[发明专利]在同一基板上组合不同散度的发光元件

说明书

光电设备(10)包括半导体基板(20)和形成在基板上的发光元件的单片阵列(100)。发光元件包括第一多个第一发射器(102，156)，所述第一多个第一发射器被配置为在阵列中的相应第一位置处发射具有第一角散度的相应的第一光束；和第二多个第二发射器(104，105，158)，所述第二多个第二发射器被配置为在阵列中的相应第二位置处发射具有第二角散度的相应的第二光束，其中第二角散度比第一角散度大至少50％。

技术领域

本发明整体涉及光电设备，并且具体地涉及能够发射图案化照明和泛光照明两者的设备。

背景技术

用于基于单片半导体基板上的光学辐射的多个发光元件的阵列来生成光源的各种方法在本领域中是已知的。包括多个发光元件的阵列的一些光源基于垂直腔半导体激光器(VCSEL)的单片阵列。

发明内容

下文描述的本发明的实施方案提供了改进的照明源。

因此，根据本发明的实施方案，提供了一种光电设备，该光电设备包括半导体基板和形成在基板上的发光元件的单片阵列。发光元件包括第一多个第一发射器，所述第一多个第一发射器被配置为在阵列中的相应第一位置处发射具有第一角散度的相应的第一光束；以及第二多个第二发射器，所述第二多个第二发射器被配置为在阵列中的相应第二位置处发射具有第二角散度的相应的第二光束，其中第二角散度比第一角散度大至少50％。

在本公开所公开的实施方案中，第一发射器包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。在一些实施方案中，第二发射器包括非相干发光元件，例如谐振腔发光二极管(RCLED)。在本公开所公开的实施方案中，VCSEL包括具有第一数量的反射镜层的第一上部多层布拉格反射器，并且RCLED包括具有第二数量的反射镜层的第二上部多层布拉格反射器，其中第二数量小于第一数量。

另选地，第一发射器包括第一VCSEL，并且第二发射器包括第二VCSEL。通常，第一VCSEL具有第一光学孔径，并且第二VCSEL具有小于第一光学孔径的第二光学孔径。在本公开所公开的实施方案中，第一VCSEL包括具有第一宽度的第一台面，并且第二VCSEL包括具有第二宽度的第二台面，其中第二宽度小于第一宽度。

在一些实施方案中，单片阵列包括彼此相邻的晶胞的布置，其中每个晶胞包括一组能够用作VCSEL的辐射器，并且其中在晶胞的至少一些中，辐射器中的至少一个辐射器被转换为非相干发光元件。在本公开所公开的实施方案中，晶胞中的至少一些中的辐射器的位置相比于相邻晶胞中的位置偏移。

在本公开所公开的实施方案中，第二位置与第一位置在阵列中穿插出现。除此之外或另选地，第一位置形成不相关的图案。

在一些实施方案中，第一发射器和第二发射器被耦接以单独驱动，使得设备发射来自第一发射器的第一光束和来自第二发射器的第二光束中的任一者或两者。在一个实施方案中，由第一发射器发射的第一光束在空间中的区域上形成光斑图案，而第二光束在该区域上投射泛光照明。

根据本发明的实施方案，还提供了一种用于制造光电设备的方法。该方法包括提供半导体基板以及在该基板上形成发光元件的单片阵列。形成单片阵列包括形成第一多个第一发射器，所述第一多个第一发射器被配置为在阵列中的相应第一位置处发射具有第一角散度的相应的第一光束；以及形成第二多个第二发射器，所述第二多个第二发射器被配置为在阵列中的相应第二位置处发射具有第二角散度的相应的第二光束，其中第二角散度比第一角散度大至少50％。

在本公开所公开的实施方案中，形成发光元件的单片阵列包括在单片阵列中限定彼此相邻的晶胞，并且在每个晶胞中形成一组能够用作垂直腔面发射激光器(VCSEL)的辐射器，其中第一发射器中的每个发射器包括VCSEL中的相应一个VCSEL，并且形成第二多个第二发射器包括在晶胞中的至少一些中转换辐射器中的至少一个以用作第二发射器中的一个。