(57)【要約】  本発明は、平坦な実装面を有するキャリアと、レーザー放射を出射するための少なくとも１つのレーザーダイオードと、を備え、レーザーダイオードは進相軸および遅相軸を有し、レーザーダイオードは進相軸が実装面に平行に延びて形成されるように実装面に配置されており、進相軸の方向に偏光されたレーザー放射をコリメートするための第１のコリメータおよび遅相軸の方向に偏光されたレーザー放射をコリメートするための第２のコリメータが設けられており、レーザーダイオードによって出射されたレーザー放射のビーム経路内において、第１のコリメータがレーザーダイオードの近位に、第２のコリメータがレーザーダイオードの遠位に配置されている結果、進相軸の方向に偏光されたレーザー放射を最初にコリメートすることができ、その後にのみ、遅相軸の方向に偏光されたレーザー放射をコリメートすることができる、オプトエレクトロニクス照明装置。
2018516452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  平面的実装面（１０５）を有するキャリア（１０３）と、
−  レーザー放射（１４３，１４５，１４７）を出射するための少なくとも１つのレーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）と、を備え、
−  前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）は、進相軸および遅相軸を有し、
−  前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）は、前記進相軸が前記実装面（１０５）に平行に延びて形成されるように前記実装面（１０５）に配置されており、
−  第１のコリメータ（１２１，１２５，１２９）が、前記進相軸の方向に偏光されたレーザー放射（１４３，１４５，１４７）をコリメートするために設けられており、
−  第２のコリメータ（１２３，１２７，１３１）が、前記遅相軸の方向に偏光されたレーザー放射（１４３，１４５，１４７）をコリメートするために設けられており、
−  前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）によって出射された前記レーザー放射（１４３，１４５，１４７）のビーム経路内において、前記第１のコリメータ（１２１，１２５，１２９）が前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）に対して近位に、第２のコリメータが前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）に対して遠位に配置されている結果、
−  前記進相軸の方向に偏光された前記レーザー放射（１４３，１４５，１４７）を最初にコリメートすることができ、その後にのみ、前記遅相軸の方向に偏光された前記レーザー放射（１４３，１４５，１４７）をコリメートすることができる、
オプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項２】
前記第１のコリメータ（１２１，１２５，１２９）および／または前記第２のコリメータ（１２３，１２７，１３１）は、それぞれ、コリメートレンズとして、特にシリンドリカルレンズとして構成されている、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項３】
前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）が、前記実装面（１０５）に配置されたサブキャリア（１０７，１０９，１１１，４０１）に配置されていることによって、前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）は、前記サブキャリア（１０７，１０９，１１１，４０１）によって間接的に前記実装面（１０５）に配置されている、
請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項４】
前記サブキャリア（１０７，１０９，１１１，４０１）は、前記実装面（１０５）に対向する第１の表面（２０１，２０３，２０５，４０３）を有し、前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）は、前記サブキャリア（１０７，１０９，１１１，４０１）の、前記第１の表面（２０１，２０３，２０５，４０３）に直交して形成された第２の表面（２０７，２０９，２１１，４０５）に配置されている、
請求項３に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項５】
第１の電気コンタクトパッド（４１３）および第２の電気コンタクトパッド（４１５）が、前記第２の表面（２０７，２０９，２１１，４０５）に直交するように前記キャリア（１０３）に形成されており、前記第１のおよび前記第２の電気コンタクトパッドは、それぞれ、前記レーザーダイオード（１１３，１１５，１１７，４１１）のアノード（３０３，４２１）およびカソードに電気接続されている、
請求項４に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項６】
前記アノード（３０３，４２１）またはカソードに電気接続された第３の電気コンタクトパッド（３０１，４１７）が、前記第２の表面（２０７，２０９，２１１，４０５）に配置されており、前記第３の電気コンタクトパッド（３０１，４１７）は、前記第１の電気コンタクトパッド（４１３）または前記第２の電気コンタクトパッド（４１５）に電気接続されている、
請求項５に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項７】
前記第２のコリメータ（１２３，１２７，１３１）によってコリメートされたレーザー放射（１４３，１４５，１４７）を偏向するための偏向光学系（１３３）が、前記ビーム経路内に配置されている、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項８】
赤色レーザーダイオード（１１３）、緑色レーザーダイオード（１１５）、および青色レーザーダイオード（１１７）が、それぞれに割り当てられた第１のコリメータ（１２１，１２５，１２９）および第２のコリメータ（１２３，１２７，１３１）を備えている結果、ＲＧＢレーザー光源が形成されている、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項９】
前記第１のコリメータ（１２１，１２５，１２９）および前記第２のコリメータ（１２３，１２７，１３１）は、共通のコリメータ部品として構成されている、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【請求項１０】
前記コリメータ部品の向い合う端面は、それぞれ、シリンドリカルレンズとして構成されており、前記向い合う端面は、互いに対して約９０°回転されている、
請求項９に記載のオプトエレクトロニクス照明装置（１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度に一体化されたレーザーモジュールを実現するために、レーザーチップが直接キャリア基板に平面的に、またはヒートスプレッダを介して実装されうる。レーザーダイオードの従来の平面的実装では、実装プレートの上方の出射面（facet）の高さが、一定の公差（基板の厚さのばらつきまたはサブマウントの高さのばらつきによる数十マイクロメートル）の範囲内で不確定である。レーザー放射のコリメーションのために光学素子を使用する（特に、微小光学系の中での用途で使用する）ことが望ましい場合、レーザービームの出射方向とコリメートレンズの光軸とを容易に重ねることができない問題が生じる。所望の状態に重ねようとすることで、コリメートレンズの正確な調節が非常に複雑になる。コリメートレンズを高さ方向でも調節する必要がある（さらなる軸があることに加えて）からである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記問題はこれまで、レンズの複数の自由度をすべて能動的に調節することによって解決されていた。この場合、実装技術として、例えば、接着接合、抵抗はんだ付け、または、はんだジェットはんだ付け（solder-jet soldering）が考えられうる。これは、求められる精度に応じて、非常に複雑なプロセスになる。脱気の影響を受けやすいレーザーダイオード（例えば青色、４５０ｎｍ）では、同じハウジング内での接着剤の使用は禁止されており、これにより、実装がさらに困難になる。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、レーザーダイオードによって出射されたレーザー放射を効率的にコリメートするためにコリメータの調節を容易にすることができる効率的なアイデアを提供することであるとみなされうる。
【０００５】
この目的は、独立請求項の主題によって達成される。従属請求項は、本発明の有利な構成に関する。
【０００６】
一態様によれば、平面的実装面を有するキャリアと、レーザー放射を出射するための少なくとも１つのレーザーダイオードと、を備え、レーザーダイオードは、進相軸および遅相軸を有し、レーザーダイオードは、進相軸が実装面に平行に延びて形成されるように実装面に配置されており、第１のコリメータが、進相軸の方向に偏光されたレーザー放射をコリメートするため設けられており、第２のコリメータが、遅相軸の方向に偏光されたレーザー放射をコリメートするために設けられており、レーザーダイオードによって出射されたレーザー放射のビーム経路内において、第１のコリメータがレーザーダイオードに対して近位に、第２のコリメータがレーザーダイオードに対して遠位に配置されている結果、進相軸の方向に偏光されたレーザー放射を最初にコリメートすることができ、その後にのみ、遅相軸の方向に偏光されたレーザー放射をコリメートすることができる、オプトエレクトロニクス照明装置が提供される。
【０００７】
したがって、本発明は、特に、進相軸が実装面に平行に延びるようにレーザーダイオードを実装面に配置するアイデアを含む。さらに、本発明では、コリメーションの機能が２つのコリメータの間で分割されることが規定されている。したがって、これらの２つのコリメータは、それぞれ、いわゆる「進相軸」コリメーション（"Fast Axis" Collimation；ＦＡＣ）およびいわゆる「遅相軸」コリメーション（"Slow Axis" Collimation；ＳＡＣ）に使用される。したがって、これは特に、対応するコリメータによって、進相軸の方向に偏光されたレーザー放射が最初にコリメートされ、その後にのみ、遅相軸の方向に偏光されたレーザー放射がコリメートされることを意味する。
【０００８】
進相軸が実装面に平行に延びて形成されるようにレーザーダイオードが実装面に配置または実装されなければならないため、特に、容易に実現可能な平面的調節プロセス（実装面に対する平面的調節プロセス）で第１のコリメータを位置合わせすることができる技術的利点が実現される。したがって、コリメーションのために、第１のコリメータは、実装面に平行に調節されさえすればよい。そのため、第１のコリメータの特に精確な位置合わせまたは調節が可能である。これは、第１のコリメータを実装面に直交する高さ方向においても調節する必要があった従来の場合と対照的である。個々の部品（例えば、レーザーダイオード、場合によってはサブキャリア）の高さに数マイクロメートルから１０μｍまで、特に約１０μｍ、例えば最大で２０μｍまでの範囲の公差があるため、コリメータの高さ方向における精確な位置合わせが複雑かつ困難であることが理由である。
【０００９】
さらに、既知の先行技術においては、困難な高さ調節と組み合わされて、レーザービームの広がりが大きいことによって、以前にはコリメータをレーザー出射面の非常に近くに配置することが必要であった。したがって、本発明によれば、もはやそのように近くに配置する必要はなくなる。そのため、第１のコリメータの実装および調節がより容易になる。
【００１０】
上記の特別な、レーザーダイオードの実装面への配置によって達成される効果は、特に、高さ調節の問題が第２のコリメータに移されることである。しかし、第２のコリメータについて公差の要件を満たすことは、第１のコリメータについてよりもはるかに容易である。これは、一般にレーザーダイオードの遅相軸に対する広がり角がレーザーダイオードの進相軸に対する広がり角よりも、はるかに小さいからである（一般に、２倍〜５倍小さい）。２つのコリメータによるコリメーション後の円形スポットを目的とする場合、レーザーダイオードの出射面からの第２のコリメータまでの距離が対応して大きくなり、その結果、公差の要件が同じ倍率で小さくなる。出射面は、レーザー放射が出射されるレーザーダイオードの出口面を指す。本発明に関連するレーザーダイオードは特に、レーザー出射面を有する。
【００１１】
レーザーダイオードの進相軸は、特に、レーザーダイオードのレーザー結晶（またはレーザー結晶層）の結晶成長方向に平行な軸を指す。
【００１２】
レーザーダイオードの遅相軸は、特に、レーザーダイオードのレーザー結晶（またはレーザー結晶層）の結晶成長方向に直交する軸、すなわち、特にレーザーダイオードのエピタキシャル層の平面に平行な軸を指す。
【００１３】
レーザーダイオードは、例えば、エピタキシー法によって成長された複数の層（エピタキシャル層）を有する。これらの層の少なくとも１層が、対応する成長方向を有するレーザー結晶層を形成している。
【００１４】
レーザー強度のＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum；半値全幅（すなわち半分の高さにおける幅））におけるレーザー放射の例示的な出射角は、例えば、進相軸に対して１０°以上でありかつ３０°以下である。
【００１５】
レーザー強度のＦＷＨＭにおけるレーザー放射の例示的な出射角は、例えば、遅相軸に対して５°以上でありかつ１５°以下である。
【００１６】
「進相軸」および「遅相軸」という用語は、当業者にとって確立された用語であって、それら自体が既知である。
【００１７】
一実施形態によれば、第１のおよび／または第２のコリメータは、それぞれ、コリメートレンズ、特にシリンドリカルレンズとして構成されている。
【００１８】
これにより、特に、レーザー放射を効率的にコリメートすることができる技術的利点が実現される。
【００１９】
他の実施形態によれば、レーザーダイオードが、実装面に配置されたサブキャリアに配置されている結果、レーザーダイオードは、サブキャリアによって実装面に間接的に配置されている。
【００２０】
これにより、特に、レーザーダイオードのレーザー出射面の、実装面の上方の高さがさらにより良好に調節可能になるという技術的利点が実現される。もはやレーザーダイオードのレーザー基板の所定の材料の厚さに依存しないからである。むしろ、サブキャリアを実装面に配置または実装する前に、大幅に精度を高めてレーザーダイオードをサブキャリアに実装または配置することができる。
【００２１】
一実施形態によれば、サブキャリアは、サブマウントとして形成されている。
【００２２】
一実施形態によれば、サブキャリア、特にサブマウントは、ヒートシンクとして構成されている。これにより、例えば、レーザーダイオードの動作中にレーザーダイオードによって発生する熱を効率的に放散することができる技術的利点が実現される。
【００２３】
一実施形態によれば、サブキャリアは、プリント回路基板または回路基板として構成されている。これにより、特に、レーザーダイオードの効率的な電気的接触が可能になる技術的利点が実現される。
【００２４】
一実施形態によれば、キャリアは、プリント回路基板または回路基板として構成されている。これにより、特に、レーザーダイオードの効率的な電気的接触が可能になる技術的利点が実現される。
【００２５】
一実施形態によれば、レーザーダイオードは、レーザーチップとして構成されている。
【００２６】
レーザーダイオードは、特に、レーザー出射面を有する。レーザービームは、レーザー出射面を通して出射される。
【００２７】
一実施形態では、レーザーダイオードからの（すなわち、具体的にはレーザー出射面からの）第１のコリメータまでの距離は、０．７ｍｍ以上でありかつ１．３ｍｍ以下である。これは、特に、赤色レーザーダイオード、青色レーザーダイオード、または緑色レーザーダイオードの場合の距離である。
【００２８】
一実施形態では、レーザーダイオードからの（すなわち、具体的にはレーザー出射面からの）第２のコリメータまでの距離は、５．０ｍｍ以上でありかつ５．５ｍｍ以下である。これは、特に、緑色レーザーダイオードまたは青色レーザーダイオードの場合の距離である。
【００２９】
一実施形態では、レーザーダイオードからの（すなわち、具体的にはレーザー出射面からの）第２のコリメータまでの距離は、３．０ｍｍ以上でありかつ３．５ｍｍ以下である。これは、特に、赤色レーザーダイオードの場合の距離である。
【００３０】
レーザーダイオードからの（具体的にはレーザー出射面からの）コリメータまでの距離は、特に、コリメートされたレーザービームの所望の楕円率に応じて異なる。
【００３１】
一実施形態によれば、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、共通のコリメータ部品、特に、共通の一体的コリメータ部品を形成している（すなわち、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、共通のコリメータ部品として、特に、共通の一体的コリメータ部品として構成されている）。これにより、例えば、効率的な調節が可能になる技術的利点が実現される。これは、１つの部品のみを実装・調節すればよいからである。
【００３２】
一実施形態によれば、コリメータ部品の向い合う端面（前面および後面）は、それぞれ、シリンドリカルレンズとして構成されており、これらの端面は、互いに対して約９０°回転されている。これは、コリメーションが上記シリンドリカルレンズによってもたらされることを意味する。したがって、各シリンドリカルレンズがレーザービームをコリメートする。９０°回転されているため、一方のシリンドリカルレンズが、進相軸の方向において偏光されたレーザー放射のコリメーションをもたらし、他方のシリンドリカルレンズが、遅相軸の方向において偏光されたレーザー放射のコリメーションをもたらす。
【００３３】
「約９０°」という表現には、製造公差によって９０°からの偏差が生じた実施形態も含まれる。したがって、この表現には、例えば±５°の偏差も含まれる。
【００３４】
コリメータ部品を設けることには、特に、レーザーダイオードからの第１のおよび第２のコリメータまでの距離が精確に定義された単一部品のみを載置または実装すればよい利点がある。これは、特に、コリメートされたレーザービームの楕円率の定義の要件が大きすぎず狭すぎない場合、および／または、例えばレーザーダイオードがキャリアに実装される前に事前に分類されたことによって、レーザーダイオードに、出射されたレーザービームに対する特定の広がり比率（divergence ratio）がある場合に有利である。
【００３５】
さらなる一実施形態によれば、サブキャリアは、実装面に対向する第１の表面を有し、レーザーダイオードは、サブキャリアの、第１の表面に直交して形成された第２の表面に配置されている。
【００３６】
これにより、特に、進相軸が実装面に平行に延びて形成されるようにレーザーダイオードを効率的かつ容易に配置することができる技術的利点が実現される。
【００３７】
一実施形態によれば、サブキャリアは直平行六面体として構成されている。これにより、特に、サブキャリアを単純に製造することができる技術的利点が実現される。したがって、一実施形態によれば、サブキャリアは、直平行六面体の形状で構成されている。例えば、これにより有利なことに、サブキャリアを、効率的に製造することができる。
【００３８】
一実施形態によれば、サブキャリアおよび／またはキャリアは、それぞれ、シリコンから形成されているか、またはシリコンを含む。特に、シリコンを使用することには、例えば電気コンタクトおよび／または導電体トラックを形成するために既知のフォトリソグラフィプロセスによってキャリアまたはサブキャリアを効率的に加工することができる技術的利点がある。
【００３９】
「それぞれ」という表現には、特に、「および／または」という表現が含まれる。
【００４０】
他の実施形態によれば、第１の電気コンタクトパッドおよび第２の電気コンタクトパッドが、第２の表面に直交してキャリアに、特に実装面に形成されており、これらの電気コンタクトパッドは、それぞれ、レーザーダイオードのアノードおよびカソードに電気接続されている。
【００４１】
これにより、特に、レーザーダイオードのアノードおよびカソードの効率的な電気的接触が可能になる技術的利点が実現される。したがって、例えば、第１のおよび第２の電気コンタクトパッドの電気コンタクトによってレーザーダイオードのアノードおよびカソードの電気的接触が可能になる。
【００４２】
他の実施形態によれば、アノードまたはカソードに電気接続された第３の電気コンタクトパッドが第２の表面に配置されており、第３の電気コンタクトパッドは、例えばはんだボールによって第１のまたは第２の電気コンタクトパッドに電気接続されている。したがって、これは特に、第３の電気コンタクトパッドがはんだボールによって第１のまたは第２の電気コンタクトパッドに電気接続されていることを意味する。
【００４３】
一実施形態によれば、第３の電気コンタクトパッドは、レーザーダイオードのアノードまたはカソードにボンドワイヤによって電気接続されている。
【００４４】
一実施形態では、第２のまたは第１の電気コンタクトパッドと、レーザーダイオードのカソードまたはアノードとの電気接続には、はんだボールが含まれる。
【００４５】
有利なことに、はんだボールを設けることによって、電気的接触が効率化される。
【００４６】
これにより、特に、アノードまたはカソードの効率的かつ柔軟な電気的接触が可能になる技術的利点が実現される。したがって、例えば、キャリアにおける第１のまたは第２の電気コンタクトパッドの特定の位置とは無関係に、第２の表面におけるレーザーダイオードの精確な位置が選択されうる。これは、第１のまたは第２の電気コンタクトパッドに電気接続された第３の電気コンタクトパッドを介して電気的接触が確立されているからである。
【００４７】
他の実施形態によれば、第２のコリメータによってコリメートされたレーザー放射を偏向するための偏向光学系（deviating optics）が、ビーム経路内に配置されている。
【００４８】
これにより、特に、柔軟なレーザービーム導波が実現可能になる技術的利点が実現される。具体的には、偏向光学系のビーム経路内への配置によって有利なことに、既存の設置スペースまたは実装スペースを効率的に利用することができる。
【００４９】
さらに他の実施形態によれば、赤色レーザーダイオード、緑色レーザーダイオード、および青色レーザーダイオードは、それぞれに割り当てられた第１のおよび第２のコリメータを備えている結果、ＲＧＢレーザー光源が形成されている。
【００５０】
これにより、特に、ＲＧＢレーザー光源が提供される技術的利点が実現される。本明細書において「ＲＧＢ」とは、「Red Green Blue；赤色・緑色・青色」を表わす。有利なことに、上記三原色によって、色を混合して複数の色を生成することができる。
【００５１】
一実施形態によれば、赤色レーザーダイオード、緑色レーザーダイオード、および青色レーザーダイオードは、共通のキャリアに配置されている。これにより、特に、実装面からの各レーザーダイオードまでの距離を共通して定義された距離とすることができる技術的利点が実現される。
【００５２】
一実施形態によれば、赤色レーザーダイオード、緑色レーザーダイオード、および青色レーザーダイオードは、それぞれ、個別のサブキャリアに配置されている。これにより、特に、個々のレーザーダイオードに対応する各コリメータを柔軟かつ効率的に調節できる技術的利点が実現される。
【００５３】
赤色レーザーダイオード、緑色レーザーダイオード、および青色レーザーダイオードに関する説明は、複数のレーザーダイオードを備えるオプトエレクトロニクス照明装置が提供される一般的場合に同様に当てはまる。
【００５４】
したがって、一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス照明装置が複数のレーザーダイオードを備える。
【００５５】
一実施形態では、レーザー放射のレーザー波長は、４５０ｎｍ（青色）であるか、４４０ｎｍから４８０ｎｍまでの値（青色）であり；特に、５３０ｎｍ（緑色）であるか、５２０ｎｍから５６５ｎｍまでの値（緑色）であり；例えば、６３０ｎｍ（赤色）であるか、６００ｎｍ超（赤色）である。レーザー波長は、例えば、レーザー波長の上記の例示的な値の±１５ｎｍの範囲内でありうる。
【００５６】
したがって、赤色レーザーダイオードは、赤色レーザー放射を出射する。したがって、緑色レーザーダイオードは、緑色レーザー放射を出射する。したがって、青色レーザーダイオードは、青色レーザー放射を出射する。
【００５７】
一実施形態によれば、キャリアおよび／またはサブキャリアは、それぞれ、シリコンおよび／または亜硝酸アルミニウムを含む。シリコンおよび亜硝酸アルミニウムには、特に、キャリアおよびサブキャリアのフォトリソグラフィ処理が可能である技術的利点がある。
【００５８】
一実施形態では、キャリアおよび／またはサブキャリアは、それぞれ、フォトリソグラフィプロセスによって加工されている。
【００５９】
一実施形態によれば、キャリアおよび／またはサブキャリアは、それぞれ、電線、特に導電体トラック、および／または電気コンタクトを備え、それらは例えば、他の実施形態によれば、フォトリソグラフィ法によって製造される。
【００６０】
本発明の上記性質、特徴、および、利点、ならびにそれらの実現方法は、添付の図面に関連して詳細に説明される例示的な実施形態の以下の記述に関連してより明確かつ容易に理解可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】オプトエレクトロニクス照明装置の上面斜視図
【図２】図１のオプトエレクトロニクス照明装置の底面図
【図３】図１のオプトエレクトロニクス照明装置の詳細図
【図４】サブキャリアとキャリアとの電気的接触のあり得る形態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、同一の特徴には、同じ参照符号が使用されうる。
【００６３】
図１は、オプトエレクトロニクス照明装置１０１を示す。
【００６４】
オプトエレクトロニクス照明装置１０１は、キャリア１０３を備えており、キャリア１０３は、例えばシリコンまたは亜硝酸アルミニウムから形成されていてもよく、シリコンおよび／または亜硝酸アルミニウムを含んでいてもよい。キャリア１０３は概して、例えば、実装プレートとして構成されうる。
【００６５】
キャリア１０３は、平面的実装面１０５を有する。３つのサブキャリア１０７，１０９，１１１が、実装面１０５に配置されている。サブキャリア１０７，１０９，１１１は、直平行六面体の形状を有する。サブキャリア１０７，１０９，１１１は、例えば、シリコンおよび／または亜硝酸アルミニウムを含むか、または例えば、シリコンまたは亜硝酸アルミニウムから形成されている。サブキャリア１０７，１０９，１１１は、好ましくはサブマウントとして構成されている。特に、サブキャリア１０７，１０９，１１１は、それぞれ、プリント回路基板として構成されている。
【００６６】
レーザーダイオード１１３，１１５，１１７が、それぞれ、３つのサブキャリア１０７，１０９，１１１に配置されている。したがって、これは、赤色レーザーダイオードであるレーザーダイオード１１３がサブキャリア１０７に配置されていることを意味する。緑色レーザーダイオードであるレーザーダイオード１１５が、サブキャリア１０９に配置されている。青色レーザーダイオードとして構成されているレーザーダイオード１１７が、サブキャリア１１１に配置されている。したがって、ＲＧＢレーザー光源が、提供される、または形成される。
【００６７】
したがって、３つのレーザーダイオード１１３，１１５，１１７は、サブキャリア１０７，１０９，１１１によってキャリア１０３の実装面１０５に間接的に配置されている。この場合、レーザーダイオード１１３，１１５，１１７は、それぞれの進相軸が実装面１０５に平行に延びて形成されるように、対応するサブキャリア１０７，１０９，１１１に配置されている。各レーザーダイオードの遅相軸は、実装面１０５に直交して延びるように形成されている。
【００６８】
より明確にするために、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を含むデカルト座標系１１９が示されている。したがって、ｘ軸およびｙ軸は、実装面に平行に延びるｘｙ平面を形成している。したがって、これは、レーザーダイオード１１３，１１５，１１７のそれぞれの進相軸がｘｙ平面に平行に延びていることを意味する。
【００６９】
レーザーダイオード１１３，１１５，１１７のそれぞれによって出射されるレーザー放射には、シンボルを使って参照番号１４３，１４５，１４７が付されている。したがって、これは、赤色レーザーダイオード１１３によって出射される赤色レーザー放射が参照番号１４３によって表示されていることを意味する。緑色レーザーダイオード１１５によって出射される緑色レーザー放射は、シンボルを使って参照番号１４５によって表示されている。青色レーザーダイオード１１７によって出射される青色レーザー放射は、シンボルを使って参照番号１４７によって表示されている。
【００７０】
それぞれのレーザー放射１４３，１４５，１４７は、コリメータによってコリメートされる。この目的のために、第１のコリメータ１２１および第２のコリメータ１２３が、赤色レーザー放射１４３のビーム経路内に設けられている。同様に、第１のコリメータ１２５および第２のコリメータ１２７が、緑色レーザー放射１４５のビーム経路内に設けられている。同様に、第１のコリメータ１２９および第２のコリメータ１３１が、青色レーザー放射１４７のビーム経路内に設けられている。
【００７１】
第１のおよび第２のコリメータの順序は、対応するレーザー放射が最初に第１のコリメータを通って放射され、その後にのみ、第２のコリメータを通って放射される順序である。この場合、第１のコリメータ１２１，１２５，１２９は、進相軸の方向に偏光された対応するレーザー放射をコリメートするように構成されている。第２のコリメータ１２３，１２７，１３１は、遅相軸の方向に偏光された対応するレーザー放射をコリメートするように構成されている。
【００７２】
したがって、これは、進相軸の方向に偏光されたレーザー放射が最初にコリメートされ、その後にのみ、遅相軸の方向に偏光されたレーザー放射がコリメートされることを意味する。
【００７３】
一実施形態によれば、第１のコリメータ１２１，１２５，１２９および第２のコリメータ１２３，１２７，１３１は、シリンドリカルレンズである。
【００７４】
オプトエレクトロニクス照明装置１０１は、偏向光学系１３３（例えば、一般に偏向ミラー）をさらに備え、偏向光学系１３３は、それぞれが第２のコリメータ１２３，１２７，１３１を通って放射されたレーザー放射を偏向する。例えば、偏向光学系１３３は、レーザー放射を実装面１０５から遠ざけるように、例えば実装面１０５から直交方向に遠ざけて偏向するように構成されている。
【００７５】
図１の例示的な実施形態は、レーザーダイオード１１３，１１５，１１７の３つのコリメートされたレーザー放射に共通の偏向光学系１３３を示す。１つの一般的な例示的実施形態（図示せず）では、個別の偏向光学系が、コリメートされた各レーザー放射のために提供されうる。
【００７６】
さらに、オプトエレクトロニクス照明装置１０１は、レーザーダイオード１１３，１１５，１１７、コリメータ１２１，１２３，１２５，１２７，１２９，１３１、および偏向光学系１３３を包囲するハウジング１３５を備える。この場合、ハウジング１３５の形は、例えば、少なくとも部分的にキャリア１０３の外形、特に実装面１０５の外形に対応する形である。
【００７７】
図１では、ハウジング１３５は、上に（すなわち、Ｚ方向に）開口した状態で表わされる。一実施形態によれば、ハウジング１３５は、上記の開口した側において閉鎖または被覆され得、例えば、密閉されうる、または密封して被覆されうる。この場合、特に、この被覆部は、コリメートされ偏向されたレーザー放射を透過させるように少なくとも部分的に透明である。上記被覆部は、例えば、完全に透明である。
【００７８】
参照番号１３７が、キャリア１０３上および／またはハウジング１３５内の温度を検出しうるＮＴＣ温度センサを示す。ＮＴＣは、「Negative Temperature Coefficient；負の温度係数」を表わす。
【００７９】
さらに、導体トラック１３９および電気コンタクト１４１が実装面１０５に形成されている。有利なことに、レーザーダイオード１１３，１１５，１１７の電気的接触は、電気コンタクト１４１および導体トラック１３９を介してもたらされる。
【００８０】
図２は、図１のオプトエレクトロニクス照明装置１０１の底面図である。
【００８１】
キャリア１０３が十分に透明でないかまたは不透明であるため、サブキャリア１０７，１０９，１１１の、実装面１０５に対向する表面は実際には、底面図において視認不可能であるが、それでもこれらの表面には、それぞれの参照番号が付されている。これは、より良好な理解および図示を目的としている。
【００８２】
したがって、参照番号２０１が、サブキャリア１１１の、実装面１０５に対向する第１の表面を示す。参照番号２０３が、サブキャリア１０９の、実装面１０５に対向する第１の表面を示す。参照番号２０５が、サブキャリア１０７の、実装面１０５に対向する第１の表面を示す。
【００８３】
参照番号２０７が、サブキャリア１１１の、第１の表面２０１に直交して延びる第２の表面を示す。青色レーザーダイオード１１７は、この第２の表面２０７に配置されている。
【００８４】
参照番号２０９が、サブキャリア１０９の、第１の表面２０３に直交して延びる第２の表面を示す。緑色レーザーダイオード１１５は、この第２の表面２０９に配置されている。
【００８５】
参照番号２１１が、サブキャリア１０７の、第１の表面２０５に直交して延びる第２の表面を示す。赤色レーザーダイオード１１３は、この第２の表面２１１に配置されている。
【００８６】
図３は、図１のオプトエレクトロニクス照明装置１０１の詳細図である。
【００８７】
この詳細図は、サブキャリア１１１の第２の表面２０７に配置された青色レーザーダイオード１１７を示す。より明確にするために、ハウジング１３５は、図３に示されていない。
【００８８】
さらに、この詳細図は、第２の表面２０７に配置された第３の電気コンタクトパッド３０１を示す。第１のおよび第２の電気コンタクトパッドは、図４に図示される。図３における対応する図示は、明確にするために省略されている。
【００８９】
第３の電気コンタクトパッド３０１は、青色レーザーダイオード１１７のアノード３０３に電気接続されている。この電気接続は、ボンディングワイヤ３０５によって形成されている。したがって、アノード３０３の電気的接触は、第３の電気コンタクトパッド３０１の電気的接触によって行われることができる。
【００９０】
図３を参照してなされた青色レーザーダイオード１１７に関する説明は、赤色レーザーダイオード１１３および緑色レーザーダイオード１１５にも同様に当てはまる。赤色レーザーダイオード１１３および緑色レーザーダイオード１１５の場合にも、対応する第１の、第２の、および第３の電気コンタクトパッドが電気的接触のために設けられている。
【００９１】
図４は、サブキャリア４０１とキャリアの実装面（ここでは図示せず）との接触のあり得る形態を示す。図４に関する説明は、例えば、オプトエレクトロニクス照明装置１０１に当てはまる。したがって、図４の実施形態は、オプトエレクトロニクス照明装置１０１の中に設けられうる。したがって、これは、サブキャリア４０１が、例えばサブキャリア１０７，１０９，１１１の１つでありうることを意味する。サブキャリア１０７，１０９，１１１は、サブキャリア４０１と同様に構成されうる。
【００９２】
サブキャリア４０１は、実装された状態において実装面に対向する第１の表面４０３を有する。サブキャリア４０１は、第１表面４０３に直交して延びる第２の表面４０５を有する。レーザーダイオード４１１が、第２の表面４０５に配置されている。この場合、レーザーダイオード４１１は、実装された状態において、レーザーダイオード４１１の進相軸が第１表面４０３に平行に、ひいてはキャリアの平面的実装面に平行に延びるように第２の表面４０５に配置されている。
【００９３】
参照番号４０７が、第１表面４０３に設けられた、シンボルを使って表わされた層構造（layer arrangement）を示す。この層構造４０７は、電気的接触機能を有しており、したがって、少なくとも部分的に導電性である。例えば、層構造４０７は、はんだを含む。特に、層構造４０７は、接着機能または固定機能を備えており、その結果、サブキャリア４０１は、層構造４０７によって実装面に固定されている。したがって、層構造４０７は、特に、上述の機能に対応する機能性を有する複数の層を備える。
【００９４】
また、参照番号４０９が、第２の表面４０５に設けられた層構造を示す。レーザーダイオード４１１は、この層構造４０９に配置されている。層構造４０９は、特に、絶縁機能を有しており、その結果、レーザーダイオード４１１は、層構造４０９によってサブキャリア４０１から電気的に絶縁されている。特に、層構造４０９は、接着機能または固定機能を有する結果、レーザーダイオード４１１は、層構造４０９によって第２の表面４０５に固定されている。例えば、層構造４０９は、はんだを含む。層構造４０９は、電気的接触機能をさらに備えており、その結果、レーザーダイオード４１１の、特にレーザーダイオード４１１のカソード（図示せず）の電気的接触が層構造４０９によって可能になる。したがって、層構造４０９は、特に、上述の機能に対応する機能性を有する複数の層を備える。
【００９５】
さらに図４は、第１の電気コンタクトパッド４１３および第２の電気コンタクトパッド４１５を示す。これらの２つの電気コンタクトパッド４１３，４１５は、キャリアに、特に実装面に配置されている。レーザーダイオード４１１の電気的接触は、上記電気コンタクトパッド４１３，４１５によって可能になる。したがって、第２の電気コンタクトパッド４１５を層構造４０９に電気接続するはんだボール４１９が設けられており、その結果、はんだボール４１９により、レーザーダイオード４１１のカソードへの電気接続が形成されている。
【００９６】
第１の電気コンタクトパッド４１３と第３の電気コンタクトパッド４１７との電気接続を形成するはんだボール４１９が設けられている。この第３の電気コンタクトパッド４１７は、層構造４０９に配置されているが、電気的短絡を回避または防止するために層構造４０９からは絶縁されている。この第３の電気コンタクトパッド４１７は、ボンディングワイヤ４２３によってレーザーダイオード４１１のアノード４２１に電気接続されている。したがって、第１の電気コンタクトパッド４１３によるレーザーダイオード４１１のアノード４２１の電気的接触が可能になっている。
【００９７】
参照番号４２５が、レーザーダイオード４１１の、第１の表面４０３に対する高さを表わすための両方向矢印を示す。参照番号４２７が、レーザーダイオード４１１と第２の表面４０５の縁部４２９との縁部距離を、シンボルを使って表わすための両方向矢印を示す。参照番号４３１が、サブキャリア４０１の幅を、シンボルを使って表わすための両方向矢印を示す。
【００９８】
したがって、本発明は、特に、レーザーダイオード、特にレーザーチップを９０°回転して実装するアイデアであって、２つのシリンドリカルレンズと組み合わされたアイデアを含む。９０°回転して実装することは、レーザーダイオードを実装面またはサブキャリアに実装する従来の実装に関する（従来の方式の実装によれば、進相軸は、実装面に直交して、すなわちデカルト座標系１１９のｚ方向に延びている）。したがって、本発明によれば、レーザーダイオードが上記方式の実装に比して９０°回転されている結果、本発明の進相軸は、ｘｙ平面に平行になっている。
【００９９】
一実施形態によれば、コリメーションの機能性は、２つのシリンドリカルレンズ間で、一般に第１のコリメータと第２のコリメータとの間で分割されている。したがって、上記２つのシリンドリカルレンズは、それぞれ、遅相軸コリメーション（ＳＡＣ）および進相軸コリメーション（ＦＡＣ）のために使用、すなわち利用されている。進相軸に対する広がり角が大きいため、第１のコリメータ、すなわち、例えばＦＡＣシリンドリカルレンズが一般に既に、微小光学系を使用する場合にレーザーダイオードのレーザー出射面の非常に近くに実装されている必要がある。ここではレーザーダイオードが回転されているため、進相軸は、ｘｙ平面、すなわち、実装面に平行である。したがって、第１のコリメータ（例えばＦＡＣレンズ、特にＦＡＣシリンドリカルレンズ）を、平面的な（すなわちｘｙ平面における）調節プロセスで位置合わせすることができる。この位置合わせは、進相軸がｘｙ実装面に直交して延びる従来の実装方式と比較してはるかに容易である。
【０１００】
したがって、本発明によれば、使用される光学系（すなわちコリメータ）のレーザービーム（すなわちレーザー放射）に対する調節プロセスであって、調節がはるかに容易な調節プロセスの利点が実現される。したがって、従来の実装方式と比較して、高さ調節の問題は、レーザーダイオードを９０°回転することによってＳＡＣレンズ（一般に第２のコリメータ、例えば第２のシリンドリカルレンズ）に移される。しかしながら、この場合、公差の要件を満たすことが第１のコリメータ、すなわち例えばＦＡＣレンズの場合よりもはるかに容易である。一般に、レーザーダイオードのＳＡ（遅相軸）広がり角は、ＦＡ（進相軸）広がり角よりはるかに小さい（一般に２倍から５倍小さい）。２つのコリメータによるコリメーション後の円形スポットを目的とする場合、レーザー出射面からのＳＡＣ（遅相軸コリメーション）の距離が対応して大きくなり（すなわち、レーザー出射面に対するレーザー放射の距離が大きくなり）、その結果、公差の要件は同じ倍率で小さくなる。
【０１０１】
上記利点に加えられる、他の実施形態に係る第２のファクターは、レーザー出射面の、実装プラットフォーム（すなわち実装面）の上方の高さをより良好に調節できることである。これは、この実施形態においてサブキャリア（例えばサブマウント）が設けられていることが理由になっている。したがって、有利なことに、レーザーチップ（一般に、レーザーダイオード）は、サブキャリアがプラットフォームに、すなわち実装面に実装される前に、はるかに高い精度でサブキャリアに実装されうる。
【０１０２】
一実施形態によれば、サブキャリアを実装するために、はんだプロセスが使用される。したがって、これは、一実施形態によれば、サブキャリアが実装面にはんだ付けされているか、あるいはサブキャリアが実装面にはんだ付けされていることを意味する。
【０１０３】
一実施形態によれば、レーザーダイオードと実装面、すなわち実装プラットフォームとの電気的接触は、例えば、はんだジェット技術を使用することによって、すなわち、はんだジェットプロセスによって実現されうる（図４および対応する説明参照）。
【０１０４】
一実施形態によれば、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、微小光学系である。一実施形態によれば、第１のコリメータおよび第２のコリメータは、薄膜レーザービームはんだ付け（thin-film laser-beam soldering）によって実装面に実装されている。したがって、これは、例えば微小光学系のＦＡＣレンズおよびＳＡＣレンズ、特にＦＡＣシリンドリカルレンズおよびＳＡＣシリンドリカルレンズを薄膜レーザービームはんだ付けによって非常に速やかに実装することができることを意味する。
【０１０５】
好ましい例示的実施形態に基づき、本発明を詳細に例示および説明してきたが、本発明は、開示した例に限定されず、また、当業者によって、本発明の保護範囲から逸脱することなく、開示した例から他の変形形態が派生しうる。
【０１０６】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１５１０５８０７．３号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本明細書に援用される。
【符号の説明】
【０１０７】
１０１  オプトエレクトロニクス照明装置
１０３  キャリア
１０５  実装面
１０７  サブキャリア
１０９  サブキャリア
１１１  サブキャリア
１１３  赤色レーザーダイオード
１１５  緑色レーザーダイオード
１１７  青色レーザーダイオード
１１９  座標系
１２１，１２５，１２９  第１のコリメータ
１２３，１２７，１３１  第２のコリメータ
１３３  偏向光学系
１３５  ハウジング
１３７  ＮＴＣ温度センサ
１３９  導体トラック
１４１  電気コンタクト
１４３，１４５，１４７  レーザー放射
２０１，２０３，２０５  第１の表面
２０７，２０９，２１１  第２の表面
３０１  第３の電気コンタクトパッド
３０３  アノード
３０５  ボンディングワイヤ
４０１  サブキャリア
４０３  第１の表面
４０５  第２の表面
４０７，４０９  層構造
４１１  レーザーダイオード
４１３  第１の電気コンタクトパッド
４１５  第２の電気コンタクトパッド
４１７  第３の電気コンタクトパッド
４１９  はんだボール
４２１  アノード
４２３  ボンディングワイヤ
４２５  高さ
４２７  縁部距離
４２９  縁部
４３１  幅
【図１】
2018516452.tif 000003
【図２】
2018516452.tif 000004
【図３】
2018516452.tif 000005
【図４】
2018516452.tif 000006
【国際調査報告】
2018516452.tif 000007
2018516452.tif 000008
2018516452.tif 000009
2018516452.tif 000010
2018516452.tif 000011
2018516452.tif 000012