(57)【要約】作動中、所定の作動電圧が印加されるレーザダイオードインゴットを有しており、レーザダイオードインゴットには、橋絡要素が並列接続されており、該橋絡要素は、所属のレーザダイオードインゴットに所定作動電圧が印加した時に電流遮断状態になり、レーザダイオードインゴットでの電圧降下が作動電圧を所定の電圧値だけ超過すると即座に、導電状態に切り替えられるレーザダイオード構成素子が提供される。更に、直列接続された多数のレーザダイオード構成素子を有する回路装置が提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動中、所定の作動電圧が印加されるレーザダイオードインゴットを有するレーザダイオード構成素子において、レーザダイオードインゴットには、橋絡要素が並列接続されており、該橋絡要素は、所属のレーザダイオードインゴットに所定作動電圧が印加した時に、レーザダイオードインゴットよりも少ない電流を導通し、又は、電流を導通せず、前記橋絡要素は、前記レーザダイオードインゴットでの電圧降下が所定の作動電圧を所定の電圧値だけ超過すると即座に、前記レーザダイオードインゴットが橋絡されるように低オーム状態に切り替えられることを特徴とするレーザダイオード構成素子。
【請求項２】
橋絡要素に印加される電圧が、所属のレーザダイオードインゴットの所定の作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高くなると即座に、橋絡要素は、レーザダイオードインゴットを橋絡する状態に切り換えられる請求項１記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項３】
橋絡要素は、少なくとも１つのダイオードを有しており、該ダイオードは、所属のレーザダイオードインゴットに所定の作動電圧が印加された場合に、順方向に極性付けられ、前記レーザダイオードインゴットの拡散電圧は、所属のレーザダイオードインゴットの作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高い請求項１又は２記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項４】
橋絡要素は、ＡｌＧａＡｓ半導体材料のベース上にダイオードを有する請求項２又は３記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項５】
橋絡要素は、複数ダイオードの直列接続を有する請求項２又は３記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項６】
直列接続は、３つのＳｉダイオードを有する請求項５記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項７】
橋絡要素は、少なくとも１つのツェナーダイオードを有しており、該ツェナーダイオードの順方向電圧は、所属のレーザダイオードインゴットの作動電圧よりも少なくとも２００ｍｖ高い請求項２記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項８】
橋絡要素は、トライアックであり、該トライアックの切換電圧は、所属のレーザダイオードインゴットの作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高い請求項２記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項９】
各レーザダイオードインゴット及び所属の橋絡要素は、共通のヒートシンク上に堆積されており、前記橋絡要素は、第１の結合手段を用いてヒートシンク上に取り付けられており、前記レーザダイオードインゴットは、第２の結合手段を用いて前記ヒートシンク上に取り付けられており、前記第１の結合手段の溶融点は、前記第２の結合手段の溶融点よりも高い温度である請求項１から８迄の何れか1記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項１０】
第１の結合手段は、ハードソルダリングであり、第２の結合手段は、ソフトソルダリングである請求項９記載のレーザダイオード構成素子。
【請求項１１】
直列接続の作動中、各々所定の作動電圧が印加される相互に直列接続された多数のレーザダイオードインゴットを有する回路装置において、
各レーザダイオードインゴットには、橋絡要素が並列接続されており、該橋絡要素は、所属のレーザダイオードインゴットに所定作動電圧が印加した時に、レーザダイオードインゴットよりも少ない電流を導通し、又は、電流を導通せず、前記橋絡要素は、前記レーザダイオードインゴットでの電圧降下が所定の作動電圧を所定の電圧値だけ超過すると即座に、前記レーザダイオードインゴットが橋絡されるように低オーム状態に切り替えられることを特徴とする回路装置。
【請求項１２】
橋絡要素に印加される電圧が、所属のレーザダイオードインゴットの所定の作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高くなると即座に、橋絡要素は、レーザダイオードインゴットを橋絡する状態に切り換えられる請求項１１記載の回路装置。
【請求項１３】
橋絡要素は、少なくとも１つのダイオードを有しており、該ダイオードは、所属のレーザダイオードインゴットに所定の作動電圧が印加した際に、順方向に極性付けられ、該ダイオードの拡散電圧は、所属のレーザダイオードインゴットの作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高い請求項１１又は１２記載の回路装置。
【請求項１４】
橋絡要素は、ＡｌＧａＡｓ半導体材料のベース上にダイオードを有している請求項１２又は１３記載の回路装置。
【請求項１５】
橋絡要素は、複数ダイオードの直列接続を有している請求項１２又は１３記載の回路装置。
【請求項１６】
直列接続は、３つのＳｉダイオードを有している請求項１５記載の回路装置。
【請求項１７】
橋絡要素は、少なくとも１つのツェナーダイオードを有しており、該ツェナーダイオードの順方向電圧は、所属のレーザダイオードインゴットの作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高い請求項１２記載の回路装置。
【請求項１８】
橋絡要素は、トライアックを有しており、該トライアックの切換電圧は、所属のレーザダイオードインゴットの作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高い請求項１２記載の回路装置。
【請求項１９】
各レーザダイオード及び所属の橋絡要素は、共通のヒートシンク上に堆積されており、橋絡要素は、第１の結合手段を用いて前記ヒートシンク上に取り付けられており、前記レーザダイオードインゴットは、第２の結合手段を用いて前記ヒートシンク上に取り付けられており、前記第１の結合手段の溶融点は、前記第２の結合手段の溶融点よりも高い温度である請求項１１から１８迄の何れか１記載の回路装置。
【請求項２０】
第１の結合手段は、ハードソルダリングであり、第２の結合手段は、ソフトソルダリングである請求項１９記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動中、所定の作動電圧が印加されるレーザダイオードインゴットを有するレーザダイオード構成素子、及び、直列接続の作動中、各々所定の作動電圧が印加される相互に直列接続された多数のレーザダイオードインゴットを有する回路装置に関する。
【０００２】
レーザダイオードインゴットの故障時に、レーザダイオードインゴットを流れる電流を遮断することができる。相互に直列接続された多数のレーザダイオードインゴット又はレーザダイオードインゴットモジュールを有する回路装置で、この結果、当該直列接続の全てのレーザダイオードインゴット乃至モジュールが完全に故障する。故障を除くためには、従来技術では通常、故障したレーザダイオードインゴットを有する全ての直列接続が交換されている。
【０００３】
本発明の課題は、個別レーザダイオードインゴット乃至モジュールの故障時に、レーザダイオードインゴット乃至モジュールの全部の直列接続が完全に故障しない、レーザダイオードインゴット乃至回路装置を提供することにある。
【０００４】
この課題は、本発明によると、レーザダイオードインゴットには、橋絡要素が並列接続されており、該橋絡要素は、所属のレーザダイオードインゴットに所定作動電圧が印加した時に、レーザダイオードインゴットよりも少ない電流を導通し、又は、電流を導通せず、橋絡要素は、レーザダイオードインゴットでの電圧降下が所定の作動電圧を所定の電圧値だけ超過すると即座に、レーザダイオードインゴットが橋絡されるように低オーム状態に切り替えられること、乃至、各レーザダイオードインゴットには、橋絡要素が並列接続されており、該橋絡要素は、所属のレーザダイオードインゴットに所定作動電圧が印加した時に、レーザダイオードインゴットよりも少ない電流を導通し、又は、電流を導通せず、橋絡要素は、レーザダイオードインゴットでの電圧降下が所定の作動電圧を所定の電圧値だけ超過すると即座に、レーザダイオードインゴットが橋絡されるように低オーム状態に切り替えられることにより解決される。
【０００５】
本発明の有利な実施例及び有利な構成は、従属請求項２〜１０及び１２〜２０に記載されている。
【０００６】
本発明の装置構成では、橋絡要素が設けられており、橋絡要素は、殊に、半導体構成素子の形式でダイオードレーザに並列接続されており、その際、ダイオードレーザを流れる電流が遮断されたり、又は、ダイオードレーザを流れる電流が強く減少するようになったりするダイオードレーザの故障時に、橋絡要素が導通接続されたり、故障したダイオードレーザが電気的に橋絡されたりするように並列接続されている。半導体構成素子の代わりに、メカニカル要素、例えば、リレーを使用してもよい。橋絡要素は、ダイオードレーザの正常な作動時には、十分に高オーミックであり、高い電圧降下に起因して障害のある高オーミックダイオードレーザの場合には当該橋絡要素が導通接続して、ダイオードレーザを電気的に橋絡し、その結果、直列回路の残りのダイオードレーザには、依然として電流が給電され続けるように構成する必要がある。
【０００７】
橋絡要素は、適切な１つの電気素子（例えば、ダイオード等（以下参照））、又は、並列又は直列接続された多数の電気素子を有している。同様に、複数の橋絡要素を直列又は並列接続して使用してもよい。
【０００８】
有利な切換素子は、ダイオード、殊に、ＡｌＧａＡｓダイオードであり、その拡散電圧（閾値電圧又はゲート電圧とも言う）は、ダイオードレーザの作動電圧よりも高い。有利には、拡散電圧は、ダイオードレーザの作動電圧よりも少なくとも２００ｍＶ高い。こうすることによって、有利には、一方では、電圧変動時にも、正常に機能しているダイオードレーザを確実に作動することができ、他方では、所属のダイオードレーザが故障の場合、導通するように確実に切り換えることができるようになる。
【０００９】
本発明のレーザダイオード構成素子の有利な実施例では、ダイオードレーザ及び所属の橋絡要素は、共通のヒートシンク上に堆積されており、橋絡要素は、第１の結合手段を用いてヒートシンク上に取り付けられており、ダイオードレーザは、第２の結合手段を用いてヒートシンク上に取り付けられている。第１の結合手段の溶融点は、前記第２の結合手段の溶融点よりも高い温度である。そうすることによって、有利に、ダイオードレーザが組み込まれる前に橋絡要素をヒートシンク上に組み込む際に、ダイオードレーザの組込み中、橋絡要素とヒートシンクとの結合が損なわれるのが回避される。択一的に、ダイオードレーザ及び橋絡要素は、同時に、又は、順次に（有利には、構成素子自体の加熱を用いて）同じ結合手段又は同様の結合手段を用いてヒートシンク上に組み込むことができる。
【００１０】
有利には、橋絡要素は、ハードソルダリングを用いてヒートシンク上に取り付けられており、レーザダイオードインゴットは、ソフトソルダリングを用いてヒートシンク上に取り付けられている。
【００１１】
ヒートシンクは、例えば、メタリックの冷却体又はマイクロチャネルクーラー構造を備えた金属性坦体であり、これを通って、冷却流体がポンピングされる。しかし、ダイオードレーザ及び橋絡要素は、ダイオードレーザから十分に排熱することができる共通の熱伝導性リードフレーム上に組み込まれているようにしてもよい。レーザダイオードインゴットでの本発明の装置の用途の他に、本発明が基礎とする原理を、多数の電子構成素子を直列接続し、故障した１つの電子構成素子の橋絡が、全ての装置乃至全ての回路装置又は回路装置の主要部が全て故障する別の装置及び回路装置に使用してもよい。従って、そのような装置及び回路装置は本発明に属するということもはっきり指摘しておく。
【００１２】
本発明のレーザダイオード構成素子乃至本発明の回路装置の別の有利な構成及び実施例について、以下、図１及び図２の図示の実施例を用いて詳細に説明する。その際：
図１は、実施例の断面図、
図２は、実施例の平面図
を示す。
【００１３】
実施例では、レーザダイオードインゴット１が、ＡｌＧａＡｓダイオード２と一緒に共通の金属製坦体３上に取り付けられている。レーザダイオードインゴット１は、ソフトソルダリング（例えば、インジウムソルダリング）を用いて固定され、ＡｌＧａＡｓダイオード２は、ハードソルダリング５（例えば、ＡｕＳｎソルダリング）を用いて固定される。坦体３は、ヒートシンクであり、各々１つの、レーザダイオードインゴット１用の第１の電気端子とＡｌＧａＡｓダイオード２を成している。
【００１４】
ＡｌＧａＡｓダイオード２は、その拡散電圧がレーザダイオードインゴット１の作動電圧の上側約２００ｍＶである。
【００１５】
端子ストライプ６は、レーザダイオードインゴット１及びＡｌＧａＡｓダイオード２の上に形成されており、レーザダイオードインゴット１及びＡｌＧａＡｓダイオード２とメタリックソルダリングを用いて導電接続されている。端子ストライプ６は、各々１つの、レーザダイオードインゴット１及びＡｌＧａＡｓダイオード２の第２の電気端子を形成している。
【００１６】
そのようなレーザダイオード構成素子の製造工程で、先ず、ＡｌＧａＡｓダイオード２がハードソルダリング５を用いて坦体３上に固定される。その後、金属製坦体３は、インジウムで蒸着され、そうすることによって、レーザダイオードインゴット１の組込みのために予備調整される。後続して、レーザダイオードインゴット１は、ソフトソルダリングを用いて坦体３上に載着される。ＡｌＧａＡｓダイオード２のハードソルダリングよりも、かなり低い温度でのインジウムソルダリングが行われるので、レーザダイオードインゴット１の組込み時に、坦体３とＡｌＧａＡｓダイオード２との結合部が再度軟化する恐れはない。
【００１７】
上述の装置構成で、レーザダイオードインゴット１が欠けて、その結果、電流がもはや流れないと、カソード（坦体）とアノード（端子ストライプ）との間の電圧が強く上昇して、並列ダイオード２が導通接続されて、レーザダイオードインゴット１をほぼ短絡する。
【００１８】
実施例のレーザダイオード構成素子は、小型且つ集積可能であるという特別な利点を有している。
【００１９】
実施例のレーザダイオード構成素子を有する本発明の回路装置では、そのような、多数のレーザダイオード構成素子、従って、多数の、レーザダイオードインゴットが相互に直列接続されている。
【００２０】
ＡｌＧａＡｓダイオード２の代わりに、切換電圧に関して適切なツェナーダイオード、相応の適切なトライアック（オーパヘッド）、直列接続された多数のＳｉダイオード又はメカニカルスイッチ／メカニカルヒューズ（例えば、過電圧アレスタ、はんだボール上のプレートスプリング（Ｆｅｄｅｒ）又はバイメタルスイッチ）を使用することができる。
【００２１】
同様に、ＦＥＴ技術、Ｓｉｐ−ＭＯＳ技術又はＣｏｏｌＭＯＳ技術を用いることができる。この技術の特別な利点は、インテリジェント回路装置を小さな損失電力で構成可能であり、所属のレーザダイオードの状態が遠隔から問い合わせても検知可能であるという点である。択一的に、サイリスタ、バイポーラトランジスタ、リレー又はマニュアルスイッチを橋絡素子として用いてもよい。
【００２２】
本発明の保護範囲は、本発明の実施例を用いた説明によって限定されるものではない。寧ろ、本発明は、新規な要件並びに各要件の組合せを有しており、つまり、殊に各要件の組合せが明示的に請求の範囲に記載されていないとしても、各要件のどのような組合せも請求の範囲に含まれている。
【００２３】
本件特許出願は、２００２年１２月２７日付、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２６１３０９．５号公報、及び、２００３年２月１４日付ドイツ連邦共和国特許出願第１０３０６３１２．９号公報の優先権を主張しており、その開示内容は、ここでは明示的に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例の断面図
【図２】実施例の平面図
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2006512780.tif 000008
2006512780.tif 000009
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