一种激光器

文档序号:489618 发布日期:2022-01-04 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种激光器 (Laser device ) 是由 周子楠 卢瑶 于 2021-09-02 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种激光器,涉及激光设备技术领域,用于解决现有三色激光器发出的激光会使显示端的画面上出现色斑、色块等颜色不均匀现象的问题。该激光器包括基板以及设置在基板上的第一反射棱镜、第一发光芯片、第二反射棱镜、第二发光芯片。第一反射棱镜具有第一反射面,第二反射棱镜具有第二反射面。沿第一方向,第一反射棱镜位于第一发光芯片的一侧,第一发光芯片被配置为朝向第一反射面发射红色激光。沿第二方向,第二反射棱镜位于第二发光芯片的一侧,第二发光芯片被配置为朝向第二反射面发射蓝色激光或绿色激光。其中,第一方向与第二方向垂直。该激光器用于激光投影。(The application discloses a laser device, relates to the technical field of laser equipment, and is used for solving the problem that laser emitted by the existing three-color laser device can cause the phenomenon of uneven colors such as color spots, color blocks and the like on the picture of a display end. The laser comprises a substrate, and a first reflecting prism, a first light-emitting chip, a second reflecting prism and a second light-emitting chip which are arranged on the substrate. The first reflection prism has a first reflection surface, and the second reflection prism has a second reflection surface. Along a first direction, the first reflection prism is located on one side of the first light emitting chip, and the first light emitting chip is configured to emit red laser light toward the first reflection surface. The second reflection prism is located at one side of a second light emitting chip along a second direction, and the second light emitting chip is configured to emit blue laser light or green laser light toward a second reflection surface. Wherein the first direction is perpendicular to the second direction. The laser is used for laser projection.)

一种激光器

技术领域

本申请涉及激光设备技术领域,尤其涉及一种激光器。

背景技术

随着激光投影行业的快速发展,激光器的技术也日益成熟。单色激光器,如红色激光器、绿色激光器和蓝色激光器均已经实现了量产。三色激光器是在单色激光器基础上进一步发展的一种激光器。三色激光器内包括红色发光芯片、蓝色发光芯片以及绿色发光芯片,具有色彩存真和色域较高等优势。

但是,红色发光芯片发出的红色激光的偏振方向与其它两种发光芯片发出的激光的偏振方向不同,进而会导致激光投射到显示端时,显示画面出现色斑、色块等颜色不均匀的现象。

发明内容

本申请提供一种激光器,解决现有三色激光器发出的激光会使显示端的画面上出现色斑、色块等颜色不均匀现象的问题。

为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:

本申请提供一种激光器,包括基板;第一反射棱镜,设于基板上,具有第一反射面;第一发光芯片,设于基板上,且沿第一方向,第一反射棱镜位于第一发光芯片的一侧;第一发光芯片被配置为朝向第一反射面发射红色激光;第二反射棱镜,设于基板上,具有第二反射面;第二发光芯片,设于基板上,且沿第二方向,第二反射棱镜位于第二发光芯片的一侧;第二发光芯片被配置为朝向第二反射面发射蓝色激光或绿色激光;其中,第一方向与第二方向垂直。

本申请实施例提供的激光器,由于第一反射棱镜和第一发光芯片沿第一方向排列,第二反射棱镜和第二发光芯片沿第二方向排列,第一方向与第二方向垂直,使得第一发光芯片和第二发光芯片相差90度设置于基板上,即第一发光芯片发出的红色激光的方向与第二发光芯片发射出的蓝色激光或者绿色激光的方向也相差90度。由于红色激光的偏振方向与蓝色激光以及绿色激光的偏振方向相差90度,上述红色激光经第一反射棱镜的反射面反射之后,对于同一坐标系而言,红色激光相当于在空间上进行了90度的翻转,使得红色激光的偏振方向发生了90度的翻转,其偏振方向变得与蓝色激光或者绿色激光偏振方向相同。由此,完成了红色激光偏振方向的转换,使得三种颜色的激光能够以相同的偏振方向射出,最终解决显示端出现色斑、色块等颜色不均匀的现象的问题。

在一种可能的实现方式中,第一发光芯片的数量为多个,多个第一发光芯片沿第一方向排成多行,每行沿第二方向设置多个第一发光芯片;第二发光芯片的数量为多个,多个第二发光芯片沿第二方向排成多列,每列沿第一方向设置多个第二发光芯片。

在一种可能的实现方式中,多行第一发光芯片包括至少一行第一正向发光芯片和至少一行第一反向发光芯片;第一正向发光芯片的出光方向与第一反向发光芯片的出光方向相反。

在一种可能的实现方式中,至少一行第一正向发光芯片包括两行第一正向发光芯片,两行第一正向发光芯片沿第一方向错开设置;至少一行第一反向发光芯片包括两行第一反向发光芯片,两行第一反向发光芯片沿第一方向错开设置。

在一种可能的实现方式中,第一反射棱镜的数量为两个,一个第一反射棱镜位于第一正向发光芯片远离基板中心的一侧,反射多个第一正向发光芯片发射的红色激光;另一个第一反射棱镜位于第一反向发光芯片远离基板中心的一侧,反射多个第一反向发光芯片发射的红色激光。

在一种可能的实现方式中,多个第二发光芯片包括:多个第二蓝色发光芯片,多个第二蓝色发光芯片沿第二方向至少排成一列;多个第二绿色发光芯片,多个第二绿色发光芯片沿第二方向至少排成一列。

在一种可能的实现方式中,第二蓝色发光芯片的出光方向与第二绿色发光芯片的出光方向相反。

在一种可能的实现方式中,多个第二蓝色发光芯片沿第二方向排成两列,两列第二蓝色发光芯片沿第二方向错开设置;多个第二绿色发光芯片沿第二方向排成两列,两列第二绿色发光芯片沿第二方向错开设置。

在一种可能的实现方式中,第二反射棱镜的数量为两个,一个第二反射棱镜位于第二蓝色发光芯片远离基板中心的一侧,反射多个第二蓝色发光芯片发射的蓝色激光;另一个第二反射棱镜位于第二绿色发光芯片远离基板中心的一侧,反射多个第二绿色发光芯片发射的绿色激光。

在一种可能的实现方式中,第一发光芯片、第二蓝色发光芯片以及第二绿色发光芯片的数量之比为2:1:1。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中三色激光器的结构示意图;

图2为图1中A处的局部放大图;

图3为两种线偏振方向的示意图;

图4为本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图;

图5为本申请实施例提供的激光器中第一反射棱镜和第一发光芯片的相对位置关系的侧视图;

图6为本申请实施例提供的一种激光器的另一种结构示意图;

图7为本申请实施例提供的一种激光器的又一种结构示意图;

图8为图4所示激光器的多个第一发光芯片、多个第二发光芯片的一种连接关系示意图。

附图标记:

01-基板;02-管壳;03-发光芯片;04-反射棱镜;041-反射面;05-热沉;06-引脚;

1-基板;2-第一反射棱镜;21-第一反射面;3-第一发光芯片;31-第一正向发光芯片;32-第一反向发光芯片;4-第二反射棱镜;41-第二反射面;5-第二发光芯片;51-第二蓝色发光芯片;52-第二绿色发光芯片;6-引脚;7-热沉;8-金线;9-转接台。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请实施例中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

相关技术提供一种三色激光器,如图1所示,该三色激光器包括基板01、管壳02、多个发光芯片03以及多个反射棱镜04。其中,管壳02围绕基板01设置于基板01的一侧,多个发光芯片03和多个反射棱镜04设于基板01上。

在图1所示的激光器中,发光芯片03与反射棱镜04一一对应,即发光芯片03的数量与反射棱镜04的数量相等,一个反射棱镜04对应一个发光芯片03。如图2所示,反射棱镜04具有一个倾斜的反射面041,发光芯片03朝向倾斜的反射面041发射激光,反射后的激光朝远离基板01的方向射出。其中,发光芯片03设置在热沉05上,热沉05设置在基板01上。

需要说明的是,三色激光器还包括一个连接框(图1中未示出),连接框连接于管壳02远离基板01的一侧,在连接框的中间固定连接有密封玻璃(图1中未示出)。该密封玻璃、连接框、管壳02以及基板01共同形成密封空间,发光芯片03位于该密封空间中,该密封空间能够对发光芯片03起到保护作用。其中,密封玻璃位于发光芯片03的出光路径中。此外,激光器还包括准直透镜,准直透镜位于密封玻璃远离基板01的一侧。经反射面041反射后的激光透过密封玻璃后,再经过准直透镜进行准直。对激光进行准直的目的在于对激光光线进行汇聚,使得光线的发散角度变小,更加接近于平行光。

此外,该三色激光器还设有多个引脚06,引脚06与发光芯片03电连接,以将外部电源传输至发光芯片03,进而激发发光芯片03发射激光。

需要说明的是,上述发光芯片03包括能够发射红色激光的红色发光芯片、发射蓝色激光的蓝色发光芯片以及发色绿色激光的绿色发光芯片,三者选用的材料以及光路特点有所不同。

如图1所示,该三色激光器中的多个发光芯片03以相同的方式排列于基板01上,三种激光会以相同的方向射出。虽然上述三种发光芯片发出的激光均为线偏振光。但是,由于红色发光芯片的材料和光路的特有属性不同,红色发光芯片发出的红色激光的偏振方向与另外两种芯片发出的蓝色激光以及绿色激光的偏振方向不同,偏振方向相差了90度。当以图1所示的方式排列时,最终射出的激光存在两种不同方向的偏振态。如图3所示,为S偏振光和P偏振光的偏振方向示意图。在本示例中,红色激光为P偏振光,蓝色激光以及绿色激光为S偏振。

当三种激光投射到显示端时,显示端对于不同偏振态的激光的透过率以及反射率不一样,从而导致显示画面出现色斑、色块等颜色不均匀的现象。

为了解决上述问题,本申请实施例提供了一种激光器,如图4所示,包括基板1、第一反射棱镜2、第一发光芯片3、第二反射棱镜4、第二发光芯片5。

第一反射棱镜2和第一发光芯片3均设于基板1上,第一反射棱镜2具有第一反射面21。沿第一方向X,第一反射棱镜2位于第一发光芯片3的一侧。其中,第一发光芯片3被配置为朝向第一反射面21发射红色激光,以使红色激光朝向远离基板1的方向发射。

第二反射棱镜4和第二发光芯片5均位于基板1上,第二反射棱镜4具有第二反射面41。沿第二方向Y,第二反射棱镜4位于第二发光芯片5的一侧。第二发光芯片5被配置为朝向第二反射面41发射蓝色激光或绿色激光。其中,第一方向X与第二方向Y相互垂直。

本申请实施例提供的激光器,由于第一反射棱镜2和第一发光芯片3沿第一方向X排列,第二反射棱镜4和第二发光芯片5沿第二方向Y排列,第一方向X与第二方向Y垂直,使得第一发光芯片3和第二发光芯片5相差90度设置于基板1上,即第一发光芯片3发出的红色激光的方向与第二发光芯片5发射出的蓝色激光或者绿色激光的方向也相差90度。由于红色激光的偏振方向与蓝色激光以及绿色激光的偏振方向相差90度,上述红色激光经第一反射棱镜2的反射面11反射之后,对于同一坐标系而言,红色激光相当于在空间上进行了90度的翻转,使得红色激光的偏振方向发生了90度的翻转,其偏振方向变得与蓝色激光或者绿色激光的偏振方向相同。由此,完成了红色激光偏振方向的转换,使得三种颜色的激光能够以相同的方式射出,最终解决显示端出现色斑、色块等颜色不均匀的现象的问题。

本申请实施例提供的激光器,通过改变第一反射棱镜2、第一发光芯片3、第二反射棱镜4以及第二发光芯片5的排列方式,来实现三种不同颜色激光偏振方向的统一,既无需增加额外成本,也不会增大激光器的体积以及组装难度。

此外,需要说明的是,如图5所示,第一发光芯片3可设置于热沉7上,然后将热沉7贴装于基板1(图4所示的基板1)上。同理,第二发光芯片5也可以设置于热沉7上。由于热沉7的散热效果,可以降低第一发光芯片3和第二发光芯片5在工作时的温度,保证激光器稳定运行。热沉7的材料可以选择氮化铝或碳化硅等材料。

其中,本申请实施例提供的激光器中,基板1可以由金属铜制成。

在一些实施例中,如图4所示,第一发光芯片3的数量为多个,多个第一发光芯片3沿第一方向X排成多行,每行沿第二方向Y设置多个第一发光芯片3。

第二发光芯片5的数量为多个,多个第二发光芯片5沿第二方向Y排成多列,每列沿第一方向X设置多个第二发光芯片5。

通过上述排列方式,有多个第一发光芯片3和多个第二发光芯片5发射不同颜色的激光,保证了激光器的发光效率,也能够保证第一发光芯片3发出的红色激光与第二发光芯片5发出的蓝色激光或者绿色激光的偏振方向相同。在第一方向X和第二方向Y上排成多行和多列,使得第一发光芯片3和第二发光芯片5排列整齐,空间分配较为合理。

其中,每行的相邻两个第一发光芯片3以及每列的相邻两个第二发光芯片5之间的间距可以在1mm~3.5mm之间。例如,间距可以为1mm、2mm或者3.5mm。相邻两个第一发光芯片3或第二发光芯片5之间的距离越小,散热就会越差,导致第一发光芯片3和第二发光芯片5的温度较高,影响使用寿命。同时,如果距离过大,则需要增大基板1的尺寸,导致整个激光器的整体尺寸。

作为示例的,如图4所示,多个第一发光芯片3沿第一方向X排列成了两行,每行排列了三个第一发光芯片3。这两行第一发光芯片3分布在基板1中心的上下两侧。同样的,第二发光芯片5沿第二方向Y排成两列,每列排三个第二发光芯片5,这两列第二发光芯片5分布在基板1中心的左右两侧。当然,也可以有其它的排列方式,图4仅作为一种示例,只要保证第一发光芯片3和第二发光芯片5相差90度,以及对应设置第一反射棱镜2和第二反射棱镜4即可,便可以保证红色激光在经过第一反射面21反射之后,偏振方向能够与蓝色激光以及绿色激光的偏振方向保持一致。

在一些实施例中,如图4所示,多行第一发光芯片3包括至少一行第一正向发光芯片31和至少一行第一反向发光芯片32。第一正向发光芯片31的出光方向与第一反向发光芯片32的出光方向相反。

如图4所示,沿第一方向X,第一正向发光芯片31朝远离基板1中心的方向发射红色激光,第一反向发光芯片32朝远离基板1中心的方向发射红色激光,两者朝着相反的方向发光。第一正向发光芯片31和第一反向发光芯片32发出的红色激光经第一反射棱镜2反射之后,其偏振方向都会发生90度的翻转,由P偏振方向变为S偏振方向,从而使得激光器所发出的不同颜色的激光只有一种偏振方向。

当然,如图6所示,第一正向发光芯片31和第一反向发光芯片32也可以朝着相对的方向发光,即第一正向发光芯片31和第一反向发光芯片32均朝靠近基板1中心的方向发射红色激光,同样能够达到相同的效果。

在一些实施例中,如图7所示,第一正向发光芯片31为两行,两行第一正向发光芯片31沿第一方向X错开设置。第一反向发光芯片32为两行,两行第一反向发光芯片32沿所述第一方向X错开设置。

如图7所示,两行第一正向发光芯片31的发光方向朝远离基板1中心的方向。从基板1的边缘到基板1的中心,第一行的第一正向发光芯片31间隔设置,第二行的每个第一正向发光芯片31设置在第一行中相邻两个第一正向发光芯片31之间的间隔所对应的位置。这样,第二行的第一正向发光芯片31发射的红色激光就不会受到第一行的第一正向发光芯片31的影响。

其中,示例性的,如图7所示,第一反射棱镜2的数量为两个,一个第一反射棱镜2位于第一正向发光芯片31远离基板1中心的一侧,反射多个第一正向发光芯片31发射的红色激光。另一个第一反射棱镜2位于第一反向发光芯片32远离基板1中心的一侧,反射多个第一反向发光芯片32发射的所述红色激光。其中,上述多个第一正向发光芯片31指全部的第一正向发光芯片31,多个第一反向发光芯片32是指全部的第一反向发光芯片32。

如图4和图7所示,两个第一反射棱镜2分别设置在基板1远离中心的位置,并且第一反射棱镜2为长棱镜,能够反射多个第一正向发光芯片31发射的红色激光。采用上述长反射棱镜1,可以减少基板1上第一反射棱镜2的数量,能够在一定程度上节约空间。当然,如图6所示,也可以选择第一反射棱镜2与第一发光芯片3一一对应的方式,即第一反射棱镜2的数量与第一发光芯片3的数量相同,一个第一反射棱镜2的反射面11对应反射一个第一发光芯片3发射的红色激光。此时,第一反射棱镜2为短棱镜。

在一些实施例中,如图4所示,多个第二发光芯片5包括多个第二蓝色发光芯片51以及多个第二绿色发光芯片52。多个第二蓝色发光芯片51沿所述第二方向Y至少排成一列,多个第二绿色发光芯片52沿所述第二方向Y至少排成一列。其中,第二蓝色发光芯片51发出蓝色激光,第二绿色发光芯片52发出绿色激光。

示例性的,如图4所示,第二蓝色发光芯片51和第二绿色发光芯片52分别排成一列,并且位于基板1中心的左右两侧。其中,每列排有三个第二蓝色发光芯片51或者第二绿色发光芯片52。

其中,如图4所示,第一发光芯片3、第二蓝色发光芯片51和第二绿色发光芯片52的数量之比可以为2:1:1。该数量比例下的激光器,具有较好的显示效果。而本申请实施例提供的激光器,在基板1中心的上下两侧设置第一发光芯片3,在左右两侧分布设置第二蓝色发光芯片51和第二绿色发光芯片52,若每行和每列排列的数量相同,正好满足上述比例。

同样的,如图4所示,第二蓝色发光芯片51的出光方向与第二绿色发光芯片52的出光方向可以相反。这样,如图4和图7所示,第一发光芯片3和第二发光芯片5的发光方向均朝向远离基板1中心的方向。这样,可以避免第一发光芯片3和第二发光芯片5发射的激光发生相互干扰,影响激光器的发光效果。同时,朝向远离基板1的中心方向发射激光,更方便在远离基板1一侧布置第一反射棱镜2和第二反射棱镜4。

在一些实施例中,如图7所示,多个第二蓝色发光芯片51沿第二方向Y排成两列,两列第二蓝色发光芯片51沿第二方向Y错开设置。多个第二绿色发光芯片52沿第二方向Y排成两列,两列第二绿色发光芯片52沿第二方向Y错开设置。这样,可以在不增加激光器尺寸的前提下,增加第二蓝色发光芯片51以及第二绿色发光芯片52的数量,提高激光器整体的发射效率。其中,错开设置的方式与两行第一正向发光芯片31的错开方式相同,即第二列的每个第二蓝色发光芯片51位于第一列的相邻两个第二蓝色发光芯片51的间隔所对应的位置。

在一些实施例中,如图7所示,第二反射棱镜4的数量可以为两个。一个第二反射棱镜4位于第二蓝色发光芯片51远离基板1中心的一侧,另一个第二反射棱镜4位于第二绿色发光芯片52远离基板1中心的一侧。与第一发光芯片3相同,多个第二蓝色发光芯片51可以共用一个第二反射棱镜4,多个第二绿色发光芯片52共用一个第二反射棱镜4,能够减少第二反射棱镜4的数量,简化激光器的结构。

第一反射棱镜2和第二反射棱镜4可以采用胶粘的方式固定于基板1上。

此外,如图8所示,为了对第一发光芯片3和第二发光芯片5接电,设置有多个引脚6。示例性的,每行的第一发光芯片3或者每列的第二发光芯片5之间可以相互串联,然后接至引脚6。对应本申请实施例第一发光芯片3和第二发光芯片5的排列方式,本申请实施例提供的激光器的基板1的四个角落各设置两个引脚6,以对多行第一发光芯片3和多列第二发光芯片5进行电连接。

以图8中上方的一行多个第一发光芯片3的接线方式为例。多个第一发光芯片3之间通过金线8串联。其中,第一发光芯片3和热沉7上设有对应的接线点。第一发光芯片3为负极,热沉7为正极。多个第一发光芯片3串联之后,一端连接至左上方的正极引脚6,另一端连接至右上方的一个负极引脚6。完成该行多个第一发光芯片的排线。其它的多个第一发光芯片3以及第二发光芯片5参照图8所示的方式进行连接。

其中,金线8的外径可以在23um~50um之间。例如,金线8的外径可以为23um、40um或者50um。只要能够保证金线8的可靠性即可。

同时,由于单根金线8的长度过长会影响电流的通过。因此,在基板1上设有多个转接台9,以减少单根金线8的长度,从而保证金线8内电流的正常。如图8所示,每个引脚6通过金线8连接一个转接台9。通过设置转接台9,使得单根金线8的长度能够相对较短,降低金线8本身对电流的影响。

在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

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