邊緣發(fā)射激光二極管(EELD)可在各種照明設備中實現(xiàn)，以提供高峰值功率和具有銳邊定義的快速調制速度。EELD以平行于用于形成EELD的半導體芯片的表面的方向傳播光，并在芯片裂開的邊緣處發(fā)射光

概述

公開了涉及包括邊緣發(fā)射激光二極管(EELD)的照明包的各種實施例。在一實施例中，照明包包括散熱器，該散熱器包括底座和從底座延伸的樁。照明包進一步包括被配置以生成照明光的EELD。EELD被安裝到樁的一側。該照明包進一步包括在與EELD隔開的位置處被耦合至底座的基底。該基底被電連接至EELD。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。此外，所要求保護的主題不限于解決在本公開的任一部分中所提及的任何或所有缺點的實現(xiàn)。

附圖簡述

圖1示出了包括邊緣發(fā)射激光二極管(EELD)的示例照明包。

圖2示出了包括EELD的另一示例照明包。

圖3示出了圍繞散熱器的樁的示例基底。

圖4示出了毗鄰散熱器的樁的另一示例基底。

圖5示出了包括安裝到散熱器的樁的相同側的多個EELD的示例照明包。

圖6示出了包括安裝到散熱器的樁的相對側的多個EELD的另一示例照明包。

圖7示出了示例飛行時間(TOF)深度相機。

圖8示出另一示例TOF深度相機。

圖9示出了其中可以實現(xiàn)照明包的示例計算系統(tǒng)。

詳細描述

如上所述，邊緣發(fā)射激光二極管(EELD)可在各種照明設備中實現(xiàn)以提供高峰值功率和具有銳邊定義的快速調制速度。具體地，EELD的高峰值功率可提供足夠的光以照亮環(huán)境用于成像目的。此外，例如，當EELD在飛行時間(TOF)深度相機中實現(xiàn)時，具有銳邊定義的快速調制速度可提供從環(huán)境返回的光的精準的測量。

EELD可在耦合至印刷電路板(PCB)的前表面的鋼容器中被封裝。然而，由于PCB是不良熱導體，圍繞EELD包的熱耦合器可被用于將熱從EELD驅散至位于PCB的后表面的熱沉。由此，散熱路徑從EELD包開始流動，通過熱耦合器，并圍繞PCB的前表面，以到達PCB的后表面上的熱沉。此長散熱路徑可轉化成在熱沉和EELD的激光結之間的大的溫差(例如，15-20攝氏度)。

在這樣的實現(xiàn)中，驅動器電路可在PCB的后表面和熱沉的中間被耦合。驅動器電路這樣的置位可允許從驅動器電路至熱沉的直接散熱路徑。然而，當驅動器電路用PCB從EELD包分開時，所產生的連接距離可導致高電感應。

另外，在EELD包的鋼罐和熱耦合器之間的金屬對金屬接口可作為在EELD的操作期間輻射發(fā)射的天線。照明設備可配備屏蔽裝置以吸收所輻射的發(fā)射。然而，這樣的屏蔽裝置可能給照明設備增加成本。

因此，本文公開了關于照明包的示例，該照明包包括可在各種照明設備中實現(xiàn)的EELD。更加具體地，所公開的照明包的各實現(xiàn)可被配置以相比以上描述的包更有效地從EELD散熱。此外，在一些實現(xiàn)中，照明包可提供相對于現(xiàn)在的包具有更低的電感的電信號。另外，在一些實現(xiàn)中，照明包可具有相對于現(xiàn)在的包更低的所輻射的發(fā)射，允許從實現(xiàn)此照明包的照明設備省略屏蔽裝置。如此，實現(xiàn)此照明包的照明設備的成本可少于使用現(xiàn)在的包的照明設備的成本。

圖1示出了可在照明設備中實現(xiàn)的示例照明包100。該照明包100可被置于PCB 102和熱沉104之間。照明包100包括具有底座108和從底座延伸的樁110的散熱器106。此外，EELD 112被安裝到樁110的一側。在所描繪的示例中，EELD 112被安裝到樁110的一側116使得照明光114沿著垂直于底座108的底面的方向從EELD被發(fā)出。然而，EELD可被安裝以沿著任意其他適合方向發(fā)射光。

在一些實現(xiàn)中，EELD 112可向環(huán)境直接發(fā)射照明光而不使用另外的光學器件引導該照明光。同樣，在一些實現(xiàn)中，從EELD發(fā)射的照明光可由光學器件引導至環(huán)境。例如，EELD可被安裝到平行于底座108的樁的頂部表面118，并且光學器件可被置位以將照明光轉向環(huán)境。

在一些實現(xiàn)中，EELD 112可被直接安裝至樁110的一側116。此外，在一些實現(xiàn)中，EELD 112可被安裝在基臺120，且基臺可被耦合至樁110的一側116?；_120可便利散熱器106的樁110上的EELD的表面的安裝。例如，基臺120可具有用于幫助降低材料界面應力的匹配EELD 112的熱膨脹系數(shù)(CTE)。基臺120由任意合適的熱傳導材料制成，以使熱量從EELD上耗散掉以便促進更低的工作溫度。在一個非限制示例中，EELD可至少部分由砷化鎵形成，基臺可至少部分由氮化鋁形成，而散熱器可至少部分由銅形成。EELD、基臺和/或散熱器中使用的材料的其他非限制示例，包括但不限于砷化鎵、氮化鋁、硅、銅和銅合金。

EELD 112包括提供到基底126的電連接的陽極122和陰極124。在一些實現(xiàn)中，(在被包括時)陽極和/或陰極可被置于基臺120上。例如，電極和/或基臺的頂面可以被金屬化以便與EELD電連接。具體而言，EELD112可以例如通過粘結處理被粘結到陰極124。此外，EELD可被電連接至陽極122，且在一些示例中可利用多個粘結線。

基底126可被電連接至EELD 112的陽極122和陰極124，以提供EELD 112和PCB 102的控制電路以及驅動器電路132之間的金屬化電連接。該基底可用任何合適的方式被電連接至陽極和陰極。例如，多個導電金屬(例如，金)導線可分別被連接在基底和陽極及陰極之間。在一個特定示例中，基底可經由兩條導線被連接至陽極并且基底可經由四條導線被連接至陰極。相對于利用單條導線連接的配置，多條導線的使用可幫助降低提供給EELD的電信號中的感應損耗。

基底126可在與EELD 112隔開的位置處被耦合至底座108。作為一個示例，基底126可經由熱界面材料130被耦合至散熱器106的底座108的頂部表面128。在相對于樁和EELD的各種配置中，該基底可位于散熱器的底座上，如將在下文參考圖3和4更詳細地討論的。當在圖1和2的朝向中時，以上使用的術語“頂部表面”指代該設備，且不旨在暗示在使用時該設備具有任何特定朝向。

繼續(xù)圖1，熱沉104被描繪為經由散熱器106的底座108的底表面134(參考圖1的朝向)直接耦合至照明包100。在散熱器和熱沉之間的熱接口可允許從EELD至熱沉的短的、直接的熱擴散路徑。這樣的配置可提供相對于其中熱通過環(huán)繞PCB以耦合至熱沉的熱耦合被驅散的配置而言更有效的散熱。

照明包100可經由多個焊盤135被耦合至PCB 102。所述多個焊盤135可以被用于將PCB 102電連接到EELD 112和/或物理地將PCB連接到基底。在圖1的示例中，多個焊盤135在基底126和PCB 102之間耦合，使得照明包被置于PCB和熱沉之間。在這樣的配置中，EELD可通過開口136發(fā)射照明光114的光束，該開口136延伸穿過PCB 102以照亮周圍環(huán)境。在其他示例中，樁110可被置于PCB 102的邊緣附近使得照明光被發(fā)射到PCB 102的邊緣以外。在這樣的示例中，開口136可以在PCB 102中被省略。

驅動器電路132可被安裝到PCB 102且通過PCB 102電連接至照明包100.在一個示例中，EELD 112由砷化鎵制成，并且驅動器電路由硅制成。驅動器電路132可被配置以將工作電流傳遞給EELD 112來為EELD供電。具體而言，驅動器電路132可被配置以從PCB 102的控制電路接收經調制的輸入信號。驅動器電路132可用作電流源以將經調制的輸入信號傳遞給EELD 112。例如，EELD 112可以將照明光生成為對應于經調制的輸入信號的脈沖串。EELD可以以任何適合的調制速度和/或頻率生成照明光而不背離本公開的范圍。

圖2示出了另一示例照明包200。對應于照明包200的那些組件的照明包100的各組件以相同的方法標識且不予以詳細描述。照明包200與照明包100不同在于驅動器電路132’被包括在照明包200中并被直接耦合至散熱器106。底座108可包括頂部表面128中的剪切塊202以空間上容納驅動器電路132’，使得驅動器電路被置于基底126和底座108之間。如此，驅動器電路132’可被配置以將工作電流經由基底126傳遞給EELD 112。在此實現(xiàn)中，驅動器電路可具有到熱沉的直接散熱路徑和不經過PCB到EELD的傳遞信號路徑。

圖3和4示意性地示例了相對于照明包中的散熱器的樁置位的基底的配置。每張圖示出了包括從散熱器的底座突出的基底和樁的平面的橫截面。在圖3示出的一個示例中，基底302圍繞平面中的樁延伸。具體而言，基底302可在平面中在樁的全部四側上圍繞樁304。在圖4示出的另一示例中，基底402被置于毗鄰樁404，使得基底部分圍繞樁。在一些實現(xiàn)中，該基底可毗鄰樁的僅僅一側。在一些實現(xiàn)中，該基底可毗鄰樁的兩側或更多側。將會理解，基底可在散熱器的底座上具有相對于樁的任何適合位置而不偏離本公開的范圍。

在一些實現(xiàn)中，照明包可包括多個EELD。這樣的實現(xiàn)可應用于其中照明光被發(fā)射經過長距離和/或被用于照亮大的空間的環(huán)境。圖5和6示出了用于照明包中的多個EELD的不同示例安裝配置。在圖5的示例中，照明包500包括第一EELD 502和第二EELD 504，兩者均被安裝到樁508的相同側506.第一EELD 502和第二EELD 504可被并聯(lián)電連接至基底510。此外，第一EELD 502和第二EELD 504可具有公共陽極512和陰極514，如圖5所描繪的，或者可具有任何其他適合的電連接。

在圖6的示例中，照明包600包括第一EELD 602和被安裝到散熱器的樁606的相對側上的第二EELD 604。在此示例中，第一EELD 602被安裝到具有矩形橫截面的散熱器樁的第一側608，而第二EELD 604被安裝到與第一側相對的第二側610。然而，將會理解第一和第二EELD可被安裝到具有任何適合橫截面形狀的樁的任何適合側。如圖6的示例，第一EELD 602和第二EELD 604可并聯(lián)地電連接至基底612，且由此可共享公共陽極614和陰極616，或可具有任何其他適合的電連接。

在一些實現(xiàn)中，可為多個EELD包配置基于功率特性選擇EELD，該功率特性在制造期間基于針對晶片級的每個二極管收集的數(shù)據(jù)被確定。例如，二極管可基于來自相同的晶片、來自不同晶片上的相鄰位置，或基于任何其他適合二極管電關系而被選擇。此外，在一些實施例中，EELD可被選擇以具有類似電流或電感特性。另外，在一些實施例中，EELD可被選擇以具有所求平均為適合電感級的相對的電感特性。通過匹配在照明包中使用的EELD，可按需獲得相似的光學光和脈沖特性。

在一些實現(xiàn)中，在圖5和6中描述的多個EELD配置可在圖1和2示出的照明包中使用。此外，在一些實現(xiàn)中，圖5和6中描述的多個EELD配置可在常規(guī)包中使用，在常規(guī)包中多個EELD被容納在金屬罐中或其他這樣的包裝中。

圖7示意性地示出其中照明包702可被實現(xiàn)作為光源的示例飛行時間(TOF)深度相機700。該TOF深度相機可以被配置，以從由被照明包702發(fā)射的照明光照明的圖像環(huán)境中收集圖像數(shù)據(jù)。TOF深度相機700包括具有安裝表面706的熱沉704。照明包702和深度傳感器模塊708可以被安裝到熱沉704的安裝表面706。照明包702可以與安裝表面706上的深度傳感器模塊708間隔開以允許在所述各模塊之間的空氣流動，以便將熱從所述各模塊耗散到熱沉704。而且，照明包702可與安裝表面上的深度傳感器模塊708間隔開一合適的距離以禁止雜散光從照明包泄漏到深度傳感器模塊。在一些實現(xiàn)中，壁壘被置于在照明包和深度傳感器模塊之間，以防止雜散光干擾深度傳感器模塊。

照明包702包括PCB 710、散熱器712、EELD 714、基底716、驅動器電路718和擴散器720。散熱器712可包括底座722和從底座延伸的樁724。底座722可被直接耦合至熱沉704，并置于熱沉和PCB 710中間。EELD 714可被安裝到樁724，并可被配置以通過開口728發(fā)射照明光726，該開口728延伸穿過PCB 710并進入環(huán)境730。

驅動器電路718可被安裝到散熱器的底座722且被置于底座和基底716中間。驅動器電路718可經由基底716被電連接至EELD 714。通過將驅動器電路直接安裝到散熱器的底座上，驅動器電路和EELD之間的距離可相對于其中驅動器電路被安裝在PCB上的配置而言減少。因此，由驅動器電路提供的電信號的電感可相對于其中驅動器電路被分開地安裝的配置而言減少。此外，相對于其中驅動器電路被安裝在PCB上的配置而言，與散熱器的直接熱連接可提供更有效的熱傳遞。

驅動器電路718可被配置以將工作電流傳遞給EELD 714來為EELD供電。具體地，驅動器電路718可被配置以接收經調制的輸入信號732，并可以用作為電流源以將經調制的輸入信號傳遞給EELD 714。例如，EELD 714可以將照明光作為對應于經調制的輸入信號的脈沖串來發(fā)射。EELD可以以任何適合的調制速度生成照明光而不背離本公開的范圍。

基底716可經由多個焊盤717被耦合至PCB 710。多個焊盤717可提供基底716和PCB 710之間的機械耦合以及電耦合。

EELD 714可向照明包702的擴散器720發(fā)射相干照明光束，并且該擴散器可散射光以提供給環(huán)境730。擴散器720將照明光擴散遍及所述環(huán)境以高效利用EELD 714的光功率。由EELD所提供的相干光可以具有適當?shù)恼彰骶鶆蛐蕴匦?例如斑點噪聲抑制、衍射偽像和莫爾條紋的減少)，這可以簡化用于產生散射光以照亮環(huán)境730的照明光學器件的設計(例如擴散器720)。

由照明包702提供給環(huán)境730的光可以被環(huán)境中的對象(諸如對象734)反射回。深度傳感器模塊708可以被配置為接收從環(huán)境730返回的光(包括對象734反射回的光)。深度傳感器模塊708包括一個或多個透鏡736、帶通濾波器(BPF)738和圖像傳感器740。所述一個或多個透鏡736可以被配置為引導返回的光通過帶通濾波器738并到圖像傳感器740。圖像傳感器740可以被安裝到熱沉704。圖像傳感器740可以被配置成檢測從環(huán)境反射的照明光的至少一部分。具體而言，每個傳感器像素可以通過以下來用作測距單元：將在該像素處的傳入光(例如，主要是從所述環(huán)境反射的經調制的激光)生成的信號與經調制的輸入信號732混合、產生反射光的相移(或時延)的信息，并因此產生從圖像傳感器740到環(huán)境730中的對象734的距離。

相對于其中EELD被安裝到PCB的一側而熱沉被安裝到PCB的另一側的配置而言，這樣的配置可提供熱沉和EELD之間的更有效的熱連接，因為來自EELD的熱可被傳輸給熱沉而沒有流經PCB或環(huán)繞PCB的熱耦合器。相對于具有較低效的至熱沉的熱傳輸?shù)脑O計，這樣有效的熱傳輸進而可幫助降低激光結溫度，并由此增加了EELD的工作效率。而且，這樣的配置允許在PCB的布局方面的靈活性，減少了EELD的回線電感。因為熱沒有通過PCB傳送到熱沉，可以使用標準PCB材料(例如FR4)來取代更加昂貴的熱傳導PCB材料。例如，PCB可以由具有比2瓦特/(米-開爾文)更少的熱傳導率的材料制成。

圖8示意性地示出另一示例TOF深度相機800。TOF深度相機800中的可以與TOF深度相機700的那些組件實質相同的各組件以相同方式來標識且不再進一步描述。然而，將注意到在本公開的不同實現(xiàn)中以相同方式標識的各組件可以是至少部分不同的。

TOF深度相機800包括其中驅動器電路718被安裝到PCB 710的照明包702。具體地，PCB 710具有第一側802和與第一側相對的第二側804。驅動器電路718可被安裝到PCB 810的第一側802，并且基底716可經由多個焊盤717被耦合至第二側804。驅動器電路718和EELD 714之間的電氣路徑可行進通過PCB 710、多個焊盤717和基底716。

此配置可被用于其中照明包被模塊化地構造而沒有驅動器電路的實現(xiàn)。這樣的配置可提供相對于包括驅動器電路的配置更低成本的照明包。此外，以上描述的TOF深度相機可具有包括多個EELD的照明包而不偏離本公開的范圍。

在此描述的實現(xiàn)可被并入計算系統(tǒng)的輸入子系統(tǒng)。圖9示例性地示出其中TOF深度相機(或包括以上描述的照明包的另一照明設備)可被包括的非限制示例計算系統(tǒng)900。以簡化形式示出了計算系統(tǒng)900。計算系統(tǒng)900可采取以下形式：一個或多個個人計算機、服務器計算機、平板計算機、家庭娛樂計算機、網(wǎng)絡計算設備、游戲設備、移動計算設備、移動通信設備(例如，智能電話)和/或其他計算設備。

計算系統(tǒng)900包括邏輯機902和存儲機904。計算系統(tǒng)900可任選地包括顯示子系統(tǒng)906、包括照明設備910的輸入設備子系統(tǒng)908、通信子系統(tǒng)912和/或在圖9中未示出的其他組件。

邏輯機902包括被配置成執(zhí)行指令的一個或多個物理設備。例如，邏輯機可被配置成執(zhí)行作為以下各項的一部分的指令：一個或多個應用、服務、程序、例程、庫、對象、組件、數(shù)據(jù)結構、或其它邏輯構造。這種指令可被實現(xiàn)以執(zhí)行任務、實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型、轉換一個或多個部件的狀態(tài)、實現(xiàn)技術效果、或以其它方式得到期望結果。

邏輯機可包括被配置成執(zhí)行軟件指令的一個或多個處理器。作為補充或替換，邏輯機可包括被配置成執(zhí)行硬件或固件指令的一個或多個硬件或固件邏輯機。邏輯機的處理器可以是單核或多核，且在其上執(zhí)行的指令可被配置為串行、并行和/或分布式處理。邏輯機的各個組件可任選地分布在兩個或更多單獨設備上，這些設備可以位于遠程和/或被配置成進行協(xié)同處理。邏輯機的各方面可由以云計算配置進行配置的可遠程訪問的聯(lián)網(wǎng)計算設備來虛擬化和執(zhí)行。

存儲機904包括被配置成保存可由邏輯機執(zhí)行以實現(xiàn)各種方法和過程的指令的一個或多個物理設備。在實現(xiàn)這些方法和過程時，可以變換存儲機904的狀態(tài)(例如，保存不同的數(shù)據(jù))。

存儲機904可以包括可移動和/或內置設備。存儲機904可包括光學存儲器(例如，CD、DVD、HD-DVD、藍光盤等)、半導體存儲器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁存儲器(例如，硬盤驅動器、軟盤驅動器、磁帶驅動器、MRAM等)等等。存儲機904可包括易失性、非易失性、動態(tài)、靜態(tài)、讀/寫、只讀、隨機存取、順序存取、位置可尋址、文件可尋址和/或內容可尋址設備。

存儲機904包括一個或多個物理設備。然而，本文描述的指令的各方面可另選地通過不由物理設備在有限時長內持有的通信介質(例如，電磁信號、光信號等)來傳播。

邏輯機902和存儲機904的各方面可被一起集成到一個或多個硬件邏輯組件中。這些硬件邏輯組件可包括例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、程序和應用專用的集成電路(PASIC/ASIC)、程序和應用專用的標準產品(PSSP/ASSP)、片上系統(tǒng)(SOC)以及復雜可編程邏輯器件(CPLD)。

在被包括時，顯示子系統(tǒng)906可用于呈現(xiàn)由存儲機904保存的數(shù)據(jù)的視覺表示。該視覺表示可采用圖形用戶界面(GUI)的形式。由于本文所描述的方法和過程改變了由存儲機保持的數(shù)據(jù)，并由此變換了存儲機的狀態(tài)，因此同樣可以轉變顯示子系統(tǒng)906的狀態(tài)以視覺地表示底層數(shù)據(jù)的改變。顯示子系統(tǒng)906可以包括使用實質上任何類型的技術的一個或多個顯示設備?？蓪⒋祟愶@示設備與邏輯機902和/或存儲器機904組合在共享封裝中，或者此類顯示設備可以是外圍顯示設備。

在包括輸入子系統(tǒng)908時，輸入子系統(tǒng)908包括諸如鍵盤、鼠標、觸摸屏或游戲控制器之類的一個或多個用戶輸入設備或者與其對接。在一些實現(xiàn)中，輸入子系統(tǒng)可以包括所選擇的自然用戶輸入(NUI)部件或與其對接，諸如照明設備910。在一個示例中，照明設備910是如此處所描述的TOF深度相機。這種元件部分可以是集成的或外圍的，并且輸入動作的轉導和/或處理可以在板上或板外被處理。NUI部件的示例可包括用于語言和/或語音識別的話筒；用于機器視覺和/或姿勢識別的紅外、色彩、立體顯示和/或深度相機；用于運動檢測和/或意圖識別的頭部跟蹤器、眼睛跟蹤器、加速計和/或陀螺儀；以及用于評估腦部活動的電場感測部件。

當包括通信子系統(tǒng)912時，通信子系統(tǒng)912可被配置成將計算系統(tǒng)900與一個或多個其他計算設備通信地耦合。通信子系統(tǒng)912可以包括與一個或多個不同通信協(xié)議兼容的有線和/或無線通信設備。作為非限制性示例，通信子系統(tǒng)可被配置成用于經由無線電話網(wǎng)絡或者有線或無線局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)來進行通信。在一些實現(xiàn)中，通信子系統(tǒng)可允許計算系統(tǒng)900經由諸如因特網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡將消息發(fā)送至其他設備以及/或者從其它設備接收消息。

此處描述的配置和/或方法是作為示例呈現(xiàn)的，這些具體實現(xiàn)或示例不應被視為限制性的，因為許多變體是可能的。此處描述的具體例程或方法可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個。如此，所示和/或所述的各種動作可以以所示和/或所述順序、以其它順序、并行地執(zhí)行，或者被省略。同樣，上述過程的次序可以改變。

本公開的主題包括各種過程、系統(tǒng)和配置以及此處公開的其它特征、功能、動作和/或屬性、以及它們的任一和全部等價物的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。