管激光器。
如图38所示,二极管激光器51由二极管激光器8、金属外壳49和准直透镜13组成,二极管激光器51具有与二极管激光器48和二极管激光器50相同的结构,本文对此将不再重复描述。
由二极管激光器51发射的激光束14具有与由二极管激光器11发射的激光束14相同的光学性能。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括位于热沉(例如,热沉22和上述其它等同物)中的通孔(例如,上述通孔38和其它等同物)中的二极管激光器(例如,二极管激光器11和上述其它等同物)以及可选地包括其它组件,例如被设置在热沉顶部上的透镜阵列模块、被设置在热沉下面的冷却模块以及分布在热沉、透镜阵列模块、和/或冷却模块的各种外围或内部表面、凹槽、通道、和/或通孔中的引脚连接器、驱动电路和绝缘套管。下面的描述是PCT申请号PCT-CN 2016-098763,标题为“具有激光器阵列照明的系统和设备”的部分内容的简化描述,其内容全部结合于此。PCT申请“具有激光器阵列照明的系统和设备”中的描述将“二极管激光器1”作为示例,但是在本文所述的二极管激光器8、二极管激光器11、二极管激光器15、二极管激光器16、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50和二极管激光器51可以在本文所述的各种实施例中代替二极管激光器1。
图39是根据一些实施例的示例性二极管激光器阵列模块61的示意图。图40是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块61的结构分解示意图。如图39和40所示,二极管激光器阵列模块61包括:包含多个二极管激光器1的二极管激光器阵列67、包含多个透镜68的透镜阵列69、压板模块70、热沉模块71、包含多个绝缘套管72的绝缘套管阵列73、包含多个U形引脚连接器74的U形引脚连接器阵列75、包含多个L形引脚连接器76的L形引脚连接器阵列77、驱动电路模块78(例如,一个或多个PCB)、以及冷却模块(例如,液体冷却散热器模块62)。根据一些实施例,二极管激光器阵列模块61的不同的组件根据图39和40中所示的配置装配在一起。
在二极管激光器1的工作期间产生的热量被传递到冷却模块(例如,液体冷却散热器62)用于冷却,并且冷却管63被嵌入到冷却模块(例如,液体冷却散热器62)中。冷却剂从冷却管63的一端64流入,从另一端65流出。根据各种实施例。冷却剂可以是水、乙二醇等。
图41-48示出了根据各种实施例的二极管激光器阵列模块61的单独的组件。
具体地,图41是图39和40所示的压板模块70的局部剖视图。压板模块70是平面基板,包括贯穿平面基板的上表面和下表面的多个阶梯通孔79,并且多个阶梯通孔79被布置成阵列,该阵列映射到用于容纳二极管激光器的热沉模块71中的通孔的阵列。在一些实施例中,压板模块中的阶梯通孔79是直通孔,而在孔内没有阶梯表面。
如图40所示,每个阶梯通孔79用于固定二极管激光器阵列1中的一个二极管激光器和透镜阵列68中的一个透镜。例如,在一些实施例中,阶梯通孔79的下部的半径小于阶梯通孔79的上部的半径。在一些实施例中,阶梯通孔79的上部的半径稍大于透镜68的半径,使得透镜68位于阶梯通孔79的阶梯表面顶部上的组装的二极管激光器阵列模块61中的阶梯通孔79的上部内。在一些实施例中,在来自多个二极管激光器的激光束完全对齐后,将透镜附在阶梯通孔79的侧壁和阶梯表面上。(例如,先在侧壁和阶梯表面上涂胶,在胶模前进行对齐调整,使透镜永久固定)。在一些实施例中,阶梯通孔79的下部的半径略大于二极管激光器(例如二极管激光器1或其他等效物)的金属外壳(例如金属外壳10)的半径,但小于二极管激光器的金属基座(例如,金属基座9)的半径,使得当阶梯通孔与已经插入二极管激光器的热沉模块中的阶梯通孔对齐时,压板模块70可以被压靠在热沉的上表面上。在一些实施例中,阶梯通孔79的下部的高度等于或大于二极管激光器的金属外壳9的高度,使得在透镜68和二极管激光器的输出窗口5之间创建空气间隙。二极管激光器1发射的激光束7穿过阶梯通孔79到达透镜68,透镜68调节激光束7的发散角。
在一些实施例中,当使用具有内置透镜的二极管激光器(例如,二极管激光器11、17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50、和二极管激光器51)时,透镜阵列69对于二极管激光器阵列模块61可以不是必需的。相反,压板模块可选地包括直通孔以保护二极管激光器的延伸的金属壳体(例如,金属壳体12或金属壳体49),并且通孔的直径小于二极管激光器的金属板的直径,使得一旦二极管激光器模块被组装,压板模块的下表面就压靠二极管激光器的金属基座9和热沉的上表面。
图42是根据一些实施例的热沉模块71的局部剖视图。图42的上部示出了从热沉模块71的顶部观察的视图,图42的下部示出了从热沉模块71的底部观察的视图。热沉模块71的上表面包括从热沉模块71的上表面延伸到下表面的多个阶梯通孔80。
多个通孔80形成阵列,其中平行的通孔80的行暴露在热沉模块71的下表面上,相应的线性凹槽81贯穿每行通孔80的下部,并且相应的线性凹槽81贯穿热沉模块的侧表面,如图42所示。
每个阶梯通孔80用于容纳二极管激光器1,以及每个线性凹槽81用于容纳多个U形引脚连接器74和多个L形引脚连接器76。
热沉模块71由导热材料制成。
在一些实施例中,在根据各种实施例的相应的二极管激光器阵列模块(例如,二极管激光器阵列模块61)中,热沉模块71由本文所述的其它热沉(例如,图7中的热沉21、图11中的热沉30、图13中的热沉37、图15中的热沉52、图17中的热沉54、图19中的热沉22-1、图22中的热沉30-1、图23中的热沉37-1、图25中的热沉52-1和图27中的热沉54-1)代替。
图43-48示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块61中的二极管激光器的引脚连接器和引线的示例布局。
图43示出了根据一些实施例的U形引脚连接器74和L形引脚连接器76。
U形引脚连接器74由两个爪簧83(棘爪弹簧)和一个U形金属连杆82组成。两个棘爪弹簧83分别被放置在U形金属连杆82两端的孔85中。
L形引脚连接器76由一个棘爪弹簧83和一个L形金属连杆84组成。棘爪弹簧83被放置在L形金属连杆84的一个臂上的孔85中。
U形引脚连接器74、L形引脚连接器76和棘爪弹簧83都由导电材料(例如,铜、银、铝或合金等)制成。
相应的二极管激光器(例如二极管激光器1和其它等效物)的引脚4被插入U形引脚连接器74(或L形引脚连接器76)的棘爪弹簧83中,这使得引脚4、棘爪弹簧83和孔85彼此压靠,实现这些组件之间的紧密接触和电传导。
图43是根据一些实施例的U形引脚连接器74的臂和插入绝缘套管72中的L形引脚连接器76的臂的示意图。当绝缘套筒插入到阶梯通孔80(或它的其它等同物)中时,绝缘套管72使U形引脚连接器74(或L形引脚连接器76)与热沉模块71的阶梯通孔80绝缘。根据一些实施例,如图29所示,每个绝缘套管72套在两个U形引脚连接器74的一个相应的臂上(或者套在一个L形引脚连接器76的臂和一个U形引脚连接器74的一个臂上)。绝缘套管的高度约等于或大于阶梯通孔80下部的深度,使得U形连接器和L形连接器的连接杆与热沉的背面的凹槽(例如,凹槽71或凹槽27)的凹槽表面分离。
图44是包括多个二极管激光器1的二极管激光器阵列67的顶视图(左)和底视图(右)。二极管激光器阵列67根据预定的阵列布局(例如,平行的行和列的网格,或其它规则的布置)布置,如图30所示。在该示例中,在阵列中总共有五行,并且每行具有三个二极管激光器。每行中的三个二极管激光器以相同的方式布置(例如,具有相同的一般方向,如图44中的后视图所示)。
在一些实施例中,每行二极管激光器阵列67中的三个二极管激光器形成独立的电路回路。如图45所示,U形引脚连接器74将二极管激光器1的阳极(或阴极)与相邻的二极管激光器1的阴极(或阳极)连接。L形引脚连接器76将二极管激光器1与驱动电路PCB 78连接以形成电路回路。
与二极管激光器1连接的U形引脚连接器(或L形引脚连接器)通过使用绝缘套管72与热沉模块71绝缘。
图45是二极管激光器阵列模块61的截面图。如图45所示,每个二极管激光器1被放入相应的阶梯通孔80中。金属基座2与热沉模块71接触。金属外壳3穿过压板模块70的阶梯通孔79。压板模块70和热沉模块71相互挤压以固定二极管激光器1的位置。二极管激光器1工作期间产生的热量被传递到热沉模块71。
一个透镜68对应于每个二极管激光器1,并且通过粘合剂固定在对应的阶梯通孔80上。粘合剂可以是硅胶或热固性粘合剂等。
L形引脚连接器76连接二极管激光器1和被设置在热沉71的侧表面上的驱动电路PCB 78,以便为二极管激光器1提供工作电流;U形引脚连接器74连接两个相邻的二极管激光器1。U形引脚连接器74和L形引脚连接器76被放置在线性凹槽81中。L形引脚连接器76在离开热沉71的侧表面之前完全位于线性凹槽81中,并连接到驱动电路PCB 78。如本文所公开的,在各种实施例中,线性凹槽81可以由不延伸到热沉的侧表面的线性凹槽来代替,并且二极管激光器的电路通过不同地布置的引线连接器、FPC和/或PCB连接到驱动电路(例如,在连接到驱动电路模块之前,引线连接器、FPC和/或PCB经过不在线性凹槽中的热沉的一部分,或者到达线性凹槽外部的位置)。
在一些实施例中,为了使U形引脚连接器74、L形引脚连接器76和热沉模块71绝缘,可以在它们之间施加诸如绝缘硅胶之类的绝缘粘合剂;或诸如塑料绝缘套管之类的绝缘套管可以被套在U形引脚连接器74和L形引脚连接器76上。原理与绝缘套管72的原理相似,本文对此将不再重复描述。备选地,使用诸如PCB阻焊油墨之类的绝缘层来涂覆线性凹槽81的表面。
热沉模块71的底表面与液体冷却散热器62的顶表面紧密接触,并且将热量传递到液体冷却散热器62以实现散热。
图46是根据一些实施例的二极管激光器阵列91的顶视图和底视图。为了满足不同的使用要求,根据图32所示的顶视图和底视图可选地布置的二极管激光器阵列91可以代替二极管激光器阵列模块61中的二极管激光器阵列67。二极管激光器阵列91的行数和列数与二极管激光器阵列67的行数和列数相同,不同之处在于列2中二极管激光器的放置方向不同。
图47是根据一些实施例的采用与二极管激光器阵列67相同的连接和绝缘模式的二极管激光器阵列91的示意图。二极管激光器阵列91以与二极管激光器阵列67相同的方式连接和绝缘,如图47所示。二极管激光器可以在阵列的行方向和列方向连接和绝缘。
图48是具有热沉模块的二极管激光器阵列91的示意性底视图。二极管激光器阵列91和热沉模块之间的装配如图48所示。U形引脚连接器74和L形引脚连接器76连接二极管激光器1和被设置在热沉模块的侧表面上的驱动电路PCB 78。如本文所公开的,根据在各种实施例中二极管激光器阵列模块的电路要求,二极管激光器阵列和冷却模块之间的装配可以不同于图48所示的装配。在一些实施例中,U形引脚连接器74和L形引脚连接器76被放置在线性凹槽81中。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括第一二极管激光器阵列,该第一二极管激光器阵列包括第一多个二极管激光器(例如,二极管激光器1、8、11、15、16、17等),其中第一多个二极管激光器中的每个二极管激光器具有相应的二极管激光器主体和连接到相应的二极管激光器主体的相应的引脚的集合(例如,引脚4)。二极管激光器阵列模块还包括冷却模块(例如,如本文所述的液体冷却散热器、使用热管传导和散热的冷却散热器等),其中冷却模块包括由冷却模块的顶表面、底表面以及至少第一侧表面和第二侧表面限定的导热体(例如,热沉),并且包括至少部分地嵌入冷却模块的导热体中的冷却结构(例如,嵌入热沉中的液体填充通道、充液管、多个热管等,并且使热量从热沉移走),并且其中冷却模块的导热体包括第一孔(例如,直通孔或阶梯通孔)的阵列,该第一孔在冷却模块的顶表面中具有对应的第一开口以容纳第一多个二极管激光器,并且冷却模块的导热体包括多个第一凹槽(例如,图49中的凹槽139、图57和图65中的凹槽210等),其中每个第一凹槽在冷却模块的底表面中开口并且连接第一孔阵列中的相应行的第一孔(例如,通孔115)。二极管激光器阵列模块还包括多个引脚连接器模块(例如,由一系列引脚连接器(例如,L形、U形、Z形等)制成的引脚连接器模块、由PCB和引线连接器等制成的引脚连接器模块),其中每个引脚连接器模块包括相应的第一导电部分(例如,一系列U形引脚连接器,或细长的PCB的一部分等),该相应的第一导电部分位于冷却模块的导热体的相应的第一凹槽内并且与插入到由相应的第一凹槽连接的相应行的第一孔中的相应行的二极管激光器电连接,以及每个引脚连接器模块包括至少一个相应的第二导电部分(例如,一对L形引脚连接器、一对Z形引脚连接器、细长PCB的端部等),该至少一个相应的第二导电部分被设置在冷却模块的导热体的超出相应的第一凹槽的部分内,所述每个引脚连接器模块的相应的第二导电部分在冷却模块的导热体内(例如,在相应的第一凹槽内)与所述每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分形成电接触(例如,通过焊料连接或已集成在相同的PCB中),并且被配置为在冷却模块的第一侧表面的外部(例如,在顶表面上方、底表面下方、或在第一侧面的外侧、或与冷却模块的主体分离等)与驱动电路模块形成电接触。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括第一透镜阵列模块(例如,透镜阵列69),其包括第一多个透镜(例如,透镜68、透镜42),其中第一多个透镜中的每个透镜被设置在第一多个二极管激光器中的相应的二极管激光器上方,并且通过气隙与相应的二极管激光器的相应的输出窗口(例如,输出窗口5)分离(例如,透镜42通过压板模块105的顶表面被悬挂在输出窗口上方(例如,如图34和35中所示),或者透镜42与具有平坦输出窗口的二极管激光器一起使用金属外壳49封装(例如,如图36-38中所示))。
二极管激光器阵列模块由参照图49-图130描述的实施例及其各种组合示出。例如,第一二极管激光器阵列可选地使用参照图1-图38描述的任何二极管激光器来实现,并且可选地包括图49-图130中描述的任何二极管激光器模块。冷却模块可选地使用参照图49-图130描述的任何冷却模块来实现,例如液体冷却散热器102、液体冷却散热器188、液体冷却散热器195、液体冷却散热器204、液体冷却散热器211、液体冷却散热器239、液体冷却散热器241、液体冷却散热器249、液体冷却散热器263、液体冷却散热器265、液体冷却散热器268、冷却散热器271、冷却散热器291、冷却散热器293、液体冷却散热器303、液体冷却散热器304。这些冷却模块中的每个包括相应的冷却结构(例如,液体填充通道、一个或多个热管、充液管等),如参照图49-图106中所示的实施例所描述的。冷却模块的导热体中的第一孔用于容纳单独的二极管激光器,并且允许单独的二极管激光器的导电引线插入到冷却模块的顶表面下方的位置(例如,插入到在冷却模块的底表面中开口的第一凹槽中,并且连接相应行的第一孔)。多个引脚连接器模块中的每个对应于相应行的二极管激光器,并且包括两个功能部分,其可以是在二极管激光器阵列模块的组装期间连接的两个结构上分离的部分(例如,一系列引线连接器),或者是整体结构的不同部分(例如,单个PCB),如参照图49-图130描述的二极管激光器阵列模块138、二极管激光器阵列模块140、二极管激光器阵列模块187、二极管激光器阵列模块203、二极管激光器阵列模块268-1、二极管激光器阵列模块293-1、二极管激光器阵列模块304-1、二极管激光器阵列模块305、二极管激光器阵列模块326、二极管激光器阵列模块327、二极管激光器阵列模块328、二极管激光器阵列模块329、二极管激光器阵列模块330、二极管激光器阵列模块332、二极管激光器阵列模块333、二极管激光器阵列模块334、二极管激光器阵列模块335、二极管激光器阵列模块340、二极管激光器阵列模块341、二极管激光器阵列模块342、二极管激光器阵列模块344、二极管激光器阵列模块345等描述的实施例所示。
在一些实施例中,每个引脚连接器模块包括相应系列的U形引脚连接器,其被设置在冷却模块的散热体的相应的第一凹槽内(例如,用作引脚连接器模块的相应第一导电部分的一系列U形引脚连接器114),并且电连接第一二极管激光器阵列的插入到由相应的第一凹槽连接的相应行的第一孔中的相应行的二极管激光器(例如,位于每个凹槽120中的一系列U形引脚连接器114通过其引脚连接相应行的第一多个二极管激光器1,该引脚插入到一行第一孔中并且延伸到连接一行第一孔的第一凹槽中),并且每个引脚连接器模块至少包括相应的L形引脚连接器(例如,用作引脚连接器模块的相应第二导电部分的一部分的L形引脚连接器110),该相应的L形引脚连接器被设置在冷却模块的散热体的超出相应的第一凹槽的部分内(例如,第二部分包括一系列L形引脚连接器,该一系列L形引脚连接器中的每个连接到位于第一凹槽的最后一个U形连接器或最后一个二极管激光器的引脚,然后穿过冷却模块主体内的内部路径到达冷却模块主体的侧表面或顶表面上的出口点),相应的L形引脚连接器在冷却模块的导热体内与相应系列的U形引脚连接器中的一个或与连接到相应系列的U形连接器的二极管激光器的相应的引脚形成电接触,以及在冷却模块的第一侧表面的外部形成与驱动电路模块的电接触。在一些实施例中,冷却模块中的相同的引脚连接器模块和对应的散热器结构也可以用于容纳二极管激光器阵列的辅助热沉中,然后将其附着到具有冷却结构的冷却模块,例如,独立的冷却模块,或者也由双面二极管激光器阵列模块中的另一二极管激光器阵列模块使用的冷却模块。
在一些实施例中,每个引脚连接器模块包括相应的PCB(例如,图50中的PCB139),其被设置在冷却模块的主体的相应的第一凹槽(例如,凹槽120)内(例如,PCB 139的整体用作引脚连接器模块的相应的第一导电部分),并且电连接第一二极管激光器阵列的插入到由相应的第一凹槽连接的相应行的第一孔中的相应行的二极管激光器(例如,位于每个凹槽120中的PCB 139通过它们的引脚连接相应行的多个二极管激光器,多行二极管激光器插入到一行第一孔中并且延伸到连接一行第一孔的第一凹槽中),并且每个引脚连接器模块包括至少相应的L形引脚连接器(例如,用作引脚连接器模块的相应的第二导电部分的部分L形引脚连接器110),该至少相应的L形引脚连接器被设置在冷却模块的主体的超出相应的第一凹槽的部分内(例如,第二部分包括一系列L形引脚连接器,该一系列L形引脚连接器中的每个连接到位于第一凹槽的最后一个U形连接器或最后一个二极管激光器的引脚,然后穿过冷却模块主体内的内部路径到达冷却模块主体的侧表面或顶表面上的出口点),并且相应的L形引脚连接器在冷却模块的导热体内形成与所述每个引脚连接器模块的相应的PCB的电接触,并且形成与冷却模块的第一侧表面外部的驱动电路模块的电接触。这由例如参照图49-图51描述的示例二极管激光器阵列模块138示出。
在一些实施例中,冷却模块包括多个第三孔(例如,图51中的从第一凹槽120的底表面延伸到冷却模块的顶表面(例如,延伸到侧凹槽118的底表面,或者冷却模块的顶表面)的孔117),其在由冷却模块的顶表面和底表面限定的竖直方向上延伸,并且其中相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分(例如,L形引脚连接器110的竖直设置的部分)的至少一部分被设置在冷却模块中的相应的第三孔中的一个中(例如,第二导电部分包括L形引脚连接器110,其连接到第一或最后一个U形连接器或者位于第一凹槽中的第一或最后二极管激光器的引脚,然后穿过冷却模块的主体内的竖直的第三孔,到达冷却模块的顶表面上的相应的第二凹槽118,并且沿着第二凹槽朝向设置在冷却模块的第一侧表面上的驱动电路PCB(例如,PCB 106)延伸)。这也由图52-图54中的二极管激光器阵列模块140的冷却模块中的孔117等示出。
在一些实施例中,冷却模块包括在冷却模块的顶表面上的多个第二凹槽(例如,图51中的线性凹槽118),并且其中相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分(例如,图51中的L形引脚连接器110的水平设置的部分)的至少一部分被设置在冷却模块的顶表面上的相应的第二凹槽中的一个内(例如,第二部分包括L形引脚连接器110,其连接到第一个或最后一个U形连接器或者位于第一凹槽中的第一或最后二极管激光器的引脚,并且然后穿过冷却模块的主体内的内部路径以到达冷却模块的顶表面上的对应的第二凹槽118,并且沿着第二凹槽朝向被设置在冷却模块的主体的第一侧表面上的驱动电路PCB(例如,PCB 106)延伸(例如,用于每行二极管激光器的L形引脚连接器110和驱动电路PCB之间的连接点紧邻冷却模块第一侧表面上的第二凹槽的侧开口)。这通过如参照图58-图60所述的二极管激光器阵列模块138的冷却模块102的顶表面中的线性凹槽118和图52-图54中的二极管激光器阵列模块140等来说明。
在一些实施例中,驱动电路模块(例如,PCB)在冷却模块的第一侧表面上的竖直位置高于冷却结构在冷却模块中的竖直位置(例如,驱动电路PCB的竖直位置高于液体冷却管的入口和出口的竖直位置或高于冷却模块的冷却杆的竖直位置,并且相应的引脚连接器模块的第二部分(例如,L形引脚连接器110的水平部分)和驱动电路模块之间的电接触高于冷却结构的竖直位置)。这在例如二极管激光器阵列模块138、二极管激光器阵列模块140和二极管激光器阵列模块187等中示出。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括被设置在冷却模块的顶表面上方的模块压板(例如,图54中的模块压板105),其中模块压板包括在对应于第一多个二极管激光器的位置处的多个第二孔(例如,孔116)(例如,从通孔的顶部到底部具有均匀宽度的直通孔,或在模块压板的顶表面和底表面之间具有一个或多个阶梯表面的阶梯通孔),并且其中当模块压板附到冷却模块时,模块压板将第一多个二极管激光器推靠在冷却模块上。在一些实施例中,模块压板中的第二孔是阶梯通孔,并且第二孔内的阶梯表面压靠二极管激光器的顶部,同时第二孔的底部边缘压靠二极管激光器主体的金属板部分,使得二极管激光器主体的金属板部分的底部稳定地装配在冷却模块的第一孔内。模块压板和二极管激光器之间的装配的其它配置是可能的。例如,在一些实施例中,模块压板(例如,模块压板128)包括大于二极管激光器的外壳部分并且小于二极管激光器的金属板部分的直通孔,并且直通孔的底部边缘将二极管激光器的金属板部分压靠在冷却模块上,而二极管激光器的金属板部分的底部位于冷却模块的顶表面中的第一孔内。在一些实施例中,模块压板包括阶梯通孔,该阶梯通孔在顶部较宽而在底部较窄,并且通孔的较宽顶部可以在顶部支撑透镜,而通孔的较窄底部小于二极管激光器的金属板部分,并且将金属板部分压靠冷却模块。在一些实施例中,模块压板中的通孔的顶部较宽以容纳透镜42,并且模块压板中的通孔的底部小于二极管激光器的底板部分,并且通孔的底部边缘将二极管激光器的金属板部分推靠冷却模块。模块压板的这些配置和透镜、二极管激光器和冷却模块的对应的位置可选地与本说明书中描述的冷却模块和引脚连接器模块的其他配置和结构变体组合使用,而没有限制。
在一些实施例中,模块压板延伸到冷却模块的第一侧表面(例如,模块压板覆盖冷却模块的顶表面上的多个侧凹槽118和L形引脚连接器110的位于侧凹槽118中的部分,如参照图52-图54所描述的)。这在图52-图54中描述的二极管激光器阵列模块140中示出,然而,覆盖顶表面上的侧凹槽的较大模块压板可以不受限制地与本说明书中描述的冷却模块和引脚连接器模块的其它配置和结构变体结合使用。在一些实施例中,例如,侧凹槽从冷却模块的顶表面移动到模块压板的顶表面。
在一些实施例中,模块压板暴露冷却模块的顶表面的与冷却模块的第一侧表面相邻的至少一部分(例如,模块压板不覆盖侧凹槽118和L形引脚连接器110的水平部分,如参照图49-图51所描述的)。这在本文公开的大多数示例二极管激光器阵列模块中示出。
在一些实施例中,模块压板包括相应的顶表面、相应的底表面、和平行于冷却模块的第一侧表面的相应的第一侧表面;驱动电路模块(例如驱动电路PCB 106)被设置在模块压板的相应的第一侧表面上。例如,模块压板包括多个侧凹槽和竖直孔,以允许引脚连接器模块的第二部分(例如,L形引脚连接器110的竖直腿)从冷却模块的顶表面中的孔117穿过模块压板中的竖直孔和侧凹槽,然后到达压板模块的第一侧表面,其中L形引脚连接器110的水平部分与被设置在模块压板的第一侧表面上的驱动电路PCB 106接触。在一些实施例中,驱动电路PCB不是安装在模块压板的侧表面上,而是被设置在冷却模块的侧表面上。在一些实施例中,驱动电路PCB远离冷却模块设置,并且通过被设置在模块压板的侧表面或冷却模块的侧表面上的PCB连接到引脚连接器模块的第二导电部分。
在一些实施例中,冷却模块包括多个第四孔(例如,图62中的水平通孔192),其将相应的第一凹槽(例如,凹槽120)的第一端表面连接到冷却模块的第一侧表面(例如,孔192穿过冷却模块的主体的侧壁),并且相应的引脚连接器模块的第二导电部分(例如,图62中的L形引脚连接器189的水平部分)至少部分地被设置在冷却模块的第四孔中。这在如图55-图62所述的二极管激光器阵列模块187中示出,其中第三通孔192在冷却模块188的主体的底表面中的第一凹槽120的端壁中形成。这也通过例如在二极管激光器阵列模块203、二极管激光器阵列模块305、二极管激光器阵列模块330、二极管激光器阵列模块333、二极管激光器阵列模块334、二极管激光器阵列模块340、二极管激光器阵列模块341、二极管激光器阵列模块342、二极管激光器阵列模块344和二极管激光器阵列模块345中实现的通孔207来示出。
在一些实施例中,驱动电路模块在冷却模块的第一侧表面上的竖直范围与冷却模块中的冷却结构的竖直范围重叠(例如,驱动电路PCB的竖直位置与液体冷却管的入口和出口的竖直位置相同,或者与冷却模块的冷却杆的竖直位置相同,并且相应的引脚连接器模块的第二部分(例如,L形引脚连接器110的水平部分)与驱动电路模块之间的电接触在冷却结构的竖直范围内,这在例如二极管激光器阵列模块203、二极管激光器阵列模块268-1、二极管激光器阵列模块293-1、二极管激光器阵列模块305、二极管激光器阵列模块307、二极管激光器阵列模块330、二极管激光器阵列模块333、二极管激光器阵列模块334、二极管激光器阵列模块340、二极管激光器阵列模块341、二极管激光器阵列模块342、二极管激光器阵列模块344和二极管激光器阵列模块345中示出。
在一些实施例中,驱动电路模块在冷却模块的第一侧表面上的竖直位置低于冷却模块中的冷却结构的竖直位置(例如,驱动电路PCB的竖直位置低于液体冷却管的入口和出口的竖直位置,或者低于冷却模块的冷却杆的竖直位置,并且相应的引脚连接器模块的第二部分(例如,L形引脚连接器110的水平部分)和驱动电路模块之间的电接触低于冷却结构的竖直位置,这例如由二极管激光器阵列304-1示出。
在一些实施例中,多个引脚连接器模块包括第一引脚连接器模块,第一引脚连接器模块是PCB,该PCB包括位于相应的第一凹槽中的第一导电部分以及穿过冷却模块的壁(例如,穿过通孔207)并且在冷却模块外部的位置处连接到驱动电路模块的第二导电部分。这由如参照图63-69所描述的二极管激光器阵列模块203中的PCB205示出,其中PCB形成与相应行的二极管激光器的每个二极管激光器的引脚的电接触(例如,可以通过冷却模块的底侧中的第一凹槽实现对电接触的访问),并且PCB的至少一端通过冷却模块中的第一凹槽的侧壁中的孔207延伸到冷却模块的外部,在那里PCB可以与驱动电路模块进行电接触。这也在例如图93中的二极管激光器阵列模块268-1、图100中的二极管激光器阵列模块293-1、图103中的二极管激光器阵列模块304-1、图104-图105中的二极管激光器阵列模块305、图106中的二极管激光器阵列模块307中示出。在一些实施例中,冷却模块中的相同的引脚连接器模块和冷却模块中对应的热沉结构也可以在容纳二极管激光器阵列的辅助热沉中使用,然后连接到具有冷却结构的冷却模块,例如独立的冷却模块,或者也可以用于双面二极管激光器阵列模块中的另一个二极管激光器阵列模块的冷却模块(例如,如参照图110-130所述)。
在一些实施例中,冷却模块的冷却结构是由设置在冷却模块的底表面上的盖板(例如,图66中的水通道密封板122)密封的液体填充通道(例如,水通道119)。冷却模块的这种结构由例如关于各种实施例描述的冷却模块(例如,液体冷却散热器102、188和204等)示出。用于形成冷却模块的这种方法可选地用于制造本说明书中公开的其它冷却模块。
在一些实施例中,冷却模块的冷却结构是由设置在冷却模块的顶表面上的盖板(例如,图70中的水通道密封板122)密封的液体填充通道(例如,水通道119)。冷却模块的这种结构由例如关于各个附图描述的冷却模块(例如,液体冷却散热器239和241等)示出。用于形成冷却模块的这种方法可选地用于制造本说明书中公开的其它冷却模块。
在一些实施例中,冷却模块包括彼此对齐并且固定(例如,通过将上部和下部之间的接口真空焊接在一起)的上部和下部,其中上部的顶表面用作冷却模块的顶表面,下部的底表面用作冷却模块的底表面,上部的第一侧表面和下部的第一侧表面一起形成冷却模块的第一侧表面,并且上部的第二侧表面和下部的第二侧表面形成冷却模块的第二侧表面,上部包括冷却模块的第一孔的阵列(例如,在焊接到下部之前和之后),并且下部包括冷却模块的多个第一凹槽(例如,在焊接到下部之前和之后)。冷却模块的这种结构由例如关于各个附图描述的冷却模块(例如,液体冷却散热器263、265和268等)示出。用于形成冷却模块的这种方法可选地用于制造本说明书中公开的其它冷却模块。
在一些实施例中,冷却模块的冷却结构包括液体填充通道,并且当上部和下部彼此对齐并且固定时至少部分地形成,其中上部的底表面中的相应的凹槽和下部的顶表面中的相应的凹槽密封在一起,形成液体填充通道的内表面。冷却模块的这种结构由例如关于各个附图描述的冷却模块(例如,液体冷却散热器263、265和268等)示出。用于形成冷却模块的这种方法可选地用于制造本说明书中公开的其它冷却模块。
在一些实施例中,冷却模块的冷却结构包括在第一孔的阵列的相邻行之间穿过冷却模块的主体(例如,在冷却模块的上表面中的凹槽275中,如参照图94-图100所描述的)的多个热管(例如,热管273),并且包括经由多个热管连接到冷却模块的主体的外部散热器。冷却模块的这种结构例如通过参照各附图描述的冷却模块(例如冷却散热器291和293等)来示出。这种类型的冷却模块可选地用于代替本说明书中公开的其它类型的冷却模块,例如,除了冷却模块的冷却结构之外,具有与那些冷却模块相同的特征。
在一些实施例中,冷却模块的冷却结构包括预先形成的液体通道管(例如,水通道管296),其被安装到冷却模块的顶表面中的多个预先形成的凹槽(例如,凹槽275)中(例如,在安装二极管激光器和模块压板之前)。冷却模块的这种结构例如通过关于各个附图描述的冷却模块(例如,液体冷却散热器303和304等)来示出。这种类型的冷却模块可选地用于代替本说明书中公开的其它冷却模块,例如,除了冷却模块的冷却结构之外,具有与那些冷却模块相同的特征。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块是双面二极管激光器阵列模块,该双面二极管激光器阵列模块包括第二二极管激光器阵列,该第二二极管激光器阵列包括第二多个二极管激光器,其中第二二极管激光器阵列面向的方向与二极管激光器阵列模块中的第一二极管激光器阵列面向的方向相反,其中第二多个二极管激光器中的每个二极管激光器具有相应的二极管激光器主体(例如,二极管激光器1、11等的金属外壳和支撑板)以及连接到第二多个二极管激光器的相应的二极管激光器主体的相应的多个引脚(例如,引脚4),该双面二极管激光器阵列模块包括辅助热沉模块,该辅助热沉模块面向的方向与冷却模块面向的方向相反,其中:辅助热沉模块包括由辅助热沉模块的顶表面、底表面以及至少第一侧表面和第二侧表面限定的导热体,并且在辅助热沉模块的主体内不包括对应的冷却结构(例如,液体冷却管或通道,或金属棒),其中除了在冷却模块中包括冷却结构之外,辅助热沉模块的主体根据本文公开的二极管激光器阵列模块的冷却模块中的任一个构造,以容纳第二多个二极管激光器和对应的第二多个引脚连接器模块,该第二多个引脚连接器模块将第二多个二极管激光器连接到驱动电路模块,该驱动电路模块被设置为远离辅助热沉模块的第一侧表面。例如,图113中示出了将第二多个二极管激光器安装在辅助热沉中的示例方式。在一些实施例中,用于容纳双面二极管激光器阵列的第二侧上的二极管激光器的辅助热沉模块可以具有与用于容纳双面二极管激光器阵列模块的第一侧上的二极管激光器的冷却模块相同的类型或结构,而在一些其它实施例中不必如此。这在例如参照图118描述的示例中示出。
在一些实施例中,辅助热沉模块和冷却模块通过冷却模块的底表面和辅助热沉模块的底表面附接在一起(例如,冷却模块的第一凹槽和辅助热沉模块的第一凹槽彼此对齐)。
在一些实施例中,第一多个二极管激光器以第一方式固定到冷却模块,第二多个二极管激光器以不同于第一方式的第二方式固定到辅助热沉模块(例如,第一方式和第二方式分别是焊接或使用压板模块,或反之亦然)。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块是双面二极管激光器阵列模块,双面二极管激光器阵列模块包括第二二极管激光器阵列,第二二极管激光器阵列包括第二多个二极管激光器,其中第二二极管激光器阵列面向的方向与二极管激光器阵列模块中的第一二极管激光器阵列面向的方向相反,其中第二多个二极管激光器中的每个二极管激光器具有相应的二极管激光器主体(例如,二极管激光器1、11等的金属外壳和支撑板)和连接到第二多个二极管激光器的相应的二极管激光器主体(例如,引脚4)的相应的多个引脚,并且冷却模块的主体包括与各种实施例中所述的冷却模块的第一结构特征集合对应的第二结构特征集合(例如,凹槽、孔和引脚连接器模块),其中第二结构特征集合被配置为容纳第二多个二极管激光器和相应的第二多个引脚连接器模块,并且其中第二结构特征集合和它们的对应的结构特征被设置在冷却主体的两个相对侧上并且在平行于冷却模块的顶表面的方向上彼此偏移。这由例如参照图117-图130描述的示例性实施例示出。
以下描述提供各种实例性实施例的各个方面的细节。
本文所述的技术方案涉及并进一步改进了具有激光器阵列照明的系统和设备(申请号PCT-CN 2016-098763)中所述的方案,其目的在于使二极管激光器和冷却剂之间的接口的数量最小化,并尽可能地使冷却模块的导热性能最大化。当前的解决方案需要不同的液体冷却散热器的结构和制造方法,并且提出了一种全新的解决方案来改进和优化电路的设计、二极管激光器和二极管激光器阵列模块的冷却和各种结构。
以下实施例是以二极管激光器15为例进行说明,其中的一个或多个可以用二极管激光器1、二极管激光器8、二极管激光器11、二极管激光器15、二极管激光器16、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50、二极管激光器51中的任意一个或多个代替,其原理相同,本文对此将不再重复描述。
二极管激光器阵列模块140相对于二极管激光器阵列模块138的相同或相似的改变可以以与本文所述的解决方案相同或相似的方式用于任何实施例中。原理是相同的,并且二极管激光器阵列模块或其部分的未改变方面本文对此将不再重复描述。除非另外指明或示出,否则相同的附图标记表示相同的组件,并且在一个附图中没有具体描述但相对于另一个附图描述的示出的部分在多个附图或存在这些部分的实施例中具有相同的结构、位置和/或功能。
如图50所示,在这里的所有解决方案中使用的二极管激光器阵列107可以用其它的二极管激光器阵列来代替。其原理与二极管激光器阵列模块138相同,本文对此将不再重复描述。
在所有解决方案中,连接二极管激光器15的引脚连接器可以用引脚连接PCB来代替。其原理与二极管激光器阵列模块138相同,本文对此将不再重复描述。
在本文中,所有方案中所使用的压板模块可根据压板模块141与压板模块105的差异进行对应的调整,以形成新的压板模块并且进行更换。其原理与二极管激光器阵列模块140相同,本文对此将不再重复描述。
二极管激光器阵列模块187相对于二极管激光器阵列模块138的相同或相似的改变可以用于与本文的解决方案相同或相似的任何解决方案中。其原理相同,本文对此将不再重复描述。
二极管激光器阵列模块203相对于二极管激光器阵列模块138的相同或相似的改变可以用于与本文的解决方案相同或相似的任何解决方案中。其原理相同,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,为了更容易地安装电路,代替使用U形引脚连接器来连接相应行的二极管激光器中的单独的二极管激光器,而是通过PCB(例如,细长的PCB139)来电连接行中的二极管激光器,以使得安装更方便。
图49示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块138的示意性透视图和底视图。在图49中,代替使用一系列U形引脚连接器来连接一行二极管激光器的引脚4,以及使用U形引脚连接器来连接相应的二极管激光器阵列模块中的两个相邻行的二极管激光器的端部处的两个U形引脚连接器的引线,使用引脚连接电路PCB 139来连接二极管激光器阵列107中的每行二极管激光器15,以形成二极管激光器阵列模块138。
如图49所示,二极管激光器阵列模块包括液体冷却散热器102和包括四行二极管激光器15的二极管激光器阵列,四行二极管激光器15被布置在液体冷却散热器102的顶表面中具有开口的通孔115的阵列中。模块压板105在与二极管激光器阵列中的二极管激光器15对应的位置处包括多个阶梯通孔105,并且将二极管激光器15固定到液体冷却散热器102的热沉中的通孔115中。在液体冷却散热器的顶表面的边缘附近存在多个线性凹槽118。在液体冷却散热器的顶表面上的线性凹槽118的内端通过在液体冷却散热器102的主体中的竖直孔117连接到在液体冷却散热器102的底表面中的凹槽120的顶部。驱动电路PCB 106通过被设置在液体冷却散热器102的顶表面上的线性凹槽118中的L形引脚连接器110的水平部分连接到二极管激光器阵列107中的不同行的二极管激光器14的电路。液体冷却散热器102包括在液体冷却散热器102的侧表面上的具有入口103和出口104的液体填充通道。在一些实施例中,如图49所示,PCB 106可选地被设置在入口和出口的竖直位置上方的液体冷却散热器102的侧表面上的竖直位置处。在一些实施例中,PCB 106包括切口部分,该切口部分允许PCB 106占据液体冷却散热器102的侧表面的与入口103和出口104相邻的部分。如图49中的二极管激光器模块138的底视图所示,液体冷却散热器102的底表面包括多个线性凹槽139。每个线性凹槽120被定位和定向为连接相应行的通孔115的底部,并且二极管激光器15的引脚4可以通过其被焊接到被设置在凹槽120内的相应的PCB 139。在一些实施例中,线性凹槽118的集合和对应的竖直孔117被设置在液体冷却散热器102的两侧上,如图51所示。
在一些实施例中,模块压板105包括多个穿过模块压板105的上表面和下表面的阶梯通孔。当模块压板105被固定到液体冷却散热器102的顶表面上时,每个阶梯通孔用于将一个二极管激光器15和一个透镜42固定到液体冷却散热器102的顶表面上。在一些实施例中,每个二极管激光器15发射的两个激光束7穿过模块压板105中的阶梯通孔到达透镜42并且形成两个准直激光束。
二极管激光器模块(例如,包括模块压板105和二极管激光器阵列,该二极管激光器阵列包括多行二极管激光器15)的底表面与液体冷却散热器102的热沉的顶表面紧密热接触。在二极管激光器15工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器102用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。液体冷却散热器中的水通道插入在用于传输冷却剂的凹槽120之间。液体冷却散热器102的主体是由导热材料制成的热沉。在一些实施例中,当预先形成的水通道、和嵌入水通道中的水通道密封板通过粘合剂粘合在一起或焊接在一起时,液体冷却散热器102由热沉组成。
图50是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块138中的二极管激光器阵列107的连接模式的透视图。如图50所示,L形引脚连接器110中的每个用作将相应的PCB 139连接到驱动电路PCB 106的相应的引脚连接器模块的一部分。每个引脚连接PCB 139连接相应行的二极管激光器15,并且用作相应行的二极管激光器15的引脚连接器模块的另一部分。二极管激光器阵列模块138中的驱动电路PCB 106连接到用于多行二极管激光器15的相应的引脚连接器模块(例如,包括PCB 139和至少一个L形引脚连接器110),如图50所示。
二极管激光器阵列模块138的截面图在图51中示出。如图51所示,二极管激光器15被放置在液体冷却散热器102中的阶梯通孔115中。金属基座9与液体冷却散热器102接触。金属外壳10穿过模块压板中的阶梯通孔。压板模块105和液体冷却散热器102相互挤压以固定二极管激光器15。一个透镜42对应于一个二极管激光器15,并且通过粘合剂固定在模块压板中的对应的阶梯通孔上。粘合剂可以是硅胶、热固性粘合剂等。
L形引脚110连接驱动电路PCB 106和引脚连接电路PCB 139;引脚连接电路PCB139将多个二极管激光器15与相同行中的L形引脚连接器110连接起来,使相邻二极管激光器15串联或并联。
引脚连接电路PCB 139被放入液体冷却散热器的底表面中的凹槽120中。L形引脚连接器110的水平部分放入液体冷却散热器102的顶表面上的凹槽118中。L形引脚连接器110的竖直部分被设置在连接凹槽120和凹槽118的竖直孔117中。竖直孔117和L形引脚连接器110的竖直部分被设置在液体冷却模块102的位于凹槽120外部的部分中。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块138中的压板模块105不覆盖液体冷却散热器102中的通孔117和凹槽118。为了防止空气沿着通孔117和凹槽118进入二极管激光器的工作区域,需要通过使用粘合剂和其它密封方法来填充通孔117和凹槽118,从而导致组装复杂性的增加。在一些实施例中,使用大的压板模块覆盖通孔117和凹槽118以降低二极管激光器阵列模块的密封难度是有利的。
图52-图54示出二极管激光器阵列模块140,其是基于二极管激光器阵列模块138的变体。图52示出二极管激光器阵列模块140的透视图和底视图。在这个示例中,PCB 139可选地由相应系列的U形引脚连接器代替,所述U形引脚连接器被布置在液体冷却散热器102的底表面中的凹槽120中并且用于连接相应行的二极管激光器15。在这个示例中,模块压板105可选地由更大并且一直延伸以覆盖液体冷却散热器102的顶表面中的线性凹槽118和竖直孔117的模块压板141代替。
在图52和图53中,二极管激光器阵列模块138的压板模块105由压板模块141代替,以形成二极管激光器阵列模块140。其他部分完全相同,本文对此将不再重复描述。
图53示出二极管激光器模块140的分解示图,示出二极管激光器阵列模块140的组件的相对的位置和方向。
图54示出压板模块141的局部剖视图,压板模块141中的阶梯通孔116的阵列分布与压板模块105中的完全相同。压板模块141的尺寸大于压板模块105的尺寸,并且可以覆盖通孔117以及凹槽118。其他部分完全相同,本文对此将不再重复描述。压板模块141由多个穿过上表面和下表面的阶梯通孔116组成。使用每个通孔116来固定一个二极管激光15和一个透镜42,并且压板模块141的材质并无限制。由每个二极管激光器15发射的两个激光束7穿过通孔116到达透镜42并且形成两个准直激光束44。
在一些应用环境中,除了二极管激光器安装在液体冷却散热器的上表面之外,其它部分需要保持完整,因此需要改变解决方案以满足要求。
图55-图62示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块187及其各种组件。
图55从两个不同的角度示出二极管激光器阵列模块187。图56示出二极管激光器阵列模块187的分解示图。如图55和图56所示,二极管激光器阵列模块187和二极管激光器阵列模块138的区别主要在于液体冷却散热器和引脚连接器,其他部分完全相同,本文对此将不再重复描述。
二极管激光器阵列模块187包括二极管激光器阵列107、透镜阵列108、压板模块105、U形引脚连接器阵列111、由多个L形引脚连接器189组成的L形引脚连接器阵列190、驱动电路PCB 106和液体冷却散热器188。
在二极管激光器15工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器188用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。
图57示出了根据一些实施例的液体冷却散热器188的各种视图(例如,顶视图、底视图、左视图、右视图)。液体冷却散热器188的热沉191如图57所示。热沉191的上表面包括被布置成多行的多个阶梯通孔115,阶梯通孔115各自从液体冷却散热器188的上表面延伸到下表面。
热沉191的下表面包括多个线性凹槽120,其贯穿同一行中的多个阶梯通孔115。多个通孔192贯穿热沉191的侧表面并且贯穿凹槽120的端部(例如,水平通孔192从相应的凹槽120的每个端部穿过热沉191的主体延伸,以在热沉191的侧表面上离开)。在一些实施例中,通孔192的竖直位置高于液体冷却散热器188中的水通道的竖直位置。在一些实施例中,通孔192与液体冷却散热器188中的水通道相邻。
每个阶梯通孔115用于固定一个二极管激光器15,线性凹槽120用于容纳多个U形引脚连接器112和多个L形引脚连接器189。如果PCB 139要代替U形引脚连接器112来用作用于不同行的二极管激光器的引脚连接器模块的部分,则PCB 139将被放置在线性凹槽120中。
热沉191的下表面上方的水通道119与入口103和出口104连通,并且插入在凹槽120之间以用于传输冷却剂。热沉191由导热材料制成。液体冷却散热器188的分解示图如图58所示。液体冷却散热器188由热沉191和水通道密封板122组成,水通道密封板122嵌入水通道119中,并且通过粘合剂或焊接而结合在一起。液体冷却散热器188的分解示图还示出液体冷却散热器188的热沉191中的通孔192、线性凹槽120、水通道119的相对位置。
液体冷却散热器188的局部剖视图如图59所示。在图59中,水平通孔192穿过凹槽120的端壁到达热沉191的侧表面。
L形引脚连接器189示于图60。L形的引脚连接器189由一个引脚连接端124(例如,L形引脚连接器189的竖直部分,在凹槽120内的一行二极管激光器中的第一个或最后一个二极管激光器15)和一个L形金属连接杆193(例如,L形引脚连接器189的水平部分,其被设置在水平孔192中并且在液体冷却散热器188的侧表面的外部的位置处连接到驱动电路PCB106)。在引脚连接端124的孔125是用于二极管激光器15的引脚连接。L型引脚连接器189是由导电材料制成。
根据一些实施例,图61中示出二极管激光器阵列模块187中的二极管激光器阵列107、L形引脚连接器189、U形引脚连接器112和驱动电路PCB 106的连接模式。
二极管激光器阵列模块187的截面图如图62所示。二极管激光器15被放置在阶梯通孔115中。金属基座9与液体冷却散热器188接触。金属外壳10穿过模块压板105中的阶梯通孔116。压板模块105和液体冷却散热器188相互挤压以固定二极管激光器15。一个透镜42对应于一个二极管激光器15,并且通过粘合剂固定在模块压板105中的相应的阶梯通孔116上。粘合剂可以是硅胶、热固性粘合剂等。L形引脚连接器189连接二极管激光器15和驱动电路PCB 106。L形引脚连接器189的水平部分从凹槽120的端部穿过水平孔192到达液体冷却散热器188的侧表面。L形引脚连接器189的竖直部分连接到相应行的二极管激光器15的第一或最后二极管激光器15的引脚。U形引脚连接器112连接相应行的二极管激光器15中的两个相邻二极管激光器15。U形引脚连接器112和L形引脚连接器189放置到凹槽120中。U形引脚连接器112和两个L形引脚连接器189形成用于二极管激光器阵列模块187中的相应行的二极管激光器15的相应的引脚连接器模块。
在一些实施例中,为了更大程度地降低液体冷却散热器的处理难度,使用PCB来代替凹槽120内的并且穿过液体冷却散热器的主体的引脚连接器。
图63-图69示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块203及其组件的各种视图。如图63和图64所示,二极管激光器阵列模块187的液体冷却散热器102被液体冷却散热器204代替,并且U形引脚连接器112、L形引脚连接器189和驱动电路PCB 106被引脚连接电路PCB 205代替,以形成二极管激光器阵列模块203。其他部分完全相同,本文对此将不再重复描述。
二极管激光器阵列模块203包括二极管激光器阵列107、透镜阵列108、压板模块105、多个引脚连接电路PCB 205和液体冷却散热器204。图64是二极管激光器阵列模块203的分解示图,示出二极管激光器阵列模块中不同的组件的相对的位置和方向。
在二极管激光器15的工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器204用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。
图65示出液体冷却散热器204的多个视图(例如,顶视图、底视图、左视图、右视图)。液体冷却散热器204的热沉206如图65所示。热沉206的顶表面由多个贯穿热沉206的上表面和下表面的阶梯通孔115组成。热沉206的底表面包括多个线性凹槽120,每个线性凹槽贯穿相同行中的多个阶梯通孔115,并且多个通孔207穿过侧表面和凹槽120。每个通孔207将相应的凹槽120的端部连接到热沉206的侧表面。在相应的凹槽120的两个相对端上的两个相对通孔207处于相同的竖直位置,该竖直位置在热沉206的主体中的凹槽120的竖直范围内。热沉206的侧表面由多个穿过侧表面的通孔207和凹槽120组成,并且每个通孔207与一个对应的凹槽120连通。每个阶梯通孔115用于将一个二极管激光器15固定在液体冷却散热器204中,并且每个线性凹槽120用于容纳用于相应行的二极管激光器15的相应的引脚连接电路PCB 205。
热沉206的下表面上方的水通道119与入口103和出口104连通,并且插入在凹槽120之间以用于传输冷却剂。热沉206由导热材料制成。图157示出液体冷却散热器204的分解示图。液体冷却散热器204由热沉206和水通道密封板122组成。水通道密封板122嵌入在预先形成的水通道119中,通孔115和207暴露于水通道密封板的外部。水通道密封板122与热沉206通过粘接剂粘接或焊接。
图67表示液体冷却散热器204的一对局部剖视图。该剖视图表示从凹槽120的端部到热沉206的侧表面的热沉206的主体中的通孔207的位置和方向。用于相邻行的二极管激光器15的通孔207可选地被设置在热沉206的两个相对的侧表面上,因为它们被水通道分离。
图68中示出二极管激光器阵列模块204中的二极管激光器阵列107和引脚连接电路PCB 205的连接模式。如图68所示,PCB 205的第一部分与相应行的二极管激光器15连接,并且被设置在凹槽120内,并且PCB 205的第二部分(例如,端部)通过孔207从液体冷却散热器204的侧表面延伸出来,其中PCB 205的第二部分(例如,通过其阳极和阴极)连接到液体冷却散热器204的侧表面外部的驱动电路PBC。
二极管激光器阵列模块203的剖视图如图69所示。二极管激光器15被放置在阶梯通孔115中。金属基座9与液体冷却散热器204接触。金属外壳10穿过模块压板105中的阶梯通孔116。模块压板105和液体冷却散热器204彼此挤压,以将二极管激光器15固定在液体冷却散热器204上。一个透镜42对应于一个二极管激光器15,并且通过粘合剂固定在对应的阶梯通孔116上。粘合剂可以是硅胶、热固性粘合剂等。引脚连接电路PCB 205被放置在凹槽120内,并且从通孔207延伸出至液体冷却散热器204的侧表面的外部,以与外部驱动电路连接。
液体冷却散热器102、液体冷却散热器188或液体冷却散热器204的水通道密封板122和二极管激光器分别位于液体冷却散热器的两个相对侧上。为了更有效地使用液体冷却散热器的表面,在一些实施例中,水通道密封板122和二极管激光器可选地被放置在液体冷却散热器的相同侧上,而另一表面可以适应更复杂结构要求的应用。在本文的任何解决方案中的液体冷却散热器239、液体冷却散热器241将分别代替液体冷却散热器102和液体冷却散热器204,而其它方面不变。
图70示出液体冷却散热器239的两个透视图(例如,顶视图和底视图)。通过调节引脚连接器模块以适应液体冷却散热器的侧表面上的孔192的位置的改变,液体冷却散热器239可以完全代替液体冷却散热器188。液体冷却散热器239的外部形状特征与液体冷却散热器188的外部形状特征完全相同(仅孔192的竖直位置和水通道119内部的竖直位置改变),本文对此将不再重复描述。
图71是液体冷却散热器239的分解示图。如图71所示,液体冷却散热器239由热沉240和水通道密封板122组成。水通道119在热沉240的顶表面中预先形成并且绕过通孔115。图72示出热沉240的多个视图(例如,顶视图、底视图、左视图、右视图)。热沉240的上表面包括贯穿热沉240的上表面和下表面的多个阶梯通孔115。水通道119在热沉的上表面中预先形成,并且由结合或焊接到热沉240的顶表面的水通道密封板122密封。热沉240的下表面包括多个线性凹槽120,每个线性凹槽穿过相同行中的阶梯通孔115。多个通孔192贯穿热沉240的侧表面,并且通孔192的竖直位置在凹槽120的竖直范围内。热沉240的上表面下方的水通道119与入口103和出口104连通,并且插入在凹槽120之间用于传输冷却剂。热沉240由导热材料制成。液体冷却散热器239的局部剖视图示于图73中。图73中的局部剖视图示出通孔192、液体冷却散热器239的主体中的凹槽120的相对的位置和方向。
图74示出了根据一些实施例的液体冷却散热器241的两个透视图(例如,从上方观察的视图和从下方的视图)。在一些实施例中,液体冷却散热器241可以完全代替二极管激光器阵列模块中的液体冷却散热器204。液体冷却散热器241的外部形状特征与液体冷却散热器204的外部形状特征完全相同,本文对此将不再重复描述。
图75示出液体冷却散热器241的分解示图。液体冷却散热器241包括热沉242和水通道密封板122,如图75所示。图76示出液体冷却散热器241的多个视图(例如,顶视图、底视图、左视图、右视图)。如图76所示,热沉242的上表面包括多个穿过热沉242的上表面和下表面的阶梯通孔115。水通道119在热沉242的上表面中预先形成,并且从顶部由水通道密封板密封。热沉242的下表面包括多个凹槽120,其连接相同行中的多个阶梯通孔115。穿过一个或两个侧表面的多个通孔207的竖直位置在凹槽120的竖直范围内。热沉242的侧表面包括多个穿过侧表面和凹槽120的通孔207,每个通孔207穿过一个对应的凹槽120。
热沉242的上表面下方的水通道119与入口103和出口104连通,并且插入在凹槽120之间(以及通孔115的行之间)用于传输冷却剂。热沉242由导热材料制成。
图77示出液体冷却散热器241的局部剖视图。该局部剖视图示出用于相应行的二极管激光器的通孔207和凹槽120的相对位置(例如,在对应于相应的通孔115行的位置处)。液体冷却散热器241的使用方法与液体冷却散热器204的使用方法完全相同,本文对此将不再重复描述。
图78示出激光二极管阵列模块241-1的截面图。二极管激光器阵列模块203的液体冷却散热器204用液体冷却散热器241代替,以形成二极管激光器阵列模块241-1。其原理与二极管激光器阵列模块203相同,本文对此将不再重复描述。
在一些实施例中,使用热沉和水通道密封板来制造液体冷却散热器,该热沉在热沉的顶表面中具有预先形成的水通道(例如,蜿蜒的凹槽),该水通道密封板被压入预先形成的水通道中并且通过粘合剂或焊接来密封水通道。在一些实施例中,针对使用预先形成的水通道和水通道密封板的处理复杂性和加工精度要求相对较高,导致较高的制造成本。在一些实施例中,液体冷却散热器可选地由两个预先形成的部分制成,例如上部和下部。两部分的处理要求非常接近。例如,可以先将两个部分处理到相同的粗部件,然后根据它们的差异分开处理,从而可以减少总处理时间和制造成本。如下所述,通过将上部和下部组合而制成的液体冷却散热器可以代替由具有上述预先形成的水通道和水通道密封板的热沉制成的任何液体冷却散热器。
在一些实施例中,液体冷却散热器263可以完全代替液体冷却散热器188。使用相同的原理,由组合上半部和下半部制成的液体冷却散热器代替本文所述的其它液体冷却散热器。图79示出了根据一些实施例的液体冷却散热器263的两个透视图(例如,顶视图和底视图)。液体冷却散热器263的最终的外部和内部形状特征与液体冷却散热器188的最终的外部和内部形状特征完全相同,对此将不再重复描述。液体冷却散热器263的使用方法和液体冷却散热器188的使用方法完全相同,对此将不再重复描述。
图80示出液体冷却散热器263的分解示图,示出了上部和下部在它们被粘附或焊接在一起以形成液体冷却散热器263之前的状态。液体冷却散热器263包括上半部264、下半部245、入口103和出口104,如图80所示。上半部264在其上侧具有液体冷却散热器263的上表面(例如,孔115,可选地线性凹槽118等)的所有特征,并且在其下侧具有水通道的上半部和线性凹槽120的上部。下半部245为水通道的下半部,在其上侧为线性凹槽120的下半部,在其下侧也为线性凹槽120的下部。水平通孔192可选地包括在液体冷却散热器263的上半部264中。
图81示出液体冷却散热器263的上半部264的若干视图(例如,顶视图、底视图、左视图、右视图)。如图81所示,上半部264的上表面具有贯穿上半部264的上表面和下表面的多个阶梯通孔115。上半部264的侧表面包括与形成在上半部264中的凹槽120的上部连通的多个通孔192。上半部264的下表面包括凹槽120的上部,每个凹槽连接相同行中的多个阶梯通孔115。水通道119的上半部与两个凹槽246的上半部连通。凹槽246的上半部与入口103和出口104连通。水通道119的上半部插入相邻的凹槽120之间。当水通道119的上半部和凹槽246的上半部与液体冷却散热器263的下半部245中的水通道119的下半部和凹槽246的下半部结合时,水通道119的上半部和凹槽246的上半部都用于传输冷却剂。上半部264和下半部245均由导热材料制成。
图82示出从两个不同视角观察的液体冷却散热器263的局部剖视图。如图82所示,上半部264的下表面与下半部245的上表面紧密装配,以形成液体冷却散热器263。上半部264的水通道119的上部的尺寸、凹槽246和凹槽120的上部的尺寸和位置分别与下半部245的水通道119的下部的尺寸、凹槽246和通孔247的下部的尺寸和位置对应和对齐。当水通道119的上半部与水通道119的下半部对齐时,形成封闭的水通道119以代替液体冷却散热器188的水通道119。当凹槽246的上半部与凹槽246的下半部对齐时,形成封闭的凹槽246。上半部164中的凹槽120的上部和下半部245中的通孔247一起在液体冷却散热器263的底表面中形成凹槽,以代替液体冷却散热器188的凹槽120。入口103和出口104的通孔分别与上半部264和下半部245中的对应的凹槽246连通。如图82所示,在上半部264中形成水平通孔192,并且水平通孔192中的每个将相应的凹槽120的上部的端部连接到上半部264的侧表面。
图83示出与液体冷却散热器263类似的液体冷却散热器265,不同之处在于水平通孔192形成在液体冷却散热器265的下半部中,并且每个水平通孔192连接液体冷却散热器265的下半部中的通孔247的端部。除了通孔192的位置被移动到液体冷却散热器的下半部外,液体冷却散热器265的最终的内部和外部形状特征与液体冷却散热器263的最终的内部和外部形状特征完全相同。不再重复描述没有改变的方面。除了各个引脚连接器模块均在低于液体冷却散热器的侧表面的竖直位置处具有穿过水平通孔192的水平部分之外,液体冷却散热器265的使用方法和液体冷却散热器263的使用方法完全相同。不再重复描述没有改变的方面。
图84示出了根据一些实施例的液体冷却散热器265的分解示图。液体冷却散热器265由上半部266、下半部267、入口103和出口104组成,如图84所示,液体冷却散热器265的上半部在其上表面具有多个通孔115,并且在其下表面具有水通道119的上半部。液体冷却散热器265的下半部267穿过与凹槽120的下半部对应的孔247。液体冷却散热器265的下半部267在其上表面中还具有水通道119的下半部。通孔192形成在下半部267中,将通孔247的端部连接到下半部267的侧表面。
图85示出液体冷却散热器265的上半部266的若干视图(顶视图、底视图、左视图、右视图)。如图85所示,上半部266的上表面具有多个从上半部266的上表面和下表面延伸的阶梯通孔115。上半部266的下表面包括连接相同行中的多个阶梯通孔115的凹槽120的上部。上半部266的下表面也具有凹槽246的上半部和与两个凹槽246的上半部连通的水通道119的上半部。凹槽246的上半部与水通道119的上半部、入口103和出口104连通。水通道119的上半部插入相邻的凹槽120之间。水通道119的上半部和凹槽246的上半部在与水通道119的下半部和凹槽246的下半部结合时都用于传输冷却剂。上半部266和下半部267由导热材料制成。
图86示出液体填充散热器265的下半部267的若干视图(顶视图、底视图、左视图、和右视图)。如图86所示,在下半部267的上表面具有多个从下半部267的上表面和下表面、凹槽246的下半部、以及与两个凹槽246的下半部连通的水通道119的下半部。当上半部266和下半部267粘接或焊接在一起以形成液体冷却散热器265时,通孔247将用作线性凹槽120的下部。凹槽246的下半部与水通道119的下半部、入口103和出口104连通。水通道119的下半部插入在通孔247之间。水通道119的下半部和凹槽246的下半部都用于传输冷却剂。下半部267由导热材料制成。下半部267的侧表面包括与通孔247的端部连通的多个通孔192。
图87示出液体冷却散热器265的两个局部剖视图。如图87所示,上半部266的下表面与下半部267的上表面紧密配合,以形成液体冷却散热器265。上半部266的水通道119的上部的尺寸和位置、凹槽246和凹糟120的上部的尺寸和位置分别与下半部245的水通道119的下部的尺寸和位置、凹槽246和通孔247的下部尺寸和位置对应和对齐。当水通道119的上半部与水通道119的下半部对齐时,形成封闭的水通道119以代替通过用前面公开的水通道密封板覆盖预先形成的水通道而制成的液体冷却散热器的水通道119。当凹槽246的上半部与凹槽246的下半部重叠时,形成封闭的凹槽246。上半部266中的凹槽120的上部和下半部267中的通孔247形成凹槽120。入口103和出口104的孔分别与对应的凹槽246连通。水平通孔192中的每个将相应通孔247的端部连接到液体冷却散热器265的下半部267的侧表面。
在一些实施例中,液体冷却散热器268可以完全代替前面公开的液体冷却散热器204。液体冷却散热器268的最终的内部和外部形状特征与液体冷却散热器204的最终的内部和外部形状特征完全相同,对此将不再重复描述。液体冷却散热器268的使用方法和液体冷却散热器204的使用方法完全相同,对此将不再重复描述。液体冷却散热器268和液体冷却散热器204之间的唯一区别在于它们的制造方式。
图88示出了根据一些实施例的液体冷却散热器268的两个透视图。如图88所示,液体冷却散热器268包括上半部269、下半部270、入口103和出口104。图89示出液体冷却散热器268的分解示图。图90示出上半部269的多个视图(顶视图、底视图、左视图、和右视图)。图91示出下半部270的多个视图(顶视图、底视图、左视图、和右视图)。图92示出液体冷却散热器268的两个局部剖视图。
如图88-图92所示,上半部269的上表面包括从上半部269的上表面延伸到下表面的多个阶梯通孔115。上半部269的下表面包括水通道119的上部、各自连接相同行的通孔115的凹槽120的上部。上半部269的下表面包括从凹槽120的上半部的端部延伸到上半部269的侧表面的多个通孔207的上半部。上半部269的下表面还包括凹槽246的上半部以及与两个凹槽246的上半部连通的水通道119的上半部。凹槽246的上半部与水通道119的上半部、入口103和出口104连通。水通道119的上半部插入到相邻的凹槽120的上部之间。水通道119的上半部和凹槽246的上半部都用于传输冷却剂。上半部269由导热材料制成。
下半部270如图91所示。下半部270的上表面包括多个从下半部270的上表面延伸到下表面的通孔247。当上半部269和下半部270组合形成液体冷却散热器268时,通孔247将用作线性凹槽120的下部。凹槽246的下半部,水通道119的下半部与两个凹槽246的下半部连通。多个通孔207的下半部贯穿下半部270的侧表面,并且与通孔247连通。凹槽246的下半部与水通道119的下半部、入口103和出口104连通。水通道119的下半部插入在相邻的通孔247之间。水通道119的下半部和凹槽246的下半部都用于传输冷却剂。下半部270由导热材料制成。
如图92中的液体冷却散热器268的局部剖视图所示,上半部269的下表面与下半部270的上表面紧密装配,以形成液体冷却散热器268。上半部269的水通道119的上部、凹槽246和凹槽120的上部、通孔207的上半部的尺寸和位置分别与下半部270的水通道119的下部、凹槽246的下部、通孔247和通孔207的下半部的尺寸和位置对应和对齐。当水通路119的上半部与水通路119的下半部重叠时,形成封闭的水通道119以代替液体冷却散热器204的水通路119。当凹槽246的上半部与凹槽246的下半部重叠时,形成封闭的凹槽246。凹槽120的上部和通孔247形成凹槽以代替液体冷却散热器204的凹槽120。入口103和出口104的孔248分别与相应的凹槽246连通。当通孔207的上半部与通孔207的下半部对齐时,通孔207形成为代替液体冷却散热器204的通孔207。
液体冷却散热器268的使用方法和液体冷却散热器204的使用方法完全相同,将不再重复描述。
图93示出了根据一些实施例的使用液体冷却散热器268的二极管激光器阵列模块268-1的透视图和截面图。如图93所示,图154和160中的二极管激光器阵列模块203的液体冷却散热器204用液体冷却散热器268代替,以形成二极管激光器阵列模块268-1,其原理与二极管激光器阵列模块203的原理相同,并且不再重复描述二极管激光器阵列模块268-1与二极管激光器阵列模块203相同的方面。
在一些实施例中,液体冷却散热器,例如本说明书中较早公开的液体冷却散热器,可以用其它类型的冷却散热器代替。液体冷却散热器必须使用液体作为热传递介质,并且不能应用于没有流动液体的环境。为了解决热传递的问题,在一些实施例中,可以采用交换热沉和热管来将热传递到散热器以实现散热,而不是使用液体冷却散热器。
如本文所公开的,在本文提供的任何方案中,各种冷却散热器,例如分别为冷却散热器291和冷却散热器293,可代替液体冷却散热器。
在一些实施例中,驱动电路PCB 106可以与冷却散热器连续使用,或者使用另一驱动电路代替。
以冷却散热器291代替液体冷却散热器102以及液体冷却散热器293代替液体冷却散热器204为例,将说明其代替方法及不同之处。其他液体冷却散热器可以采用相同的原理来代替,此处将不再重复描述。
下面将采用二极管激光器15进行说明性描述,二极管激光器15可以用二极管激光器11、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50或二极管激光器51来代替。原理相同,对此将不再重复描述。
图94示出了根据一些实施例的冷却散热器291的两个透视图。在一些实施例中,冷却散热器291可以完全代替液体冷却散热器188和其他类似的液体冷却散热器。
如图94所示,冷却散热器291包括交换热沉292、多个热管273和外部散热器274。热管从交换热沉292吸取热量并将热量传递到外部散热器271,并且外部散热器271通过辐射或其它方式散热。
图95示出交换热沉块292的若干视图(例如,顶视图、底视图、左视图、和右视图)。交换热沉292的上表面包括从交换热沉292的上表面延伸到下表面的多个阶梯通孔115,以及贯穿交换热沉292的两个侧表面的多个线性凹槽275。交换热沉292的侧表面包括多个通孔192,该多个通孔192贯穿侧表面并且穿透交换热沉292的底表面中的凹槽120的端部。交换热沉292的下表面包括多个凹槽120,每个凹槽120连接相同行中的相应的阶梯通孔115的集合。热管273至少部分地安装在或完全安装在凹槽275内,并且与交换热沉292形成紧密的热接触,以实现热传递。二极管激光器15在工作期间产生的热量被传递到交换热沉292,并且热管273将热量从交换热沉292传递到散热器274以完成散热。
图96中的交换热沉292的局部剖视图示出了交换热沉292中的凹槽275、水平孔192、线性凹槽120和通孔115的相对位置。
在一些实施例中,冷却散热器293可以完全代替液体冷却散热器204。图97示出冷却散热器293的两个透视图。如图97所示,冷却散热器293包括交换热沉294、多个热管273和外部散热器274。图98示出交换热沉294的几个视图(顶视图、底视图、左视图、和右视图)。如图98所示,交换热沉块294的上表面包括从交换热沉块294的上表面延伸到下表面的多个阶梯通孔115,以及贯穿交换热沉块294的两个侧表面的多个凹槽275。交换热沉294的侧表面包括贯穿侧表面并穿透对应的凹槽120的端部的多个通孔207。交换热沉294的下表面包括多个凹槽120,每个凹槽120连接相同行中的相应的阶梯通孔115的集合。热管273安装在凹槽275中,并且与交换热沉294紧密热接触,以实现热传递。二极管激光器15在工作期间产生的热量被传递到交换热沉294,并且热管273将热量从交换热沉294传递到散热器274以完成散热。
图99所示的交换热沉294的局部剖视图示出了交换热沉294中的线性凹槽275、通孔207、通孔115、和线性凹槽120的相对的位置和方向。冷却散热器293的使用方法和液体冷却散热器204的使用方法完全相同,将不再重复描述。图100示出使用冷却散热器294代替液体冷却散热器204的二极管激光器阵列模块293-1的透视图(例如,顶视图和底视图)和截面图。二极管激光器阵列模块203的液体冷却散热器204被液体冷却散热器293代替,以形成二极管激光器阵列模块293-1。其原理与二极管激光器阵列模块203的原理相同,将不再重复描述。
在一些实施例中,当使用散热器和水通道密封板来制造液体冷却散热器时,由于具有预先形成的水通道的热沉和水通道密封板的处理要求不同,并且两者的处理复杂性高并且需要高的处理精度,因此用于制造这种液体冷却散热器的制造成本相对较高。在一些实施例中,可以直接将水通道管嵌入热沉中,形成液体冷却散热器,以满足散热要求,降低成本。另外,可以通过将上述冷却散热器的热沉与水通道管直接组合来形成新的液体冷却方案。
在本文所述的任何方案中,液体冷却散热器303和液体冷却散热器304将可选地代替液体冷却散热器102、液体冷却散热器188、液体冷却散热器195、液体冷却散热器204和类似的液体冷却散热器。在各种实施例中,驱动电路PCB 106可以连续使用或者用另一驱动电路PCB代替。
以液体冷却散热器304代替液体冷却散热器204为例,对其代替的方法和差异进行说明。其他液体冷却散热器可以采用相同的原理来代替,将不再重复描述。
下面将采用二极管激光器15进行说明性描述。二极管激光器15可以用二极管激光器11、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50或二极管激光器51来代替。原理相同,将不再重复描述。
图101示出了根据一些实施例的由安装到热沉292上的预先形成的水通道管296制成的液体冷却散热器303的两个透视图(顶视图和底视图)。根据各种实施例,冷却散热器303可以完全代替二极管激光器阵列模块中的液体冷却散热器188。液体冷却散热器303的使用方法和液体冷却散热器188的使用方法完全相同,对此将不再重复描述。
如图101所示,液体冷却散热器303包括交换热沉292和水通道管296。水通道管296安装在热沉292的顶表面中的凹槽275中,并且与交换热沉292热接触以实现热传递。二极管激光器15工作时产生的热量传递给交换热沉292,水通道管296将热量从交换热沉292传递给液体以完成散热。
热沉292包括在其顶表面中的通孔115,并且该通孔通过热沉的底表面中的凹槽120连接。热沉292包括在热沉292的侧表面上的通孔192,其与热沉292的底表面中的凹槽120连通。
在一些实施例中,液体冷却散热器304可以完全代替二极管激光器阵列模块中的液体冷却散热器204。图102示出了根据一些实施例的液体冷却散热器204的两个透视图。液体冷却散热器304的使用方法与液体冷却散热器204的使用方法完全相同,将不再重复说明。液体冷却散热器304包括具有预先形成的多个线性凹槽的交换热沉294,在线性凹槽中安装水通道管296。用于安装水通道管296的凹槽形成在热沉294的顶表面中在通孔115的相邻行之间的位置处。热沉294的底表面包括凹槽120,每个凹槽连接位于相同行中的相应的通孔115的集合。热沉294的侧表面包括将凹槽120和热沉292的侧表面连通地连接的通孔207。水通道管296安装在凹槽275中,并且与交换热沉294热接触以实现热传递。二极管激光器15在工作过程中产生的热量被传递到交换型热沉294,水通道管296将热量从交换型热沉294传递到液体以完成散热。
冷却散热器304的使用方法与液体冷却散热器204的使用方法完全相同,对此将不再重复说明。二极管激光器阵列模块203的液体冷却散热器204用液体冷却散热器304代替,形成二极管激光器阵列模块304-1,其原理与二极管激光器阵列模块203相同,对此将不再重复描述。图103示出二极管激光器阵列模块304-1的两个透视图,其中液体冷却散热器204用液体冷却散热器304代替,而二极管激光器阵列模块的所有其它对应的部分都是相同的。图103示出了凹槽120、水平通孔207、PCB 205、二极管激光器15、通孔115等的相对的位置和方向。
在上述所有方案中,液体冷却散热器(例如液体冷却散热器102、液体冷却散热器188、液体冷却散热器204、液体冷却散热器239、液体冷却散热器241、液体冷却散热器263、液体冷却散热器265、液体冷却散热器268、液冷热沉303和液冷热沉304)以及冷却散热器(例如冷却散热器291和冷却散热器293)与二极管激光器15组合以形成二极管激光器阵列模块。二极管激光器15可以用二极管激光器11、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50或二极管激光器51来代替。其原理是相同的,对此将不再重复描述。
将通过使用二极管激光器43和液体冷却散热器204来形成二极管激光器阵列模块305的情况作为示范性示例进行描述。图104示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块305的透视图。图105示出二极管激光器阵列模块305的分解示图。如图104和图105所示,二极管激光器阵列模块305包括二极管激光器阵列306,该二极管激光器阵列306包括以多行布置的多个二极管激光器43、模块压板128、引脚连接电路PCB 205和液体冷却散热器204。液体冷却散热器204包括多个通孔207。每个PCB 205穿过相应的通孔,并且与液体冷却散热器204的底表面中的线性凹槽120中的相应行中的二极管激光器的集合连接。
二极管激光器43在工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器204用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。二极管激光器43被放置在模块压板128中的相应的通孔129中,二极管激光器43的金属基座9与液体冷却散热器204接触,二极管激光器43的金属壳体10穿过通孔129,并且模块压板128和液体冷却散热器204彼此挤压以固定二极管激光器43。引脚连接电路PCB 205的第一部分被放置在凹槽120中,并且与相同行中的二极管激光器43连接。引脚连接电路PCB 205的第二部分从凹槽120的端部延伸到液体冷却散热器的热沉主体中的通孔207中,并且从液体冷却散热器的侧表面显露,并且与液冷热沉305的侧表面外部的外部电路连接。
在所有上述解决方案中,二极管激光器总是通过盖板(例如,模块压板)压在冷却散热器上,以固定二极管激光器并且保持向冷却散热器进行热传递。在一些实施例中,二极管激光器可以通过焊接或导热粘接固定在冷却散热器上,从而无需使用盖板来固定,降低了成本。
二极管激光器11、二极管激光器15、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50或二极管激光器51可以通过焊接或导热粘合剂接合固定在冷却散热器上。原理相同,将不再重复描述。
将通过以二极管激光器43和液体冷却散热器204形成二极管激光器阵列模块307的情况作为示范性示例进行描述。液体冷却散热器102、液体冷却散热器188、液体冷却散热器195、液体冷却散热器204、液体冷却散热器211、液体冷却散热器239、液体冷却散热器241、液体冷却散热器263、液体冷却散热器265、液体冷却散热器268、冷式散热器291、冷式散热器293、液体冷却散热器303、液体冷却散热器304、液体冷却散热器305、液体冷却散热器307、辅助热沉308、辅助热沉316及辅助热沉317可以采用相同的原理来实现,将不再重复描述。
图106示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块307的透视图。二极管激光器阵列模块307包括二极管激光器阵列306,其包括以多行布置的多个二极管激光器43、引脚连接电路PCB 205和液体冷却散热器204。如图106所示,二极管激光器43通过焊接或导热粘合剂固定到液体冷却散热器204。二极管激光器43在工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器204用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。
在一些实施例中,冷却散热器可以使用辅助热沉来实现双面散热,从而提高散热器的使用率。
在一些实施例中,根据本文所述的一些实施例,液体冷却散热器102、液体冷却散热器195、液体冷却散热器204、液体冷却散热器211、液体冷却散热器239、液体冷却散热器241、液体冷却散热器263、液体冷却散热器265、液体冷却散热器268、冷式散热器291、冷式散热器293、液体冷却散热器303、液体冷却散热器304、液体冷却散热器305、液体冷却散热器307和辅助热沉可以实现双面散热。
与液体冷却散热器188的热沉191相比,辅助热沉316除了热沉316内部没有水通路119之外,具有相同的结构。其它方面在热沉191和热沉316之间是相同的,并且将不再重复描述。热沉316的结构特征在图312示出,其从顶部和底部示出热沉316的两个透视图。与热沉191类似,辅助热沉316包括在热沉316的顶表面上的多个通孔115和在热沉316的底表面上的多个凹槽120。每个凹槽120连接相同行中的通孔115。热沉316的侧表面包括通孔192。每个通孔192将相应的凹槽120的端部连接到热沉316的侧表面。辅助热沉316的通孔115用于容纳第二多个二极管激光器,并且相同行中的二极管激光器的引脚通过PCB 139或一系列U形引脚连接器112连接。然后,PCB 139和U形引脚连接器或该行中的第一个/最后一个的二极管激光器与L形引线连接器110或189连接,该L形引线连接器110或189通过通孔129插入以到达辅助热沉316的侧表面的外部。一旦第二集合的二极管激光器及其对应的引脚连接器模块根据关于上述二极管激光器阵列模块所示的原理被安装到辅助热沉316中,辅助热沉就被放置为与前面所述的单面二极管激光器阵列模块的冷却散热器热接触。辅助热沉316的底表面(该底表面是图107的下部中所示的部分)被附着并且与先前的单面二极管激光器阵列模块的底表面热接触,以形成双面二极管激光器阵列模块。所得到的双面二极管激光器阵列模块的两侧现在共享相同的冷却散热器。
在一些实施例中,与液体冷却散热器204的热沉206相比,辅助热沉317具有相同的结构,除了辅助热沉317的内部没有水通道119。其它方面在热沉206和辅助热沉317之间是相同的,并且将不再重复描述。图108示出辅助热沉317的两个透视图。如图107所示,辅助热沉317包括多个通孔115,用于容纳以多行布置的第二多个二极管激光器。辅助热沉317的底表面包括位于与相应行的通孔115对应的位置处的多个凹槽120。辅助热沉317的侧表面包括多个通孔207,每个通孔将相应的凹槽120的端部连接到热沉317的侧表面。相应的PCB205将被放置在每个相应的凹槽120内。PCB 205在相应的凹槽120内的部分连接被放置在由相应的凹槽120连接的一行通孔115中的二极管激光器的引脚。PCB 205的端部穿过通孔207并到达热沉317的侧表面的外部。PCB 205的一部分位于通孔207内。辅助热沉317的顶表面在图108的顶部中示出,辅助热沉317的底部在图108的底部中示出。一旦第二多个二极管激光器和对应的引脚连接器模块被安装到辅助热沉317中,辅助热沉317的底表面就被附着到单面二极管激光器阵列模块的冷却散热器的底表面并且与之热接触,以形成双面二极管激光器阵列模块。双面二极管激光器阵列模块的两侧共享先前的单面二极管激光器阵列模块的相同的冷却散热器。
如上所述,在一些实施例中,第二多个二极管激光器和辅助热沉可以形成没有完整的散热功能的二极管激光器阵列模块。然后,不具有自身散热功能的二极管激光器阵列模块与具有散热功能的单面二极管激光器阵列模块一起形成具有双面散热的冷却散热器。
下面将通过采用第二多个二极管激光器15作为以下解决方案中的说明性示例来进行描述。二极管激光器可以用二极管激光器1、二极管激光器8或二极管激光器16来代替。原理是相同的,将不再重复描述。
在一些实施例中,通过用辅助热沉316代替二极管激光器阵列187的液体冷却散热器188来形成二极管激光器阵列模块326。其他部分完全相同,将不再重复描述。图109示出不具有冷却散热器的二极管激光器阵列模块326的透视图(从顶部以一定角度观察,以及从底部观察)。
在一些实施例中,通过用辅助热沉317替换二极管激光器阵列203的液体冷却散热器204来形成二极管激光器阵列模块327。其他部分完全相同,将不再重复描述。图110示出不具有冷却散热器的二极管激光器阵列模块327的透视图(从顶部以一定角度观察,以及从底部观察)。
在上述方案中,二极管激光器15还可以用二极管激光器11、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50、或二极管激光器51代替,将不再重复描述。
将通过以二极管激光器43和辅助热沉317形成二极管激光器阵列模块328的情况作为示范性示例进行描述。
通过用辅助热沉317替换二极管激光器阵列305的液体冷却散热器204来形成二极管激光器阵列模块328。其他部分完全相同,对此将不再重复描述。除了使用不同的二极管激光器之外,二极管激光器阵列模块327与二极管激光器阵列模块328相同。
图111示出不具有冷却散热器的二极管激光器阵列模块328的透视图。图112示出不具有冷却散热器的二极管激光器阵列模块328的分解示图。
在上述方案中,二极管激光器通过盖板(例如模块压板105)压在辅助热沉上,以固定二极管激光器并保持向辅助热沉的热传递。在一些实施例中,二极管激光器可以通过焊接或导热粘合剂结合而固定在辅助热沉上,以在不使用盖板的情况下固定。在各种实施例中,二极管激光器11、二极管激光器15、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50、或二极管激光器51可以通过焊接或导热粘合剂接合固定在辅助热沉上。原理相同,将不再重复描述。
将通过采用二极管激光器43和辅助热沉317用于形成二极管激光器阵列模块329的情况作为示范性示例进行描述。辅助热沉308、辅助热沉315、辅助热沉316和辅助热沉317可以采用相同的原理形成,将不再重复描述。
图113示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块329的透视图。通过用辅助热沉317代替二极管激光器阵列307的液体冷却散热器204,形成二极管激光器阵列模块329。其他部分完全相同,将不再重复描述。
所有上述使用液体冷却散热器或冷却散热器的二极管激光器阵列模块和使用辅助热沉的二极管激光器阵列模块可以自由组合以形成各种双面冷却解决方案。
下面以二极管激光器阵列模块203、二极管激光器阵列模块307、二极管激光器阵列模块327、二极管激光器阵列模块329为例,说明双面散热方案中的液冷散热器。辅助热沉308、辅助热沉315、辅助热沉316、辅助热沉317可以采用相同的原理,将不再重复描述。
在一些实施例中,通过将具有冷却散热器的二极管激光器阵列模块与仅具有热沉而不具有冷却散热器的二极管激光器阵列模块组合,形成双面二极管激光器阵列模块330。图114示出透视图(从冷却散热器的侧面观察以及从具有辅助热沉的侧面观察)。图115示出在顶部具有冷却散热器的双面二极管激光器阵列模块的分解示图。如图114和图115所示,双面二极管激光器阵列模块330包括二极管激光器阵列模块203和二极管激光器阵列模块327。两个二极管激光器阵列模块通过它们的底表面紧密地结合在一起(例如,辅助热沉上的凹槽120和冷却散热器上的凹槽120彼此对齐)。导热填充材料(例如导热硅脂)被布置在二极管激光器阵列模块203和327的底表面之间,并且由二极管激光器阵列模块327产生的热量被传递到二极管激光器阵列模块203的液体冷却散热器204用于耗散。
在一些实施例中,双面二极管激光器阵列模块331包括二极管激光器阵列模块203和二极管激光器阵列模块329。两个二极管激光器阵列模块通过二极管激光器阵列模块203和二极管激光器阵列模块329的底表面紧密地结合在一起,可选地,底表面上的凹槽120对齐。在二极管激光器阵列模块203和329的底表面之间布置导热填充材料(例如导热硅脂),并且由二极管激光器阵列模块329产生的热量被传递到二极管激光器阵列模块203的液体冷却散热器204。图116示出双面激光器阵列模块331的透视图。
在一些实施例中,根据一些实施例,双面二极管激光器阵列模块332由二极管激光器阵列模块307和二极管激光器阵列模块327形成。两个二极管激光器阵列模块通过它们的底表面紧密地结合在一起。导热填充材料(例如导热硅脂)被布置在二极管激光器阵列模块307和二极管激光器阵列模块327的底表面之间,并且由二极管激光器阵列模块327产生的热量被传递到二极管激光器阵列模块307的液体冷却散热器204。图117示出双面二极管激光器阵列模块332的两个透视图(从具有冷却散热器的侧面观察以及从仅具有热沉的侧面观察)。
在一些实施例中,通过组合根据一些实施例的二极管激光器阵列模块307和二极管激光器阵列模块329来形成双面二极管激光器阵列模块333。两个二极管激光器阵列模块通过它们的底表面紧密地结合在一起。导热填充材料(例如导热硅脂)被布置在二极管激光器阵列模块307和329的底表面之间。由二极管激光器阵列模块329产生的热量被传递到二极管激光器阵列模块307的液体冷却散热器204。图118示出了根据一些实施例的双面二极管激光器阵列模块333的两个透视图(从具有冷却散热器的侧面观察以及从仅具有热沉的侧面观察)。
在上述双面二极管激光器阵列模块的解决方案中,使用了辅助热沉,并且该模块作为整体具有更大的体积。在一些实施例中,通过重新设计冷却散热器,可以实现二极管激光器在相同的冷却散热器中的双面安装,从而减小二极管激光器阵列模块的总体积。安装在冷却散热器两侧的二极管激光器由相同的冷却散热器冷却。
下面以二极管激光器15为例进行说明性描述,二极管激光器15可以由二极管激光器11、二极管激光器17、二极管激光器43、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50或二极管激光器51代替,原理相同,将不再重复描述。
以下是基于液体冷却散热器268的液体冷却散热器335的设计。除了第二通孔115的集合和凹槽120在与之前相对的两侧上被添加到液体冷却散热器268的热沉上,并且位置从它们的位置从之前偏移之外,液体冷却散热器335的基本结构与液体冷却散热器268的基本结构相同。可以以类似的方式修改先前公开的各种液体冷却散热器和其它冷却散热器,以容纳第二多个二极管激光器和对应的引脚连接器模块,使得可以实现双面二极管激光器阵列模块。虽然在本文中未详尽地描述这些修改,但是对于阅读了本公开的本领域技术人员而言,这些修改应当是显而易见的。
图119示出了根据一些实施例的双面二极管激光器阵列模块334的两个透视图(例如,从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图120示出双面二极管激光器阵列模块334的分解示图。根据一些实施例,双面二极管激光器阵列模块334包括两个二极管激光器的集合,这两个二极管激光器的集合被安装在液体冷却散热器335的两个相对侧上,并且由相同的液体冷却散热器335冷却。由于二极管激光器阵列模块334在上侧和下侧基本对称,因此将基于二极管激光器阵列模块334的两侧中的一个为上侧来进行描述。
如图119和图120所示,双面二极管激光器阵列模块334包括二极管激光器阵列337,其包括:布置成多行的多个二极管激光器15;由被布置在二极管激光器15上方的多个透镜42组成的透镜阵列336;模块压板105;用于每行的二极管激光器15的相应的引脚连接电路PCB 205;以及液体冷却散热器335。
二极管激光器15在工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器335用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。
图121示出形成根据一些实施例的液体冷却散热器335的两个组件的分解示图。如图121所示,液体冷却散热器335由上半部338、下半部339、入口103和出口104组成。图122示出上半部338的多个视图(顶视图、底视图、左视图、和右视图),图123示出下半部339的多个视图(顶视图、底视图、左视图、和右视图)。
如图122所示,上半部338的上表面包括从上半部338的上表面延伸到下表面的多个阶梯通孔115、从上半部338的上表面延伸到下表面的多个通孔247。通孔对应于当上半部338和下半部339结合时将形成在液体冷却散热器335的顶表面中的第一凹槽120的集合的下部。第一凹槽120的集合将连接形成在下半部339的底表面上的多行通孔115,并且用于容纳用于被设置在形成在下半部339的底表面上的通孔115中的一行二极管激光器的引脚连接器模块。通孔207的上半部在上半部338的侧表面中,并且将用于容纳不同的一行二极管激光器的引脚连接器模块(例如PCB205),该不同的一行二极管激光器被放置在部分地由上半部338中的孔247形成的凹槽120中。
上半部338的下表面包括在相同行中的上半部338的顶表面中的阶梯通孔115的多个凹槽120。贯穿一个侧表面的多个通孔207的上半部与上半部338中的对应的凹槽120连通。贯穿另一侧表面的多个通孔207的上半部与对应的通孔247的端部连通。水通道119的上半部与上半部338的底表面中的两个凹槽246的上半部连通。凹槽246的上半部与水通道119的上半部、入口103和出口104连通。水通道119的上半部插入在每对相邻的凹槽120和通孔247之间。水通道119的上半部和凹槽246的上半部都用于传输冷却剂,上半部338由导热材料制成。
下半部339在图123中示出。下半部339的上表面包括从下半部339的上表面延伸到下表面的多个通孔247。下半部中的通孔247与上半部中的通孔247偏移,并且将用作形成在液体冷却散热器335的下表面中的凹槽120的下部。下半部339的上表面也包括凹槽246的下半部、以及与两个凹槽246的下半部、多个通孔207的下半部连通的水通道119的下半部。贯穿下半部339的第一侧表面的多个通孔207的下半部与下半部中对应的通孔247的端部连通。贯穿下半部339的第二侧表面的多个通孔207的下半部与下半部339中的对应的凹槽120的端部连通。凹槽246的下半部与水通道119的下半部、入口103和出口104连通。水通路119的下半部插入在下半部339中的每对相邻的通孔247和凹槽120之间。水通道119的下半部和凹槽246的下半部都用于传输冷却剂,并且下半部339由导热材料制成。
图124示出了在一侧以一定角度观察的液体冷却散热器335的局部剖视图。如图124所示,上半部338的下表面与下半部339的上表面紧密配合,以形成液体冷却散热器335。上半部338的通水道119的上部、凹槽246的上部、凹槽120、通孔247的上半部和通孔207的上半部的尺寸和位置分别与下半部245的通水道119的下部、凹槽246的下部和通孔247的上半部、凹槽120的下半部、通孔247的下半部的尺寸和位置对应并重叠。当水通路119的上半部与水通路119的下半部重叠时,形成封闭的水通道119。当凹槽246的上半部与凹槽246的下半部重叠时,形成封闭的通孔246。凹槽120的上半部和通孔247的下半部在液体冷却散热器335的底表面中形成凹槽120。通孔247的上半部和凹槽120的下半部在液体冷却散热器335的顶表面中形成凹槽120。入口103和出口104的孔248分别与对应的孔246连通。当通孔207的上半部和通孔207的下半部重叠时,通孔207形成在液体冷却散热器335的侧面上。上述对应和重叠的原理类似于液体冷却散热器269的原理,将不再重复描述。
图125示出了根据一些实施例的使用两个二极管激光器42的集合、两个模块压板105和两个引脚连接器模块的集合(例如,两个PCB 205的集合)以及单个液体冷却散热器335形成的双面二极管激光器阵列模块334的截面图。二极管激光器阵列337和引脚连接电路PCB 205的连接原理与二极管激光器阵列107和引脚连接电路PCB 205的连接原理相同,将不再重复描述。
二极管激光器15被放置在液体冷却散热器335两侧的阶梯通孔115中。金属基座9与液体冷却散热器335接触。金属外壳10穿过阶梯通孔116。模块压板105和液体冷却散热器335相互挤压以固定二极管激光器15。一个透镜42对应于一个二极管激光器15,并且通过粘合剂固定在对应的阶梯通孔116上。粘合剂可以是硅胶、热固性粘合剂等。引脚连接电路PCB205的一部分被放置在每个凹槽120中,并且端部延伸穿过通孔207,并且与液体冷却散热器335的侧表面外部的外部电路连接。
在一些实施例中,通过在液体冷却散热器335的两侧上的模块压板105和液体冷却散热器335之间的相互挤压,固定双面二极管激光器阵列模块334的两个二极管激光器阵列337。在一些实施例中,在双面二极管阵列模块的两侧上的二极管激光器不必以相同的方式固定到液体冷却散热器。在一些实施例中,为了降低成本,可以仅使用一个模块压板105或者不使用模块压板105。
在一些实施例中,不具有模块压板105的二极管激光器阵列337通过焊接或导热粘合剂结合而固定在冷却散热器上。其原理与二极管激光器阵列模块307相同,将不再重复描述。
将分别以二极管激光器阵列340和二极管激光器阵列341作为两个演示示例进行描述。
图126示出了根据一些实施例的双面二极管激光器阵列模块340的两个透视图(例如,从顶部以一定角度观察以及从底部以一定角度观察)。如图126所示,二极管激光器阵列模块340包括二极管激光器阵列337、模块压板105和液体冷却散热器335,其中二极管激光器阵列337包括焊接到液体冷却散热器335的顶侧的多个二极管激光器43、用于焊接到液体冷却散热器335的顶侧的多个二极管激光器43的多个引脚连接电路PCB 205、和用于压入液体冷却散热器335的底侧的多个二极管激光器的多个引脚连接电路PCB 205。
第一集合的二极管激光器43通过焊接或导热粘合剂结合固定在液体冷却散热器335的顶表面上。其原理与二极管激光器阵列模块307相同,将不再重复描述。
第二集合的二极管激光器43通过模块压板105固定在液体冷却散热器335的底表面上。其原理与二极管激光器阵列模块334相同,将不再重复描述。
二极管激光器43在工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器335用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。
图127示出了根据一些实施例的另一双面二极管激光器阵列模块341。二极管激光器阵列模块341包括两个二极管激光器阵列337以及液体冷却散热器335,每个二极管激光器阵列337包括多个二极管激光器43、用于在液体冷却散热器335的顶表面上连接第一二极管激光器阵列的第一引脚连接电路PCB 205的集合、以及用于在液体冷却散热器335的底表面上连接第二二极管激光器阵列的第二引脚连接电路PCB 205的集合。所有二极管激光器43可以通过焊接或导热粘合剂结合而固定在冷却散热器335上。其原理与二极管激光器阵列模块307相同,对此将不再重复描述。二极管激光器43在工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器335用于冷却。冷却剂从入口103流入并从出口104流出。冷却剂可以是水、乙二醇等。
如果在冷却散热器的相同的表面上需要两种或两种以上类型的二极管激光器,且每种类型的激光器的封装结构和安装要求不同,有时需要采用不同的固定方式将二极管激光器安装在冷却散热器的相同的表面上。
下面将以二极管激光器15和二极管激光器43为例进行说明性描述,二极管激光器15和二极管激光器43可以由二极管激光器11、二极管激光器17、二极管激光器46、二极管激光器48、二极管激光器50、二极管激光器51来代替,并且原理相同,将不再重复描述。
以下,以液体冷却散热器204、辅助热沉317和液体冷却散热器335为例,进行说明性的说明。其他液体冷却散热器、冷却散热器、辅助热沉也可以采用同样的原理,将不再重复描述。
图128示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块342的透视图。如图128所示,对于二极管激光器阵列模块342的液体冷却散热器204,分别采用两种模式安装二极管激光器:二极管激光器15采用模块压板343固定在液体冷却散热器204上,二极管激光器43通过焊接或导热粘接固定在液体冷却散热器204上。其原理与上述解决方案相同,将不再重复描述。
模块压板343包括贯穿其上表面和下表面的多个阶梯通孔116。其原理与模块压板105相同,对此将不再重复描述。
对于辅助热沉,二极管激光器也可以采用与二极管激光器阵列模块342相同的方法安装。
图129示出了根据一些实施例的辅助热沉344的透视图。如图129所示,对于二极管激光器阵列模块344的辅助热沉317,分别采用两种模式安装二极管激光器:二极管激光器15通过使用模块压板343固定在辅助热沉317上,并且二极管激光器43通过焊接或导热粘合剂组合固定在辅助热沉317上。其原理与上述解决方案相同,将不再重复描述。
图130示出了根据一些实施例的双面二极管激光器阵列模块345的透视图(从顶部以一定角度观察并且从底部以一定角度观察)。如图130所示,对于双面二极管激光器阵列模块345的液体冷却散热器335,二极管激光器分别采用两种模式安装在两侧:二极管激光器15通过使用模块压板343固定在液体冷却散热器335上,以及二极管激光器43通过焊接或导热粘接固定在辅助热沉335上。其原理与上述方案相同,将不再重复描述。
在一些实施例中,成组封装的二极管激光器模块也可以采用与前面公开的TO-CAN封装的二极管激光器模块类似的散热方法。
在一些实施例中,成组封装的二极管激光器模块的引脚连接器模块各自包括用于连接每个成组封装的二极管激光器模块中的二极管激光器的引脚的第一部分,以及用于将第一部分连接到二极管激光器阵列模块外部的位置的第二部分,其中第二部分可以连接到驱动电路PCB。单独的成组封装的二极管激光器的引脚连接器模块可选地集成到相同的组件(例如,具有多个第一矩形部分的FPC)中,该相同的组件具有用于不同的成组封装的二极管激光器的类似形式的不同的第一部分。用于每个单独的成组封装的二极管激光器的引脚连接器模块可选地由PCB(例如,形状类似矩形环的PCB)制成,其连接成组封装的二极管激光器的引脚和一对引线连接器。在一些实施例中,用于每个单独的成组封装的二极管激光器的引脚连接器模块可选地由FPC制成,该FPC具有第一部分和第二部分,该第一部分成形为类似连接成组封装的二极管激光器的插头的矩形环,该第二部分用作第一部分的引线连接器并且能够相对于第一部分的平面弯曲。在一些实施例中,FPC的第二部分还连接到第三部分,该第三部分相对于第二部分的平面是可弯曲的。在一些实施例中,多个二极管激光器组的引脚连接器模块的相应的引线连接器被连接到二极管激光器组与二极管激光器组下面的冷却模块之间的接口外部的驱动电路模块。
在一些实施例中,为了容纳连接二极管激光器组中的二极管激光器的相应的引脚的引脚连接器模块的第一部分,并且允许引脚连接器模块的第二部分移动远离二极管激光器组的底表面与冷却模块的顶表面之间的接口,在二极管激光器组的底表面与冷却模块的顶表面之间形成一个或多个凹陷区域。该凹陷区域或者在二极管激光器组的底表面中形成,或者在冷却模块的顶表面中形成。下面关于各种示例性实施例公开了引脚连接器模块的变体和凹陷区域的设计。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括第一多个二极管激光器模块(例如,在冷却模块的顶部上布置为一行或多行的两个或多个成组封装的二极管激光器模块21和398等)。第一多个二极管激光器模块的每个二极管激光器模块具有相应的模块主体(例如,由导热材料制成的大致长方体主体),该模块主体具有顶表面、底表面、第一侧表面、和第二侧表面(例如,除了二极管激光器模块的两个较短的相对侧表面之外,二极管激光器模块的两个较长的相对侧表面)。所述每个二极管激光器模块的相应的模块主体包括在相应的模块主体的顶表面中的相应的多个第一孔(例如,用于容纳单独的二极管激光器的直通孔或阶梯通孔)。所述每个二极管激光器模块包括相应的多个二极管激光器,其中相应的多个二极管激光器至少部分地安装在所述每个二极管激光器模块的相应的模块主体的相应的多个第一孔内,相应的多个二极管激光器的相应的引脚向下延伸出相应的多个第一孔(例如,从相应的多个第一孔延伸到相应的模块主体的底表面中的相应的凹槽(用于容纳引脚连接器模块的第一导电部分的矩形凹槽)中(例如,在二极管激光器模块21的情况下);或延伸超出相应的模块主体的底表面,其中底表面不包括相应凹槽(例如,在二极管激光器模块398的情况下))。
二极管激光器阵列模块还包括第一多个引脚连接器模块,其中每个相应的引脚连接器模块被配置为将第一多个二极管激光器模块中的至少一个的相应的多个二极管激光器的相应的引脚连接到驱动电路模块,该驱动电路模块被设置在与所述至少一个二极管激光器模块的模块主体的底表面分离的位置处。引脚连接器模块具有许多变体,其将关于在此公开的各种示例性实施例更详细地描述。
二极管激光器阵列模块还包括冷却模块,其中冷却模块包括由冷却模块的顶表面、底表面以及至少第一侧表面和第二侧表面限定的导热体(例如,热沉),并且包括至少部分地嵌入冷却模块的导热体中(例如,嵌入在顶表面和底表面之间(例如,埋在冷却模块的顶表面下方,并且可选地,也由冷却模块的底表面覆盖(例如,在液体通道的情况下被覆盖,并且在液体通道管或热管的情况下被暴露))的冷却结构(例如,液体通道管或通道,或热管)。冷却模块的导热体的顶表面与多个二极管激光器模块的底表面热接触。相应的二极管激光器模块的模块主体的底表面或冷却模块的主体的顶表面(例如,冷却模块的热沉)包括一个或多个凹陷区域(例如,二极管激光器模块的相应的模块主体的底表面中的相应的凹槽(例如,使图131中的二极管激光器模块21的底表面中的两行第一孔连接的矩形凹槽);或冷却模块的顶表面中的凹槽438(例如,图160中的液体冷却散热器403)),其位置对应于相应的二极管激光器模块的相应的模块主体的相应的多个第一孔(例如,用于穿过二极管激光器组中的单独的二极管激光器的导电引线的孔),使得当冷却模块的主体的顶表面与多个二极管激光器模块的相应的模块主体的底表面热接触时,一个或多个通道由一个或多个凹陷区域形成。
每个引脚连接器模块(例如,图142中具有引脚348、FPC 381的PCB 347)包括相应的第一导电部分(例如,PCB 347、FPC 382的矩形环部分、FPC 387的一个矩形环部分、FPC391的矩形环部分等),其位于在冷却模块的主体的顶表面和相应的多个二极管激光器模块的底表面之间形成的一个或多个通道内,并且与插入到相应的二极管激光器模块的相应的多个第一孔中的相应的多个二极管激光器电连接(例如,引脚连接器模块通过其引脚连接多个二极管激光器,该引脚插入到多个第一孔中并且延伸到在连续路径中连接多个第一孔的通道中(例如,在二极管激光器模块的底表面中或冷却模块的顶表面中)。每个引脚连接器模块包括相应的第二导电部分(例如,图131中的引线连接器348、图142中的引线连接器382-1、图144中的引线连接器387-1的相应的竖直部分、图148中的引线连接器391-1的竖直部分等),其从形成在冷却模块主体的顶表面和多个二极管激光器模块的底表面之间的通道延伸至待与驱动电路模块(例如,PCB 358或外部驱动电路)进行电连接的位置(例如,延伸到超出冷却模块的侧表面的位置、在激光二极管模块的顶表面的上方延伸、延伸超出激光二极管模块的侧表面、在冷却模块的底表面的下方延伸等)。
例如,参照图131-203所示的示例描述了二极管激光器阵列模块的实施例。单独的二极管激光器模块包括例如二极管激光器模块21和二极管激光器模块53。在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括多个单独的二极管激光器模块的行或阵列。二极管激光器阵列模块的示例包括二极管激光器模块349、二极管激光器模块356、二极管激光器模块362、二极管激光器模块388、二极管激光器模块393、二极管激光器模块396-1、二极管激光器模块398-1、二极管激光器模块403-1等,如参照图131-203所述。
在一些实施例中,引脚连接器模块包括用于每个二极管激光器模块的分离的引脚连接器模块。在一些实施例中,引脚连接器模块包括由布置为行或阵列的若干二极管激光器模块使用的共享引脚连接器模块。例如,引脚连接器模块的示例包括:由图131、159和176中的PCB 347和导电引线348形成的引脚连接器模块;由图142和164中的FPC 382和引线连接器382-1形成的引脚连接器模块;由图144和165中的FPC 387和引线连接器387-1形成的引脚连接器模块;由图149、151和169中的FPC 391和引线连接器391-1形成的引脚连接器模块;由图159中的PCB 347和引线连接器348形成的引脚连接器模块;由图177和185中的PCB419-1和引线连接器419-2形成的引脚连接器模块;由图178和186中的FPC 421和引线连接器421-1形成的引脚连接器模块;由图179、180和187中的FPC 423和引线连接器423-1形成的引脚连接器模块;由图176和184中的PCB 417-1和引线连接器348形成的引脚连接器模块等。
冷却模块的示例包括参照图131-图203所示的实施例描述的冷却模块(例如,液体冷却散热器357、液体冷却散热器363、液体冷却散热器395、液体冷却散热器403-2、液体冷却散热器404-2、液体冷却散热器414-1、液体冷却散热器416、液体冷却散热器433、液体冷却散热器438-1、冷却散热器439、液体冷却散热器443等)。
在一些实施例中,凹陷区域在二极管激光器模块下方。在一些实施例中,一个或多个凹陷区域包括每个二极管激光器模块的底表面中的第一凹槽(例如,图131中连接二极管激光器模块21中的两个一行第一孔的二极管激光器模块21的底表面中的矩形凹槽(或穿过二极管激光器模块21的侧表面的两个平行的凹槽))。当冷却模块的导热体的顶表面与多个二极管激光器模块的底表面热接触时(例如,在冷却模块附接到二极管激光器模块21之前,首先将PCB 347放置在二极管激光器模块21的矩形凹糟中),第一凹槽容纳相应的引脚连接器模块(例如,PCB 347和一对引线连接器348)的相应的第一导电部分(例如,PCB 347)的至少一部分。二极管激光器模块的这种结构被用于示例二极管激光器阵列模块,例如二极管激光器模块356、二极管激光器模块362、二极管激光器模块388、二极管激光器模块393、二极管激光器模块396-1、二极管激光器模块415、二极管激光器模块425、二极管激光器模块426和二极管激光器模块427等,如图131-图203所示。
在一些实施例中,凹陷区域在冷却模块的顶表面上。在一些实施例中,一个或多个凹陷区域包括在冷却模块的顶表面中对应于二极管激光器模块的位置处的第一凹槽(例如,线性凹槽或矩形凹槽),其中当冷却模块的主体的顶表面与多个二极管激光器模块的底表面热接触时(例如,当冷却模块附接到二极管激光器模块时,PCB 347首先与二极管激光器模块连接并且被放置在凹槽中),第一凹槽容纳相应的引脚连接器模块(例如,PCB 348和一对引线连接器348)的至少相应的第一导电部分(例如,PCB 347)的至少一部分。冷却模块的这种结构被用于示例二极管激光器阵列模块,例如参照图131-图203所述的二极管激光器模块403-1、二极管激光器模块410-1、二极管激光器模块412、二极管激光器模块413、二极管激光器模块414-2、二极管激光器模块432、二极管激光器模块434、二极管激光器模块435、二极管激光器模块436、二极管激光器模块438-5、二极管激光器模块442、二极管激光器模块447、二极管激光器模块448、和二极管激光器模块449等。
在一些实施例中,PCB用作引脚连接器模块的第一导电部分。在一些实施例中,相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分是电连接多个二极管激光器模块中的至少一个的相应的多个二极管激光器的PCB(例如,图131、176、184中的PCB 347和图159中的PCB398等)。在示例二极管激光器阵列模块中示出这种结构的引脚连接器模块,例如参照图131-图203描述的二极管激光器模块356、二极管激光器模块362、二极管激光器模块403-1、二极管激光器模块415和二极管激光器模块432等。
在一些实施例中,U形引脚连接器代替二极管激光器模块下面的矩形PCB作为引脚连接器模块的第一导电部分。在一些实施例中,相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分是电连接多个二极管激光器模块中的至少一个的相应的多个二极管激光器的一系列引脚连接器(例如,U形引脚连接器)。
在一些实施例中,直引脚型引线连接器用作引脚连接器模块的第二导电部分。在一些实施例中,相应的引脚连接器模块的相应的第二部分是一对导电引线(例如,导电引线348),其中该一对导电引线在形成于冷却模块的主体的顶表面和相应的多个二极管激光器模块的底表面之间的一个或多个通道内与相应的引脚连接器模块(例如,PCB 347或一系列U形引脚连接器)的第一导电部分的阴极和阳极形成电接触。
在一些实施例中,FPC用作引脚连接器模块。在一些实施例中,相应的引脚连接器模块是FPC(例如,图142和164中的FPC 382;图144和165中的FPC 387、图149、151和169中的FPC 391;图177和185中的FPC 419;图178和186中的FPC 421;以及图179、180和187中的FPC423等),该FPC包括第一部分(例如,图142中的FPC 382的矩形环部分、图144中的FPC 387的一个矩形环部分等)和第二部分(例如,图142中的引脚连接器382-1、图144中的引脚连接器387-1的竖直部分等),该第一部分电连接多个二极管激光器模块中的至少一个二极管激光器模块的相应的多个二极管激光器,该第二部分从形成在冷却模块的主体的顶表面与多个二极管激光器模块的底表面之间的通道延伸到待与驱动电路模块进行电连接的位置。在示例二极管激光器阵列模块中示出这种引脚连接器模块的结构,例如参照图131-图203描述的二极管激光器模块388、二极管激光器模块393、二极管激光器模块396、二极管激光器模块396-1、二极管激光器模块410-1、二极管激光器模块412、二极管激光器模块413、二极管激光器模块414-2、二极管激光器模块425、二极管激光器模块426和二极管激光器模块427、二极管激光器模块434、二极管激光器模块435、二极管激光器模块436、二极管激光器模块438-5、二极管激光器模块442、二极管激光器模块447、二极管激光器模块448和二极管激光器模块449等。
在一些实施例中,引脚连接器模块的引线连接器相对于二极管激光器的向上输出方向向下延伸。在一些实施例中,每个相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分(例如,图131和159中的导电引线348;图142和164中的引线连接器382-1;图144和165中的引线连接器387-1的一个或多个竖直部分;图149、151和169中的引线连接器391-1的竖直部分)通过冷却模块的顶表面中的一个或多个开口(例如,孔355、或凹槽365、凹槽397等)向下(例如,相对于所述每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分的平面)延伸到冷却模块的顶表面之下的位置(例如,冷却模块的底表面下方的位置,或在冷却模块的底表面中雕刻的凹槽内,或在冷却模块的顶表面中雕刻的凹槽),其中多个引脚连接器模块的相应的第二导电部分通过另一PCB 358(例如,如参照图133或图139所述的PCB)被电连接。这通过用作各种示例二极管激光器阵列模块的引脚连接器模块的第二导电部分的FPC的垂直引线连接器或竖直部分来说明,各种示例二极管激光器阵列模块例如二极管激光器模块356、二极管激光器模块362、二极管激光器模块388、二极管激光器模块393、二极管激光器模块396、二极管激光器模块396-1、二极管激光器模块403-1、二极管激光器模块404-1、二极管激光器模块410-1、二极管激光器模块412、二极管激光器模块413和二极管激光器模块414-2等,如参照图131-图173所述。
在一些实施例中,引脚连接器模块的引线连接器相对于二极管激光器的向上输出方向向上延伸。在一些实施例中,每个相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分(例如,图174、184和188中的引线连接器348;图177、185和189中的引线连接器419-2;图178、186和190中的引线连接器421-1的竖直部分;以及图179、180、187和191中的引线连接器423-1的竖直部分)相对于对应的二极管激光器模块(例如,如图174所示)的底表面向上(例如,相对于所述每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分)延伸。这通过用作各种示例二极管激光器阵列模块的引脚连接器模块的第二导电部分的FPC的垂直引线连接器或竖直部分来说明,各种示例二极管激光器阵列模块例如二极管激光器模块415、二极管激光器模块425、二极管激光器模块426、二极管激光器模块427、二极管激光器模块432、二极管激光器模块434、二极管激光器模块435、二极管激光器模块436、二极管激光器模块448和二极管激光器模块449等,如参照图174-203所述。
在一些实施例中,冷却模块的顶表面包括开口以使引脚连接器模块的第二导电部通过。在一些实施例中,冷却模块的导热体包括在冷却模块的顶表面中的多个第一开口(例如,孔355或凹槽365,和凹槽397等),其中第一开口位于与连接到相应的二极管激光器模块的行的引脚连接器模块的相应的第二导电部分对应的位置处(例如,一行第一开口355位于冷却模块357的顶表面和底表面中与一行二极管激光器模块346的相应成对的导电引线348对应的位置处;图139和147中的冷却模块的顶表面中的凹槽365)。这在各种示例二极管激光器阵列模块的冷却模块中示出,各种示例二极管激光器阵列模块例如二极管激光器模块356、二极管激光器模块362、二极管激光器模块388、二极管激光器模块393、二极管激光器模块396、二极管激光器模块396-1、二极管激光器模块403-1、二极管激光器模块404-1、二极管激光器模块410-1、二极管激光器模块412、二极管激光器模块413和二极管激光器模块414-2等,如参照图131-图173所述。
在一些实施例中,通孔形成在冷却模块中以使引脚连接器模块的第二导电部通过。在一些实施例中,冷却模块的顶表面中的第一开口中的每个是连接冷却模块的主体的顶表面和底表面的通孔。二极管激光器的导电引线可以通过冷却模块的底表面,并且与作为驱动电路模块的部分的PCB连接。
在一些实施例中,冷却模块的顶表面中的第一开口可选地不穿过冷却模块的整个垂直厚度,并且与水平通孔相交,PCB穿过该水平通孔并且连接到引脚连接器模块的引线连接器。在一些实施例中,对应于相应的二极管激光器模块的行的第一开口(例如,图134中的孔355)通过连接冷却模块的第一侧表面和第二侧表面的相应的第二开口(例如,图134中的水平通孔361)连接。
在一些实施例中,第一开口是冷却模块的顶表面上的凹槽。在一些实施例中,第一开口中的每个是冷却模块(例如,图139和147中的冷却模块363、图158中的冷却模块395等)的顶表面中的相应的凹槽(例如,图139和147中的凹槽365、图155和158中的冷却模块397等),其容纳相应的引线连接器(例如,图353中的PCB 358、图144中的引线连接器387-1的水平部分或者图148中的作为FPC 391的部分的引线连接器391-1的水平部分),该相应的引线连接器通过相应行的二极管激光模块(例如,图138中的一行二极管激光模块346,图145中的一行二极管激光模块385,图152中的一行二极管激光模块392的每个二极管激光模块)中的一个或多个的引脚连接器模块的相应第二导电部分(例如,图138中的导电引线348、图144中的FPC 387的竖直部分、图152中的FPC 391的竖直部分等)电连接相应行的二极管激光器模块中的一个或多个。
在一些实施例中,冷却模块的顶表面中的相应的凹槽不延伸穿过冷却模块的侧表面(例如,图155和157、158、171和173中的凹槽397等)。
在一些实施例中,成组封装的一行二极管激光器模块通过PCB连接。在一些实施例中,相应行的二极管激光器模块通过相应行的二极管激光器模块(例如,图138中的一行二极管激光器模块346)的引脚连接器模块(例如,由PCB 347和一对导电引线348形成,或由FPC 382形成等)的相应的第二导电部分(例如,一对导电引线348)电连接到对应于相应的二极管激光器模块的行的PCB(例如,图134和161和162中的PCB 358,以及图139中的PCB358等)。
在一些实施例中,连接成组封装的一行二极管激光器模块的PCB位于冷却模块的底部。在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括被布置在冷却模块的顶表面上的多行二极管激光器模块(例如,二极管激光器模块346),并且每行二极管激光器模块通过位于冷却模块的底表面下方的相应的PCB电连接。
在一些实施例中,连接成组封装的一行二极管激光器模块的PCB位于冷却模块的中间,例如,穿过连接冷却模块的两个侧表面的水平通孔361。在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括被布置在冷却模块的顶表面上的多行二极管激光器模块(例如,二极管激光器模块346),并且其中每行二极管激光器模块中通过穿过冷却模块的主体中的相应的孔(例如,穿过图134中的冷却模块357的侧表面的孔361)的相应PCB(例如,PCB 358,如图134所示)电连接。在一些实施例中,相应的孔361穿过相同行中的孔355的底部,使得二极管激光器模块的行的引脚连接器模块的第二导电部分可以在通孔361内连接到PCB。
在一些实施例中,连接成组封装的二极管激光器模块的行的PCB位于冷却模块的顶表面。在一些实施例中,二极管激光器阵列模块包括被布置在冷却模块的顶表面上的多行二极管激光器模块(例如,二极管激光器模块346),并且其中每行二极管激光器模块通过被设置在冷却模块的顶表面中的凹槽(例如,图141中的冷却模块364的顶表面中的凹槽365)内的相应的PCB(例如,PCB 358,如图139所示)电连接。在一些实施例中,PCB 358在冷却模块的顶表面中的凹槽365中暴露(例如,不被冷却模块的散热器的材料覆盖)。在一些实施例中,PCB 358包括位于凹槽365内的第一部分和延伸超过冷却模块的侧表面的第二端部。PCB 358的第二部分包括与驱动电路模块的电触点。
在一些实施例中,成组封装的两行二极管激光器模块共享冷却模块中的相同的第一开口,以接近连接成组封装的两行二极管激光器模块的PCB。在一些实施例中,被布置在冷却模块的顶表面上的至少一对相邻行的二极管激光器模块使它们相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分进入冷却模块的主体中的相同的第一开口,并且在冷却模块的顶表面下方的位置处电连接到相同的相应的PCB。
在一些实施例中,成组封装的多行二极管激光器模块与其引脚连接器模块共享相同的FPC。在一些实施例中,二极管激光器阵列模块的二极管激光器模块的行通过FPC(例如,图144中的FPC 387、图178中的FPC 421等)电连接,其中FPC包括多个第一部分(例如,多个矩形环部分)和多个第二部分(例如,图144中的引线连接器387-1的竖直部分、图178中的引线连接器421-1的竖直部分等),该多个第一部分用作用于二极管激光器模块的行的引脚连接器模块的相应的第一导电部分,该多个第二部分用作用于二极管激光器模块的行的引脚连接器模块的相应第的二导电部分,并且其中FPC包括第三部分(例如,图144中的引线连接器387-1的单个长水平部分、图178中的引线连接器421-1的单个长水平部分等),该第三部分整体地连接到FPC的多个第二部分。如图144和图178所示,FPC的不同部分可以相对于其它部分的平面弯曲,并且FPC可以被制造为整体扁平件,在二极管激光器阵列模块的组装期间,该整体扁平件在不同部分的边界处弯曲,从而节省存储空间,并且降低制造成本。
在一些实施例中,每个成组封装的二极管激光器模块具有其自己的FPC作为其引脚连接器模块。在一些实施例中,每个二极管激光器模块的相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分由FPC的第一部分(例如,FPC 382、387或421的矩形环部分)提供,并且用于所述每个二极管激光器模块的相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分由FPC的第二部分(例如,图142中的引线连接器382-1的竖直部分、图149中的引线连接器387-1的竖直部分、图149中的引线连接器391-1的竖直部分、图179中的引线连接器423-1的竖直部分等)提供。在一些实施例中,FPC包括第三部分(例如,图149中的引线连接器391-1的水平部分,图179中的引线连接器423-1的水平部分),该第三部分整体地连接到第二部分并且远离第一部分延伸。在一些实施例中,FPC包括第三部分(例如,图144中的引线连接器387-1的水平部分),该第三部分整体连接到多个二极管激光器模块的第二部分,并且从多个二极管激光器模块的第一部分向外延伸。在一些实施例中,多行相应的引线连接器具有不同的长度。在一些实施例中,用于相应的二极管激光器模块的行的相应的FPC的相应的第三部分具有不同的长度(例如,它们都延伸出冷却模块的侧表面大约相同的量,尽管由于二极管激光器模块的行中的二极管激光器模块的不同的位置而在沿着相应的凹槽的长度的不同部分开始)(并且可选地,在冷却模块的顶表面中共享相同的相应的凹槽(例如,图154中的凹槽365))。
在一些实施例中,冷却模块包括液体通道。在一些实施例中,冷却模块的冷却结构包括液体填充通道(例如,图351中的水通路119),其嵌入在冷却模块的主体中。在一些实施例中,冷却结构是液体通道。在一些实施例中,冷却模块的冷却结构包括液体填充通道,该液体填充通道具有在冷却模块的第一侧表面和第二侧表面中的一个上的入口和出口。在一些实施例中,冷却结构是多个热管(例如,图198中的热管441),其至少部分地嵌入冷却模块的主体内。在一些实施例中,冷却结构是压入冷却模块的表面中的管。在一些实施例中,冷却模块的冷却结构包括多个充液管(例如,图199中的管445),其被压入冷却模块的顶表面或底表面中的凹槽中。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块是双面二极管激光器阵列模块,并且冷却模块的冷却结构在多个激光二极管模块和被设置在冷却模块的底表面上的另外的多个激光二极管模块之间共享。
下面提供了使用成组封装的二极管激光器模块的二极管激光器阵列模块的各个方面的更多示例和细节。除非另外明确说明,否则关于不同实例描述的特征可选地与结合其它实例描述的特征组合而不受限制。
在一些实施例中,通过采用PCB和导电引线,二极管激光器模块的阳极和阴极在与电源连接之前延伸穿过液体冷却散热器的主体,使得散热接口和驱动电源分布在液体冷却散热器的两侧。
图131是根据一些实施例的二极管激光器模块346的示意图。如图131所示,二极管激光器模块21在背面(也称为二极管激光器模块的底侧)上安装有PCB(印刷电路板)347和一对导电引线348,以形成二极管激光器模块346。PCB 347与二极管激光器模块21中的八个二极管激光器11的相应的引脚4的集合焊接,以形成串联或并联电路。同时,PCB 347与两个导电引线348电连接,并且两个导电引线348分别与八个二极管激光器11形成的串联或并联电路的阳极和阴极连接。在一些实施例中,PCB 347不超过二极管激光器模块21的侧表面。
PCB 347和导电引线348被放置在二极管激光器模块21的底表面中的凹陷区域中(例如,在连接容纳二极管激光器11的通孔的连续凹槽中)。通常,多个二极管激光器模块(例如,一行或多行二极管激光器模块346)一起用作阵列模块并且共享相同的液体冷却散热器。
在一些实施例中,PCB 351用于连接每行二极管激光器模块346中的多个二极管激光器模块346的多对导电引线348。在一些实施例中,在冷却模块的顶表面中制造一行通孔,使得导电引线348可以穿过冷却模块并且在冷却模块的底表面处连接到PCB。在一些实施例中,PCB 351可选地隐藏在液体冷却散热器中,以防止PCB妨碍液体冷却散热器的另一表面的使用,并提高液体冷却散热器的使用率。
图132示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块356的两个透视图(例如,从顶部以一定角度观察以及从底部以一定角度观察)。图133是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块356的局部剖视图。图134是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块356的分解示意图。如图132、图133和图124所示,二极管激光器阵列模块356包括二极管激光器模块阵列352,其包括布置为多行的多个二极管激光器模块346、液体冷却散热器357和多个PCB 358。二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器357的顶表面紧密热接触,并且在接触接口上设置有导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21的工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器357用于散热。冷却剂从入口103流入,从被设置在液体冷却散热器357的侧表面上的出口104流出,带走传递到液体冷却散热器357的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。
被布置在相同行中的多个二极管激光器模块346的相应对的导电引线348通过液体冷却散热器357的对应的通孔355焊接到相同的PCB 358上,以形成连接的电路。每个PCB358在穿过被设置在液体冷却散热器357的主体的侧表面上的通孔361之后,被放置在冷却模块的底表面上的相应的凹槽360中。
液体冷却散热器357包括热沉359和水通道密封板354。如图350中的液体冷却散热器357的分解示图所示,水通道密封板354被压入热沉359的底表面中的预先形成的水通道119中,并且通过粘合剂或焊接的结合形成密封的水通道。
图136示出了根据一些实施例的热沉359的多个视图(顶视图、底视图、第一侧视图、和第二侧视图)。图136示出液体冷却散热器359的底表面中的凹槽360和通孔355、液体通道119和液体冷却散热器359的侧表面上的通孔361的相对位置。
在一些实施例中,在二极管激光器阵列模块356的基础上进行改变。PCB和二极管激光器模块346放置在液体冷却散热器的相同的侧,以降低制造液体冷却散热器的难度。
图137示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块362的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图138是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块362的局部截面图。图139是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块362的分解示意图。如图137-图139所示,二极管激光器阵列模块362包括二极管激光器模块阵列352,其包括布置成多行的多个二极管激光器模块346、液体冷却散热器363和多个PCB 358。二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器363的顶表面紧密热接触,并且在接触接口上设置导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21的工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器363用于散热。冷却剂从入口103流入并且从被设置在液体冷却散热器363的侧表面上的出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器363的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。
相同行中的多个二极管激光器模块346的导电引线348被焊接到相同的PCB358以形成连接的电路。PCB 358被放置在形成于液体冷却散热器363的顶表面中的凹槽365中。
图140是液体冷却散热器363的分解示图。如图140所示,液体冷却散热器363包括热沉364和水通道密封板354。水通道密封板354被压入热沉364的底表面中的预先形成的水通道119中,并且通过使用粘合剂或焊接的结合形成密封的水通道。
图141示出了根据一些实施例的热沉364的从不同侧(顶部和底部)的多个视图(顶部、底部)。顶视图示出液体冷却散热器364的顶表面上的凹槽365的位置,其对应于用于顶部上的每行二极管激光器模块346的引线连接器348的位置。
在一些实施例中,二极管激光器模块可选地包括FPC(柔性印刷电路板),用于代替PCB和/或引脚连接器用于形成电路(例如,电连接单独的二极管激光器的引脚4和/或电连接多个二极管激光器阵列(例如,二极管激光器模块346、377等)的引线连接器)。FPC实现了更加灵活的电路布局,有利于实现二极管激光器阵列模块的防尘防潮等优良的密封性能。
在一些实施例中,二极管激光器模块381可选地代替本文所述的各种二极管激光器阵列模块中的二极管激光器模块346,例如二极管激光器阵列模块349,以形成对应的二极管激光器阵列模块。下面将以二极管激光器阵列模块349中的二极管激光器模块346被代替为例进行描述。二极管激光器阵列模块的其它方面可以保持相同,这将不再重复描述。
图142示出了根据一些实施例的二极管激光器模块381的若干视图(从底部以一定角度观察的透视图、侧视图、分解示图)。如图142所示,二极管激光器模块21在二极管激光器模块21的背面的凹陷区域中安装有FPC 382,以形成二极管激光器模块381。FPC 382包括第一部分(例如,矩形环部分),其与二极管激光器模块21中的八个二极管激光器11的相应的引脚4的集合焊接以形成串联或并联电路,该串联或并联电路还与位于FPC 382的第二部分中的FPC 382的阳极和阴极连接,即FPC 382的引线连接器382-1。FPC 382的第一部分不延伸超过二极管激光器模块21的底表面的侧边缘,FPC 382的导电引线连接器382-1(用作二极管激光器模块21的引脚连接器模块的第二导电部分)相对于二极管激光器模块21的底表面向下弯曲,如图364中的二极管激光器模块381的侧视图所示。FPC 382被放置在二极管激光器模块21的底表面中的凹陷区域中。FPC 382中的引线连接器382-1代替本文所述的其它实施例中的导电引线348或引脚连接器380,并且可以与PCB 358焊接在一起以形成连接的电路,如参照本文所述的其它二极管激光器阵列模块所描述的。
例如,二极管激光器模块381的具体应用如下。使用二极管激光器模块381形成的二极管激光器阵列模块的各个方面与二极管激光器阵列模块349的各个方面相似或相同。不同之处在于,改进的二极管激光器阵列模块采用位于液体冷却散热器顶部的二极管激光器模块381,而不是二极管激光器模块346。
在一些实施例中,FPC也可以代替用于连接二极管激光器模块的行中的多个二极管激光器模块的电路的PCB 358,使得二极管激光器模块阵列的结构更简单并且密封进一步得到改善。
图143示出了根据一些实施例的二极管激光器模块385的两个视图(从底部以一定角度观察的透视图、侧视图)。图368是根据一些实施例的二极管激光器模块385的分解示图。如图143和图144所示,多个二极管激光器模块21形成二极管激光器模块阵列386,并且相同的集成的FPC 387安装在二极管激光器模块阵列386的后表面上,以形成二极管激光器模块385。FPC 387具有多个第一部分(例如,单独的矩形环部分),每个第一部分装配在相应的二极管激光器模块21的底表面中的相应的凹陷区域内,FPC 387具有连接到第一部分中的每个的相应的第二部分(例如,FPC 387的引线连接器387-1的竖直部分),并且具有连接到所有相应的第二部分的第三部分(例如,引线连接器387-1的水平部分)。FPC 387(例如,通过FPC 387的相应的第一部分)与每个二极管激光器模块21中的八个二极管激光器11的相应组的引脚4焊接在一起,以形成串联或并联电路。由每个二极管激光器模块21形成的串联或并联电路在引线连接器387-1处会聚(例如,通过FPC 387的相应的第二部分),并且引线连接器387-1是FPC 387的部分。
引线连接器387-1的竖直部分向下弯曲远离二极管激光器模块阵列的底侧,并且引线连接器387-1的水平部分相对于引线连接器387-1的竖直部分弯曲,使得引线连接器387-1的水平部分相对于二极管激光器模块阵列386的底表面平放,并且被放置在二极管激光器模块阵列386的底表面下方,如图367所示。
图145示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块388的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图146是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块388的局部截面图。图147是根据一些实施例的二极管激光器模块388的布置的示意性分解示图。如图145-图147所示,二极管激光器阵列模块388包括二极管激光器模块阵列389,其包括布置为多行的多个二极管激光器模块385,以及液体冷却散热器363。二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器363的顶表面紧密接触,并且在该接触面上设置有导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21的工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器363用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器363的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。
引线连接器387-1被放置在液体冷却散热器363的顶表面中的凹槽365中。如图369-1所示,由于引线连接器387-1的竖直部分从FPC 387的第一部分向下延伸,引线连接器387-1的水平部分平放在液体冷却散热器的顶表面中的凹槽365内。
在一些实施例中,由二极管激光器阵列模块388实现的功能类似于由二极管激光器阵列模块362实现的功能。通过用FPC 387代替PCB 347、导电引线348和PCB 358的组合,可以实现类似的功能。二极管激光器阵列模块的其它方面将保持相同,并且将不再重复描述。
在一些实施例中,二极管激光器模块阵列385中的FPC 387在安装过程中可能不方便。为了更灵活地安装,可以为二极管激光器模块阵列中的二极管激光器模块的行中的每个二极管激光器模块21配备分离的FPC。
图148包括根据一些实施例的二极管激光器模块390的多个视图(从底部以一定角度观察的透视图、侧视图)。图149是根据一些实施例的二极管激光器模块390的分解示图。如图148-图149所示,FPC 391安装在二极管激光器模块21背面的凹陷区域中,形成二极管激光器模块390。FPC 391的第一部分(例如矩形环部分)与二极管激光器模块21中的每个二极管激光器11的引脚4的相应集合焊接在一起,以形成串联或并联电路。电路的阳极和阴极由引线连接器391-1引导到指定位置(例如,冷却模块和二极管激光器阵列模块之间的热交换接口之外的位置)以与其它电路连接。引线连接器391-1是FPC 391的整体部分。图150示出由二极管激光器模块391形成的二极管激光器阵列模块392的透视图(从底部以一定角度观察)。引线连接器391-1的水平部分位于二极管激光器模块21的底表面下方,如图150所示。如这里与各种实施例的描述一起使用的,术语“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”等用于描述相对于实施例中使用的二极管激光器的相对位置和方向,该二极管激光器竖直定向,其平坦输出窗口水平定向并且朝上。
图150是从根据一些实施例的二极管激光器模块阵列392的底侧观察的透视图。图151是二极管激光器模块阵列392的分解示图。如图150和图151所示,多个二极管激光器模块390并排放置以形成二极管激光器模块阵列392(例如,二极管激光器模块的行)。每个二极管激光器模块390的FPC 391的引线连接器391-1的竖直部分被放置在一行二极管激光器模块21的所述每个二极管激光器模块的底表面中的相应的凹陷区域(例如,也容纳FPC 391的矩形环部分的矩形凹糟)中;并且用于该行的二极管激光器模块的FPC 391的引脚连接器391-1的相应的水平部分在它们延伸跨过二极管激光器模块21的底表面时堆叠在一起。用于不同二极管激光器模块21的引脚连接器391-1的水平部分具有不同的长度,因为它们从沿着二极管激光器模块21的行的不同位置开始。
图152示出了根据一些实施例的由二极管激光器模块392制成的二极管激光器阵列模块393的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图153是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块393的局部剖视图。图154是二极管激光器阵列模块393的分解示意图。如图152-154所示,二极管激光器阵列模块393包括二极管激光器模块阵列394,它包括设置成多行的多个二极管激光器模块392以及液体冷却散热器363。二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器363的顶表面紧密接触,并且在该接触面上设置有导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21的工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器363用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器363的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。用于每行二极管激光器模块21中的FPC391的引线连接器391-1的水平部分被放置在液体冷却散热器363的顶表面中的相应的凹槽365中。每行二极管激光器模块21中的FPC 391的引线连接器391-1的水平部分被堆叠并且平放在液体冷却散热器363的顶表面中的相应的凹槽365内,其位置对应于二极管激光器模块21的端部。
由二极管激光器阵列模块393实现的功能与由二极管激光器阵列模块362实现的功能相似。通过用FPC 391代替PCB 347、导电引线348和PCB 358的组合,可以实现类似的功能。二极管激光器阵列模块的其它方面将是相同的,并且将不再重复描述。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块393内的液体冷却散热器363的凹槽365穿过液体冷却散热器363的一个侧表面,这不利于二极管激光器阵列模块393的整体密封。因此,可以采用以下方案来提高密封性能。
图155示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块396的若干视图(从顶部以一定角度观察的透视图、局部横截面视图、分解示图)。如图155所示,二极管激光器阵列模块393的液体冷却散热器363由液体冷却散热器395代替,以形成二极管激光器阵列模块396,并且二极管激光器阵列模块的其他方面与本文所述的其他实施例中的那些相同,将不再重复描述。每个二极管激光器模块的FPC 391的引线连接器391-1被放置在凹槽397中,该凹槽在任一侧上不延伸穿过液体冷却散热器395的侧表面。
图156是根据一些实施例的二极管激光器阵列模块396中使用的液体冷却散热器395的分解示图(从底侧以一定角度观察)。如图156所示,液体冷却散热器395包括热沉395-1和水通道密封板354。水通道密封板354被压入热沉395-1的底表面中的预先形成的水通道119中,并且通过粘合剂或焊接的结合形成密封的水通道。
图157示出热沉395-1的多个视图(例如,顶视图、底视图),并且凹槽397没有穿过热沉395-1的侧表面,如图157所示。
图158示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块396-1的多个视图(从顶部以一定角度观察的透视图、局部截面图、从顶部以一定角度观察的分解示图)。如图158所示,二极管激光器模块阵列396中的二极管激光器模块阵列394可以由二极管激光器模块阵列389代替,以形成二极管激光器模块阵列396-1。用于二极管激光器模块阵列385中的每行二极管激光器模块中的引线连接器387-1的水平部分相对于引线连接器387-1的竖直部分弯曲,使得水平部分的表面定向为平行于二极管激光器模块下面的液体冷却散热器的顶表面。引线连接器387-1的水平部分被放置在液体冷却散热器395的顶表面中的凹槽397中。二极管激光器阵列模块396-1的其他方面与本文所述的其他二极管激光器阵列模块的那些方面相同,并且在此不再重复。
在一些实施例中,上述解决方案不仅适用于在二极管激光器模块21的底表面中具有凹陷区域的二极管激光器模块21,而且适用于具有其它类型的二极管激光器的二极管激光器模块,而且还适用于在二极管激光器模块的底表面中具有凹陷区域的二极管激光器模块。根据各种实施例,需要对在二极管激光器阵列模块中使用不具有那些凹陷区域的二极管激光器模块(例如二极管激光器模块53)做出变化,因为二极管激光器模块(例如二极管激光器模块53)在其底表面上不包括凹陷区域,以容纳以二极管激光器模块21的方式电连接二极管激光器的引脚的PCB或FPC。
在一些实施例中,当使用在其底表面中不具有凹陷区域的二极管激光器模块,例如二极管激光器模块53时,采用以下解决方案。
图159示出了根据一些实施例的二极管激光器模块398的若干视图(从底部以一定角度观察的透视图、侧视图、从底部以一定角度观察的分解示图)。如图159所示,二极管激光器模块53在底表面上安装有PCB(印刷电路板)347和导电引线348,以形成二极管激光器模块398。PCB 347与二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4的相应集合焊接,以形成串联或并联电路。同时,PCB 347与两条导电引线348连接,并且两条导电引线348分别与八个二极管激光器11形成的串联或并联电路的阳极和阴极连接。PCB 347不伸出二极管激光器模块53的侧表面。
PCB 347和导电引线348被放置在二极管激光器模块398的底侧,其中导电引线348向下指向远离二极管激光器模块398的底表面。PCB 347用作二极管激光器模块53的引脚连接器模块的第一导电部分,而导电引线348用作二极管激光器模块53的引脚连接器模块的第二导电部分。
二极管激光器模块53和二极管激光器模块21除了它们的不同形状之外,在使用中非常相似。它们可以基于相同的原理与液体冷却散热器结合使用。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块356中的二极管激光器模块346和二极管激光器阵列模块362都可以用二极管激光器模块398代替,并且热沉359和热沉364将分别用热沉403和热沉404代替,使得二极管激光器模块398的结构特征可以匹配以形成新的二极管激光器阵列模块(例如,在二极管激光器模块的底表面和液体冷却散热器的顶表面之间形成凹陷区域以容纳PCB、导电引线或FPC,当二极管激光器模块的底表面和液体冷却散热器的顶表面彼此紧密热接触时,PCB、导电引线或FPC电连接一行二极管激光器模块中的不同的二极管激光器模块的引脚)。
图160示出了根据一些实施例的热沉403的示意性透视图。图161示出了根据一些实施例的用热沉403制成的二极管激光器阵列模块403-1的局部剖视图。如图160-图161所示,二极管激光器阵列模块403-1的结构特征类似于二极管激光器阵列模块356的结构特征。液体冷却散热器403-2包括热沉403和水通道密封板354。其他方面的原理与二极管激光器阵列模块356的原理相同。
PCB 347被放置在液体冷却散热器的顶表面中的对应的凹槽402中。导电引线348穿过液体冷却散热器的顶表面中的孔355进入穿过液体冷却散热器的至少一个侧表面的水平通孔361。二极管激光器模块398的行的每个二极管激光器模块的导电引线348在通孔361内被焊接到相同的PCB 358,并且PCB 358的端部从通孔361从液体冷却散热器的侧表面突出。
图162示出可用于代替二极管激光器阵列模块403-1中的液体冷却散热器403以形成二极管激光器阵列模块404-1的液体冷却散热器404的顶视图。图163示出二极管激光器阵列模块404-1的局部剖视图。如图162和163所示,二极管激光器阵列模块404-1的结构特征类似于二极管激光器阵列模块362的结构特征。液体冷却散热器404-2包括热沉404和水通道密封板354。热沉404的顶表面包括凹槽365,PCB 358被放置在该凹槽中,并且PCB 358焊接到一行二极管激光器模块398的导电引线348。其他部分的原理与二极管激光器阵列模块362相同,将不再重复描述。PCB 347被放置在对应的凹槽402中,以及PCB 358被放置在凹槽365中。凹槽365和凹槽402都是液体冷却散热器404-2的顶表面中的开口凹槽。
图164示出了根据一些实施例的包括二极管激光器模块53和FPC 382的二极管激光器模块409的两个视图(从底部以一定角度观察的透视图,以及侧视图)。图165示出了根据一些实施例的包括二极管激光器模块53和FPC 387的二极管激光器模块410的两个视图(从底部以一定角度观察的透视图,以及侧视图)。图166示出了根据一些实施例的一行二极管激光器模块411从底部以一定角度观察的透视图,该行二极管激光器模块411包括二极管激光器模块53和多个FPC 391。如图164-166所示,二极管激光器模块53可以使用与二极管激光器模块21相同的FPC 382、FPC 387和FPC 391,以分别形成二极管激光器模块409、二极管激光器模块410和二极管激光器模块411。
二极管激光器模块409、二极管激光器模块410、二极管激光器模块411的使用方法分别与二极管激光器模块381、二极管激光器模块385、二极管激光器模块392相同。
如图164所示,在一些实施例中,二极管激光器模块53在背面上安装有FPC 382以形成二极管激光器模块409。FPC 382与二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路,该串联或并联电路还与FPC 382上的阳极和阴极连接。FPC 382不超过二极管激光器模块53的侧表面。
FPC 382中的垂直引线连接器382-1代替导电引线348,并且可以与PCB 358焊接在一起,以形成连接的电路。FPC 382被放置在二极管激光器模块53的底表面上,引线连接器382-1弯曲并向下延伸远离二极管激光器模块53的底表面。二极管激光器模块409的其它方面及其使用与二极管激光器模块381的相同,将不再重复描述。
在一些实施例中,多个二极管激光器模块53可以使用与多个二极管激光器模块53的引脚连接器模块相同的FPC 387,以形成二极管激光器模块阵列410。如图165所示,多个二极管激光器模块53与FPC 387一起安装在背面上,以形成二极管激光器模块410。FPC 387的每个矩形环部分与一行二极管激光器模块53中的一个二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路。由每个二极管激光器模块53形成的串联或并联电路在引线连接器387-1处汇合,并且引线连接器387-1是FPC 387的部分。引线连接器387-1包括多个竖直部分,该多个竖直部分用作二极管激光器模块53的行的引脚连接器模块的第二导电部分,并且该竖直部分都连接到FPC 387的相同的水平第三部分。引线连接器387-1被放置在二极管激光器模块阵列410的底部。引线连接器387-1的竖直部分位于在二极管激光器模块的底表面和液体冷却散热器的顶表面之间形成的通道中,以及引线连接器387-1的水平部分位于在液体冷却散热器的顶表面中形成的线性凹槽365中。二极管激光器模块410的原理与二极管激光器模块385相同,本文对此将不再重复描述。
图166示出了根据一些实施例的由多个二极管激光器模块410(例如,每个包括二极管激光器模块53的行和FPC 387)制成的二极管激光器阵列模块410-1的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图167示出了二极管激光器阵列模块410的局部剖视图。图168示出二极管激光器阵列模块410-1的分解示图。如图166-图168所示,二极管激光器阵列模块410-1包括多个二极管激光器模块410和液体冷却散热器404-2。二极管激光器模块53的底表面与液体冷却散热器404-2的顶表面紧密接触,并且在接触面上设置导热填充材料,例如导热膏。二极管激光器模块53工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器404-2用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器404-2的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。FPC 387的引线连接器387-1被放置在形成于液体冷却散热器404-2的顶表面中的凹槽365中。FPC 387的矩形环部分被放置在形成于液体冷却散热器404-2的顶表面中的对应的凹槽402中。引线连接器387-1的竖直部分被放置在液体冷却散热器404-2的顶表面中的凹槽402和凹槽365的交叉处中。
二极管激光器阵列模块410-1实现的功能与二极管激光器阵列模块404-1实现的功能相似。通过用FPC 387代替PCB 347、导电引线348和PCB 358的组合,实现了相似的功能。其它方面是相同的,并且将不再重复描述。
如图169所示,在多个二极管激光器模块53并排放置之后,FPC 391安装在二极管激光器模块53中的每个的背面,以形成二极管激光器模块阵列411。
FPC 391的矩形环部分与每个相应的二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路。电路的阳极和阴极由引线连接器391-1引导到指定位置以与其它电路(例如,驱动电路模块)连接。引线连接器391-1是FPC 391的部分。引线连接器391-1包括连接到FPC 391的矩形环部分的竖直部分,并且包括连接到引线连接器391-1的竖直部分的水平部分。
每个FPC 391的引线连接器391-1被放置在相邻的二极管激光器模块53的底部;并且相邻的引线连接器391-1当在远离二极管激光器阵列411的相同的方向上水平延伸时而堆叠在一起。其原理与二极管激光器模块阵列392相同,将不再重复描述。
图170示出了根据一些实施例的使用二极管激光器阵列411形成的二极管激光器阵列模块412的透视图(从顶部以一定角度观察)和部分截面图。如图170所示,二极管激光器阵列模块412包括多个二极管激光器模块411和液体冷却散热器404-2。二极管激光器模块53的底表面与液体冷却散热器404-2的顶表面紧密接触,并且在该接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。二极管激光器模块53工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器404-2用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器404-2的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。来自不同二极管激光器模块411的引线接头391-1的水平部分被放置在液体冷却散热器404-2的顶表面中的凹槽365内,FPC 391的矩形环部分被放置在液体冷却散热器的顶表面中的相应的凹槽402内。用于相同的二极管激光器模块53的行的FPC 391的引线连接器391-1的水平部分垂直堆叠并且平放在相应的凹槽365中。用于相同行的二极管激光器模块53的FPC 391的引线连接器391-1的端部都在靠近液体冷却散热器404-2的侧表面处伸出凹槽365,在该处它们可以连接到外部驱动电路。
如图171所示,二极管激光器阵列模块412实现的功能与二极管激光器阵列模块404-1实现的功能相似,通过用FPC 391代替PCB 347、导电引线348和PCB 358的组合,实现了相似的功能。
在一些实施例中,二极管激光器阵列模块412中的液体冷却散热器404-2的凹槽365贯穿液体冷却散热器404-2的一个侧表面,这不利于二极管激光器阵列模块412的整体密封。因此,可以采用以下方案来提高密封性能。二极管激光器阵列模块412的液体冷却散热器404-2由液体冷却散热器414-1代替,以形成二极管激光器阵列模块413,并且其他组件是相同的,将不再重复描述。FPC 391的引线连接器391-1放置在液体冷却散热器414-1的顶表面中的凹槽397内,FPC 391被放置在液体冷却散热器414-1的顶表面中的对应的凹槽402内。
图172示出了液体冷却散热器414-1的热沉414的顶视图。如图171和图172所示,液体冷却散热器414-1包括热沉414和水通道密封板354。水通道密封板354嵌入在热沉414的底表面中预先形成的水通道119中,并且通过经由粘合剂或焊接的结合形成密封的水通道。如图171和图172所示,凹槽397没有穿过热沉414的侧表面。
图173示出了包括液体冷却散热器414-1的二极管激光器阵列模块414-2的透视图,以及二极管激光器阵列模块414-2的局部剖视图。如图173所示,二极管激光器阵列模块413中的二极管激光器模块阵列411可以用二极管激光器模块阵列410代替,以形成二极管激光器阵列模块414-2;其中二极管激光器模块阵列411中的引线连接器387-1相对于FPC387的矩形环部分弯曲,然后引线连接器387-1的水平部分相对于引线连接器387-1的竖直部分弯曲。将引脚连接器387-1的水平部分放入液体冷却散热器414-1顶表面的对应的凹槽397中,将FPC 387的矩形环部分放入液体冷却散热器414-1顶表面的对应的凹槽402中。
上述解决方案不仅适用于二极管激光器模块53,而且适用于使用其它类型的二极管激光器制造的并且在其底表面上可以具有或不具有凹陷区域的其它二极管激光器模块。
在所有上述解决方案中,电路被安装在二极管激光器模块的底部;但是,二极管激光器阵列模块也可以通过在二极管激光器模块的外侧安装电路来形成。这种结构制造起来相对简单,从而降低了制造成本。
图174示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块415的透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图175示出二极管激光器阵列模块415的分解示图。如图174、图175所示,二极管激光器阵列模块415包括二极管激光器模块阵列418,其包括布置为多行的多个二极管激光器模块417(如图176所示)、液体冷却散热器416、和多个PCB351。二极管激光器阵列418中的二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器416的顶表面紧密接触,并且在该接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器416用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器416的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。
多个二极管激光器模块417的相应对的导电引线348与相同的PCB 351焊接在一起,以形成连接的电路。PCB 351被放置在液体冷却散热器416的顶表面上方,远离二极管激光器模块21的底表面和液体冷却散热器416的顶表面之间的接口。连接二极管激光器模块21中的二极管激光器的引脚的PCB 417-1延伸超过二极管激光器模块21的侧表面,并且导电引线348被焊接到PCB 417-1的延伸出二极管激光器模块21的侧表面的部分,并且导电引线348朝着二极管激光器模块21的顶部向上延伸,用于二极管激光器417的行的导电引线348在液体冷却散热器416的顶表面之上的紧邻二极管激光器模块21的侧表面的位置处由相同的PCB 351连接。
图174示出二极管激光器阵列模块415的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图175是二极管激光器阵列模块415的分解示图。液体冷却散热器416包括热沉416-1和水通道密封板354。水通道密封板354嵌入到热沉416-1的底表面中的预先形成的水通道119中,并且通过粘合剂或焊接的结合形成密封的水通道。
如图176所示,二极管激光器模块21在背面安装有PCB 417-1和一对导电引线348,以形成二极管激光器模块417。PCB 417-1与二极管激光器模块21中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路。同时,PCB 417-1与两个导电引线348连接,并且两个导电引线348分别与由八个二极管激光器11形成的串联或并联电路的阳极和阴极连接,导电引线348位于二极管激光器模块21的侧表面的外部并且向上指向远离二极管激光器模块21的底侧。PCB 417位于二极管激光器模块21的底表面中的凹槽内,并且横向延伸超过二极管激光器模块21的一个侧表面。
在一些实施例中,FPC用于代替PCB 417-1和引线连接器348,使得可以实现更灵活的电路布局。
图177示出了由二极管激光器模块21和FPC 419-1制成的二极管激光器模块419的透视图。图177还包括二极管激光器模块419的分解示图。如图177所示,FPC 419-1安装在二极管激光器模块21的背面,以形成二极管激光器模块419。FPC 419-1的矩形环部分与二极管激光器模块21中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路,该电路还与FPC 419-1上的阳极和阴极连接。FPC 419-1的引线连接器419-2弯曲并位于二极管激光器模块21的侧表面上。FPC 419-1中的引线连接器419-2代替一对导电引线348,并且可以与PCB 351或PCB 358焊接在一起,以形成连接的电路。
二极管激光器模块419可以代替二极管激光器阵列模块415中的二极管激光器模块417。原理相同,将不再重复描述。
图178示出了根据一些实施例的由一行二极管激光器模块21和FPC 421制成的二极管激光器阵列420的透视图(从底部以一定角度观察)。图178还包括二极管激光器阵列420的分解示图。如图178所示,多个二极管激光器模块21形成二极管激光器模块阵列386,并且相同的FPC 421安装在二极管激光器模块阵列386的背面上以形成二极管激光器模块420。FPC包括多个矩形环部分,多个矩形环部分中的每个与二极管激光器模块21的行的相应的二极管激光器模块21中的八个二极管激光器11的引脚4焊接在一起,以形成串联或并联电路。由每个二极管激光器模块21形成的串联或并联电路在FPC 421的引线连接器421-1处汇合,并且引线连接器421-1是FPC 421的部分。引线连接器421-1包括多个连接到FPC421的矩形环部分的竖直部分和引线连接器421-1的水平部分。引线连接器421-1相对于FPC421的矩形环部分弯曲,并且位于二极管激光器模块阵列386的侧表面上。一旦冷却模块被附着到二极管激光器模块420的底表面,引线连接器421-1将位于冷却模块的顶表面之上。
图179示出了根据一些实施例的由二极管激光器模块21和FPC 423制成的二极管激光器模块422的透视图(从底部以一定角度观察)和分解示图。如图179所示,FPC 423安装在二极管激光器模块21的背面上以形成二极管激光器模块422。FPC 423的矩形环部分与二极管激光器模块21中的每个二极管激光器11的引脚4焊接在一起,以形成串联或并联电路。电路的阳极和阴极由引线连接器423-1引导到指定位置以与其它电路连接。引线连接器423-1是FPC 423的部分。引线连接器423-1包括相对于FPC 423的矩形环部分弯曲的竖直部分,并且位于二极管激光器模块21的侧表面上。引线连接器423-1还包括连接到竖直部分的水平部分,并且还平放在二极管激光器模块21的侧表面上。
图180示出了根据一些实施例的由一行二极管激光器模块422制成的二极管激光器阵列模块424的透视图(从底部以一定角度观察)和分解示图。如图180所示,多个二极管激光器模块422并排放置以形成二极管激光器模块阵列424。每个二极管激光器模块422的FPC 423的引线连接器423-1被放置在相邻的二极管激光器模块21的侧表面上;并且相邻的引线连接器423-1堆叠在一起。
图181示出了根据一些实施例的由多个二极管激光器阵列424和液体冷却散热器410制成的二极管激光器阵列模块425的透视图(从顶部以一定角度观察)。如图181所示,二极管激光器阵列模块425包括多个二极管激光器模块419、液体冷却散热器416和多个PCB351。二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器416的顶表面紧密接触,并且在接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器416用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器416的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。相同行中的多个二极管激光器模块419的FPC 419-1的引线连接器419-2与相同的PCB 351连接,以形成连接电路。PCB 351和二极管激光器模块419被放置在液体冷却散热器416的相同的侧,在液体冷却散热器的顶表面之上,并且靠近二极管激光器模块21的侧表面。
图182示出了根据一些实施例的由多个二极管激光器阵列420和液体冷却散热器416制成的二极管激光器阵列模块426的透视图。如图182所示,二极管激光器阵列模块426包括多个二极管激光器模块420和液体冷却散热器416。二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器416的顶表面紧密接触,并且在接触面上布置导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器416用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器416的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。
图183示出了根据一些实施例的由二极管激光器阵列420和液体冷却散热器416制成的二极管激光器阵列模块426的透视图。如图183所示,二极管激光器阵列模块427包括多个二极管激光器模块424和液体冷却散热器416。二极管激光器模块21的底表面与液体冷却散热器416的顶表面紧密接触,并且在接触面上布置导热填充材料,例如导热膏。在二极管激光器模块21工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器416用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器416的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。
二极管激光器模块53使用与二极管激光器模块21相同的原理来实现与一些实施例中的二极管激光器模块417、二极管激光器模块419、二极管激光器模块420和二极管激光器模块422类似的二极管激光器模块。
图184示出了根据一些实施例的由二极管激光器模块53和PCB 417-1以及一对引线连接器348制成的二极管激光器模块428的透视图(从底部以一定角度观察),以及二极管激光器模块428的分解示图。引线连接器348远离二极管激光器模块428的底表面向上指向。如图184所示,二极管激光器模块53在背面安装有PCB 417-1和一对导电引线348,以形成二极管激光器模块428。PCB 417-1与二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路。同时,PCB 417-1与两个导电引线348连接,并且两个导电引线348分别与八个二极管激光器11形成的串联或并联电路的阳极和阴极连接。导电引线348位于二极管激光器模块53的侧表面附近,向上延伸远离二极管激光器模块53的底表面。
图185示出了根据一些实施例的二极管激光器模块429的透视图(从底部以一定角度观察)。如图185所示,二极管激光器模块53在其背面安装有FPC 419-1,以形成二极管激光器模块429。FPC 419-1的矩形环部分与二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路,该电路也与FPC 419-1上的阳极和阴极连接。FPC 419-1的引脚连接器419-2相对于FPC 419-1的矩形环部分向上弯曲,并且位于二极管激光器模块53的侧表面上。FPC 419-1中的引脚连接器419-2代替一对导电引脚348,并且相同行中的多个二极管激光器模块429的引脚连接器419-2可以与相同的PCB 351或PCB 358焊接在一起,以形成连接的电路。
图186示出二极管激光器模块阵列430的透视图(从底部以一定角度观察)。如图186所示,多个二极管激光器模块53形成二极管激光器模块53的阵列,并且FPC 421安装在二极管激光器模块阵列的背面上以形成二极管激光器模块阵列430。FPC 421包括多个矩形环部分,并且FPC 421的矩形环部分中的每个与二极管激光器模块阵列430中的相应的二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4焊接在一起,以形成串联或并联电路。由每个二极管激光器模块53形成的串联或并联电路在引线连接器421-1处汇合,并且引线连接器421-1是FPC 421的部分。引线连接器421-1包括连接到FPC 421的多个矩形环部分的多个竖直部分。引线连接器421-1包括连接到引线连接器421-1的多个竖直部分的水平部分。引线连接器421-1相对于FPC 421的矩形环部分弯曲,并且位于二极管激光器模块阵列386的侧表面上。引线连接器421-1的水平部分的竖直位置在二极管激光器阵列模块中的二极管激光器模块53的底表面和液体冷却散热器的顶表面之间的接口之上。
图187示出了二极管激光器模块阵列431的透视图(从底部以一定角度观察)。如图187所示,在多个二极管激光器模块53并排放置之后,多个FPC 423安装在多个二极管激光器模块53的背面,以形成二极管激光器模块阵列431。FPC 423中的每个包括矩形环部分,其与二极管激光器模块53的行中的相应的二极管激光器模块53中的八个二极管激光器11的引脚4焊接,以形成串联或并联电路。电路的阳极和阴极由每个FPC 423的引线连接器423-1引导到指定位置,以与其它电路连接。每个FPC 423的引线连接器423-1是FPC 423的部分。引线连接器423-1相对于FPC 423的矩形环部分弯曲,并且位于二极管激光器模块53的侧表面上。每个FPC 423的引线连接器423-1被放置在相邻的二极管激光器模块53的侧表面上;并且相邻的二极管激光器模块53的FPC 423的引线连接器423-1堆叠在一起。
图188包括根据一些实施例的二极管激光器阵列模块432的透视图(从顶部以一定角度观察)和局部剖视图。如图188所示,二极管激光器阵列模块432包括多个二极管激光器模块428、液体冷却散热器433和多个PCB 351。二极管激光器模块53的底表面与液体冷却散热器433的顶表面紧密接触,并且在该接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。二极管激光器模块53工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器433用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器433的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。相同行中的多个二极管激光器模块428的相应的导电引线348的对与相同的PCB351焊接在一起,以形成连接的电路。PCB 351和二极管激光器模块428分别被放置在液体冷却散热器433的相同的侧,在液体冷却散热器433的顶表面之上。PCB 471-1被放置在液体冷却散热器433的顶表面中的对应的凹槽438中。液体冷却散热器433包括热沉437和水通道密封板354。水通道密封板354嵌入热沉437的底表面中的预先形成的水通道119中,并且通过经由粘合剂或焊接的结合形成密封的水通道。
图189包括根据一些实施例的二极管激光器阵列模块434的透视图(从顶部以一定角度观察)和局部剖视图。如图189所示,二极管激光器阵列模块434包括多个二极管激光器模块429、液体冷却散热器433和多个PCB 351。二极管激光器模块53的底表面与液体冷却散热器433的顶表面紧密接触,并且在该接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。二极管激光器模块53工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器433用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器433的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。相同行中的多个二极管激光器模块429的FPC 419-1的引线连接器419-2与相同的PCB 351连接,以形成连接电路。PCB 351和二极管激光器模块429被放置在液体冷却散热器416的相同的侧。FPC 419-1的矩形环部分被放置在液体冷却散热器433的顶表面中的对应的凹槽438中。
图190包括根据一些实施例的二极管激光器阵列模块435的透视图(从顶部以一定角度观察)和局部剖视图。如图190所示,二极管激光器阵列模块435包括多个二极管激光器模块430和液体冷却散热器433。二极管激光器模块53的底表面与液体冷却散热器433的顶表面紧密接触,并且在该接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。二极管激光器模块53工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器433用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器433的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。FPC421的矩形环部分被放置在对应的凹槽438中,FPC 421的引线连接器421-1被放置在二极管激光器模块阵列430的侧表面上,在二极管激光器模块和液体冷却散热器之间的接口上方。
图191包括根据一些实施例的二极管激光器阵列模块436的透视图(从顶部以一定角度观察)和局部剖视图。如图191所示,二极管激光器阵列模块436包括多个二极管激光器模块431和液体冷却散热器433。二极管激光器模块53的底表面与液体冷却散热器433的顶表面紧密接触,并且在该接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。二极管激光器模块53工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器433用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器433的热量。冷却剂可以是水、乙二醇等。FPC423的矩形环部分被放置在相应的凹槽438中,FPC 423的引线连接器423-1被放置在二极管激光器模块阵列436的侧表面上,在二极管激光器模块和液体冷却散热器之间的接口上方。相同行中相邻二极管激光器模块53的引线连接器423-1的水平部分在二极管激光器模块53的侧表面上堆叠在一起。
图192示出了液体冷却散热器437的透视图和液体冷却散热器437的底视图。如图192所示,二极管激光器阵列模块428、429、430和431的FPC 423的矩形部分被放置在对应的凹槽438中,以形成具有位于液体冷却散热器437的顶表面上方的引线连接器的二极管激光器阵列模块。液体冷却散热器433包括热沉437和水通道密封板354。水通道密封板354嵌入热沉437的底表面中的预先形成的水通道119中,并且通过经由粘合剂或焊接的结合形成密封的水通道。凹槽438用于容纳上述PCB或FPC。
上述液体冷却散热器均可采用不同的工艺制造,并且原先的热沉与水通道密封板的组合可选地替换为上半部和下半部,以降低液体冷却散热器的制造工艺的难度。
作为说明性示例,下面描述的液体冷却散热器被设计为代替液体冷却散热器404-2。
图193示出液体冷却散热器438-1的若干视图(从顶部以一定角度观察的透视图、从底部以一定角度观察的透视图、分解示图)。液体冷却散热器438-1包括上半部438-2和下半部438-3。上半部438-2的用于容纳二极管激光器模块的顶表面与热沉404的顶表面完全相同,将不再重复描述。
上半部438-2和下半部438-3对齐、紧密接触并且密封后,他们相应的水通道119形成与进口103和出口104连通的完整的水通道119,使得冷却液可以以不溢出的方式流入。凹槽438-4用于连通水通道119与上半部438-2和下半部438-3的侧表面,以及与入口103和出口104。
图194示出上半部438-2的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。图195示出上半部438-3的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。如图193-195所示,液体冷却散热器438-1可以代替液体冷却散热器404-2,并且基于相同的原理,上述其他液体冷却散热器可以用热管冷却散热器来代替,将不再重复描述。
图196示出了根据一些实施例的二极管激光器阵列模块438-5的透视图。如图196所示,二极管激光器阵列模块438-5包括多个二极管激光器模块410和液体冷却散热器438-1。二极管激光器模块53的底表面与液体冷却散热器438-1的上半部438-2的顶表面紧密接触,并且在接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。二极管激光器模块53工作期间产生的热量被传递到液体冷却散热器438-1用于散热。冷却剂从入口103流入并从出口104流出,这带走了传递到液体冷却散热器438-1的热量。用于二极管激光器模块的行的引线连接器387-1被放置在凹槽365中。FPC 387的矩形部分被放置在液体冷却散热器438-1的上半部的顶表面中的对应的凹槽402中。
二极管激光器阵列模块438-5可以代替二极管激光器阵列模块410-1,除了冷却散热器不同外,其他部分完全相同,将不再重复描述。
所有上述液体冷却散热器都可以用热管和嵌入式液体填充管代替。使用热管和嵌入式液体填充管的制造过程相对简单,因此节省了制造成本。
基于代替相应的二极管激光器阵列模块中的液体冷却散热器404-2来设计下面描述的热管冷却散热器和热管冷却散热器。
图197示出了根据一些实施例的冷却散热器439的两个透视图(从顶部以一定角度观察的视图,以及从底部以一定角度观察的视图)。如图197所示,热管冷却散热器439包括热沉440和热管441。热管441与热沉440的底表面上的预先形成的凹槽440-1紧密接触,以实现从热沉440到热管441的热传递,并且凹槽440-1穿过热沉440的一个或两个侧表面。用于放置二极管激光器模块的热沉440的顶表面与热沉404的顶表面完全相同,将不再重复描述。
在二极管激光器阵列模块的各种实施例中,可以用热管冷却散热器439代替液体冷却散热器404-2。基于相同的原理,上述其他的液体冷却散热器可以用热管冷却式散热器代替,本文对此将不再重复描述。
图198示出了根据一些实施例的包括热管冷却散热器439的二极管激光器阵列模块442的透视图。如图198所示,热管冷却散热器439和二极管激光器模块411形成二极管激光器阵列模块442,其可以代替二极管激光器阵列模块412。除冷却散热器外,其他部分完全相同,将不再重复描述。
图199示出了液体冷却散热器443的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。如图199所示,嵌入管冷却散热器443包括热沉444、液体填充管445以及液体入口和出口446。管445与热沉444的底表面中的预先形成的凹槽444-1紧密接触,以实现从热沉444到热管445的热传递,并且凹槽444-1穿过热沉444的一个或两个侧表面。用于放置二极管激光器模块的热沉444的顶表面与热沉404的顶表面完全相同,将不再重复描述。嵌入式管道冷却散热器443可以代替液体冷却散热器404-2。上述其它液体冷却散热器可以用基于相同原理形成的嵌入式管道冷却散热器代替,这将不再重复描述。
图200示出包括嵌入式管道冷却散热器443的二极管激光器阵列模块447的透视图。如图200所示,嵌入式管道冷却散热器443和二极管激光器模块411形成二极管激光器阵列模块447,其可以代替二极管激光器阵列模块412。除冷却散热器外,其他部分完全相同,将不再重复描述。
在所有上述方案中,相同类型或不同类型的任何类型的二极管激光器模块可以在使用中组合,并且被放置在冷却散热器的两侧以形成双侧冷却方案。以下是一个说明性示例。使用相同的原理,可以形成将二极管激光器模块被放置在上述冷却散热器中的任意一个的两侧的解决方案。
图201示出了双面二极管激光器阵列模块448的两个透视图(从顶部以一定角度观察,从底部以一定角度观察)。如图201所示,二极管激光器阵列模块448包括二极管激光器模块431、二极管激光器模块420和液体冷却散热器433。二极管激光器模块431和二极管激光器模块420分别被放置在液体冷却散热器433的顶表面和底表面上,并且与其紧密接触以散热。在接触面上布置有导热填充材料,例如导热膏。
除了二极管激光器模块直接被放置在冷却散热器的两个表面上的解决方案之外,还可以借助于辅助热沉实现双面冷却方案,这可以降低制造冷却散热器的难度。以下是一个说明性示例。使用相同的原理,可以形成将二极管激光器模块被放置在上述冷却散热器中的任何一个的两侧的解决方案。
图202示出了包括液体冷却散热器443和辅助热沉450的双面二极管激光器阵列模块449的两个透视图(顶视图和底视图)。如图202所示,二极管激光器阵列模块449包括二极管激光器模块431、液体冷却散热器433和辅助热沉450。二极管激光器模块431的集合被放置在液体冷却散热器433的顶表面上,并且与其紧密接触。液体冷却散热器433的底表面与辅助热沉450的底表面紧密接触,并且二极管激光器模块431的另一集合被放置在辅助热沉450的顶表面上并且与其紧密接触。所有接触表面都填充有导热填充材料,例如导热膏。辅助热沉450的结构与液体冷却散热器433的结构非常相似。辅助热沉450相当于不具有水通道119、入口103和出口104的液体冷却散热器433的热沉437。将二极管激光器模块431被放置在辅助热沉450的表面上的方法与将二极管激光器模块被放置在冷却散热器433的表面上的方法完全相同。图203示出辅助热沉450的多个视图(从辅助热沉的顶部观察,以及从辅助热沉的底部观察)。
在以上详细描述中,阐述了许多具体细节以便提供对各种所描述实施例的透彻理解。然而,对于本领域的普通技术人员来说,显然可以在没有这些具体细节的情况下实践各种所描述的实施例。在其它实例中,没有详细描述公知的方法、过程、组件、电路和网络,以免不必要地使实施例的各方面变得模糊。
还将理解,尽管术语第一、第二等在一些情况下在本文中用于描述各种元件,但是这些元件不应由这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分。例如,在不脱离各种所述实施例的范围的情况下,第一透镜阵列可以被称为第二透镜阵列,并且类似地,第二透镜阵列可以被称为第一透镜阵列。第一透镜阵列和第二透镜阵列都是透镜阵列,但是它们不是相同的透镜阵列,除非上下文清楚地另外指出。
在本文的各种所述实施例的描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,而不是旨在限制。如在各种描述的实施例和所附权利要求的描述中使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文另外清楚地指示。还将理解,如本文所使用的术语“和/或”指代并涵盖相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有可能的组合。还将理解的是,术语“包括”、“包含”和/或“含有”在本说明书中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或其群组的存在或添加。
在整个说明书和权利要求书中使用的术语例如“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“超过”、“上方”和“下方”用于描述系统的各种组件的相对位置和本文所述的各种组件的各种部分的相对位置。类似地,在整个说明书和权利要求书中使用任何水平或竖直的术语是为了描述系统的各种组件的相对方向和本文所述的各种组件的各种部分的相对方向。除了在针对特定组件、系统或设备的描述中明确陈述了以下阐述的相对定向或位置的情况之外,使用这样的术语并不暗示系统、设备、其组件或部分相对于(1)地球重力方向、(2)地球地表面或地平面、(3)系统、设备或其特定组件在实际制造、使用或运输中可能具有的方向的任何特定位置或方向;或(4)在实际制造、使用或运输期间,系统、设备、或其特定组件可以设置在其上的表面。
已经描述了本发明的多个实施例。然而,应当理解的是,在不背离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种修改。例如,一些处理步骤可以以不同的顺序执行、修改或省略。振动元件、电极和电连接的布局和配置可以改变。
已经参考具体实施例提供了前面的描述。然而,以上说明性讨论不旨在是穷尽的或限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导,许多修改和变化是可能的。选择和描述实施例是为了最好地解释所公开的原理及其实际应用,从而使其他人能够最好地使用本公开和具有各种修改的各种实施例,以适合于所构想的特定用途。
Claims (49)
1.一种二极管激光器阵列模块,包括:
第一二极管激光器阵列,所述第一二极管激光器阵列包括第一多个二极管激光器,其中所述第一多个二极管激光器中的每个二极管激光器具有相应的二极管激光器主体和连接到所述相应的二极管激光器主体的相应的引脚的集合;以及
冷却模块,其中所述冷却模块包括由所述冷却模块的顶表面、底表面、以及至少第一侧表面和第二侧表面限定的导热体,并且包括至少部分地嵌入所述冷却模块的导热体中的冷却结构,其中:
所述冷却模块的导热体包括第一孔的阵列,具有在所述冷却模块的顶表面中的对应的第一开口,以容纳所述第一多个二极管激光器,并且
所述冷却模块的导热体包括多个第一凹槽,其中每个第一凹槽在所述冷却模块的底表面中开口并且连接所述第一孔的阵列中的相应行的第一孔,以及
多个引脚连接器模块,其中:
每个引脚连接器模块包括相应的第一导电部分,所述相应的第一导电部分位于所述冷却模块的所述导热体的相应的第一凹槽内并且将插入到由所述相应的第一凹槽连接的相应行的第一孔中的相应行的二极管激光器电连接,并且
每个引脚连接器模块包括至少一个相应的第二导电部分,所述至少一个相应的第二导电部分被设置在所述冷却模块的导热体的超出所述相应的第一凹槽的部分内,所述每个引脚连接器模块的所述相应的第二导电部分在所述冷却模块的导热体内与所述每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分形成电接触,并且被配置为与所述冷却模块的第一侧表面的外部的驱动电路模块形成电接触;
其中:
每个引脚连接器模块包括设置在所述冷却模块的导热体的相应的第一凹槽内的相应系列的U形引脚连接器,并且电连接所述第一二极管激光器阵列的插入到由相应的第一凹槽连接的相应行的第一孔中的相应行的二极管激光器,并且
每个引脚连接器模块至少包括相应的L形引脚连接器,所述相应的L形引脚连接器被设置在所述冷却模块的导热体的超出所述相应的第一凹槽的部分内,所述相应的L形引脚连接器在所述冷却模块的导热体内与相应系列的U形引脚连接器中的一个形成电接触,并且与所述冷却模块的第一侧表面的外部的驱动电路模块形成电接触;
所述冷却模块包括在由所述冷却模块的顶表面和底表面限定的竖直方向上延伸的多个第三孔,并且其中所述相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分的至少部分被设置在所述冷却模块中的第三孔中的相应的一个内;
所述冷却模块包括在所述冷却模块的顶表面上的多个第二凹槽,并且其中所述相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分的至少部分被设置在所述冷却模块的顶表面上的第二凹槽中的相应的一个内。
2.根据权利要求1所述的二极管激光器阵列模块,包括:
第一透镜阵列模块,所述第一透镜阵列模块包括第一多个透镜,其中所述第一多个透镜中的每个透镜被设置在所述第一多个二极管激光器的相应的二极管激光器上方并且与所述相应的二极管激光器的相应的输出窗口隔开空气间隙。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
每个引脚连接器模块包括相应的PCB,所述相应的PCB被设置在所述冷却模块的主体的相应的第一凹槽内并且电连接所述第一二极管激光器阵列的插入到由相应的第一凹槽连接的相应行的第一孔中的相应行的二极管激光器,并且
每个引脚连接器模块至少包括相应的L形引脚连接器,所述相应的L形引脚连接器被设置在所述冷却模块的主体的超出相应的第一凹槽的部分内,并且所述相应的L形引脚连接器在所述冷却模块的导热体内与所述每个引脚连接器模块的所述相应PCB形成电接触,并且与所述冷却模块的第一侧表面的外部的驱动电路模块形成电接触。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述驱动电路模块在所述冷却模块的第一侧表面上的竖直位置高于所述冷却结构在所述冷却模块中的竖直位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二极管激光器阵列模块,包括:
模块压板,所述模块压板被设置在所述冷却模块的顶表面上方,其中所述模块压板包括在与所述第一多个二极管激光器对应的位置处的多个第二孔,并且其中当所述模块压板被附到所述冷却模块时,所述模块压板将所述第一多个二极管激光器推靠在所述冷却模块上。
6.根据权利要求5所述的二极管激光器阵列模块,其中所述模块压板延伸到所述冷却模块的第一侧表面。
7.根据权利要求5所述的二极管激光器阵列模块,其中所述模块压板暴露所述冷却模块的顶表面的紧邻所述冷却模块的第一侧表面的至少一部分。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述模块压板包括相应的顶表面、相应的底表面、和相应的第一侧表面,所述相应的第一侧表面平行于所述冷却模块的第一侧表面;以及
所述驱动电路模块被设置在所述模块压板的相应的第一侧表面上。
9.根据权利要求1至3和5至7中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述冷却模块包括将相应的第一凹槽的第一端表面连接到所述冷却模块的第一侧表面的多个第四孔,以及
所述相应的引脚连接器模块的第二导电部分至少部分地被设置在所述冷却模块的第四孔内。
10.根据权利要求9所述的二极管激光器阵列模块,其中所述驱动电路模块在所述冷却模块的第一侧表面上的竖直范围与所述冷却模块中的冷却结构的竖直范围重叠。
11.根据权利要求9所述的二极管激光器阵列模块,其中所述驱动电路模块在所述冷却模块的第一侧表面上的竖直位置低于所述冷却模块中的冷却结构的竖直位置。
12.根据权利要求1至2、5至7和9至11中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述多个引脚连接器模块包括第一引脚连接器模块,所述第一引脚连接器模块是PCB,所述PCB包括位于所述相应的第一凹槽中的第一导电部分以及第二导电部分,所述第二导电部分穿过所述冷却模块的壁并且在所述冷却模块外部的位置处连接到所述驱动电路模块。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述冷却模块的冷却结构是由被设置在所述冷却模块的底表面上的盖板密封的液体填充通道。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述冷却模块的冷却结构是由被设置在所述冷却模块的顶表面上的盖板密封的液体填充通道。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述冷却模块由彼此对齐并且附着的上部和下部组成,其中上部的顶表面用作所述冷却模块的顶表面,下部的底表面用作所述冷却模块的底表面,所述上部的第一侧表面和所述下部的第一侧表面一起形成所述冷却模块的第一侧表面,并且所述上部的第二侧表面和所述下部的第二侧表面形成所述冷却模块的第二侧表面,
所述上部包括所述冷却模块的所述第一孔的阵列,以及
所述下部包括所述冷却模块的所述多个第一凹槽。
16.根据权利要求15所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述冷却模块的冷却结构包括液体填充通道并且当所述上部和所述下部彼此对齐并且附着时至少部分地形成,其中所述上部的底表面中的相应的凹槽和所述下部的顶表面中的相应的凹槽密封在一起,形成所述液体填充通道的内表面。
17.根据权利要求1至12中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述冷却模块的冷却结构包括在所述第一孔的阵列的相邻行之间穿过所述冷却模块的主体的多个热管,并且包括经由多个热管连接到所述冷却模块的主体的外部散热器。
18.根据权利要求1至12中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述冷却模块的冷却结构包括预先形成的液体通道管,所述预先形成的液体通道管被安装到所述冷却模块的顶表面中的多个预先形成的凹槽中。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述二极管激光器阵列模块是双面二极管激光器阵列模块,
所述双面二极管激光器阵列模块包括第二二极管激光器阵列,所述第二二极管激光器阵列包括第二多个二极管激光器,其中所述第二二极管激光器阵列面向的方向与所述二极管激光器阵列模块中的第一二极管激光器阵列面向的方向相反,其中所述第二多个二极管激光器中的每个二极管激光器具有相应的二极管激光器主体和连接到所述第二多个二极管激光器的相应的二极管激光器主体的相应的多个引脚,
所述双面二极管激光器阵列模块包括辅助热沉模块,所述辅助热沉模块面向的方向与所述冷却模块面向的方向相反,其中:
所述辅助热沉模块包括由所述辅助热沉模块的顶表面、底表面、和至少第一侧表面和第二侧表面界定的导热体,并且在所述辅助热沉模块的主体内不包括对应的冷却结构,
其中所述辅助热沉模块的主体根据权利要求1至18所述的二极管激光器阵列模块的冷却模块中的任一个构造,除了在所述冷却模块中包括所述冷却结构之外,以容纳所述第二多个二极管激光器和对应的第二多个引脚连接器模块,所述对应的第二多个引脚连接器模块将所述第二多个二极管激光器连接到驱动电路模块,所述驱动电路模块被设置为远离所述辅助热沉模块的第一侧表面。
20.根据权利要求19所述的二极管激光器阵列模块,其中所述辅助热沉模块和所述冷却模块通过所述冷却模块的底表面和所述辅助热沉模块的底表面附接在一起。
21.根据权利要求19至20中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述第一多个二极管激光器以第一方式附到所述冷却模块,所述第二多个二极管激光器以不同于所述第一方式的第二方式附到所述辅助热沉模块。
22.根据权利要求1至18中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中:
所述二极管激光器阵列模块是双面二极管激光器阵列模块,
所述双面二极管激光器阵列模块包括第二二极管激光器阵列,所述第二二极管激光器阵列包括第二多个二极管激光器,其中所述第二二极管激光器阵列面向的方向与所述二极管激光器阵列模块中的所述第一二极管激光器阵列面向的方向相反,其中所述第二多个二极管激光器的每个二极管激光器具相应的二极管激光器主体和连接到所述第二多个二极管激光器的相应的二极管激光器主体的相应的多个引脚,以及
所述冷却模块的主体包括与权利要求1至18中所述的冷却模块的第一结构特征集合对应的第二结构特征集合,其中所述第二结构特征集合被配置为容纳所述第二多个二极管激光器和对应的第二多个引脚连接器模块,并且其中所述第二结构特征集合及其对应的结构特征被设置在所述冷却模块的主体的两个相对侧上并且在平行于所述冷却模块的顶表面的方向上彼此偏移。
23.一种二极管激光器阵列模块,包括:
第一多个二极管激光器模块,其中:
所述第一多个二极管激光器模块的每个二极管激光器模块具有相应的模块主体,所述相应的模块主体具有顶表面、底表面、第一侧表面和第二侧表面,
所述每个二极管激光器模块的相应的模块主体包括在相应的模块主体的顶表面中的相应的多个第一孔,以及
所述每个二极管激光器模块包括相应的多个二极管激光器,所述相应的多个二极管激光器至少部分地安装在所述每个二极管激光器模块的相应的模块主体的相应的多个第一孔内,其中所述相应的多个二极管激光器的相应的引脚向下延伸出相应的多个第一孔;
第一多个引脚连接器模块,其中每个相应的引脚连接器模块被配置为将所述第一多个二极管激光器模块中的至少一个的相应的多个二极管激光器的相应的引脚连接到驱动电路模块,所述驱动电路模块被设置在与所述至少一个二极管激光器模块的模块主体的底表面分离的位置处;以及
冷却模块,其中所述冷却模块包括由所述冷却模块的顶表面、底表面以及至少第一侧表面和第二侧表面限定的导热体,并且包括至少部分地嵌入所述冷却模块的导热体中的冷却结构,其中:
所述冷却模块的导热体的顶表面与多个二极管激光器模块的底表面热接触,以及
相应的二极管激光器模块的模块主体的底表面或所述冷却模块的主体的顶表面中的至少一个包括在与所述相应的二极管激光器模块的相应的模块主体的相应的多个第一孔对应的位置处的一个或多个凹陷区域,使得当所述冷却模块的主体的顶表面与所述多个二极管激光器模块的相应的模块主体的底表面热接触时,由所述一个或多个凹陷区域形成一个或多个通道,
每个引脚连接器模块包括相应的第一导电部分,所述相应的第一导电部分位于形成在所述冷却模块的主体的顶表面和相应的多个二极管激光器模块的底表面之间的一个或多个通道内,并且将插入到相应的二极管激光器模块的相应的多个第一孔中的相应的多个二极管激光器电连接,以及
每个引脚连接器模块包括相应的第二导电部分,所述相应的第二导电部分从形成在所述冷却模块的主体的顶表面和所述多个二极管激光器模块的底表面之间的通道延伸到待与所述驱动电路模块进行电连接的位置;
其中相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分是电连接所述多个二极管激光器模块中的至少一个的相应的多个二极管激光器的PCB,其中,所述多个二极管激光器模块中的每两排二极管激光器之间的电连接为矩形环连接;
其中所述相应的引脚连接器模块的相应的第二部分是一对导电引线,其中所述一对导电引线在所述一个或多个通道内形成与所述相应的引脚连接器模块的第一导电部分的阴极和阳极的电接触,所述一个或多个通道形成在所述冷却模块的主体的顶表面与所述相应的多个二极管激光器模块的底表面之间。
24.根据权利要求23所述的二极管激光器阵列模块,其中所述一个或多个凹陷区域包括在每个二极管激光器模块的底表面中的第一凹槽,其中当所述冷却模块的导热体的顶表面与所述多个二极管激光器模块的底表面热接触时,第一凹槽容纳相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分的至少一部分。
25.根据权利要求23所述的二极管激光器阵列模块,其中所述一个或多个凹陷区域包括在所述冷却模块的顶表面中在对应于二极管激光器模块的位置处的第一凹槽,其中当所述冷却模块的主体的顶表面与所述多个二极管激光器模块的底表面热接触时,所述第一凹槽容纳相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分的至少一部分。
26.根据权利要求23至25中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分是电连接所述多个二极管激光器模块中的至少一个的相应的多个二极管激光器的一系列引脚连接器。
27.根据权利要求23至25中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述相应的引脚连接器模块是FPC,所述FPC包括第一部分和第二部分,所述第一部分电连接所述多个二极管激光器模块中的至少一个的相应的多个二极管激光器,所述第二部分从形成在所述冷却模块的主体的顶表面和所述多个二极管激光器模块的底表面之间的通道延伸到待与所述驱动电路模块进行电连接的位置。
28.根据权利要求23至27中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中每个相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分通过所述冷却模块的顶表面中的一个或多个开口向下延伸到所述冷却模块的顶表面下方的位置。
29.根据权利要求23至27中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中每个相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分相对于对应的二极管激光器模块的底表面向上延伸。
30.根据权利要求23至29中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的导热体包括在所述冷却模块的顶表面中的多个第一开口,其中第一开口位于与连接到相应行的二极管激光器模块的引脚连接器模块的相应的第二导电部分对应的位置处。
31.根据权利要求30所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的顶表面中的第一开口中的每个是连接所述冷却模块的主体的顶表面和底表面的通孔。
32.根据权利要求30所述的二极管激光器阵列模块,其中与相应行的二极管激光器模块对应的第一开口通过相应的第二开口连接,所述相应的第二开口连接所述冷却模块的第一侧表面和第二侧表面。
33.根据权利要求30所述的二极管激光器阵列模块,其中所述第一开口中的每个是所述冷却模块的顶表面中的相应的凹槽,所述相应的凹槽容纳相应的引线连接器,所述相应的引线连接器通过相应行的二极管激光器模块中的一个或多个的引脚连接器模块的相应的第二导电部分电连接相应行的二极管激光器模块中的一个或多个。
34.根据权利要求33所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的顶表面中的相应的凹槽不延伸穿过所述冷却模块的侧表面。
35.根据权利要求23至34中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中相应行的二极管激光器模块通过相应行的二极管激光器模块的引脚连接器模块的相应的第二导电部分电连接到与所述相应行的二极管激光器模块对应的PCB。
36.根据权利要求23至35中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述二极管激光器阵列模块包括被布置在所述冷却模块的顶表面上的多行二极管激光器模块,并且其中每行二极管激光器模块通过位于所述冷却模块的底表面下方的相应的PCB电连接。
37.根据权利要求23至35中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述二极管激光器阵列模块包括被布置在所述冷却模块的顶表面上的多行二极管激光器模块,并且其中每行二极管激光器模块由穿过所述冷却模块的主体中的相应的孔的相应的PCB电连接。
38.根据权利要求23至35中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述二极管激光器阵列模块包括被布置在所述冷却模块的顶表面上的多行二极管激光器模块,并且其中每行二极管激光器模块通过被设置在所述冷却模块的顶表面中的凹槽内的相应的PCB电连接。
39.根据权利要求23至38中任一项所述的二极管激光器阵列模块,被布置在所述冷却模块的顶表面上的至少一对相邻行的二极管激光器模块使其相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分到达所述冷却模块的主体中的相同的第一开口中并且在所述冷却模块的顶表面下方的位置处电连接到相同的相应的PCB。
40.根据权利要求23至25和27至34中任一项所述的二极管激光器阵列模块,所述二极管激光器阵列模块的一行二极管激光器模块通过FPC电连接,其中所述FPC包括多个第一部分和多个第二部分,所述多个第一部分用作用于一行二极管激光器模块的引脚连接器模块的相应的第一导电部分,所述多个第二部分用作用于所述一行二极管激光器模块的引脚连接器模块的相应的第二导电部分,并且其中所述FPC包括整体地连接到所述FPC的所述多个第二部分的第三部分。
41.根据权利要求23至25和27至34中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中用于每个二极管激光器模块的相应的引脚连接器模块的相应的第一导电部分由FPC的第一部分提供,并且用于所述每个二极管激光器模块的相应的引脚连接器模块的相应的第二导电部分由所述FPC的第二部分提供,所述FPC的第二部分整体地连接到所述第二部分并且远离所述第一部分延伸。
42.根据权利要求41所述的二极管激光器阵列模块,其中用于相应行的二极管激光器模块的相应的FPC的相应的第三部分具有不同的长度。
43.根据权利要求23至42中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的冷却结构包括嵌入在所述冷却模块的主体中的液体填充通道。
44.根据权利要求23至43中任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的冷却结构包括液体填充通道,所述液体填充通道具有在所述冷却模块的第一侧表面和第二侧表面中的一个上的入口和出口。
45.根据权利要求23至42中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的冷却结构包括至少部分地嵌入所述冷却模块的主体内的多个热管。
46.根据权利要求23至42中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的冷却结构包括多个液体填充管,所述多个液体填充管被压入所述冷却模块的顶表面或底表面中的凹槽中。
47.根据权利要求23至46中的任一项所述的二极管激光器阵列模块,其中所述冷却模块的冷却结构在所述多行二极管激光器模块和被设置在所述冷却模块的底表面上的另外的多行二极管激光器模块之间共享。
48.一种冷却散热器,包括:
导热体,所述导热体由所述冷却散热器的顶表面、底表面、以及至少第一侧表面和第二侧表面限定;以及
冷却结构,所述冷却结构至少部分地嵌入所述冷却散热器的导热体中,其中:
所述冷却散热器的导热体包括第一孔的阵列,具有在冷却散热器的顶表面中的对应的第一开口,以容纳第一多个二极管激光器,
冷却散热器的导热体包括多个第一凹槽,其中每个第一凹槽在冷却模块的底表面中开口并且连接第一孔的阵列中的相应行的第一孔,以及
所述冷却散热器被配置为装配有多个引脚连接器模块,所述冷却散热器的导热体的相应的第一凹槽被配置为容纳每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分,所述每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分电连接插入到由所述相应的第一凹槽连接的所述相应行的第一孔中的相应行的二极管激光器,所述每个引脚连接器模块具有至少一个相应的第二导电部分,所述至少一个相应的第二导电部分被设置在所述冷却散热器的导热体的超出相应的第一凹槽的部分内,所述每个引脚连接器模块的相应的第二导电部分与所述冷却散热器的导热体内的所述每个引脚连接器模块的相应的第一导电部分形成电接触,并且被配置为与所述冷却散热器的第一侧表面外部的驱动电路模块形成电接触;
所述冷却散热器具有权利要求1-22中任一项所述的冷却模块的特征。
49.一种冷却散热器,具有权利要求23至47中任一项所述的冷却模块的特征。
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