CH680390A5 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
CH680390A5
CH680390A5 CH1698/90A CH169890A CH680390A5 CH 680390 A5 CH680390 A5 CH 680390A5 CH 1698/90 A CH1698/90 A CH 1698/90A CH 169890 A CH169890 A CH 169890A CH 680390 A5 CH680390 A5 CH 680390A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
filter
radiation sensor
diode
sensor according
lens
Prior art date
Application number
CH1698/90A
Other languages
English (en)
Inventor
Zeno Stoessel
Radivoje Popovic
Jan Hrejsa
Karl Zillner
Regula Kellenberger
Original Assignee
Landis & Gyr Betriebs Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Landis & Gyr Betriebs Ag filed Critical Landis & Gyr Betriebs Ag
Priority to CH1698/90A priority Critical patent/CH680390A5/de
Priority to GB9107879A priority patent/GB2244175B/en
Priority to ITMI911293A priority patent/IT1249250B/it
Priority to DE4115255A priority patent/DE4115255C2/de
Priority to FR9105932A priority patent/FR2662250A1/fr
Publication of CH680390A5 publication Critical patent/CH680390A5/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0203Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/429Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to measurement of ultraviolet light
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0232Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02325Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements not being integrated nor being directly associated with the device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H03F3/087Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with IC amplifier blocks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

1
CH 680 390 A5
2
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungssensor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Strahlungssensoren eignen sich beispielsweise zur Flammenüberwachung in Kontrolleinrichtungen von Verbrennungsanlagen, z.B. in Flammenwächtern von Heizungsanlagen.
Hin Strahlungssensor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der DE-PS 2 737 090 bekannt. Die von einer Flamme emittierte Infrarot-Strahlung passiert ein Filter und wird einem photoelektrischen Wandler zugeführt. Das elektrische Signal wird verstärkt.
Aus der EP-OS 0 296 371 ist ein Photodetektor für Ultraviolett bekannt, der aus einer mit einem Interferenzfilter bedeckten Photodiode besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungssensor zu schaffen, dessen spektrale Empfindlichkeit optimal an die optische Emission von blau brennenden Flammen moderner Öl- und Gasbrenner angepasst ist, so dass Falschlicht keine Flamme vortäuschen kann, und dessen Ausgangssignal gegen äussere Einflüsse weitestgehend unempfindlich ist. Die genannte Aufgabe wird erfin-dungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schema des generellen Aufbaus eines Ultraviolettlicht-Sensors,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen solchen Sensor,
Fig. 3 spektrale Transmissionskurven von Einzelelementen des Sensors und
Fig. 4 eine spektrale Empfindlichkeitskurve des Sensors.
In der Fig. 1 bedeutet 1 eine Ultraviolettlicht-Pho-todiode, wie sie beispielsweise aus der EP-OS 0 296 371 bekannt ist. Auf ihrer Oberfläche ist ein aus der genannten EP-OS bekanntes Interferenzfilter 2 angeordnet, das bei einer Wellenlänge von etwa 300 nm seine maximale Transmission besitzt. Die nachzuweisende Strahlung tritt durch eine Linse 3 aus ultraviolettdurchlässigem Glas, ein Filter 4 aus ultraviolettdurchlässigem und für sichtbares und infrarotes Licht weitgehend undurchlässigem Spe-zialglas und das Interferenzfilter 2 auf die Diode 1. Der sehr kleine Strom, der auf photoelektrischem Wege durch die Strahlung in der Diode 1 erzeugt wird, wird mittels einer Verstärkerschaltung 5 in eine Spannung gewandelt.
Die Verstärkerschaltung 5 besteht beispielsweise aus einem Operationsverstärker 6, der mittels eines Widerstandes 7 und gegebenenfalls eines Kondensators 8 rückgekoppelt ist. Neben den Eingängen zum Anschluss der Diode 1 weist die Verstärkerschaltung 5 Anschlüsse für die Versorgungsspannung +Ub und für die Masse M und einen Ausgang S auf, an dem das Ausgangssignal anliegt. Die Gesamtheit der vorgenannten Elemente bildet den Strahlungssensor 9, der innerhalb eines hermetisch abgeschlossenen Gehäuses 10 angeordnet ist.
Der Operationsverstärker 6 kann beispielsweise vom Typ OP80 der Firma PMI sein und der Widerstand 7 zum Beispiel einen Widerstandswert von 1 Gn besitzen. Der Kondensator 8 hat beispielsweise eine Kapazität von 100 pF, ist aber an sich entbehrlich. Durch ihn wird die Bandbreite des Verstärkers reduziert, so dass auftretende hochfrequente Störungen und Rauschen reduziert werden. Ihn vorzusehen, kann deshalb fallweise vorteilhaft sein.
Die Fig. 2 zeigt einen Strahlungssensor 9 im Querschnitt. Innerhalb des als Abschirmung dienenden Gehäuses 10 ist ein Substratplättchen 11 angeordnet, auf dem die Diode 1, der Operationsverstärker 6 und der Widerstand 7 angeordnet sind. Über dem Substratplättchen 11 ist ein Filterhalter 12 angebracht, der das Filter 4 trägt. Eine im Gehäuse 10 vorhandene Öffnung ist durch die Linse 3 verschlossen. Diese Linse 3 kann beispielsweise gegossen sein.
Das Gehäuse 10 ist hermetisch verschlossen, so dass beispielsweise Gas und Feuchtigkeit, die die Lebensdauer der Diode 10 und das Funktionieren der Verstärkerschaltung 5 beeinträchtigen könnten, nicht eindringen können. Vorteilhaft besteht das Gehäuse 10 aus Metall, so dass es gegen elektrische Felder, die die hochohmige Verstärkerschaltung 5 stören könnten, abschirmt. Zur weiteren Verbesserung der Abschirmung kann der Filterhalter 12 beitragen, wenn er aus Metall gefertigt ist, so dass also diese Massnahme vorteilhaft ist.
Das Substratplättchen 11 besteht vorteilhaft aus Keramik. Damit wird erreicht, dass keine nennenswerten parasitären Widerstände bestehen, die die Funktionsfähigkeit der hochohmigen Verstärkerschaltung 5 behindern könnten.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Interferenzfilter 2 bei der Herstellung der Diode 1 gemäss der in der EP-OS 0 296 371 beschriebenen Methode hergestellt ist und gleichzeitig die Passivierungs-schicht der Diode 1 bildet. Somit ist das Interferenzfilter 2 auf der Diode 1 integriert.
Die Linse 3 besteht vorteilhaft aus Glas des Typs «Schott 8337», dessen Transmissionskurve in Funktion der Wellenlänge in der Fig. 3 mit der Bezugsziffer 21 dargestellt ist. Durch die Linse 3 wird Licht mit Wellenlängen grösser als 250 nm ungehindert durchgelassen.
Vorteilhaft besteht das Filter 4 aus Glas des Typs «Schott UG11 », dessen Transmissionskurve mit der Bezugsziffer 22 dargestellt ist. Dieses Filterglas absorbiert, wie die beiden Kurvenäste zu 22 zeigen, ganz besonders stark im Bereich 400 bis 660 nm, lässt aber Strahlung der Wellenlängen zwischen 230 und 400 nm durchtreten. Durchlässigkeit besteht auch im Bereich über 660 nm, was störend ist. Um diese störende Strahlung auszufiltern, ist zusätzlich das Interferenzfilter 2 vorgesehen, dessen Transmissionskurve mit der Bezugsziffer 23 versehen ist. Die Kombination dieses Interferenzfilters 2 mit dem Filter 4 und mit dem speziellen Dotie5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
2
3
CH 680 390 A5
4
rungsprofil der Diode 1 ergibt die gewünschten Eigenschaften des Sensors 9.
Die Fig. 4 zeigt mit der Bezugsziffer 25 die Empfindlichkeitskurve des gesamten Sensors 9, d.h. die optische Hintereinanderschaltung von Linse 3, Filter 4, Interferenzfilter 2 und Diode 1. Es ist ersichtlich, dass die Gesamtkurve 25 ein Maximum bei etwa 300 nm hat, was optimal der Strahlung blau brennender Flammen von Öl- und Gasbrennern entspricht. Demgegenüber ist die Empfindlichkeit bei Wellenlängen grösser 400 nm um etwa 5 Zehnerpotenzen geringer, so dass Störstrahlung solcher Wellenlängen keinen nennenswerten Photostrom hervorrufen und somit keine Flamme vortäuschen kann.
Nachfolgend werden einige alternative Ausführungsvarianten beschrieben. So kann es fabrikationstechnisch vorteilhaft sein, das Interferenzfilter 2 statt auf der Diode 1 auf dem Filter 4 anzuordnen. Kostenmässig vorteilhaft kann es auch sein, die Linse 3 nicht als bikonvexen Glaskörper auszubilden, sondern statt dessen einen planen Glaskörper zu verwenden und ausserdem ein holografisch optisches Element mit Linsen- und Filterwirkung vorzusehen, das auf dem Glaskörper integriert sein kann.

Claims (7)

Patentansprüche
1. Strahlungssensor (9) mit einer strahlungsempfindlichen Diode (1), einem im Strahlengang zwischen Flamme und Diode liegenden Lichtfilter (2, 3, 4) und einer den erzeugten Photostrom verstärkenden Verstärkerschaltung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungsempfindliche Diode (1) eine auf Ultraviolettlicht ansprechende Photodiode ist, dass das Lichtfilter gebildet ist von einer Linse
(3) aus ultraviolettdurchlässigem Glas, einem Filter
(4) aus ultraviolettdurchlässigem und für sichtbares und infrarotes Licht weitgehend undurchlässigem Spezialglas und einem Interferenzfilter (2) und dass die Verstärkerschaltung (5) zusammen mit der Diode (1) und dem Lichtfilter (2,3,4) in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse (10) angeordnet ist.
2. Strahlungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferenzfilter (2) auf der Diode (1 ) integriert ist.
3. Strahlungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferenzfilter (2) auf dem Filter (4) angeordnet ist.
4. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (4) aus Spezialglas besteht, das im Wellenlängenbereich 400 bis 660 nm stark absorbiert und im Wellenlängenbereich 230 bis 400 nm wenig absorbiert.
5. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (3) aus Glas besteht, das Licht der Wellenlängen grösser als 250 nm ungehindert durchlässt.
6. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) metallisch ist.
7. Strahlungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (3)
gebildet ist von einem planen Glaskörper und einem integrierten holografisch optischen Element mit Linsen- und Filterwirkung.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
CH1698/90A 1990-05-18 1990-05-18 CH680390A5 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1698/90A CH680390A5 (de) 1990-05-18 1990-05-18
GB9107879A GB2244175B (en) 1990-05-18 1991-04-12 Radiation sensor
ITMI911293A IT1249250B (it) 1990-05-18 1991-05-10 Sensore di radiazioni
DE4115255A DE4115255C2 (de) 1990-05-18 1991-05-10 Strahlungssensor
FR9105932A FR2662250A1 (fr) 1990-05-18 1991-05-16 Capteur de rayonnement a diode pour la surveillance d'une flamme.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1698/90A CH680390A5 (de) 1990-05-18 1990-05-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH680390A5 true CH680390A5 (de) 1992-08-14

Family

ID=4216512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1698/90A CH680390A5 (de) 1990-05-18 1990-05-18

Country Status (5)

Country Link
CH (1) CH680390A5 (de)
DE (1) DE4115255C2 (de)
FR (1) FR2662250A1 (de)
GB (1) GB2244175B (de)
IT (1) IT1249250B (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59300087D1 (de) * 1992-07-16 1995-03-30 Landis & Gry Tech Innovat Ag Anordnung mit einer integrierten farbselektiven Photodiode und einem der Photodiode nachgeschalteten Verstärker.
US5302778A (en) * 1992-08-28 1994-04-12 Eastman Kodak Company Semiconductor insulation for optical devices
DE4244607A1 (de) * 1992-12-31 1994-07-07 Hl Planartechnik Gmbh Thermoelektrischer Strahlungssensor, insbesondere für infrarotes und sichtbares Licht
DE4301177A1 (de) * 1993-01-19 1994-07-21 Telefunken Microelectron UV-Strahlungsdetektor
DE19746786C2 (de) * 1997-10-23 2000-10-26 Giersch Gmbh Oel Und Gasbrenne Optischer Flammenwächter
WO2001091193A2 (en) * 2000-05-23 2001-11-29 Atmel Corporation Integrated ic chip package for electronic image sensor die
EP2449590B1 (de) * 2009-07-02 2015-09-02 Candela Microsystems (S) Pte. Ltd. Lichtleiteranordnung für einen bildsensor
DE102015223362A1 (de) * 2015-11-25 2017-06-01 Minimax Gmbh & Co. Kg Explosionsgeschütztes Gehäuse für Mittel zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung
DE102021130911B4 (de) 2021-11-25 2024-08-29 Bfi Automation Mindermann Gmbh Steueranordnung zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme mit Flammenwächtern für einen Brenner und Flammenwächtersystem

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1403327A (fr) * 1964-07-22 1965-06-18 Landis & Gyr Sa Organe sensible pour dispositif de manoeuvre photoélectrique
GB1177655A (en) * 1966-03-31 1970-01-14 Mining & Chemical Products Ltd Improvements relating to Photosensitive Recieving Devices.
CH577145A5 (en) * 1974-10-17 1976-06-30 Landis & Gyr Ag Flame sensor for gas and oil burners - has fresnel lens filter or reflector for eliminating glow interference
US3976875A (en) * 1975-06-24 1976-08-24 Rca Corporation Photodetector filter structure
JPS586996B2 (ja) * 1977-02-15 1983-02-07 国際技術開発株式会社 炎感知方式
DE2833261B1 (de) * 1978-07-28 1979-10-04 Siemens Ag Optisches Hilfsmittel zur Vergroesserung der Apertur eines Detektors
DE3126127A1 (de) * 1981-07-02 1983-01-20 Christoph Dr. 6500 Mainz Franz Handliches, tragbares messgeraet zur messung von dirketer und indirekter ultraviolettstrahlung im rahmen des technischen und medizinischen arbeitsschutzes
GB2107112A (en) * 1981-09-29 1983-04-20 Harold Millman Butterworth Radiation detector
US4578583A (en) * 1984-04-03 1986-03-25 The Babcock & Wilcox Company Solid state ultraviolet flame detector
US4771325A (en) * 1985-02-11 1988-09-13 American Telephone & Telegraph Co., At&T Bell Laboratories Integrated photodetector-amplifier device
JPS63182528A (ja) * 1987-01-26 1988-07-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ線引装置用紫外線照射器の紫外線照度測定器
EP0296371B1 (de) * 1987-06-22 1992-12-23 Landis & Gyr Business Support AG Photodetektor für Ultraviolett und Verfahren zur Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
IT1249250B (it) 1995-02-21
GB2244175B (en) 1994-06-15
DE4115255A1 (de) 1991-11-21
ITMI911293A1 (it) 1992-11-10
FR2662250A1 (fr) 1991-11-22
DE4115255C2 (de) 2001-07-05
ITMI911293A0 (it) 1991-05-10
GB9107879D0 (en) 1991-05-29
GB2244175A (en) 1991-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0653613B1 (de) UV-Sensor
EP1343446B1 (de) Blendschutzvorrichtung für schweisserschutzmasken
CH680390A5 (de)
DE102004041682B4 (de) CO2-Laserbearbeitungskopf mit integrierter Überwachungseinrichtung
EP1203412B1 (de) Photodetektor für ultraviolette lichtstrahlung
DE102021100756A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Beobachtung von Flammen in einem Heizgerät, das mit Wasserstoff oder wasserstoffhaltigem Brenngas betreibbar ist
DE102007056562A1 (de) Vorrichtung zur optischen Detektion von Verunreinigungen in längsbewegtem Garn
DE19941994C1 (de) Digital-UV-Dosimeter-Armbanduhr
DE2705865C2 (de) Vorrichtung zum Bestimmen des Lichttransmissionsgrades durchsichtiger, auch lichtbrechender, Objekte
EP0987663A1 (de) Optischer Rauchmelder nach dem Extinktionsprinzip und Verfahren zur Kompensation von dessen Temperaturdrift
DE2834983B2 (de) Meßkopf für Beleuchtungsstärke-Meßgeräte
DE60002588T2 (de) Photometer
DE3603464A1 (de) Gleichlichtpyrometer
DE4327300C2 (de) Verfahren und Gerät zum Messen der Strahlung eines Spektralbereichs
EP1363113B1 (de) Vorrichtung zur Temperaturmessung mit einer Lichtleitfaser
DE3318974C2 (de) Flammenmelder
EP3783341A1 (de) Gassensor und verfahren zur detektion eines zielgases
DE9313246U1 (de) Strahlungsmeßgerät zum Schutz vor hoher UV-Strahlungsbelastung
DE3315989A1 (de) Fotoempfaengeranordnung
DE4213493C2 (de) Indikator zum Nachweis von UV-B Strahlung
WO2020234046A1 (de) Optoelektronische messvorrichtung zur messung einer intensität einer elektromagnetischen strahlung
DE102021204213A1 (de) Optischer Partikelsensor, insbesondere Abgassensor
DE10104715B4 (de) Optisches Bauelement
DE29702220U1 (de) Optische Anordnung
DE2165503C3 (de) Kompensationsanordnung für Lichtschrankensystem

Legal Events

Date Code Title Description
PFA Name/firm changed

Owner name: LANDIS & GYR BETRIEBS AG TRANSFER- SIEMENS BUILDIN

PL Patent ceased