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Patent Searching and Data


Title:
PACKAGING STRUCTURE FOR LASER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/061371
Kind Code:
A1
Abstract:
A packaging structure for a laser device and a light guide structure (230) thereof. The packaging structure for a laser device comprises a substrate (210), a laser element (220), a light guide structure, and a wavelength conversion layer (240). The laser element (220) is fixed on the upper surface of the substrate, and can emit a first laser beam. The light guide structure comprises a transparent heat conduction block and a reflector (232), and carries out light shaping of horizontal light sent by the laser element and then convert the light into vertical light and emit the light. The wavelength conversion layer (240) is formed on the upper surface of the light guide structure. The light guide structure serves as a heat dissipation channel, and discharges heat generated in a wavelength conversion process. SMD packaging is used on the packaging structure for a laser device, and a light source component has a high heat conductivity and good heat dissipation performance, thereby reducing the impact of heat on the laser device emitting light, and improving the reliability of a packaged body.

Inventors:
CHEN, Hui (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
SHI, Junpeng (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
LI, Xinglong (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
LIAO, Chi-wei (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
WONG, Weng-Tack (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
CHAO, Chih-wei (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
HSU, Chen-ke (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
Application Number:
CN2017/104688
Publication Date:
April 04, 2019
Filing Date:
September 30, 2017
Export Citation:
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Assignee:
XIAMEN SANAN OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD. (No.1721-1725, Lvling Road Siming Distric, Xiamen Fujian 9, 361009, CN)
International Classes:
F21V13/14; H01S5/00
Foreign References:
CN207250931U2018-04-17
CN103486542A2014-01-01
CN104075153A2014-10-01
CN103486458A2014-01-01
JP2017068923A2017-04-06
CN107166179A2017-09-15
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种激光器封装结构, 包括

基板;

激光元件, 固定于该基板的上表面, 可发射一第一激光光束; 导光结构, 包含透明导热块和反射镜, 对所述激光元件发出的水平方 向光进行光整形后变成垂直方向的光射出;

波长转换层, 形成于所述导光结构的上表面, 所述导光结构作为散热 通道, 将所述波长转换层转换过程产生的热导出。

[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述透明 导热块的热导率为 5W/(m.K)以上, 透过率为 80<¾@ lmm以上。

[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述透明 导热块的材料是高导热玻璃、 二氧化硅、 蓝宝石或透明陶瓷。

[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述透明 导热块具有入射面、 反射面和出射面, 所述波长转换层形成于所述出 射面之上。

[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述入射 面表面镀有抗反射膜, 其折射率小于 1.5。

[权利要求 6] 根据权利要求 4所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述激光 元件出射的光在入射到导光结构吋, 界面两侧材料折射率 η ι、 n 2满足 关系式:

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<5%。

[权利要求 7] 根据权利要求 4所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述透明 导热块的入射面正对所述激光元件的位置设有微结构透镜, 对激光束 进行准直, 获得更小发光角光源。

[权利要求 8] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述激光 元件出射的光在入射到所述导光结构吋, 其界面的反射率为 5%以下

[权利要求 9] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述反射 镜是由在所述透明导热块的斜面或曲面制作高反射率镀层形成, 其反 射率为 90%以上。

[权利要求 10] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述导光 结构的反射面数量为一个或者若干个, 反射镜或者其切线的倾斜角范 围 30-60。。

[权利要求 11] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述激光 元件射出的光经过反射镜后的出射方向与所述封装结构法线方向的夹 角小于 30°。

[权利要求 12] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述导光 结构具有多个反射镜, 根据不同应用需求, 调整所述反射镜的斜面角 度以控制多颗激光元件的出光光斑的交叠程度, 实现不同发光角的光 源。

[权利要求 13] 根据权利要求 12所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 具有两个 以上的所述激光元件, 各个所述激光元件发射的光斑重合度达到 50% 以上。

[权利要求 14] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述激光 元件部分直接与所述导光结构接触, 缩短激光元件到反射镜的距离。

[权利要求 15] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述波长 转换层将所述激光元件发出的短波长光转换成长波长光。

[权利要求 16] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述波长 转换层包括玻璃荧光片, 陶瓷荧光片或者单晶荧光片。

[权利要求 17] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述激光 元件出射的光经过所述波长转换层后发光角小于 90°, 并且法向的光 强度最大。

[权利要求 18] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述波长 转换层与所述导光结构之间采用高导热的结合方式。

[权利要求 19] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述波长 转换层与所述导光结构通过导热率大于 >lW/(m,K)的材料粘结。

[权利要求 20] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述波长 转换层同吋与所述导光结构和所述基板顶部的上表面贴合, 从而将所 述激光元件、 导光结构密封于所述所述基板内部。

[权利要求 21] 根据权利要求 1所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 还包括透 明盖板, 形成于该基板之上, 将所述激光元件、 导电结构和波长转换 层密封于所述基板内部。

[权利要求 22] 根据权利要求 21所述的一种激光器封装结构, 其特征在于: 所述盖板 下表面非出光区域镀上反射层, 防止芯片出光在导光结构界面的反射 光透过盖板出射, 同吋减小封装体发光角。

[权利要求 23] —种具透光、 导热的导光结构, 包括由散热性材料构成的透明导热块

, 所述透明导热块具有入射面、 反射层和出射面, 所述透明导热块用 于对水平放置的激光芯片的光进行光整形后变成垂直方向的光出射, 同吋作为散热通道。

[权利要求 24] 根据权利要求 23所述的导光结构, 其特征在于: 所述透明导热块的热 导率为 5W/(m.K)以上, 透过率为 80<¾@ lmm以上。

[权利要求 25] 根据权利要求 23所述的导光结构, 其特征在于: 所述导光结构呈上宽 下窄的阶梯状, 能够将发光元件埋入到内部, 缩短发光元件到反射镜 面的距离。

[权利要求 26] 根据权利要求 23所述的导光结构, 其特征在于: 所述入射面设有微结 构透镜, 对激光束进行准直, 用于获得更小发光角光源。

[权利要求 27] 根据权利要求 23所述的导光结构, 其特征在于: 所述反射面具有一定 弧度镜面, 将发散的光转换成平行光, 改善光源出光均匀性。

[权利要求 28] 根据权利要求 23所述的导光结构, 其特征在于: 所述导光结构的反射 面数量为一个或者若干个, 其倾斜角为范围 30-60°。

[权利要求 29] —种光源模组, 其特征在于: 包括前述权利要求 1~22所述的任意一种 激光器封装结构。

[权利要求 30] 根据权利要求 29所述的一种光源模组, 其特征在于: 所述光源模组应 用于车头灯、 工矿灯、 激光电视或投影仪。

Description:
一种激光器封装结构 技术领域

[0001] 本发明涉及激光器领域, 特别涉及一种高功率激光器的封装方法及工艺 。

背景技术

[0002] 由于半导体激光器 (LD) 有着单色性好、 体积小、 寿命长、 高功率密度和高 速工作的优异特点, 半导体激光器在激光测距、 激光雷达、 激光通信、 激光模 拟武器、 自动控制、 检测仪器甚至医疗美容等方面已经获得了广泛 的应用, 形 成了广阔的市场。 近年来, 半导体激光器在汽车照明领域的应用也备受关 注, 成为继氙气灯、 LED车大灯之后的新宠。 与 LED车大灯相比, 激光车灯具有更高 密度的光输出和更小的发光角, 照射距离可达 600米, 是前者的两倍之远。

[0003] 图 1显示了公知边射型激光二极管 (edge-emitting Laser diode)的封装结构示意图 。 此封装结构 100包括一激光二极管 (Laser diode) 104

固定于一次粘着基板 (subm OU nt)102上。 再者, 次粘着基板 102固定于电路板 106( 如印刷电路板, PCB)上, 且在电路板 106上有至少二布局线路 (layout trace)以作 为二个电极(未示出), 并且二个电极可电性连接至激光二极管 104。 基本上, 电 性连接的方式可以利用各种已知方式来完成, 例如线连接 (wire bond)等等。 再者 , 于二个电极提供一偏压后, 激光二极管 104即可产生激光光束 108。

技术问题

[0004] 目前大部分激光器封装主要采用 TO封装 (如图 2) , 然而尽管此类封装体积大 , 而对芯片工作产生热的散热通道却十分有限, 散热性能只能满足于小功率器 件。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 为了克服现有技术的不足, 本发明提供一种激光器封装结构。

[0006] 本发明的技术方案为: 一种激光器的封装结构, 包括基板; 激光元件, 固定于 该基板的上表面, 可发射一第一激光光束; 导光结构, 包含透明导热块和反射 镜, 对所述激光元件发出的水平方向光进行光整形 后变成垂直方向的光射出; 波长转换层, 形成于所述导光结构的上表面, 所述导光结构作为散热通道, 将 所述波长转换层转换过程产生的热导出。

[0007] 优选地, 所述透明导热块由高透过、 率高热导率材料精密加工制成, 其材料的 热导率为 5W/(m.K)以上, 透过率为 80<¾@ lmm以上, 具体的, 可以是高导热玻璃 、 二氧化硅、 蓝宝石或透明陶瓷等。

[0008] 优选地, 所述透明导热块具有入射面、 反射面和出射面, 所述波长转换层形成 于所述出射面之上。

[0010] 优选地, 所述导光结构的光入射面表面可通过镀低折射 率的抗反射膜, 以降低 界面光反射损失, 所述抗反射膜折射率小于 1.5, 具体的可以是二氧化硅、 氟化 镁等。

[0011] 优选地, 所述激光元件出射的光在入射到导光结构吋, 界面两侧材料 (空气或 透明填充胶与导光结构光入射表面) 折射率 η ι 、 n 2 满足关系式:

<5% , 以保证光在材料导光结构界面的反射率 <5%。

[0012] 优选地, 所述透明导热块的入射面正对所述激光元件的 位置设有微结构透镜, 对激光束进行准直, 获得更小发光角光源。

[0013] 优选地, 所述导光结构中反射镜面是由在所述透明导热 块的斜面或曲面制作高 反射率镀层形成, 其反射率为 90 <¾以上, 材料可以为 Ag、 Al、 Au或其它介电高 反射膜层等。

[0014] 优选地, 所述导光结构的反射面数量为一个或者若干个 , 反射镜或者其切线的 倾斜角范围 30-60°, 不同反射面的形状或者角度可以不同。

[0015] 优选地, 所述激光元件出射的光经过反射面后出射方向 与所述封装结构法线方 向的夹角小于 30°。

[0016] 优选地, 所述导光结构具有多个反射镜, 根据不同应用需求, 调整斜面角度而 控制多颗激光元件的出光光斑的交叠程度, 实现不同发光角的光源。

[0017] 优选地, 所述封装结构具有两个以上的所述激光元件, 可以通过调整导光结构 之反射层的斜面角度和反射面距离所述波长转 换层的距离, 实现两个或者多个 光斑重合度达到 50%以上。

[0018] 优选地, 所述激光元件部分直接与所述导光结构接触, 缩短激光元件到反射镜 的距离。 在一些实施例, 所述导光结构的底部呈台阶状, 下窄上宽, 所述激光 元件位于所述导光结构的台阶下方。

[0019] 优选地, 所述波长转换层将所述激光元件发出的短波长 光转换成长波长光, 例 如将蓝光或者紫光或者近紫外光转换成绿 /黄 /橙 /红光。

[0020] 优选地, 所述波长转换层包括玻璃荧光片, 陶瓷荧光片或者单晶荧光片。

[0021] 优选地, 所述激光元件出射的光经过所述波长转换层后 发光角小于 90°, 并且 法向的光强度最大。

[0022] 优选地, 所述波长转换层与导光结构之间采用高导热的 结合方式, 以实现良好 的散热, 包含 SAB (Surface Activated Bonding) 、 ADB(Atomic Diffusion Bonding)等方式。

[0023] 在一些实施例, 波长转换材料与导光结构之间亦可采用透明硅 胶或者导热率大 于> lW/(m«K)的材料粘结。

[0024] 优选的, 所述波长转换层同吋与所述导光结构和所述基 板顶部的上表面贴合, 从而将所述激光元件、 导光结构密封于所述所述基板内部。 例如控制所述导光 结构的高度与基板高度平齐, 所述波长转换层同吋与导光结构和基板上表面 贴 合, 波长转换层直接作为盖板将封装结构密封, 简化封装制程, 同吋可减少光 路传导中的界面, 提升光取出效率。

[0025] 在一些实施例中, 所述封装结构还包括透明盖板, 形成于该基板之上, 将所述 激光元件、 导电结构和波长转换层封闭于所述基板内部。

[0026] 优选地, 所述盖板下表面非出光区域镀上反射层, 防止芯片出光在导光结构界 面的反射光透过盖板出射, 同吋减小封装体发光角。

[0027] 本发明同吋提供了一种具透光、 导热的导光结构, 包括由散热性材料构成的透 明导热块, 所述透明导热块具有入射面、 反射层和出射面, 所述透明导热块用 于对水平放置的激光芯片的光进行光整形后变 成垂直方向的光出射, 同吋作为 散热通道。

[0028] 优选地, 所述透明导热块的热导率 >5W/(nvK), 透过率 >80<¾@ lmm。

[0029] 优选地, 所述导光结构的入射面设微结构透镜, 对激光束进行准直, 用于获得 更小发光角光源。

[0030] 优选地, 所述导光结构的反射镜面具有一定弧度镜面, 将发散的光转换成平行 光, 改善光源出光均匀性。

[0031] 优选地, 所述导光结构的底部呈阶梯状, 可将芯片埋入到内部, 缩短芯片到反 射镜的距离, 缩短光在导光结构内的光程, 减小光损失。

[0032] 优选地, 所述导光结构的反射面数量为一个或者若干个 , 反射面或者其切线的 倾斜角范围 30-60°。

[0033] 本发明还提供了一种导光结构, 包括透明导热块, 所述透明导热块具有入射面 、 反射层和出射面, 所述透明导热块之与所述出射面相对的一端部 内凹形成反 射面, 用于对水平放置的发光元件出射的光进行光整 形后变成垂直方向的光。

[0034] 优选地, 所述透明导热块的热导率为 5W/(m.K)以上。

[0035] 优选地, 所述导光结构呈上宽下窄的阶梯状, 能够将发光元件埋入到内部, 缩 短发光元件到反射面的距离。

[0036] 优选地, 所述导光结构的入射面设有微结构透镜, 对激光束进行准直, 用于获 得更小发光角光源。

[0037] 优选地, 所述透明导热块的入射面表面镀有抗反射膜。

[0038] 优选地, 所述抗反射层膜的折射率为 1.5以下。

[0039] 优选地, 所述透明导热块具有两个以上的反射面。

[0040] 优选地, 所述反射面具有一定弧度, 将发散的光转换成平行光, 改善光源出光 均匀性。

[0041] 优选地, 所述反射面的倾斜角范围 30-60°。

[0042] 优选地, 所述反射面镀有反射膜, 其反射率为 90%以上。

[0043] 上述导光结构可对水平放置 LD芯片的光进行光整形后变成垂直方向的光出

, 避免芯片竖直放置给固晶焊线制程造成的困难 , 此外, 导光结构上表面加波 长转换材料的情况下, 它还可作为散热通道, 将波长转换材料下转换过程产生 的热导出, 同吋调整导光结构设计可实现小角度发光。

[0044] 上述激光器封装结构可应用于车头灯、 工矿灯、 激光电视或投影仪等。

发明的有益效果

有益效果

[0045] 与现有技术相比, 本发明提供的一种激光器封装结构, 至少包括以下技术效果

[0046] (1) 采用 SMD封装, 光源器件热导率高, 散热性能好, 减小热对激光器发光 产生的影响, 提升封装体的可靠性。

[0047] (2) 使用高透过率高热导率的导光结构, 对激光元件发出的光进行光整形后 激发波长转换材料, 光出射高, 同吋导光结构可作为波长转换材料的散热通道

, 将波长转换材料下转换过程产生的热导出。

[0048] (3) 在导光结构侧边加上微结构透镜或者将反射镜 面做成曲面, 对发散的激 光束进行准直, 可获得更小发光角光源。

[0049] (4) 在导光结构内部设计多个反射镜面, 对应多芯片封装, 使封装体整体亮 度呈倍数增加。

[0050] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中 阐述, 并且, 部分地从说明书中 变得显而易见, 或者通过实施本发明而了解。 本发明的目的和其他优点可通过 在说明书、 权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实 现和获得。

对附图的简要说明

附图说明

[0051] 附图用来提供对本发明的进一步理解, 并且构成说明书的一部分, 与本发明的 实施例一起用于解释本发明, 并不构成对本发明的限制。 此外, 附图数据是描 述概要, 不是按比例绘制。

[0052] 图 1为公知边射型激光二极管的封装结构示意图

[0053] 图 2为公知晶体管外观筒状封装的面射型激光示 图。

[0054] 图 3为本发明的封装结构第一实施例。

[0055] 图 4为本发明的封装结构第二实施例。 [0056] 图 5为本发明的封装结构第三实施例。

[0057] 图 6为本发明的封装结构第四实施例。

[0058] 图 7为本发明的封装结构第五实施例。

[0059] 图 8为本发明的封装结构第六实施例。

[0060] 图 9为本发明的封装结构第七实施例。

[0061] 图 10~11为图 5所示的封装结构的制作过程示意图。

[0062] 图 12为本发明的应用实施例。

[0063] 其中, 附图标记说明如下:

[0064] 100: 封装结构; 102: 次粘着基板; 104: 激光元件; 106: 电路板; 108、 120

: 激光光束

[0065] 122: 金属壳体; 124: 窗口; 126: 空间; 130: 金属底座; 130a : 凸出部; 13 2: 激光元件; 134: 次粘着基板; 150: 电极; 210: 基板; 211: 基板底部的低 部; 212: 基板底部的高部; 213: 基板的顶表面; 214: 腔体; 215: 基板的侧 部; 216: 基板的底部; 220: 激光元件; 230: 导光结构; 231 : 入射面; 232: 反射面; 233: 出射面; 240: 波长转长层; 250: 透明盖板; 251 : 透明盖板下 表面的非出光区域; 260: 电极连线; 300: 应用光源模组; 310: 激光光源封装 ; 320: 模组透镜; 330: 照明区域范围。

本发明的实施方式

[0066] 下面结合示意图对本发明的激光器封装结构进 行详细的描述, 在进一步介绍本 发明之前, 应当理解, 由于可以对特定的实施例进行改造, 因此, 本发明并不 限于下述的特定实施例。 还应当理解, 由于本发明的范围只由所附权利要求限 定, 因此所采用的实施例只是介绍性的, 而不是限制性的。

[0067] 相关的术语诸如"于"或"在"或"之上"或"之下"或" 上方"或"正放"或"竖放"或"倒 放"可以在本发明中用于描述如附图中所述的 个元件、 层或区与另一个元件、 层或区之间的相对位置关系。 应理解, 这些术语旨在包含除附图中所描述的方 位之外的装置的不同方位。

[0068] 本发明所使用的术语仅出于描述具体实施方式 的目的, 而不是旨在限制本发明 。 如本发明所使用的, 单数形式"一"、 "一种 "和"所述"也旨在包括复数形式, 除 上下文清楚地表明之外。 应进一步理解, 当在本发明中使用术语"包含"、 "包括" 、 "含有 "吋, 用于表明陈述的特征、 整体、 步骤、 操作、 元件、 和 /或封装件的 存在, 而不排除一个或多个其他特征、 整体、 步骤、 操作、 元件、 封装件、 和 / 或它们的组合的存在或增加。

[0069] 除另有定义之外, 本发明所使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语) 具有 与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解 的含义相同的含义。 应进一步理 解, 本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术 语在本说明书的上下文和相 关领域中的含义一致的含义, 并且不应以理想化或过于正式的意义来理解, 除 本发明中明确如此定义之外。

[0070] 实施例 1

[0071] 如图 3所示, 本实施例提供一种激光器封装结构, 其包括基板 210、 激光元件 22 0、 导光结构 230、 光转换层 240和透明盖板 250。

[0072] 其中, 基板 210采用碗杯基板, 由底部 216和侧部 215构成, 并构建一个腔体 214 。 在本实施例中, 较佳的, 底部 216呈台阶状, 分为低部 211、 高部 212。 在本实 施例中基板 210优选采用陶瓷基板, 例如 A1 2 0 3 、 A1N等材质, 其上设有电路。 激光元件 220水平放置于基底 210的底部表面上, 较佳的直接设置在底部的高部 表面 212, 导光结构 230设置在基板底部的低部 211表面上。

[0073] 在本实施例中, 导光结构 230为一高透过率、 高热导率的光学元件, 可将水平 放置的激光元件的光进行光整形后变成垂直方 向的光出射。 具体的, 该导光结 构 230的主体为一透明导热块, 表面包括入射面 231、 反射面 232和出射面 233, 其中入射面 231正对着激光元件 220, 入射面表面可通过镀低折射率的抗反射膜 , 以降低界面光反射损失, 反射层 232为一倾斜高反射镜面, 用于对激光元件发 出的水平方向的光束 L1进行光整形后变成垂直方向的光束 L2, 从出射面 233射出 。 具体的, 透明导热块由高透过、 率高热导率材料精密加工制成, 优选的其热 导率为 5W/(m*K)以上, 透过率为 80% @ lmm以上, 材料可以是高导热玻璃、 二 氧化硅、 蓝宝石、 透明陶瓷等。 具体的, 抗反射膜折射率小于 1.5, 材料可以是 二氧化硅、 氟化镁等。 激光元件 220出射的光入射到导光结构 230, 界面两侧材 料 (腔体 214中的空气或透明填充胶与导光结构光入射表 面) 折射率 η ι 、 n 2 满足 关系式:

<5% , 以保证光在材料导光结构界面的反射率 <5%, 导光结构的反射镜面 232由 在透明导热块的斜面制作高反射率镀层形成, 材料可以为 Ag、 Ah Au或其它介 电高反射膜层等。 在一些需要小发光角度的应用中, 例如车头灯、 工矿灯、 激 光电视、 投影仪, 反射镜面 232的倾斜角 α的取值范围为 30~60°, 光经过反射面 2 32后出射方向与封装体法线方向的夹角小于 30°为佳。

光转换层 240设置在导光结构 230的出光面 233上, 并直接与导光结构 230接触。 波长转换层 240可以采用玻璃荧光片, 陶瓷荧光片, 单晶荧光片等, 将激光元件 220发出的短波长光转换成长波长光, 例如将蓝光或者紫光或者近紫外光转换成 绿 /黄 /橙 /红光。 较佳的, 波长转换层 240与导光结构 230之间采用高导热的结合方 式, 以实现良好的散热, 其方式包含 SAB (Surface Activated

Bonding)等方式。 波长转换层 240与导光结构 230之间还可采用高导热率的透明材 料粘结, 其导热率为 lW/(m*K)以上为佳。 在实施例中, 激光元件 220出射的激光 束 L1经过波长转换层 240向外射出的激光束 L2的发光角小于 90°, 并且法向的光 强度最大。

[0075] 透明盖板 250设置在基板 210的顶部 213, 用于密封基板碗杯内的所有元件。 透 明盖板 250与基板的碗杯之间可以采用硅胶或者 Au-Sn共晶的方式使封装体密封 。 透明盖板材料可以是玻璃、 石英、 蓝宝石、 透明陶瓷等。 应该说明的, 并不 局限于采用透明盖板进行密封基板上的各个元 件, 一些实施例也可将硅胶填充 于基板 210上覆盖住所有元件, 以保护基板 210上的所有元件。

[0076] 在本实例中, 封装体可在陶瓷基板平台上, 水平放置激光元件, 固晶焊线制程 简单; 使用高透过高率热导率的导光结构, 对激光元件发出的水平方向光进行 光整形后变成垂直方向的光出射, 提升出光效率; 波长转换层直接与导光结构 接触, 导光结构同吋可作为散热通道, 将波长转换材料转换过程产生的热导出

, 封装体整体散热能力远高于 TO封装, 同吋可实现小角度发光。

[0077] 实施例 2

[0078] 如图 4所示, 与实施例 1不同的是, 本实施例的导光结构 230位于基板 210的中心 位置, 其内部设计多个反射镜面 232a、 232b等, 对应多激光芯片封装, 使封装体 整体亮度呈倍数增加。 不同的反射面 232a、 232b的形状或者角度可以不同, 反射 镜面倾斜角 a的取值范围为 30~60°。 优选的, 光经过反射面后出射方向与封装体 法线方向的夹角小于 30°。 优选的, 调整斜面角度 α和反射斜面距离波长转换层 的距离, 实现两个或者多个光斑重合度达到 50%以上。

[0079] 在本实施例中, 可根据不同应用需求, 调整所述反射镜的斜面角度 α, 以控制 多颗激光元件的出光光斑的交叠程度, 实现不同发光角的光源。 具体地: α角度 数值越小光斑交叠比例越高, 反之 α角度数值越大光斑交叠比例越高; 调整反射 斜面 (以激光元件出射的中心光线与斜面相交点作 为参考点) 与波长转换层的 距离控制多颗激光元件的出光光斑的交叠程度 : 距离越大光斑交叠比例越高, 距离越小交叠越小。 两颗或多颗激光元件光斑交叠比例越大, 获得光源角度越 小。

[0080] 实施例 3

[0081] 如图 5所示, 与实施例 2不同的是, 本实施例的导光结构 230的入光面 231正对激 光元件的位置设置有微结构透镜 234, 当激光元件出射的激光束 L1通过微结构透 镜 234后进行准直形成平行光束 L1', 从而获得更小发光角光源 L2。

[0082] 实施例 4

[0083] 如图 6所示, 与实施例 3不同的是, 本实施例的导光结构 230呈上宽下窄的呈台 阶状, 在与激光元件 220齐平的位置内陷, 使得激光元件 220部分埋入到导光结 构内部, 直接与导光结构 230的下部侧面 231b接触, 并从 231b入射至导光结构内 部, 缩短激光元件 220到反射镜面 232的距离, 缩短激光束在导光结构 230内的光 程, 减小光损失。 进一步, 本实施例, 保持导光结构上部的尺寸大于下部的尺 寸, 波长转换层 250直接与导光结构的上表面 233接触, 保证波长转长层的散热 面积足够大, 从而可以快速将波长转换层转换过程产生的热 导出, [0084] 实施例 5

[0085] 如图 7所示, 与实施例 3不同的是, 本本实施例的导光结构 230的构反射镜面做 成一定弧度镜面, 将发散的光转换成平行光, 改善光源出光均匀性。 在本实施 例中, 对于一些小发光角度的应用, 反射镜面 232a/232b切线的倾斜角范围 30-60° , 光经过反射面后出射方向与封装体法线方向的 夹角小于 30°。

[0086] 实施例 6

[0087] 如图 8所示, 与实施例 3不同的是, 本实施例的透明盖板 250下表面非出光区域 2 51镀上反射层, 防止激光元件出光在导光结构界面的反射光透 过透明盖板的非 出光区域出射, 减小封装体发光角。

[0088] 实施例 7

[0089] 如图 9所示, 与实施例 3不同的是, 本实施例控制导光结构的上表面 233与碗杯 的顶部表面 213平齐, 波长转换层 240同吋与导光结构上表面 233和碗杯上表面 21 3贴合, 波长转换层直接作为盖板将封装体密封, 简化封装制程, 同吋可减少光 路传导中的界面, 提升光取出效率。

[0090] 实施例 8

[0091] 图 10和 11显示了图 5所示的封装结构的制作过程示意图。 首先, 提供一碗杯基 板 210; 接着, 在基板 210上安装激光元件 220, 并进行固晶、 焊线; 再接着, 提 供一导光结构 230, 将其安装在基板 210的表面上; 然后在导光结构 230的出光面 233上制作波长转长层 240, 最后安装透明盖板 250, 从而将基板 210上的元件进 行密封, 完成激光元件的封装。

[0092] 在本实施例, 波长转换层 240与导光结构 230之间可以采用高导热的结合方式, 以实现良好的散热, 包含 SAB (Surface Activated Bonding) 、 ADB(Atomic Diffusion Bonding)等方式, 亦可采用导热率大于 >lW/(m*K)的透明材料粘结; 透 明盖板 250与基板 210之间可以采用硅胶或者 Au-Sn共晶的方式使封装体密封。

[0093] 实施例 9

[0094] 由于小角度光源更容易实现指定区域照射, 小角度激光光源在高指向性照明或 通信领域具有明显优势, 如车头灯、 工矿灯、 捕鱼灯、 航海灯、 投影仪、 激光 电视、 光通信等。 特别地, 如图 12所示, 在矩阵式光源模组 300中, 多颗激光光 源 310a、 310b. 310c等经过电路设计可独立控制其幵关, 光源出射光经过透镜 32 0或反射镜 (图中未画出) 光学系统处理后; 在可照射范围 330a、 330b. 330c等 区域内, 实现在需要指定区域的照明。 具体的, 如车大灯应该用中, 在近距离 会车或遇到行人吋, 需要将对方行驶范围内的远光关闭, 保证道路交通安全。 本实施例提出的方案即可通过控制打幵光源 330b、 330c , 从而实现只在照明区域 330b. 330c中照明, 既满足自身行车照明, 又可避免对方受到强光照射带来的安 全隐患。

应当理解的是, 上述具体实施方案仅为本发明的部分优选实施 例, 以上实施例 还可以进行各种组合、 变形。 本发明的范围不限于以上实施例, 凡依本发明所 做的任何变更, 皆属本发明的保护范围之内。