DE7114433U - Optoelektronisches koppelelement - Google Patents

Description

Optoelektronisches Koppelelement

optoelektronisches Koppelelement, das aus einer strom- oder apanmmg» ge steuerten iestkorperlicht quelle und einer Jestkörperfotoselle, die das; von der Lichtquelle ausgesandte Licht empfangt und das aufgenommene Licht in Strom oder in Spannung umwandelt, ist "bekannt. Sin derartiges Koppelelement 1st dann "besonders nützlich, lrann die unbeabsichtigte lnkoppelung zwischen svei elektrischen Schaltkreisen sehr vT ^i^ gehalten verden soll, denn «wischen der Lichtquelle und der Jotoxelle "besteht; weder eine direkte elektrische,

Is/me - i - aoch

Di· ü'findtme "betrifft ein optoelektronisches Koppelelement |

mit einer Lichtquelle und einer 7otoxelle. |

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»in» indirekt* kapazitiv* oder induktiv· Verbindung* Bekannt· optoelektronisch· Koppelelemente sind teuer, denn si· sind kompliziert· Einrichtungen· Lichtquelle und Totoselle werden gewöhnlich getrennt hergestellt und in einem Gehäuse angeordnet· Derartige optoelektronische Koppelelement© hersusteilen erfordert viele Verfahrensschritte und einen großen Aufwand an Material·

Ss ist Aufgabe u&r SrflBdüsg eis äd.% 5±£$s Übsrssg versehenes einfaches optoelektronisches Koppelelement anzugehen, das aus einer Festkörperlichtquelle und aus einer Festkörperfotozelle besteht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daS die fotozelle wenigstens swei Zuleitungen, von denen eine erste mit einer ersten Palme versehen ist, aufweist, daS ein auf der ersten lahne angeordneter Körper mit einer weiteren Zuleitung elektrisch verbunden ist, daS die Lichtquelle wenigstens swei Zuleitungen, von denen eine erste mit; einer weiteren Jahne versehen ist} aufweist, daS «in auf der weiteren. Tahn« angeordneter £erp»r mit einer weiteren Zuleitung elektrisch verbunden ist, rad daß die Körper sich gegenüber im Abstand voneinander angeordnet sind.

In vorteilhafter Weise wird das optoelektronische Koppelelement so hergestellt, daß ein Hahmen mit Totosellen, von denen jede aus einem auf eijier Jahne angeordneten Korper und aus Zuleitungen, von denen die erst· mit der Jahn· und di· weiter· mit d«m Körper elektrisch verbunden ist, besteht_t in ein· Gulschal· gebracht wird, daS ein «weiter Sahmen mit Lichtquellen, von denen 3«d· aus «inem auf *in*r Tann· angeordneten Körper und aus Zuleitungen, von denen di· erst· mit der 7ahn· und di· w«it«r· mit dtm Kö:?p«r elektrisch v«r—

ist, besteht_f in. di«s*lb· Gulschal· gebracht wird, di· Körper im Abstand g»g*nSb*r sueinander ang*ordn*t warden, dal di· Gufischal* mit einem Satcpial, das im hart-

- 2 - ffwor

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gewordenen Zustand gegenüber den Licht der Lichtquelle durchlässig ist, bis xu einer solchen Höhe gefüllt wird, daß mindestens ein Seil der Fahnen, die Körper und ein Teil der Zuleitungen bedeckt werden, und daß das Material hart gemacht wird.

Viele Festkörperlichtquellen und Festkörperfotozellen können auf einem Rahmen oder Streifen angeordnet werden· Die einzelnen Lichtquellen "osd die einzelnen Fotozellen werden so auf dem Rahmen angebracht, dafi die aktivem Elemente sich gegenüber und in kurzem Abstand voneinander befinden· TTn diese relative Lage zu fixieren, werden die Rahmen sich gegenüber in ein« GuBschale gebracht. Bann wird der Behälter der Gußschaie mit einer Flüssigkeit gefüllt. Diese Flüssigkeit ist trockenbar und/oder härtbar und gegenüber dem Licht, weiches von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, im trockenen oder geharteten Zustand durchlässig. Dann wird die Flüssigkeit eingetrocknet. Die aus Lichtquelle und Fotozelle bestehenden Paare werden voneinander getrennt» Die Seile des Rahmens, die der Festigkeit während des Yergießens dienen, werden abgeschnitten, so daß ein vergossenes optoelektronisches Koppelelement übrigbleibt, welches Tier Zuleitungen aufweist, von denen zwei den elektrischen Eingang und zwei den elektrischen Ausgang darstellen. Venn es gewünscht wird, kann das vergossene Koppelelement mit einem Material umhüllt werden, das gegenüber dem Licht undurchlässig ist, auf welches die Fotozelle anspricht. Damit kann das Licht der Umgebung vom Koppelelement fern gehalten werden. Das TJahüllungsmaterial kann auch reflektierend sein, um den Wirkungsgrad des Koppelelementes zu verstärken. Dabei ist die Grenzfläche zwischen dem Yergußmaterial und dem lichtundurchlässigen Material reflektierend. Tor dem Vergießen können die Rahmen so ausgebildet werden, daß die Zuleitungen auf derselben Seite, auf sich gegenüberliegenden Seiten oder im rechten Winkel zueinander aus dem Koppelelement heraus-

- 3 - füares»

führen. Wenn eine !fotozelle mit drei Zuleitungen verwendet wird, dann weist das eingekapselte Koppelelement fünf Zuleitungen auf · Sie Zahl der Zuleitungen kann jje der Art der verwendeten Fotozellen und/oder Lichtquellen variieren.

Weitere Kerkaaie imd Einzelheiten des Erfindung erg;s"b*2i sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfularungshei&piel anhand der Figuren. Es zeigen:

Fig.1 auf einem Bahmen angeordnete Festkorperfotozallen in Form von Dioden;

Fig. 2 Ebenfalls auf einem Rahmen angeordnete Festkörperfotoirllen in Form von !Transistoren;

Fig. 3 Auf einem Rahmen angeordnete Festkorperlichtquellen in Form von Dioden;

Fig.4- Eine Gußschale mit einem Bahmen nach Fig.1 oder 2

und einem Bahmen nach Fig.3, "bereit; zur Aufnahme der für die Yerkapselung vorgesehenen Flüssigkeit;

Fig. 5 Nahezu fertiggestellte Koppelelementpaare mit Lichtquelle und Fotozelle, die In einer Gußschale mit elliptischen Vertiefungen hergestellt wurden;

Fig.6 Ein optoelektronisches Koppelelement, hei dem die Zuleitungen nach entgegengesetzten Seiten her&usragen;

Fig.7 "Tc* ~" optoelektronisches Koppelelement,, dessen Zuleitungen einen Winkel von ungefähr 90° "bilden.

In Fig.i ist ein. ziemlich starrer Bahmen 10 aus Metall dargestellt. Der T?«>y*Ti 10 umfaßt einen oheren, sich in Lang»-

Λψγ Ye2?Steüung rt'f ynyr^ffff Bttg#l

i2 *"^ einen. Tg*rfc»r#Ti j ebenfaHe der Versteifung BSgel 14-. Pair· tub. Suleitungan 16, i8 erstrecken sicli Tom ■unteren Bügel 14 aus in Sichtung au* den oberen Bügel 12 Bio Zuleitung 13 überdruck« £s& d*n gesamten Abstand «wischen dem Bügel 14 und der unten noch nSner "beschriebenen 2?ahn» 20· Die Zuleitung 16 überbrückt den groSten 5eil des Jistandes Bügel 12. ]f&cn der einen Seit» (in der ?ig.1 nacn der 4er S-aleitiaae 16 erstreckt sicn hinter dem Ende *ml«it*fi£ ΙΑ a« tAkm· 20« Ui #·«ί« 5mA« 4«» *«JyU 20 d«t üii«l 12 ά*«α «la« t«x»imd^t 22 Τ«**«*·** 22 x«ftm Br«ite* «1« di« 2ml«iimmt 16 Hmd

d«r taM« 20 i«im* fiie t«ttm AH«m «· «1« di« tuliituni id Had *lca im i«d«r IHr ftltti dir f«hm« 20 tl«fimd«m« Si« 16 Ümd 18 Umd dl« t«mm« 20 t>ildin «im« fäiiHtti 24* tiili tMimmi«m 24 «tillin din t«mft«m 10 d«?* ill« tml«i« I64 1S₄ All· tirbladlttiein 22 Umd All« f AmmAm 20

tÖrnmem im dirlil^im Ebini li«i«m* Auf i*Ut tamai 20 iftt «im« «im«m tÄrpir 26 tildimd« Biedi torgiiiaia* 1>ir lodifi. di» t**$«*l 26 iflt Alt dir ♦ Ahm« 20 Umd damit Attftm mit dir 2ül«itttme 16 *«rfcitmd«m» Si« Oh«rtiit« di· X8r$i?s 26 mit dir Zuliitumg 18 duren iimim Sramt 30 Tir^imdim« dim im «im«m B$itir«m T«rfakrimesonritt Torgiftiaimin semiiiidim dir Bügel 12 -and 14 «teilt jedes Paar aus dan Zuleitungen 16» 18 den elektrischen AnscnluS der Died* dar. Vie bikannt ist, können Halbleiterdioden licnteapfindlicji sein, wahrend ander· derartig· Bauelemente Licht ausstrahlen, vezm ihnen Energie sugeführt wird.

In ?ig;.2 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, wie in Fig.1. Dabei werden für sich entsprechend» Teile die gleiches. Eesugsseichen verwendet. Im Unterschied sum Gegenstand

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der Uigur 1 1st auf der !ahn* 20 «in, einen Transistor ■bildenden I3rper 32 angebrannt. Statt «ines transistors iann els ££rper 32 auch «in anderes lichtempfindliches Bauelement sit drei Zonen Tcrwendet werden. Eine Basissuleitung dl· gleich, lang 1st «ie Sie Zuleitung 18, ist zwischen Zuleitungen 15 und 18 vorgesehen. Bi* Basiszuleitung 3^ ist an die Basis des Transistors durch eine Yerbindong 35 elektrisch angeschlossen· Die Zuleitung 16 stellt den lollektoranschluB des Transistors dar· Der Baitterar-schluß wixd. dm*eh die imleiTwAf. ΛΒ tilU&lt» Bit !«leitungen 16* die iasieittleituag 5*₄ Al· ^AIm* 20 uad 41* ferbiadung 3? AlA* fatnoe 25» ftiltf·»« fftjtfttittt*& 25 «lad ftttft

10 dir tif*2 iiUia^A&gefait« Äe^Aflntlica Ui dir in fit»2 daxfefttellte tfaAeietor liÄattmpfindlicn, ##ää der Ittitanscnlul offin gelasftfta wird. Di* 24ftisfttllAiitlbt ^ tinem »olcÄin f«H gta* auegelasttn werden* 2s Ätgi'bt «loh elÄ·, d*m OegtnetaÄd dir ti§»1 thalica· i&ordftttllft« in dtr jedoch, ein lichtempfindlicher transistor etatt «intr Diod· Ttrwindet ist»

Der in *ig»3 darg*et*Ut· Hahmtn 10 kann in stinir iorm dtr gleich· sein wie dtr in der ?ig»i dargestellt· lahmen 10· Er ist diesem gegenüber jedoch ?on links nach rtcht» gt· dreht· Der in Jig. 3 dargestellte lahmen 10 umfaBt obere uad untere Bügel 12 und 14-, Zuleitungen 16, 18 und fahnen 20 wie die in ?ig.i gezeigte inordnung· Die ?ahnen 20 weisen aber in der ?ig*3 zuLCh der linken Seite der Zuleitungen 16· AuT der Oberseite der Jahne 20 ist ein lichtaussendender ESrpea? 23 angeordnet. Je nachdeia, ob der Körper 23 lichtaussendend oder lichtempfindlich ist« ist der Körper 26 lichtenprindlicß oder lichtaussendend« Entscheidend ist nur* daß ein lichtempfindlicher Korper mit einen llchtaussendeaden Körper verbunden wird. Dor llcatausseadende Körper kann ixt heetimeten Tillen mehr al» «wel Zuleitungen

- S - haben»

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haben. Die Zuleitungen 16, 18, die Palm· 20 -and die Yerbindung 22 (fig.3} bilden «in· fassung 27. Die Rahmen der figuren 1 und 2 auf der einen Seite und der Bahmsn der Figur 3 auf der anderen Seite sind se dimensioniert, daß, wenn ein Körper 23 (Rg.3) «it einem E3rper 26 (fig.1) oder mit einem Korper 32 (fig.2) sich gegenüberliegend susammenpaßt, -und venn die Bügel 12, 14- des Sahmens der figur 3 mit den Bügeln 12,14 des Rahmens der figuren 1 oder 2 zusammenpassen, daß dann auch, alle übrigen Körper 26 (oder 32) der beiden Rainen. 10 ebenfalls sich gegenüberliegend zusamaenpäiita. taÜbilfth iit tutta iini Uldiri Ittifcildiülg dt* Mtnftin 10 1ttd dir ittrtep *e|littk» StrtioheideAd iii HIAp₄ dal dii iinielain ÜtiAto. *44p4 tlüdia« die tetlteieiiien, dii dii

lieh

In fi|«4 itti ein· (Hilioliale dar«·iUUt₄ dii dUtL diiüt₄ Ain 10 dir tifüreü 1 edir 2 in iiüi ei|iftÜ1)iriii|iadi

ttit ÄiJttaü 10 dir Ki. 3 in toififtüu Dii faliafaali 36 tird dHroÄ iiair Aintitir mit offiftir Obirüiti₄ mit Äiitintlttdiü 5«* atirnttndiM 40 tlnd mit iiaim iodin 42 gi-bildit» Dii Ötirntändi 40 Und dir Boden 42 itiisia piralleli I¹UIiI Aiii« In dii dii Obi^iiiti und dii ßütliohen tiktin. dir SÜgtl 12 dir San»*n 10 «ifleibraott #irdin. Dii 25ultilrungi;i 16« 18 ₄ odttr» «ifin iiiii iotoiillii Tom franeietottyp (fig«;2) T«r»#ndtt i#ird₄ dii 2ul«itungin 16« 18 und dii Baftiuuliitung 34 «iietn nach oben» KnoMem tin Sathmin nach der figur 1 odiir nach dir figur 2 in diit tin· *ugt 44 und tin Bahnen nach der figur 3 in dit andere fugt 44 gestellt worden ist, wird dit Gußschale 36 mit finer flüssigkeit so hoch gefüllt, daß dit Zuleitung 16 tailwtist tedeckt ist. Die flüssigkeit ist im eingetrockneten oder gehärteten Zustand gegenüber dem von der Lichtquelle ausgesandttn Licht durchlässig· Dann wird die flüssigkeit eingetrocknet oder hart gemacht· Die vergossene Anordnung wird aus der Gußschale 36 herausgenommen. Die Bügel 12 und 14 werden ab-

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geschnitten. Die ei Tit einen eingekapselten optoelektronischen Σορρβίβΐerneute, von denen jedes eine fassung 24- oder 25« eise ?assuas 27, Zuleitungen und Xorper umfaBt, werden durch .Anritzen oder Brechen oder durch Sagen getrennt. Schlieiflich wird das optoelektronische Koppelelement dadurch fertiggestellt, da£ die eingekapselte Anordnung alt einem Material (siehe di© Schicht 62 in den fig.6, 7) umhüllt wird* das gegenüber dem Licht_T/ auf das die fotozelle anspricht, undurchlässig und vorzugsweise reflektierend ist-

tu der HqA ist Aiii· t^Äfthtieki*· Qttlechal* dm*&»«t«ilv* Innere d·* Schalt ktaa j ;dt gewttneohte fOÄ haben» «•is· di· fett ton durok tirt»inltlÄtitÄile miiÄilUndir dinin illiptiechin 2ylinderü* »Ttdoeh #Λ···η die ft· Oüleolillill tugiil litt» AuffläoÄ· dir JHIgAl 12 AufwAiieft» •iü· SölOflt Oueöchäl· mit tlliptiaoaen t«»ti«fittt(|«m dft wird _t dafln terdin mitfillattdtr tttbHftd·» optoiliktroüiioh· Elitfnt* 50 (*ift»5) atatt «i· durch di· atiÄsöhtl· 36 (fi|.4) hirtÄitellt* Di· U*-> hifldüfleöttil· 52 könnin rial leichter weggctroohta «^ din« tut di· fintflnin toppililittnt· 50 (tig. 5) hertutUll·^ «1· di· duroh di· Quischtl· 36 hirgittillttn Χορρ·1·1·Α·Α%·« Jtdl9 tinliln· ioppoliltmtnt umfiftt *in· erit· Jahn· 20 _# •intn darAuf ftetgiaaohttn Körper 26 (oder 32) uad ^ul·!- ttingtn_t wodurch insgtstftt tin.· fotoiillt g#"bildit wird_t imä •in· »woit· ?thnt 20« «inen darauf festgemachten KSrpe* 23 und Zuleitungen« wodurch insgesamt eine Lichtquelle gebildet wird· Die Körper 23 und 26 (oder 23 und 32) liegen sich im Abstand gegenüber. Jedes optoelektronische Koppelelement hat vier Zuleitungen 16, 18 und 16, 18 oder fünf Zuleitungen 16, 34, 18 und 16, 18, die in der fig. 5 nicht dargestellt sind. Wenn drei Zuleitungen 16, 54, 18 verwendet werden, ^g₁TVn werden die Zuleitungen 16, 54, 18 an den «Inen Transistor darstellenden Körper 32 nach Art einer Diode «age« ^

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schlossen· Hit der in Fig*4- dargestellten Gußschale oder einer ähnlichen Gußschale kann ein Koppelelement hergestellt werden, bei dem alle Zuleitungen zueinander parallel sind und nach dersolben Richtung aus dem vergossenen Körper des eingekapselton Koppelelements herausreichen.

Wenn ©in optoelektronisches Koppelelememt gewünscht wird, hei den die Zuleitungen nach entgegengesetzten Richtungen weisen und in derselben Ebene liegen, dann kann die in Fig.6 dargestellte Anordnung benutzt werden. Die Hahmen 11 (Fig.6) könnon durch Biegen der Rahmen 10 hergestellt werden. Die Korpur 26, 25 (oder 25» 52) liegen sich gegenüber und sind etwa» voneinander entfernt. Der Bügel 12 des einen Rahmen 11 ist titwas von den Zuleitungen 16, 18 des anderen Rahmen 11 getrennt. Dies kann dadurch erreicht werden, da3 die Zuleitung 16 in stumpfen Winkel gerade bis unter die Fahne 20 gebogen und drain wieder zurückgezogen wird, so daß der untere !Seil der ableitung 16 parallel zur Fahne 20 ist. Um die Bügel 12, die ]?ahnen 20 und die oberen Teile der Zuleitungen 16, 18 (oder 16, 18, 5*0 ainter den Biegungen wird Gußmateriai/gegossnn. Zwischen den parallelen und sich gegenüberliegenden Teiles, der Zuleitungen 16, und der Bügel 12 können Abstands-Etüclte* 60 vorgesehen werden, die einen genauen Abstand Mischen den Korpern 25, 26 (oder 23, 52) gewährleisten iond einen Kursschluß zwischen de» Bügel 12 und den Zuleitungen 16, 18 verhindern. Fach dem Trennen in die «in- *»oji*£i Kopp*lel*m*nte wird, wie bereits oben beschrieben wurde, «la. lichtundxtcchlassiges und vorzugsweise reflektierendes Material 62 auf das GuBm&terial 58 gebracht. Das fertige optoelektronische Koppelelement hat Zuleitungen, die in derselben Eben* nach verschiedenen Sichtungen weisen. Wenn es gewünscht wird, daS die Zuleitungen nach entgegengesetzten Sichtungen weisen ·ητκ* eine JLlnie bilden, dann können dl« !ahnen 20 nach, derselben Sicatung von den Zuleitungen. 16

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während di* Körper auf sieh gegenüberli*g&£äs~ Seiten der Fahnen angebracht sind. Venn die Zuleitungen nicht in derselben Ebene liegen sollen, dann brauchen die Fassungen nicht gebogen *u werden, wlhrend die Abstands·« stucke dicker sein können.

Wie in der Fig* 7 dargestellt ist, können die Zuleitungen auch senkrecht zueinander sein. Es ist notwendig, daß die £örper 25, 26 \.oö.bt 2*5,, 5^y» αχ» is -ga^ltgs Xd.ui.9u dargestellt sind, sich im Abstand gegenüberliegen, und daß die Fahnen 20, die Zuleitungen 16, 18 und die Drähte 30 der Fotozelle und dor Lichtquelle voneinander isoliert sind«

Bank des einfachen Herstellungsprosesses für die Fassungen. 24-, 25 und 27 der Fotozellen und Lichtquellen durch Stanzen und dank des GuBprozesses, um die Koppelelemente am bilden, können viele optoelektronische Koppelelevente schnell, einfach und billig gefertigt werden. Ein Koppelelement umfaßt dabei zwei Elemente, nämlich eine Lichtquelle und ein« Fotozelle, die miteinander eingekapselt sind*

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Claims (5)

1. H181P/G-513/514

   Schutzansprruelie

   Optoelektronisches fcopptltltmtiit «it tint*

   und tint* fotoitlli« dadurch gektnnieichtet, dti toioitllt «taigettne mti Ζ*1·ϋιΐ磫Α*(ΐ6* 18)* rom denen «in« fist· «it tint* ifatia fihn· (20) 1st« Aliftttiflt« dtB «ill iUf dif t^etiA ί«2υΐ· (20) otdiiitfr Kötpit (ί»Β* 26) mit §i&·*

   (18) iltottftiaefe Ytfbtindtfl. 1st ^ daA di* irtfiigettAB ι#·1 2ul#itüng«a (16« 1 tieti mit finer %*it»itn Jthnt (20) Ttrattittfi. ist, «•ist» daß ein auf dt£ wtit^rtü fahne (20) r:jgioi'da»t«ir (t«B« 25) mit tin·« «tittrtA Zultürung (18) btmdtn itst, und dtfi dit Körptr sich gtgtntfetr im Absttad vontinandtr ang·ordnet sind·
2. 2. Optoelektronisches Koppeleleaent xuicn Anspruch 1_t gekennzeichnet, daß zwischen den Körpern (23, 26) ein Ratdrial vorgesehen ist, das gegenüber dem Licht durchlässig ist, auf welches die Fotozelle anspricht*
3. 3. Opt ο elektronisch«) s Koppelelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material die Fahnen (20), die Körper (23, 26) imd mindestens einen £eil der Zuleitungen (16, 18) umgibt.

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4. 4-. Optoelektronisches Koppelelement nach Anspruch. 2 -and 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen, in derselben Eichtung aus dem Material herausragen·
5. 5. Optoelektronisches Koppelelement n&ch Anspruch 2 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen in entgegen gesetzten Sichtungen aus dem H&terial herausragen.

   6*. Optoelektronisches Koppelelement nach Anspruch 2 und 3t dadurch gttitUltiiahnet, daß die Zul«i1m&e«a im saahtea ¥i&k*l sttfttfitzidir tue d·* Material

   Optoeliktroniachta Koppeltltltnt üaob Aheprtioh 2 utul 3« dadurch gikiflÄliichiiit» dal dii ZulfituaeiH in ttitMIAn* e#sitftt«A Hichtungtn uad in elntr Ebiüt tue dam Wttiriäl

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