一种VCSEL发光器件制造技术

本实用新型专利技术涉及发光技术领域，公开了一种VCSEL发光器件，包括VCSEL发光芯片和透镜，VCSEL发光芯片和透镜之间具有空腔结构。透镜包括第一光学界面和第二光学界面。第一光学界面和第二光学界面为自由曲面，且与X、Y轴平面分别相交于第一椭圆和第二椭圆。第一椭圆的长轴、第二椭圆的短轴与Y轴平行；第一椭圆的短轴、第二椭圆的长轴与X轴平行；第一光学界面、第二光学界面的光轴与Z轴平行。本实用新型专利技术通过第一光学界面、第二光学界面的面形、曲率设置，使X、Y轴平面的光斑呈扁平分布，即光斑在X轴方向宽、Y轴方向窄，光强度呈现由中心向四周逐渐减弱，连续均匀。光能会聚到预设区域，有效提高亮度，减少两侧大角度光能的浪费，满足道路照明需求。路照明需求。路照明需求。

【技术实现步骤摘要】
一种VCSEL发光器件


[0001]本技术属于发光
，具体而言，涉及一种VCSEL发光器件。

技术介绍

[0002]半导体发光器件因为具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度等各方面的优点，被广泛的应用于各种照明设备中，尤其被应用于各种电子设备。常见的半导体光源包括LED光源、VCSEL光源等等。
[0003]VCSEL光源发散的立体角度很小，光角度一般在10
‑
30
°
之间，很适合应用于要求照射远、亮度高的道路照明场景。参照图7，现有的车辆照明光源存在：1、远处形成的光斑的能量分布呈中心弱、四周强，光能分布不均；2、光源发射的光在视野左右方向会照射到道路以外的两侧；在视野上下方向照射范围过宽，均造成光能浪费，无法满足道路照明要求。
[0004]基于上述，目前要解决的问题：如何使光能集中、均匀、连续照射，提高照射亮度；调整X、Y轴光斑距离，满足道路照明的要求。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种VCSEL发光器件，旨在解决现有技术中，VCSEL光源光能量分布不均、不连续，照度不够；减少光能量浪费，满足道路照明需求。
[0006]本技术是这样实现的，一种VCSEL发光器件，包括VCSEL发光芯片和设置于所述VCSEL发光芯片的输出光路上的透镜，所述VCSEL发光芯片和所述透镜之间具有空腔结构；
[0007]所述透镜包括输入光线的第一光学界面和输出光线的第二光学界面，所述第一光学界面和所述第二光学界面为自由曲面，所述第一光学界面和所述第二光学界面与X、Y轴平面分别相交于第一椭圆和第二椭圆；
[0008]所述第一椭圆的长轴、所述第二椭圆的短轴与Y轴平行，所述第一椭圆的短轴、所述第二椭圆的长轴与X轴平行，所述第一光学界面、所述第二光学界面的光轴与Z轴平行。
[0009]进一步的，所述第一光学界面的光轴与所述第二光学界面的光轴重合；
[0010]所述第一光学界面与Y轴、Z轴平面相交于第一曲线，所述第二光学界面与Y轴、Z轴平面相交于第二曲线；
[0011]所述VCSEL发光芯片的中心一定范围内的同一光线到达所述第一曲线、所述第二曲线并分别入射到第一入射点、第二入射点，所述第一入射点的曲率小于所述第二入射点的曲率。
[0012]进一步的，所述第一光学界面与X轴、Z轴平面相交于第三曲线，所述第二光学界面与X轴、Z轴平面相交于第四曲线；
[0013]所述VCSEL发光芯片的中心一定范围内的同一光线到达所述第三曲线、所述第四曲线并分别入射到第三入射点、第四入射点，所述第三入射点的曲率小于所述第四入射点的曲率；
[0014]所述VCSEL发光芯片的两侧一定范围内的同一光线到达所述第三曲线、所述第四曲线并分别入射到第五入射点、第六入射点，所述第五入射点的曲率大于所述第六入射点的曲率。
[0015]进一步的，所述透镜的侧面设置为易于制作的平面，所述侧面与所述第二光学界面连接。
[0016]进一步的，所述透镜的底面设置为便于与基板连接的平面，所述底面与所述第一光学界面连接。
[0017]进一步的，所述VCSEL发光芯片的发光面设有多个光锥孔，所述光锥孔陈列分布。
[0018]与现有技术相比，本技术提供的VCSEL发光器件具有如下有益效果：
[0019]本技术的第一光学界面、第二光学界面在X、Y轴平面形成第一椭圆和第二椭圆，第一椭圆的长轴、第二椭圆的短轴与Y轴平行设置，第一椭圆的短轴、第二椭圆的长轴与X轴平行设置。第一光学界面和所述第二光学界面为自由曲面，第一光学界面在Y、Z轴平面的曲线相对平缓、在X、Z轴平面的曲线相对陡，故光束经第一光学界面折射后整体在Y、Z轴方向的偏折角度小于在X、Z轴方向的偏折角度。第二光学界面设置为在Y、Z轴平面的曲线相对陡、在X、Z轴平面的曲线相对平缓，故光束经第二光学界面折射后在Y、Z轴方向的偏折角度进一步小于在Y、Z轴方向的偏折角度。
[0020]参照图8，在X、Y轴平面的光斑呈扁平分布，即光斑在X轴方向宽、Y轴方向窄，光强度呈现由中心向四周逐渐减弱，连续均匀。通过第一光学界面、第二光学界面的面形、曲率设置，使光能会聚到预设区域，减少两侧大角度光能的浪费，提高亮度，满足道路照明需求。
附图说明
[0021]图1是本技术提供的VCSEL发光器件的Y、Z轴剖面结构示意图及光路图；
[0022]图2是本技术提供的VCSEL发光器件的X、Z轴剖面结构示意图及光路图；
[0023]图3是本技术提供的VCSEL发光器件的X、Y轴剖面结构示意图；
[0024]图4是本技术提供的VCSEL发光器件的另一种X、Y轴剖面结构示意图；
[0025]图5是本技术提供的实施例1的Y、Z轴剖面结构示意图及光路图；
[0026]图6是本技术提供的实施例1的X、Z轴剖面结构示意图及光路图；
[0027]图7是现有技术提供的光能分布图；
[0028]图8是技术提供的VCSEL发光器件的光能分布图；
[0029]图中: 1
‑
VCSEL发光芯片；2
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透镜；21
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第一光学界面；211
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第一椭圆；212
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第一曲线； 213
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第三曲线；22
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第二光学界面； 221
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第二椭圆；222
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第二曲线；223
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第四曲线； 3
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空腔结构； A1
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第一入射点；B1
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第二入射点； C1
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第三入射点；C2
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第五入射点；D1
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第四入射点；D2
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第六入射点。
具体实施方式
[0030]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0031]以下结合具体实施例对本技术的实现进行详细的描述。
[0032]本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“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技术和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
[0033]参照图1
‑
8所示，为本技术提供的较佳实施例。
[0034]参照图1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VCSEL发光器件，其特征在于，包括VCSEL发光芯片（1）和设置于所述VCSEL发光芯片（1）的输出光路上的透镜（2），所述VCSEL发光芯片（1）和所述透镜（2）之间具有空腔结构（3）；所述透镜（2）包括输入光线的第一光学界面（21）和输出光线的第二光学界面（22），所述第一光学界面（21）和所述第二光学界面（22）为自由曲面，所述第一光学界面（21）和所述第二光学界面（22）与X、Y轴平面分别相交于第一椭圆（211）和第二椭圆（221）；所述第一椭圆（211）的长轴、所述第二椭圆（221）的短轴与Y轴平行，所述第一椭圆（211）的短轴、所述第二椭圆（221）的长轴与X轴平行，所述第一光学界面（21）、所述第二光学界面（22）的光轴与Z轴平行。2.如权利要求1所述的VCSEL发光器件，其特征在于，所述第一光学界面（21）的光轴与所述第二光学界面（22）的光轴重合；所述第一光学界面（21）与Y轴、Z轴平面相交于第一曲线（212），所述第二光学界面（22）与Y轴、Z轴平面相交于第二曲线（222）；所述VCSEL发光芯片（1）的中心一定范围内的同一光线到达所述第一曲线（212）、所述第二曲线（222）并分别入射到第一入射点（A1）、第二入射点（B1），所述第一入射点（...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，曹宇星，汪洋，李向阳，
申请(专利权)人：深圳循光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：