DE3630382A1 - Loesbare oder feste optische verbindung von zwei optoelektronischen halbleiterbauelementen - Google Patents

Loesbare oder feste optische verbindung von zwei optoelektronischen halbleiterbauelementen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Verbindung ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der älteren Patentanmeldung P 36 26 826.7 ist eine opti­ sche Verbindung mit einem Lichtsender oder einem Lichtemp­ fänger beschrieben, bei der ein Lichtwellenleiter zur Licht­ übertragung angekoppelt ist. Dabei sind im Bauteil des opto­ elektronischen Bauelements eine Linse und ein Hohlzylinder integriert. Ein Ende des Lichtwellenleiters ist in den Hohlzylinder gesteckt. Das optoelektronische Bauelement ist mit Hilfe eines Schrumpfschlauches mit dem Lichtwellen­ leiter so verbunden, daß das anzukoppelnde Ende des Licht­ wellenleiters an die im optoelektronischen Bauelement inte­ grierte Linse anstößt.
Bei den bisher bekannten optischen Verbindungen von zwei optoelektronischen Halbleiterbauelementen, insbesondere einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, ist zusätzlich zu den aktiven Bauelementen mindestens ein Teil notwendig, das die eigentliche Verbindung herstellt. Dieses Bauteil kann beispielsweise eine Hülse, eine Lichtleitfaser, ein Kleber oder ein Reflektor sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare oder feste Verbindung von optoelektronischen Halbleiter­ bauelementen, insbesondere von einem Sende- und einem Empfangsbauelement zu schaffen, mit der eine einfache, zuverlässige und raumsparende Verbindung der optoelektro­ nischen Bauelemente ohne Zuhilfenahme eines zusätzlichen Teils, z.B. eines Lichtwellenleiters als Koppelmedium mög­ lich ist und die insbesondere als Optokoppler geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine optische Ver­ bindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Er­ findung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
Bei einer erfindungsgemäßen optischen Verbindung ist ein Bauelement als Steckerhülse ausgebildet, das Gegen­ stück als Stecker. Das Steckerelement kann dabei eine han­ delsübliche LED-Bauform mit beispielsweise 3mm oder 5mm Außendurchmesser sein, bestückt mit einem lichtemittieren­ den Halbleiter - z.B. einer im sichtbaren oder infraroten Bereich Licht emittierenden Diode (LED). Das Steckerhülsen­ element kann mit einem optoelektronischen Empfängerchip - z.B. einer Fotodiode, einem Fotowiderstand, Foto-IC, oder Fototransistor bestückt sein. Die Bestückung von Stecker­ hülsen- und Steckerelement ist auch umgekehrt möglich.
Die Steckerhülse ist so ausgebildet, daß das Steckerbau­ element direkt in eine an das Bauelement fest angeformte Hülse steckbar ist. Die Halbleiterbestückung der einzelnen Bauelemente ist zweckmäßig so gewählt, daß jeweils ein Sender mit einem Detektor gekoppelt wird. Zur Steigerung des optischen Koppelfaktors ist es vorteilhaft, wenigstens eines der optoelektronischen Bauelemente mit einer opti­ schen Linse zu versehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß aufgrund der speziellen Formgebung der bei­ den zu verbindenden optoelektronischen Bauelemente eine zu­ verlässige mechanische und optische Kopplung zwischen den Bauelementen erzielt wird, und zwar ohne ein weiteres Ver­ bindungs- oder Kopplungsteil, wie z.B. einen Lichtwellen­ leiter, zu benötigen.
Darüber hinaus wird erreicht, daß die heute üblichen Her­ stellungsverfahren von optoelektronischen Bauelementen, wie Eingießen, Spritzgießen oder Einpressen in Kunststoff ohne Verfahrensänderungen anwendbar sind.
Zudem können mit der erfindungsgemäßen optischen Verbin­ dung Einfach- oder Mehrsteckverbindungen ausgeführt werden.
Die optische Verbindung ist in jedem Fall ohne zusätzliche Hilfsmittel möglich. Zur mechanischen Fixierung können Halteeinrichtungen verwendet werden. Steckerhülse und Stecker können auch, statt ineinander gesteckt, z.B. mit­ einander verschraubt sein.
Die erfindungsgemäße optische Verbindung findet vorteil­ haft beim Aufbau von optoelektronischen Kopplern Verwen­ dung, und zwar besonders bei Optokopplern mit einer gefor­ derten hohen Isolationsfestigkeit, insbesondere im Hin­ blick auf einzuhaltende innere Chip-Abstände und große äußere Luft- und Kriechstrecken. Die optische Steckerver­ bindung wird vorzugsweise hierzu mit einem äußeren Gehäuse fest umhüllt, das geschieht z.B. durch Umgießen oder Um­ pressen der optischen Verbindung.
Anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten be­ vorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung weiter erläutert. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in der Figur unbezeichnet oder weggelassen.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße optische Steckver­ bindung schematisch teilweise im Schnitt. Das als Stecker­ hülse 1 ausgebildete optoelektronische Bauelement weist einen integrierten Hohlzylinder 4 auf und stellt den Licht­ empfänger dar. Das Lichtempfänger-Bauelement (Steckerhül­ se 1) kann aus den bekannten, handelsüblichen LED-Gehäuse­ bauformen abgeleitet werden, die stirnseitig ein Loch von beispielsweise 2,3mm Durchmesser haben. Nach Erweiterung dieses Loches (Hohlzylinders) auf einen für handelsübli­ che Lichtsender-Bauelemente gängigen Außendurchmesser von beispielsweise 3mm oder 5mm entspricht der Innendurchmesser des Hohlzylinders 4 der Steckerhülse 1 dem Außendurchmesser des Steckers 2 und beide Bauteile sind somit direkt zusam­ mensteckbar. Der Lichtempfänger ist ein optoelektronischer Empfängerchip, z.B. eine Fotodiode, ein Fotowiderstand, ein Foto-IC oder ein Fototransistor. Das als Stecker 2 ausgebildete optoelektronische Bauelement stellt den Licht­ sender dar und ist so gestaltet, daß es in den Hohlzylin­ der 4 der Steckerhülse 1 formschlüssig eingreift. Der Lichtsender ist eine Infrarot-Diode (IRED) oder eine im roten oder grünen Wellenlängenbereich lichtemittierende Diode (LED). In diesem Ausführungsbeispiel ist sowohl der Lichtempfänger (Steckerhülse 1) als auch der Lichtsender (Stecker 2) zur Erhöhung des optischen Koppelfaktors mit jeweils einer optischen Linse 3 versehen.

Claims (6)

1. Lösbare oder feste optische Verbindung, insbesondere Steckverbindung, von zwei optoelektronischen Halbleiterbau­ elementen, insbesondere einem Lichtsender und einem Licht­ empfänger, wobei der Lichtsender oder der Lichtempfänger einen Hohlzylinder integriert haben, dadurch gekennzeichnet, daß ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit integriertem Hohlzylinder (4) als Steckerhülse (1) und das andere optoelektronische Halblei­ terbauelement als Stecker (2) ausgebildet sind und daß der Stecker (2) direkt in die Steckerhülse (1) steckbar ist.
2. Optische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerhülse (1) aus dem optoelektronischen Halbleiterbauelement und dem fest angeformten Hohlzylinder (4) gebildet ist.
3. Optische Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer opti­ schen Linse (3) versehen ist.
4. Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das als Steckerhülse (1) ausgebildete optoelektronische Halb­ leiterbauelement ein optoelektronischer Empfängerchip, z.B. eine Fotodiode, ein Fotowiderstand, ein Foto-IC oder ein Fototransistor ist, und daß das als Stecker (2) aus­ gebildete optoelektronische Halbleiterbauelement eine In­ frarot-Diode (IRED) oder eine im roten oder grünen Wellen­ längenbereich lichtemittierende Diode (LED) ist oder umgekehrt.
5. Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerhülse (1) und der Stecker (2) ineinandergesteckt mit einem Gehäuse fest umhüllt sind.
6. Optische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Optokoppler.
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