发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发光装置，尤指一种可以发出预定波长范围光谱的发光装置。
背景技术：
自从1970年美国康宁公司完成每公里传输信号损失小于20db的光纤，商用的光纤系统于1980年开始小规模测试，于今，光纤技术早已大量应用于远距离、高多工信的讯号传递；同时，也以其具有传送损失小、具透工性、耐久性与耐候性佳等等优点，而被应用于感测、照明、号志等等民生用途上。
如图1所示，以往应用于光纤的照明装置1，包括一反射镜11、一菱镜装置12、一设于该反射镜11与该菱镜装置12间的光源13，及一与该菱镜装置12相串接的光纤14。
该反射镜11包含一具有一焦点111与一主轴112的反射凹面113，可将通过焦点111行进的光而接触到该反射凹面113的光反射，使其继续平行于主轴112行进。
该菱镜装置12可将通过的光线彼此通过一中心点121地聚集。
该光源13设置于该反射凹面113的焦点111位置上，可均匀向整个空间中发射出白光，且部分发出的光由该反射镜11的反射凹面113反射平行于该反射凹面113的主轴112行进，而通过该菱镜装置12时向该中心点121聚集；部分直接通过该菱镜装置12的光线，则直接通过该菱镜装置12时向该中心点121聚集。
该光纤14可传导光波，包含相反的一接受端141与一发射端142，该接受端141连结在该菱镜装置12的中心点121上，且可将聚集在该中心点121的光导引进入该光纤14中而发散至外界，而供照明或显示等民生用。
由于光纤14传导光时的能量损耗极小，所以几乎可以将光纤14依所需任意延长，而将发射端142移动至所需位置照明、显示，所以上述照明装置1已大量应用于一般医学用的内视镜、专业照明用等等，或将光纤14邻近发射端142的部分依所需，破坏光纤14的一包覆层(图中未示出)，使光无法全反射而透射至外界，以达到显示的目的，而应用于例如广告看板上。
然而，以往照明装置1的光源13，一般都是白炽灯，仅具有极低的发光效率，也就是说，该光源13发光的过程中，只将极小部份的能量成功的转换成光波形式，而将大部分的能量浪费掉(一般是以热的形式浪费)，同时，成功转换的光波，又有部分散逸掉，只有极少部分由反射镜11、菱镜装置12成功导引至光纤14中，由光纤14导引至预定位置显示、发光，因此，以往照明装1若欲提高照明或显示效果，必须增加光源13的发光功率，但如此一来又极浪费能量，不符商业所需。
此外，由于光源13本身的体积与光纤14的接受端141并不匹配，也使得光源13发出的光不但容易大部分散逸，同时不易集中导引至光纤14中，而必须增加如反射镜11、菱镜装置12等结构，而使得照明装置1的发光效率不符所需，同时也具有体积无法缩减，使用不便等缺点。
再者，照明装置1的光源13所发出的光一般是白光，也就是混合波长(multi-wavelength)，波长范围介于4×10-7至7×10-7m的混合色光，而无法适用于需要某些特定光波范围，例如远红外线(波长约10-4~10-3m)、紫外线(波长约10-8~10-7m)，或单色光(红光、蓝光、绿光....)..等等特殊照明仪器，例如医学上用的内诊镜、光电业界用以分光检示色度的检测机台等等的特殊需求。同时，也由于光源13本身的体积与光纤14的接受端141并不匹配，以至于即使采用数个个可发出不同颜色、特定波长的灯，仍然无法由光纤14的发射端142得到所需波长的光波。所以，以往照明装置1仍有许多缺点需要研究改进，而为当前业者急思改善的目标。

实用新型内容本实用新型的目的是为了提供一种可发出特定波长范围的光波，且可与光源相匹配，并提高发光功率的发光装置。
为达到上述目的，本实用新型提供一种发光装置，包含一光源模块，及一与该光源模块相串接的光导装置，其特征在于该光源模块具有数个可分别发出一预定波长范围的光波的发光晶片，该光导装置具有相反的一接受部与一发散部，及一连结该接受部与发散部的传导部，且该接收部与该光源模块相连结。
所述的发光装置，其特征在于该发光装置更包含一界定出一装设空间的屏蔽罩，该光源模块与该光导装置的接受部是共同容设于该屏蔽罩中，且该光导装置的发射部是相对远离该屏蔽罩。
所述的发光装置，其特征在于该发光装置更包含一与该光源模块电连结以分别控制该数个发光晶片的控制装置。
所述的发光装置，其特征在于该控制装置包含至少一可选择性地分别控制该数个发光晶片的驱动集成电路。
所述的发光装置，其特征在于该发光装置更包含一与该光源模块相贴靠的散热装置。
所述的发光装置，其特征在于该散热装置是一致冷器。
所述的发光装置，其特征在于该散热装置是一以温差产生电流的热电致冷器。
所述的发光装置，其特征在于该散热装置具有多数间隔设置的散热鳍片。
所述的发光装置，其特征在于每一发光晶片发出的光波是介于10-7与10-5米间。
所述的发光装置，其特征在于该发光晶片发出的光波是选自于下列光波紫外线、可见光，及红外线。
所述的发光装置，其特征在于该发光晶片所发出的光波是选自于下列光波红色可见光、蓝色可见光，及绿色可见光。
所述的发光装置，其特征在于该数个发光晶片是共同集成一半导体晶片。
所述的发光装置，其特征在于该半导体晶片更具有多数用以控制该数个发光晶片可选择性地发出光波的集成电路。
所述的发光装置，其特征在于该发光晶片是选自于下列发光二极管，及激光二极管。
所述的发光装置，其特征在于该激光二极管是选自于下列垂直共振腔面设型激光二极管，及边射型激光二极管。
所述的发光装置，其特征在于该发光二极管是选自于下列边射型发光二极管，及面射型发光二极管。
所述的发光装置，其特征在于该数个发光晶片是均匀地排列成一圆形。
所述的发光装置，其特征在于该数个发光晶片是均匀地排列成一矩形。
所述的发光装置，其特征在于该光导装置是一可传导光的光导管。
所述的发光装置，其特征在于该光导管是一光纤。
所述的发光装置，其特征在于该光导装置包含多数光纤，每一光纤包含相反的一接受端与一发散端，且每一光纤的接受端是对应连结该每一发光晶片。
所述的发光装置，其特征在于该光导装置包含多数光纤，每一光纤包含相反的一接受端与一发散端，且其中至少一光纤的接受端是对应连结其中的一发光晶片。
所述的发光装置，其特征在于该光导装置包含多数光纤，每一光纤包含相反的一接受端与一发散端，且其中一光纤的接受端是对应连结该数个发光晶片。
本实用新型的发光装置，包含一具有多数发光晶片的光源模块，及一与该光源模块相串接的光导装置。该光源模块的每一发光晶片分别发出一预定波长范围的光波，该光导装置具有相反的一接受部与一发散部，及一连结该接受部与发散部的传导部，该接收部与该光源模块相连结，使该些发光晶片发出的光波由该接收部进入该传导部，且该些光波在该传导部中相互混合成一具有一发射波长范围的发射光谱并被传导至该发散部，该发散部将该发射光波发射至外界。

图1是一示意图，说明以往照明装置的构造。
图2是一示意图，说明本实用新型发光装置第一较佳实施例的构造。
图3是一第二图的一局部立体放大图，说明一光源模块的多数发光晶片与一光导装置连结的情形。
图4一局部放大立体图，说明一光源模块的多数发光晶片排列构造。
图5是一局部放大立体图，说明一光源模块多数发光晶片的排列构造。
图6是一示意图，说明本实用新型发光构造第二较佳实施例的构造。
图7是一立体剖视图，说明一垂直共振腔面设型激光二极管的态样。
图8是一示意图，说明图7中垂直共振腔面设型激光二极管的构造。
具体实施方式下面通过最佳实施例及附图对本实用新型具有低摩擦阻力绕线机的线材导引装置进行详细说明，附图中如图2所示，本实用新型发光装置2的第一较佳实施例，包含一光源模块2 1、一光导装置22、一界定出一装设空间231的屏蔽罩23、一控制装置24，及一散热装置25，可发出预定波长范围的光波，而应用于感测、照明、号志等等民生用途上。
该光源模块21是容装于该屏蔽罩23的装设空间231中，具有多数发光晶片211，该每一发光晶片211分别可发出一预定波长范围的光波。在本例中，该每一发光晶片211是三可分别发出红色可见光、蓝色可见光，及绿色可见光的发光二极管。
上述发光晶片，可直接选自目前研发使用中，发出的光波范围是介于10-7与10-5米间的垂直共振腔面设型激光二极管(VerticalCavity Surface Emitting Laser)，或边射型激光二极管(Edge-Emitting Semiconductor Laser)，或边射型发光二极管(Edge-Emitting Light Emitting Diode)，或面射型发光二极管(Surface-Emitting Light Emitting Diode)，熟悉光电技艺人士皆知，在此波长范围下，可轻易选择发光晶片发出光波是紫外线、可见光，或红外线，也可以选择发出的光波是红色可见光、蓝色可见光，或绿色可见光，或者是以目前业界技术极为成熟的半导体制程技术，积集制成包含该些发光晶片211的半导体晶片，以缩减光源模块21本身的体积。由于此部份技艺并非本实用新型的重点所在，故不一一详加说明。
此外，该些发光晶片211的排列方式，由于本实施例仅有三发光晶片，因此，只能排列成如图3所示的三角状，而当发光晶片211数目多时，则可视需要排列成如图4所示的矩形，或是如图5所示的圆形，当然也可以排列成任意形状，由于此部份仅为简单位置的设计变更，故在此不再多加举例赘述。
该光导装置22可传导光波，包含相反的一接受部221与一发散部222，及一连结该接受部221与发散部222的传导部223，该接受部221由三接受端224集束而成，且每一接收端224与该光源模块21其中的一发光晶片211相对应连结，而与该光源模块21共同容装于该装设空间231中，使该光源模块21发出的光波由该接收部221进入，而在该传导部223中相互混合成一具有一发射波长范围的发射光谱并被传导至该发散部222，再由该发散部222将该发射光波发射至外界。
在本例中，由于该三发光晶片211分别发射出红、蓝、绿三色可见光，所以在该发散部222是显示出相互混合后的白色光谱，若是例如发出红色可见光的发光晶片211间歇发光，则在该发散部222显示间歇的的白色光谱(红光+蓝光+绿光)与青色光谱(蓝光+绿光)，也可以控制不同的发光晶片211以各种方式发光，而显示出各种预定不同颜色的光谱，在此不再一一举例说明。当然，倘若该些发光晶片211是选用发出光波波长范围10-7至4×10-7m的紫外光，由于每一发光晶片211所发出的光波长总会有些许误差，因此在该光导装置22中相互干涉后，会得到一波长范围稳定而均匀的紫外光，由该发散部222发射至外界，而更适用于特定例如医疗侦测、检测分光用，由于此种选用搭配众多，在此不再多加举例说明。
再者，光导装置22可以直接采用单一光纤或多数光纤的方式集束而成光缆，并将每一光纤对应连结其中一发光晶片211，使发散部222发射至外界的光波，是显示每一发光晶片211的特定光波范围，或其中一根光纤对应连结预定数目的发光晶片211，而显示上述各发光晶片211相互干涉融合的结果，由于此种连接方式众多，在此不再多加举例赘述。
该控制装置24与该光源模块21相电性连接，包含至少一驱动集成电路(drive IC)，及一可写入多数程式以控制该等驱动集成电路的计算器(图中未示出)，而可由该计算器写入的程式控制该些驱动集成电路，而选择性地分别使该些发光晶片211依所需发出光波。
该散热装置25是一以温差产生电流的热电致冷器，包含多数间隔设置以增加与外界接触面积的散热鳍片251，装设于该屏蔽罩23的一外表面上，而将光源模块21所产生的热排离该发光装置2至外界。
本实用新型发光装置2实际使用时，是先以控制装置24控制光源模块21的多数发光晶片211发光，并由散热装置25将光源模块21发出的热导引至外界，以免过热使发光装置2烧毁，再以光导装置22将光源模块21的光导引使其相对远离光源模块21位置，而在另一预定位置发光显示，由于光源模块21是以多数发光晶片211所组成，因此光导装置22可完全密封连结该些发光晶片211，使该等发光晶片211所发出的光完全导引至光导装置22中，再传导于预定位置发散至外界，而获得最大的发光功率，以发光二极管为例，由于其体积极小，可将每一发光二极管的发光部嵌入该接受部221中，使其发出的光波完全进入该光导装置22中，再由发散部222发散至外界，而达到照明或显示等目的。
如图6所示，本实用新型发光装置的第二较佳实施例，是与该第一较佳实施例相似，其不同处仅在该发光装置2’更包含一聚光装置27，及一发散装置26，今仅就其与该第一较佳实施例不同处加以说明。
该聚光装置27可将通过的光波向一预定点271聚集，例如凸透镜，装设于光源模块21与光导装置22间，且该预定点271与该光导装置22接受部221的一中心位置相重合，而将该光源模块21所发出的光波更完整地聚集，使其传导进入该光导装置22中。
该发散装置26可将通过的光波沿一中心轴261均匀发散，例如凹透镜，装设在该光导装置22的发散部222外，而可将该发散部222发射出的光波，更均匀地发散至外界，同时，也可借由该发散装置26中心轴261方向的调整，使光波朝预定方向发散至外界。
如图7、8所示，垂直共振腔面设型激光二极管3(VCSELvertical cavity surface emitting laser)包含二相对设置的布拉格反射镜31、31’(DBR distributed Bragg reflector)，及一位于该二布拉格反射镜31、31’间的作动区32(active region)，该二布拉格反射镜31、31’、与该作动区32共同形成一短而有效率的垂直共振腔，而易于产生单纵模与单频震荡借由光电效应而发出圆形对称的激光光(由于此部份技术并非本实用新型重点所在，故不详加赘述)，同时由于此种结构易于制成二维的激光阵列，也易于直接在晶片上进行测试，因此极适合大量与低成本生产。本实用新型发光装置的第三较佳实施例，即是利用上述垂直共振腔面设型激光二极管3可发出单频激光，以得到更好的照明、显示功效，当然，垂直共振腔面设型激光二极管也可以边射型激光二极管，或边射型发光二极管，或面射型发光二极管简单换用，以下仅以垂直共振腔面设型激光二极管为例，并与上述第一、二较佳实施例不同处详加说明。
本实用新型发光装置的第三较佳实施例是以一具有多数半导体结构的激光模块，取代上述第一、二较佳实施例中的光源模块21，该每一半导体结构均包含上述布拉格反射镜31、31’、作动区32等构造，以半导体制程积集于一基板上，分别发出预定波长范围的激光光，例如红色、蓝色、绿色等不同颜色的可见光。由于激光光的特征即为高强度、单一频率、同调性，及指向性，且以半导体积集而成的体积更小，因此，应用于发光装置2、2’中发出光波时，不但发光功率更高，同时，更可发出单频的色光，而适用于多数需要特定频谱的侦测、检视仪器中。
综所上述，本实用新型发光装置2、2’，由于光源模块21及激光模块的体积小而与光导装置22的接收部221相匹配，而可将发出的光波导引入光导装置22，再传导至预定位置后供照明、显示用等，进而可改善以往照明装置1的光源，与光纤14体积不匹配，而浪费大部分发光能量的缺点；同时，由于光源模块21及激光模块可选择地发出预定波长范围的光波，且可以控制该每一发光晶片211，或激光模块的半导体结构的发光模式，因此，不但可以发出特定波长的光，适用于需要某些特殊波长范围的医疗内视镜、或检测用，也可以用于光电特述分光检测，或是单纯依需要显示出不同颜色的色光，以供照明、显示、标志等等民生或娱乐需求，而可以改善以往照明装置1无法以特定波长范围的光波照明、显示的缺点，所以确实能达到本实用新型的目的。
权利要求1.一种发光装置，包含一光源模块，及一与该光源模块相串接的光导装置，其特征在于该光源模块具有数个可分别发出一预定波长范围的光波的发光晶片，该光导装置具有相反的一接受部与一发散部，及一连结该接受部与发散部的传导部，且该接收部与该光源模块相连结。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该发光装置更包含一界定出一装设空间的屏蔽罩，该光源模块与该光导装置的接受部是共同容设于该屏蔽罩中，且该光导装置的发射部是相对远离该屏蔽罩。
3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该发光装置更包含一与该光源模块电连结以分别控制该数个发光晶片的控制装置。
4.如权利要求3所述的发光装置，其特征在于该控制装置包含至少一可选择性地分别控制该数个发光晶片的驱动集成电路。
5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该发光装置更包含一与该光源模块相贴靠的散热装置。
6.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于该散热装置是一致冷器。
7.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于该散热装置是一以温差产生电流的热电致冷器。
8.如权利要求5所述的发光装置，其特征在于该散热装置具有多数间隔设置的散热鳍片。
9.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于每一发光晶片发出的光波是介于10-7与10-5米间。
10.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该发光晶片发出的光波是选自于下列光波紫外线、可见光，及红外线。
11.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该发光晶片所发出的光波是选自于下列光波红色可见光、蓝色可见光，及绿色可见光。
12.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该数个发光晶片是共同集成一半导体晶片。
13.如权利要求12所述的发光装置，其特征在于该半导体晶片更具有多数用以控制该数个发光晶片可选择性地发出光波的集成电路。
14.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该发光晶片是选自于下列发光二极管，及激光二极管。
15.如权利要求14所述的发光装置，其特征在于该激光二极管是选自于下列垂直共振腔面设型激光二极管，及边射型激光二极管。
16.如权利要求14所述的发光装置，其特征在于该发光二极管是选自于下列边射型发光二极管，及面射型发光二极管。
17.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该数个发光晶片是均匀地排列成一圆形。
18.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该数个发光晶片是均匀地排列成一矩形。
19.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该光导装置是一可传导光的光导管。
20.如权利要求19所述的发光装置，其特征在于该光导管是一光纤。
21.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该光导装置包含多数光纤，每一光纤包含相反的一接受端与一发散端，且每一光纤的接受端是对应连结该每一发光晶片。
22.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该光导装置包含多数光纤，每一光纤包含相反的一接受端与一发散端，且其中至少一光纤的接受端是对应连结其中的一发光晶片。
23.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于该光导装置包含多数光纤，每一光纤包含相反的一接受端与一发散端，且其中一光纤的接受端是对应连结该数个发光晶片。
专利摘要本实用新型的发光装置，包含一光源模块，及一与该光源模块相串接的光导装置，该光源模块具有数个可分别发出一预定波长范围的光波的发光晶片，该光导装置具有相反的一接受部与一发散部，及一连结该接受部与发散部的传导部，且该接收部与该光源模块相连结。光源模块发出的光波由该光导装置的一端部进入后，在该光导装置中混合成一发射光谱，而由另一端部发射至外界，而可提供一高功率且预定波长范围的发射光谱，供照明、信号显示，或特定光谱侦测使用。
文档编号F21S2/00GK2722025SQ20042006782
公开日2005年8月31日 申请日期2004年6月1日 优先权日2004年6月1日
发明者李和成 申请人:大地光纤股份有限公司