DE102006042806A1

DE102006042806A1 - Opto-elektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102006042806A1
Application number: DE102006042806A
Authority: DE
Inventors: Antoine Simon; Mamadi Dr. Keita; Stefanie Berchtold
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-03-27
Also published as: WO2008028967A2; US7956338B2; WO2008028967A3; EP2059953A2; US20080087850A1

Abstract

Die Vorrichtung umfaßt wenigstens ein lichtgebendes opto-elektronisches Funktionselement (1), das im Betrieb, angesteuert von einem elektrischen Signal (Tx), zumindest zeitweise Licht emittiert, wenigstens ein lichtempfindliches opto-elektronisches Funktionselement (2), das im Betrieb, angesteuert von darauf einfallendem Licht, zumindest zeitweise ein elektrisches Signal liefert (Rx), sowie wenigstens ein zumindest anteilig aus transmissivem Material, insbesondere transluzentem Kunststoff oder Glas, bestehendes lichtleitendes drittes Funktionselement (3). Letzteres führt im Betrieb darin eingekoppeltes Licht und weist wenigstens eine im wesentlichen planare Grenzfläche (31, 32, 33, 34) auf, die in der Vorrichtung geführtes Licht bricht. Die wenigstens eine im wesentlichen planares Licht brechende Grenzfläche (31, 32, 33, 34) weist eine Flächennormale auf, die zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse (1'; 2') wenigstens eines der beiden opto-elektronischen Funktionselemente (1; 2) geneigt ist, wobei eine gedachte Hauptstrahlachse (1') des Funktionselements (1) eine Richtung maximaler Intensität des im Betrieb davon emittierten Lichts und eine gedachte Hauptstrahlachse (2') des zweiten Funktionselements (1) eine Richtung von dessen maximaler Empfindlichkeit auf im Betrieb einfallendes Licht repräsentieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, bei vergleichsweise hohem Lichtkopplungsfaktor aus und ist im besonderen geeignet, als ...

Description

Die Erfindung betrifft eine, insb. als Optokoppler verwendbare, opto-elektronische Vorrichtung mit einem lichtgebenden opto-elektronischen Funktionselement, einem lichtempfindlichens opto-elektronisches Funktionselement sowie einem zumindest anteilig aus transmissivem Material, wie z.B. transluzentem Kunststoff oder Glas, bestehendem lichtleitenden Funktionselement.
Solche opto-elektronischen Vorrichtungen mit Lichtsender, Lichtleiter und Lichtempfänger werden beispielsweise zur Übertragung von Digital- und/oder Analogsignalen zwischen galvanisch voneinander getrennten Stromkreisen verwendet.
Galvanische Trennung zwischen Stromkreisen ist im besonderen auch in verschiedenen Bereichen der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik von einschlägigen Explosionsschutzvorschriften gefordert. Infolgedessen müssen bei beispielsweise für die Messung und/oder die Regelung von Durchfluß, Druck, Füllstand, Temperatur und/oder der gleichen verwendeten Feldgeräten häufig entsprechende Maßnahmen zur Erzielung eines Explosionsschutzes ergriffen werden. Galvanische Trennung ist dabei sowohl für solche – herkömmlicherlicherweise auch als 4-Leiter-Geräte bezeichnete – Feldgeräte vorzusehen, die über wenigstens eine spezielle Netzleitung mit elektrischer Energie versorgt werden, als auch ggf. für solche – herkömmlicherweise auch als 2-Leiter-Geräte bezeichnete – Feldgeräte, bei denen die Energieversorgung und die Datenübertragung über ein und dieselbe Leitung erfolgt. Beispiele für derartige Feldgeräte mit einer solchen als Optokoppler für galvanisch getrennte Stromkreise ausgebildeten Vorrichtung sind u.a. in der EP-A 525 920 , der US-B 66 84 340 , der US-B 66 24 418 , der US-A 46 54 771 oder der WO-A 04/048905 beschrieben.
Als Optokoppler geeignete Vorrichtungen der vorgenannten Art sind beispielsweise in der EP-A 103 032 , der US-B 69 47 620 , der US-B 66 33 030 , der US-B 65 09 574 , der US-A 56 14 131 , der US-A 53 49 504 , der US-A 43 67 483 , der US-A 43 07 297 , der US-A 41 24 860 , der US-A 41 00 422 , der US-A 37 74 021 beschrieben. Die darin gezeigten opto-elektronische Vorrichtungen weisen jeweils wenigstens ein lichtgebendes opto-elektronisches erstes Funktionselement, beispielsweise eine Leuchtdiode, sowie wenigstens ein lichtempfindliches opto-elektronisches zweites Funktionselement, beispielsweise eine Photodiode, auf. Das lichtgebende Funktionselement ist im Betrieb von einem elektrischen Signal entsprechend angesteuert und emittiert zumindest zeitweise Licht, während das lichtempfindliche Funktionselement von darauf entsprechend einfallendem Licht angesteuert ist und somit im Betrieb zumindest zeitweise ein elektrisches Signal liefert. Zum Übertragen von seitens des lichtgebenden Funktionselements emittiertem Licht hin zum lichtempfindlichen Funktionselement ist bei den opto-elektronischen Vorrichtung zudem jeweils wenigstens ein zumindest anteilig aus transmissivem Material, beispielsweise transluzentem Kunststoff oder Glas, bestehendes lichtleitendes drittes Funktionselement vorgesehen, das im Betrieb darin eingekoppeltes Licht führt, und das eine dem ersten Funktionselement zugewandte, davon emittiertes Licht einkoppelnde erste Grenzfläche und eine innen geführtes Licht wieder auskoppelnde, dem zweiten Funktionselement zugewandte zweite Grenzfläche aufweist. Die Licht koppelnden Grenzflächen des dritten Funktionselements der in der EP-A 103 032 , der US-B 69 47 620 , der US-B 66 33 030 , der US-B 65 09 574 , der US-A 56 14 131 , der US-A 43 67 483 , der US-A 43 07 297 , der US-A 41 24 860 , der US-A 41 00 422 , oder der US-A 37 74 021 gezeigten Vorrichtungen sind jeweils im wesentlichen planar ausgebildet. Zudem weisen sie auch jeweils eine Flächennormale auf, die gegenüber einer gedachten Hauptstrahlachse des jeweils korrespondierenden opto-elektronischen Funktionselements parallel verläuft. In diesem Zusammenhang repräsentiert die gedachte Hauptstrahlachse des ersten Funktionselements eine Richtung maximaler Intensität des im Betrieb vom ersten Funktionselement emittierten Lichts, während eine gedachte Hauptstrahlachse des zweiten Funktionselement eine Richtung maximaler Empfindlichkeit des zweiten Funktionselements auf im Betrieb einfallendes Licht repräsentiert. Alternativ zu den vorgenannten planaren Licht kopplenden Grenzflächen können, wie beispielsweise in der US-B 69 47 620 oder der US-A 53 49 504 vorgeschlagen, zudem auch linsenförmig ausgebildete Licht koppelnde Grenzflächen an Funktionselementen der beschriebenen Art verwendet werden.
Damit solche für die Signalübertragung verwendeten opto-elektronischen Vorrichtungen dem in der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik geforderten Explosionsschutz genügen können, sind von diesen auch zwischen galvanisch getrennten stromführenden Komponenten geforderte Mindestabstände wie auch für Luftstrecken, Isolationsdicken und Stromkriechpfade geforderte Mindestwerte einzuhalten. So müssen beispielsweise bei einer maximal zulässigen Spannung von 375 V die Luftstrecke und die Kriechpfadlänge zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen 10 mm oder die Dicke fester Isolation mindestens 1 mm betragen. Diese Abstände beziehen sich dabei im Besonderen auf die minimalen Abstände zwischen den betriebsgemäß elektrischen Strom führenden Anschlüssen und Leiterbahnen der mittels solcher opto-elektronischen Vorrichtungen gekoppelten Stromkreise. Desweiteren sind seitens solcher als Optokoppler dienenden Vorrichtung erhöhte Anforderungen auch hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit und der Explosionsgefährdungsrisikos so wie auch hinsichtlich der mit allfällig eintretenden Überbelastungen einhergehenden Schadensbilder zu erfüllen.
Um trotz der hohen sicherheitstechnischen Anforderungen einen möglichst hohen Lichtkopplungsfaktor sowie eine möglichst kompakte Bauform solcher opto-elektronischen Vorrichtungen zu ermöglichen sind deren als Lichtleiter ausgebildeten Funktionselemente üblicherweise, wie beispielsweise auch in der US-B 69 47 620 , der US-A 56 14 131 , der US-A 43 67 483 oder der US-A 41 24 860 , gezeigt, zumindest in Bereichen, die das zu übertragende Licht zumindest anteilig durch Reflexion, insb. auch Totalreflexion, umlenken sollen, nach der Art einer optischen Linse geformt.
Allerdings ist die Herstellung von partiell linsförmig ausgebildeten Lichtleitern relative aufwendig. Zudem bedingt die Linsensform des Lichtleiters – sei es nun im Bereich der Licht reflektierende Grenzflächen oder im Bereich der oben erwähnten Licht kopplenden Grenzflächen – auch eine präzise Positionierung und Ausrichtung jedes der an der optischen Übertragung direkt beteiligten Funktionselemente einhergehend mit einem erhöhten Justageaufwand bei der Fertigung oder beim Einbau. Dies im besonderen auch für den Fall, daß, wie beispielsweise auch in der US-B 69 47 620 vorgeschlagen, die opto-elektronische Vorrichtung erst im Zuge der Bestückung von die Stromkreise tragenden Leiterplatten geschaffen werden soll. Infolgedessen ist wiederum auch die Herstellung einer solchen opto-elektronische Vorrichtung insgesamt vergleichsweise teuer.
Damit ist es die Aufgabe der Erfindung, eine für die Verwendung in einem Feldgerät geeignete opto-elektronische Vorrichtung der beschriebenen Art bereitzustellen, die preisgünstig, einfach aufgebaut und einfach zu montieren, insb. auch einfach zu justieren, ist. Ferner soll die Vorrichtung derart ausgebildet sein, daß sie möglichst kompakt ausgebildet sein kann und gegebenenfalls auch in SMD-Technologie (surface mounted device) herstellbar ist. Darüber hinaus soll die opto-elektronische Vorrichtung unbeschadet eines möglichst hohen Lichtkopplungsgrads bzw. hoher Datenübertragungsraten einschlägigen Explosionsschutzanforderungen möglichst umfänglich genügen können und insoweit beispielsweise auch für die Verwendung in solchen Feldgeräten geeignet sein, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Zonen vorgesehen sind.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einer opto-elektronische Vorrichtung mit wenigstens einem lichtgebenden opto-elektronischen ersten Funktionselement, das im Betrieb, angesteuert von einem elektrischen Signal, zumindest zeitweise Licht emittiert, wenigstens einem lichtempfindlichen opto-elektronischen zweiten Funktionselement, das im Betrieb, angesteuert von darauf einfallendem Licht, zumindest zeitweise ein elektrisches Signal liefert, sowie wenigstens einem zumindest anteilig aus transmissivem Material, beispielsweise transluzentem Kunststoff oder Glas, bestehenden lichtleitenden dritten Funktionselement, das im Betrieb darin eingekoppeltes Licht führt, und das wenigstens eine im wesentlichen planare Grenzfläche aufweist, die in der Vorrichtung geführtes Licht bricht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das dritte Funktionselement zu dem so ausgebildet, daß die wenigstens eine im wesentlichen planaren Licht brechenden Grenzfläche des dritten Funktionselements eine Flächennormale aufweist, die zumindest gegenüber einer gedachten Hauptstrahlachse wenigstens eines der beiden opto-elektronischen Funktionselemente geneigt ist, wobei eine gedachte Hauptstrahlachse des ersten Funktionselements eine Richtung maximaler Intensität des im Betrieb vom ersten Funktionselement emittierten Lichts und eine gedachte Hauptstrahlachse des zweiten Funktionselement eine Richtung maximaler Empfindlichkeit des zweiten Funktionselements auf im Betrieb einfallendes Licht repräsentieren.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flächennormale der wenigstens einen im wesentlichen planaren Licht brechenden Grenzflächen des dritten Funktionselements sowohl gegenüber der Hauptstrahlachse des ersten Funktionselements als auch gegenüber der Hauptstrahlachse des zweiten Funktionselements geneigt ist.
Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement eine dem ersten Funktionselement zugewandte erste Grenzfläche sowie eine dem zweiten Funktionselement zugewandte zweite Grenzfläche aufweist, wobei die erste Grenzfläche im Betrieb vom ersten Funktionselement emittiertes Licht in das dritte Funktionselement einkoppelt, und die zweite Grenzfläche im Betrieb innerhalb des dritten Funktionselements geführtes Licht in Richtung des zweiten Funktionselements auskoppelt.
In einer ersten Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß wenigstens eine der beiden Licht koppelnden Grenzflächen des dritten Funktionselements im wesentlichen planar ausgebildet ist und zudem eine Flächennormale aufweist, die zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse wenigstens eines der beiden opto-elektronischen Funktionselemente geneigt ist.
Nach einer zweiten Weiterbildung der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, die Funktionselemente so auszubilden und in der Vorrichtung anzuordnen, daß die Flächennormale der wenigstens einen im wesentlichen planaren Licht koppelnden Grenzfläche des dritten Funktionselements zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse des korrespondierenden opto-elektronischen Funktionselements geneigt ist. Nach einer dritten Weiterbildung der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, das dritte Funktionselement so auszubilden, daß jede von dessen beiden Licht koppelnden Grenzflächen im wesentlichen planar ausgebildet ist.
Nach einer vierten Weiterbildung der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, die Funktionselemente so auszubilden und in der Vorrichtung anzuordnen, daß jede der beiden Licht koppelnden Grenzflächen des dritten Funktionselements zudem jeweils eine Flächennormale aufweist, die gegenüber der Hauptstrahlachse des jeweils korrespondierenden opto-elektronischen Funktionselements geneigt ist.
Nach einer fünften Weiterbildung der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, das dritte Funktionselement so auszubilden, daß dessen beiden Licht koppelnden Grenzflächen so zueinander ausgerichtet, daß ein von deren über das dritte Funktionselement hinaus verlängerten Flächennormalen eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 120°, insb. weniger als 90°, beträgt und/oder daß der von deren Flächennormalen eingeschlossene kleinste Schnittwinkel mehr als 10°, insb. mehr als 20°, beträgt.
Nach einer sechsten Weiterbildung der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, die Funktionselemente so auszubilden und in der Vorrichtung anzuordnen, daß die Flächenormalen der ersten Grenzfläche des dritten Funktionselements mit der Hauptstrahlachse des korrespondierenden ersten Funktionselements einen kleinsten Schnittwinkel einschließt, der im wesentlichen gleich groß ist, wie ein von der Flächenormalen der zweiten Grenzfläche des dritten Funktionselements und der Hauptstrahlachse des korrespondierenden zweiten Funktionselements eingeschlossener kleinster Schnittwinkel.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement wenigstens eine im wesentlichen planare dritte Grenzfläche aufweist, die im Betrieb innerhalb des dritten Funktionselements geführtes, insb. hin zum zweiten Funktionselement zu führendes, Licht, insb. total, reflektiert. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest die Licht reflektierende dritte Grenzfläche des dritten Funktionselements eine Flächenormale aufweist, die mit der Flächennormale der wenigstens einen der beiden Licht koppelnden Grenzflächen des dritten Funktionselements einen kleinsten Schnittwinkel einschließt, der größer als Null ist. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die mit dem ersten Funktionselement korrespondierende Licht koppelnde erste Grenzfläche des dritten Funktionselements planar ausgebildet und zumindest gegenüber dessen Licht reflektierenden dritten Grenzfläche derart geneigt ist, daß von deren beider Flächennormalen eingeschlossene kleinste Schnittwinkel mehr als 10° beträgt, insb. größer ist als 30°.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement eine Vielzahl von im wesentlichen planaren Licht brechenden, insb. auch total reflektierende, Grenzflächen für im dritten Funktionselement geführtes, insb. hin zum zweiten Funktionselement zu führendes, Licht aufweist.
Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die wenigstens eine planare Licht brechende Grenzfläche des dritten Funktionselements mittels einer darin eingeformten, insb. eingeschliffenen, Facette gebildet ist. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung weist das dritte Funktionselement eine Vielzahl im wesentlichen planare Licht brechende Grenzflächen bildende Facetten auf.
Nach einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist ist das dritte Funktionselement derart ausgebildet, daß eine Seitenansicht davon ein konvexes Vieleck mit n Ecken beschreibt, wobei n größer als drei, insb. gleich oder größer fünf, ist. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist dritte Funktionselement derart ausgebildet, daß das durch die Seitenansicht des dritten Funktionselements beschriebene Vieleck hinsichtlich zumindest einer Hauptachse selbiger Seitenansicht im wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist. Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das dritte Funktionselement derart ausgebildet, daß eine gedachte Symmetrieachse des durch die Seitenansicht des dritten Funktionselements beschriebenen Vielecks mit jeder der beiden Hauptstrahlachsen im wesentlichen einen gleichen Schnittwinkel einschließt.
Nach einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden opto-elektronischen Funktionselemente relativ zueinander so angeordnet sind, daß ein von deren über das dritte Funktionselement hinaus verlängerten gedachten Hauptstrahlachsen eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 120°, insb. weniger als 90°, beträgt. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden opto-elektronischen Funktionselemente relativ zueinander so angeordnet sind, daß der von deren gedachten Hauptstrahlachse eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist.
Nach einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest die beiden opto-elektronischen Funktionselemente auf einem, insb. als Leiterplatte ausgebildeten und/oder im wesentlichen planaren, Träger fixiert sind.
Nach einer ersten Weiterbildung der achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das dritte Funktionselement auf dem Träger fixiert ist und/oder mittels einer, insb. umhüllenden, Haltevorrichtung am Träger befestigt ist.
Nach einer zweiten Weiterbildung der achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Träger im wesentlichen planar ausgebildet ist. Ferner sind das dritte Funktionselement und der Träger so zueinander ausgerichtet, daß ein von der Flächennormalen der wenigstens einen planaren Grenzfläche des dritten Funktionselements und einer Flächennormalen einer dem dritten Funktionselement zugewandten Oberfläche des planaren Trägers eingeschlossener kleinster Schnittwinkel mehr als 5° beträgt, insb. größer als 10° ist, und/oder weniger als 60° beträgt, insb. kleiner als 40° ist.
Nach einer dritten Weiterbildung der achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das dritte Funktionselement den Träger zwischen den beiden opto-elektronischen Funktionselementen kontaktiert.
Nach einer vierten Weiterbildung der achten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das dritte Funktionselement zwischen den beiden opto-elektronischen Funktionselementen am Träger fixiert ist.
Nach einer fünften Weiterbildung der achten Ausgestaltung der Erfindung ist der Träger im wesentlichen planar und ist das erste Funktionselement so auf dem Träger plaziert, daß ein von der Hauptstrahlachse des ersten Funktionselementsund einer Flächennormalen einer dem dritten Funktionselement zugewandten Oberfläche des Trägers eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist, und/oder ist das zweite Funktionselement so auf dem Träger plaziert, daß ein von der Hauptstrahlachse des zweiten Funktionselements und einer Flächennormalen einer dem dritten Funktionselement zugewandten Oberfläche des Trägers eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Vorrichtung weiters ein Kopplergehäuse, das zumindest das dritte Funktionselement zumindest teilweise umhüllt.
Nach einer ersten Weiterbildung der neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Kopplergehäuse zumindest anteilig aus einem Material, insb. einem Kunststoff, besteht, das, insb. innerhalb eines Spektralbereichs, in dem die Vorrichtung arbeitet, opak ist.
Nach einer zweiten Weiterbildung der neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß zumindest das dritte Funktionselement zumindest anteilig mittels des Kopplergehäuses auf dem Träger fixiert ist.
Nach einer dritten Weiterbildung der neunten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Kopplergehäuse zumindest anteilig aus einem Material, insb. einem Kunststoff, besteht, das, insb. innerhalb eines Spektralbereichs, in dem der Vorrichtung arbeitet, opak ist.
Nach einer zehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Funktionselement mittels einer Leuchtdiode gebildet ist.
Nach einer elften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Funktionselement mittels einer Laserdiode gebildet ist.
Nach einer zwölften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das zweite Funktionselement mittels einer Fotodiode gebildet ist.
Nach einer dreizehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das zweite Funktionselement mittels eines Fototransistors gebildet ist.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das zweite Funktionselement mittels eines Fotothyristors gebildet ist.
Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement zumindest abschnittsweise linsenförmig ausgebildet ist.
Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement zumindest anteilig aus einem Kunststoff besteht.
Nach einer siebzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement zumindest anteilig aus Polycarbonat besteht.
Nach einer achtzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement zumindest anteilig aus einem Glas besteht.
Nach einer neunzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement mittels eines einstückigen, insb. massiven und/oder starren, Kunststoffkörpers gebildet ist.
Nach einer zwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das dritte Funktionselement mittels eines einstückigen, insb. massiven und/oder starren, Glaskörpers gebildet ist.
Nach einer einundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jedes der drei Funktionselemente in einem infraroten Spektralbereich arbeitet.
Nach einer zweiundzwanzigsten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden opto-elektronischen Funktionselemente derart ausgebildet und so voneinander beabstandet angeordnet sind, daß ein minimaler Abstand zwischen einem im Betrieb elektrischen Strom führenden Anschluß des ersten Funktionselements und einem im Betrieb elektrischen Strom führenden Anschluß des zweiten Funktionselements wenigstens 10 mm beträgt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, die erfindungsgemäße Vorrichtung als, beispielsweise Analog- und/oder Digitalsignale übertragenden, Optokoppler zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen, beispielsweise in einem Feldgerät der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik, zu verwenden, insbesondere in einem, insb. für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeigneten und/oder als Meßgerät der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik.
Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter auszugestalten und weiterzubilden, insb. durch Kombination und/oder Weglassen einzelner Merkmale. Hinsichtlich solcher weiteren vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sei u.a. auch auf die Patentansprüche verwiesen.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Dieselben Teile sind dabei jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Falls es die Übersichtlichkeit jedoch erfordert, sind Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren durchaus auch weggelassen.
1 zeigt schematisch eine, insb. als Optokoppler verwendbare, opto-elektronische Vorrichtung mit einem lichtgebenden opto-elektronischen Funktionselement, einem lichtempfindlichens opto-elektronisches Funktionselement sowie einem zumindest anteilig aus transmissivem Material, wie z.B. transluzentem Kunststoff oder Glas, bestehendem lichtleitenden Funktionselement in einer geschnittenen Seitenansicht
2 zeigt schematisch in einer geschnitten ersten Seitenansicht ein für die Vorrichtung gemäß 1 geeignetes lichtleitendes Funktionselement, und
3 zeigt schematisch in einer geschnitten zweiten Seitenansicht das lichtleitendes Funktionselement gemäß 2,
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine, insb. als Optokoppler verwendbare, opto-elektronische Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung umfaßt ein lichtgebendes opto-elektronisches erstes Funktionselement 1, ein lichtempfindliches opto-elektronisches zweites Funktionselement 2 sowie ein zwischen den beiden beiden opto-elektronischen Funktionselementen plaziertes, zumindest anteilig aus transmissivem Material bestehendes lichleitfähiges bzw. lichtleitendes drittes Funktionselement 3 zum Führen von darin eingekoppeltem Licht, beispielsweise in einem infraroten und/oder roten Spektralbereich, in dem allfällige Störungen durch Umgebungslicht besonders wirksam vermieden werden können. Grundsätzlich aber ist der Spektralbereich, in dem die Vorrichtung arbeitet, nahezu beliebig, solange die Spektralbereich der einzelnen Funktionselemente aufeinander abgestimmt sind und das dritte Funktionselement in diesem Spektralbereich als Lichtleiter wirksam, also hinreichend transmissiv ist und zumindest abschnittsweise total reflektierend ist.
Das erste Funktionselement 1 dient dazu, zumindest zeitweise Licht zu emittieren, und fungiert insoweit praktisch als Sender der Vorrichtung. Dafür ist das Funktionselement 1 im Betrieb zumindest zeitweise von einem entsprechenden elektrischen Signal Tx angesteuert. Als erstes Funktionselement 1 kann beispielsweise eine im infraroten und/oder roten Spektralbereich arbeitenden Leuchtdiode oder Laserdiode verwendet werden. Falls erforderlich, kann das opto-elektronische erste Funktionselement 1 selbstverständlich aber auch in einem anderen, für den tatsächlichen Anwendungsbereich der opto-elektronischen Vorrichtung geeigneten Spektralbereich arbeiten.
Das zweite Funktionselement 2 wiederum ist im Betrieb von zumindest zeitweise darauf einfallendem Licht angesteuert und dient dazu, im Betrieb zumindest zeitweise ein entsprechendes elektrisches Signal Rx zu liefern, das im wesentlichen mit dem den Sender 1 ansteuernden Signal Tx korrespondiert. Das zweite Funktionselement 2 fungiert somit als Empfänger der Vorrichtung. Als zweites Funktionselement 1 kann beispielsweise eine zumindest anteilig auch innerhalb des Spektralbereichs des ersten Funktionselements 1 – hier also im infraroten und/oder roten Spektralbereich – arbeitenden Photodiode verwendet werden. Alternativ dazu kann das opto-elektronische zweite Funktionselement beispielsweise auch mittels eines entsprechenden Phototransistors oder Photothyristors gebildet sein.
Jedes der beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 weist jeweils mindestens eine, ggf. auch nur eine einzige, gedachte Hauptstrahlachse auf, wobei eine gedachte Hauptstrahlachse 1' des ersten Funktionselements 1 eine Richtung maximaler Intensität des im Betrieb vom ersten Funktionselements 1 emittierten Lichts und eine gedachte Hauptstrahlachse 2' des zweiten Funktionselements 2 eine Richtung von dessen maximaler Empfindlichkeit auf im Betrieb einfallendes Licht repräsentieren. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 relativ zueinander so angeordnet sind, daß ein von deren über das dritte Funktionselement 3 hinaus verlängerten gedachten Hauptstrahlachsen eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 120°, insb. weniger als 90°, beträgt. In einer vorteilhaften Weiterbildung davon ist ferner vorgesehen, daß die beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 relativ zueinander so angeordnet sind, daß vorgenannter kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist. Für den letztgenannten Fall bedeutet dies, daß die beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 so angeordnet sind, daß deren beider Hauptstrahlachsen 1' bzw. 2' im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Zwischen den beiden opto-elektronischen Funktionselementen vermittelt das zumindest im Spektralbereich der beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 transmissive dritte Funktionselement 3. Es fungiert insoweit also als Lichtleiter der Vorrichtung und kann beispielsweise aus einem transluzenten Kunststoff, wie etwa einem Polycarbonat, oder einem Glas bestehen. Als Material für den Lichtleiter sind die meisten der bekannten transmissiven Glas- oder Kunststoffmaterialen verwendbar. Bei der Verwendung in einem explosionsgefährdeten Bereich muss jedoch die Nichtbrennbarkeit bzw. zumindest eine schwere Entflammbarkeit sowie gegebenenfalls eine ausreichend hohe Temperaturstabilität des Materials für den Lichtleiter gewährleistet sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Funktionselement 3 mittels eines einstückigen, insb. massiven und/oder starren, Glaskörpers oder eines gleichermaßen einstückigen Kunststoffkörpers gebildet, der beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein kann.
Zum Ein- bzw. Auskoppeln von Licht weist das dritte Funktionselement 3 eine dem ersten Funktionselement 1 zugewandte, davon emittiertes Licht entsprechend einkoppelnde erste Grenzfläche 31 sowie eine innen geführtes Licht wieder auskoppelnde, dem zweiten Funktionselement entsprechend zugewandte zweite Grenzfläche 32 auf. Die Funktionselemente 1, 2, 3 sind dabei so ausgebildet und relativ zueinander so angeordnet, daß die Licht einkoppelnde erste Grenzfläche 31 zumindest von der gedachten Hauptstrahlachse 1' des ersten Funktionselements 1 und die Licht auskoppelnde zweite Grenzfläche 32 zumindest von der gedachten Hauptstrahlachse 2' des zweiten Funktionselements geschnitten sind. Anders gesagt, sind die opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 in der Vorrichtung vis-a-vis zur jeweils korrespondierenden Licht koppelnden Grenzfläche so angeordnet, daß ein Abstrahlbereich des ersten und ein Empfangsbereich des zweiten Funktionselements auf das dritte Funktionselement 3 gerichtet sind. Dafür sind bei der im Ausführungsbeispiel gezeigten Vorrichtung die erste Grenzfläche in einem dem ersten Funktionselement gegenüberliegenden, dieses zumindest teilweise überdeckenden Außenbereich des dritten Funktionselements und die zweite Grenzfläche in einem dem zweiten Funktionselement gegenüberliegenden, dieses zumindest teilweise überdeckenden Außenbereich des dritten Funktionselements angelegt. Wie in der Figur mit einem vom ersten zum Funktionselement 2 führenden Pfeil angedeutet, trifft das vom Sender 1 ausgesandte und in den Lichtleiterleiter 3 über die erste Grenzfläche 31 entsprechend eingekoppelte Licht auf wenigstens eine zu dessen Ausbreitungsrichtung zumindest abschnittsweise schräg verlaufende, von der ersten Grenzfläche beabstandete dritte Grenzfläche 33 des Lichtleiters 3. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist diese dritte Grenzfläche 33 so ausgebildet, daß sie als eine, beispielsweise total reflektierende, Reflexionsfläche für im dritten Funktionselement geführtes, insb. hin zum zweiten Funktionselement zu führendes, Licht dient.
Totalreflexion an den dafür vorgesehenen Grenzflächen wird dadurch erreicht, daß einerseits als Material für den Lichtleiter ein solches verwendet wird, das gegenüber der Umgebung, beispielsweise Luft, einen hinreichend hohen Brechungsindex im verwendeten Spektralbereich aufweist, und daß andererseits eine dem Grenzwinkel für Totalreflexion entsprechende Schrägstellung der Grenzfläche gewählt ist, so daß innerhalb des Lichtleiters geführtes Licht in für den gewünschten Lichtkopplungsfaktor ausreichendem Maße möglichst streifend auf die als Licht reflektierenden Grenzflächen trifft. Für den vorbeschriebenen Fall, daß ein fester Kunststoff- bzw. Glaskörper als Lichtleiter vorgesehen ist, ist im übrigen auch die Einkopplung des Lichtes in den Lichtleiter erleichtert. Insbesondere entfällt eine aufwendige Ausrichtung eines beispielsweise als biegsame Faser ausgebildeten Lichtleiters auf den Sender oder den Empfänger.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Funktionselement ferner so ausgebildet und relativ zum ersten opto-elektronischen Funktionselement ausgerichtet, daß das im Betrieb auf die dritte Grenzfläche auftreffende Licht dort zumindest anteilig so reflektiert wird, daß es zu einer von der dritte Grenzfläche entfernten vierten Grenzfläche des Lichtleiters 34 hingelenkt wird. Diese vierte Grenzfläche verläuft wiederum schräg gegenüber der Ausbreitungsrichtung des von der dritten Grenzfläche reflektierten Lichts. Nach einer nochmaligen Reflektion innerhalb des Lichtleiters 3 an dieser vierten Grenzfläche 34 wird das zumindest insoweit mehrfach innerhalb des Lichtleiters 3 reflektierte, gleichermaßen auch mehrfach umgelenkte Licht über die zweite Grenzfläche 32 in der Weise aus dem Lichtleiter 3 wieder ausgekoppelt, daß es zumindest anteilig auf den mit der zweiten Grenzfläche 32 korrespondierenden Empfänger 2 trifft.
Wie aus den vorangehenden Erläuterungen ohne weiteres ersichtlich, weist das lichtleitfähige dritte Funktionselement 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere Licht brechende Grenzflächen 31, 32, 33, 34 für im Betrieb innerhalb der Vorrichtung geführtes Licht auf; hier die Licht koppelnden erste und zweite Grenzfläche 31, 32 sowie die Licht zumindest teilweise total reflektierende dritte und die ggf. vorhandene vierte Grenzfläche 33, 34. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im besonderen vorgesehen, daß von diesen Licht brechenden Grenzflächen 31, 32, 33 wenigstens eine im wesentlichen planar ausgebildet ist und zudem eine Flächennormale 31', 32', 33', 34' aufweist, die zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse 1', 2' wenigstens eines der beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 geneigt ist.
Falls erforderlich, kann eine oder mehrere der vorgenannten Grenzflächen, beispielsweise die reflektierende dritte und/oder vierte Grenzfläche 33, 34 des Lichtleiters 3 gekrümmt ausgebildet sein, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnte US-B 69 47 620 . Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine reflektierende Grenzfläche des dritten Funktionselements 3 allerdings im wesentlichen planar ausgebildet, wodurch eine insgesamt vereinfachte Herstellung des dritten Funktionselements 3 möglich ist. Beispielsweise kann die wenigstens eine Licht reflektierende Grenzfläche dann auf sehr einfache mittels einer in das dritte Funktionselement entsprechend eingeformte, beispielsweise in den Lichtleiter bildenden Glas- oder Kunststoffkörper entsprechend eingeschliffene, Facette gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die dritte Grenzfläche 33 bezüglich der Ausbreitungsrichtung des über die erste Grenzfläche 31 in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts in der Weise schräg ausgerichtet, daß im Betrieb auf die dritte Grenzfläche auftreffendes Licht zumindest anteilig, insb. überwiegend, total reflektiert wird. In Ergänzung dazu ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die vierte Grenzfläche bezüglich der Ausbreitungsrichtung des im Betrieb über die dritte Grenzfläche zur vierten Grenzfläche hingelenkten Lichts in der Weise schräg ausgerichtet, daß letzteres an der vierten Grenzfläche zumindest anteilig, insb. überwiegend, total reflektiert wird. Die vorgenannte, gegebenenfalls auch total, reflektierende vierte Grenzfläche des Lichtleiters 3 kann beispielsweise gleichermaßen wie die dritte Grenzfläche gekrümmt ausgebildet sein. Gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist diese vierte Grenzfläche jedoch im wesentlichen planar ausgebildet und kann somit, wie oben im Zusammenhang mit der dritten Grenzfläche bereits erwähnt, mittels einer in das dritte Funktionselement entsprechend eingeformten Facette gebildet sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Funktionselement, wie auch in 1 dargestellt, ferner so ausgebildet, daß sowohl die reflektierende dritte als auch die reflektierende vierte Grenzfläche planar ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Funktionselement 3 ferner so ausgebildet, daß wenigstens eine der beiden Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 des dritten Funktionselements 3 – hier also die erste und/oder die zweite Grenzfläche – im wesentlichen planar ausgebildet ist. Zudem ist das dritte Funktionselement bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgebildet und relativ zu den beiden opto-elektronischen Funktionselementen angeordnet, daß die wenigstens eine planare Licht koppelnde Grenzfläche des dritten Funktionselements 3 eine Flächennormale 31', 32' aufweist, die zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse 1', 2' wenigstens eines der beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 geneigt ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Funktionselement 3 weiterhin so ausgebildet und relativ zu den beiden opto-elektronischen Funktionselementen 1, 2 angeordnet, daß, wie in 1 gezeigt, die Flächennormale 31' und/oder 32' von dessen wenigstens einer im wesentlichen planaren Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse 1', 2' des korrespondierenden opto-elektronischen Funktionselements 1, 2 geneigt ist. Infolgedessen wird also das diese Grenzfläche passierende Licht gemäß dem Brechungsgesetz nach Snellius relativ zur entsprechenden Hauptstrahlachse 1', 2' des korrespondierenden Funktionselements 1, 2 gebrochen. Für den Fall, daß dabei zumindest die mit dem ersten Funktionselement 1 korrespondierende erste Grenzfläche 31 gegenüber von dessen Hauptstrahlachse 1' geneigt ist, ist in vorteilhafter Weise die erste Grenzfläche 31 gegenüber dessen wenigstens einer im wesentlichen planaren Licht reflektierender Grenzfläche 33 zudem derart geneigt, daß von deren beider Flächennormalen 1', 31' eingeschlossene kleinste Schnittwinkel mehr als 10° beträgt, insb. größer ist als 30°.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig möglichst kompakter und möglichst einfacher Bauweise der gesamten opto-elektronischen Vorrichtung zu ermöglichen, sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Funktionselemente 1, 2, und 3 der Vorrichtung so ausgebildet und relativ zu einander angeordnet, daß die Flächennormale 31', 32' der wenigstens einen geneigten planaren Licht koppelnden Grenzfläche 31, 32 des dritten Funktionselements 3 sowohl gegenüber der Hauptstrahlachse 1' des ersten Funktionselements 1 als auch gegenüber der Hauptstrahlachse 2' des zweiten Funktionselements 2 geneigt ist. Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung ist diese wenigstens eine Licht koppelnde planare Grenzfläche dabei so geneigt, daß im Fall der Licht in den Lichtleiter einkoppelnden ersten Grenzfläche, wie in 1 schematisch dargestellt, dort eintretendes Licht weg von der Hauptstrahlachse 1' des korrespondierenden opto-elektronischen ersten Funktionselements und/oder daß im Fall der Licht aus dem Lichtleiter auskoppelnden zweiten Grenzfläche, wie in 1 schematisch dargestellt, dort austretendes Licht hin zur Hauptstrahlachse 2' des korrespondierenden opto-elektronischen zweiten Funktionselements gebrochen werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zumindest die im wesentlichen planare Licht reflektierende dritte Grenzfläche des dritten Funktionselements 3, wie zuvor bereits angedeutet, eine Flächenormale 33' auf, die mit der Hauptstrahlachse 1', 2' wenigstens eines der opto-elektronischen Funktionselement 1, 2 einen kleinsten Schnittwinkel einschließt, der größer als Null ist, insb. in einem Winkelbereich zwischen 10° und 90° liegt. Alternativ oder in Ergänzung weist zumindest die im wesentlichen planare Licht reflektierende dritte Grenzfläche des dritten Funktionselements 3 eine Flächenormale auf, die mit der Flächennormale der wenigstens einen planaren Licht koppelnden Grenzflächen 31, 3 einen kleinsten Schnittwinkel einschließt, der größer als Null ist.
Auch die wenigstens eine Licht koppelnden Grenzfläche 31, 32 kann, wie im Zusammenhang mit den Licht reflektierenden Grenzflächen 33, 34 bereits erwähnt, mittels einer in das dritte Funktionselement 3 entsprechend eingeformte, beispielsweise in den Lichtleiter bildenden Glas- oder Kunststoffkörper entsprechend eingeschliffene, Facette geschaffen sein. Falls erforderlich, kann die anderer der beiden Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 gegebenenfalls linsenförmig ausgebildet sein. Allerdings ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß jede der beiden Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 des dritten Funktionselements 3 im wesentlichen planar ausgebildet ist, beispielsweise jeweils inform einer Facette. Zudem kann es von Vorteil sein, wenn dabei jede der beiden planaren Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 des dritten Funktionselements 3 jeweils eine Flächennormale aufweist, die zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse 1', 2' des jeweils korrespondierenden opto-elektronischen Funktionselements 1, 2 geneigt ist.
Zur Wahrung der Symmetrie und damit einhergehend zur Vereinfachung der Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es des weiteren von Vorteil sein, die Funktionselemente so auszubilden und so zueinander auszurichten, daß die Flächenormale 31' der Licht koppelnden ersten Grenzfläche mit der Hauptstrahlachse 1' des korrespondierenden ersten Funktionselements 1 einen kleinsten Schnittwinkel einschließt, der im wesentlichen gleich groß ist, wie ein von der Flächenormalen 32' der Licht koppelnden zweiten Grenzfläche 32 und der Hauptstrahlachse 2' des korrespondierenden zweiten Funktionselements 2 eingeschlossener kleinster Schnittwinkel. Nach einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden planaren Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 so zueinander ausgerichtet und so am dritten Funktionselement 3 angeordnet, daß ein kleinster Schnittwinkel, der von deren über das dritte Funktionselement 3 hinaus verlängerten Flächennormalen 31', 32' eingeschlossen ist, weniger als 120°, insb. weniger als 90°, beträgt. Ferner sind die beiden planaren Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung so zueinander ausgerichtet, daß der von deren Flächennormalen 31', 32' eingeschlossene kleinste Schnittwinkel mehr als 10°, insb. mehr als 20°, beträgt.
Für den vorbeschriebenen Fall, daß sowohl jede der beiden Licht koppelnden Grenzflächen 31, 32 als auch zumindest zwei Licht reflektierende Grenzflächen 33, 34 des dritten Funktionselements 3 im wesentlichen planar ausgebildet sind, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die mit dem ersten Funktionselement 1 korrespondierende Licht koppelnde erste Grenzfläche 31 des dritten Funktionselements 3 gegenüber dessen im wesentlichen planaren Licht reflektierender dritten Grenzfläche 33 sowie die mit dem zweiten Funktionselement 2 korrespondierende Licht koppelnde zweite Grenzfläche 32 des dritten Funktionselements 3 gegenüber dessen im wesentlichen planaren Licht reflektierender vierten Grenzfläche 34 zudem derart geneigt, daß sowohl der von den Flächennormalen 31', 33' der ersten und dritten Grenzfläche 31, 33 als auch der von den Flächennormalen 32', 34' der zweiten und vierten Grenzfläche 32, 34 jeweils eingeschlossene kleinste Schnittwinkel mehr als 10° beträgt, insb. größer ist als 30°.
Aus der Zusammenschau der vorangehenden Erläuterungen ist es für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß ein weitere Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin zu sehen ist, daß als Lichtleiter dienende dritte Funktionselement 3 zu auszubilden, daß es wenigstens eine Facette aufweist, die zum einen im wesentlichen planar ist und die zum anderen eine gegenüber der Hauptstrahlachse 1', 2' des ersten und/oder zweiten Funktionselements 1, 2 geneigte Flächennormale aufweist. Im besonderen ist die Facette dabei so ausgebildet, daß von deren Flächennormalen sowie der Flächenormale 31', 32', 33', 34' der wenigstens einen planaren Grenzfläche 31, 32, 33, 34 des dritten Funktionselements 3 eingeschlossener kleinster Schnittwinkel größer als 10° und kleiner als 90° ist.
Um eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung bei nach wie vor möglichst einfacher und kompakter Bauweise des Lichtleiters 3 und insoweit auch der gesamten Vorrichtung zu erreichen, ist dieser gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung so geformt, daß er eine Vielzahl von im wesentlichen planaren Licht reflektierenden Grenzflächen 33, 34 für innerhalb des Lichtleiters 3 geführtes, insb. hin zum zweiten Funktionselement 2 zu führendes, Licht aufweist, die relativ zueinander jeweils um eine von Null verschiedenen Neigungswinkel geneigt sind. Dabei können diese Licht, beispielsweise auch total, reflektierende Grenzflächen wiederum als in den Lichtleiter planare Facetten ausgebildet sein. Letztlich ist das dritte Funktionselement 3 also derart ausgebildet, daß es zumindest in einer Seitenansicht – hier der gemäß der 4 – ein konvexes Vieleck mit n Ecken beschreibt, wobei die Anzahl n, wie aus den vorangehenden Erläuterungen oder auch der 1 oder 2 ohne weiteres ersichtlich, zumindest größer als drei gewählt ist. Dabei stellt die Verwendung eines Lichtleiters mit einer Vielzahl n-1 solcher Facetten bezüglich eines solchen mit Linsenform, beispielsweise gemäß dem in erwähnten US-B 69 47 620 vorgeschlagenen, eine erhebliche Vereinfachung im Aufbau und somit auch in der Fertigung des Lichtleiters dar, bei durchaus vergleichbarem Wirkungsgrad und Lichtkopplungsfaktor. Darüber hinaus können Wirkungsgrad oder Kopplungsfaktor durch entsprechende Erhöhung der Anzahl an Facetten auf sehr einfache Weise verbessert und somit an die in praxi an die erfindungsgemäße opto-elektronische Vorrichtung tatsächlich gestellten Anforderungen angepaßt werden. Gemäß einer Ausgestaltung ist die Anzahl an Licht koppelnden und Licht reflektierenden Facette für den Lichtleiter 3 daher so gewählt, daß sie gleich oder größer fünf ist.
Zur Vereinfachung der Herstellung des Lichtleiters 3 ist dieser gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung derart ausgebildet, daß das durch dessen Seitenansicht beschriebene Vieleck hinsichtlich zumindest einer Hauptachse selbiger Seitenansicht im wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist. Ferner ist das als Lichtleiter dienende dritte Funktionselement 3 derart ausgebildet, daß eine gedachte Symmetrieachse des durch die Seitenansicht des dritten Funktionselements beschriebenen Vielecks mit jeder der beiden Hauptstrahlachsen im wesentlichen einen gleichen Schnittwinkel einschließt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind zur Gewährleistung eines ausreichenden Explosionsschutzes die Funktionselemente derart dimensioniert und relativ zueinander angeordnet, daß ein minimaler Abstand zwischen einem im Betrieb elektrischen Strom führenden Anschluß des opto-elektronischen ersten Funktionselements 1 und einem im Betrieb elektrischen Strom führenden Anschluß des opto-elektronischen zweiten Funktionselements wenigstens 10 mm beträgt.
Wie aus der 1 ersichtlich, sind zumindest die beiden opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 auf einem – im hier gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen planaren – Träger 4 fixiert. Der Träger 4 kann in vorteilhafter Weise als Leiterplatte ausgebildet sein, die zusätzlich zu den beiden opto-elektronischen Funktionselementen gegebenenfalls auch weitere elektronische und/oder elektrische Bauelemente trägt. Wie zuvor schon angesprochen und aus der Figur erkennbar, sind das als Sender dienende opto-elektronische Funktionselement 1 und das als Empfänger dienende opto-elektronische zweite Funktionselement 2 dabei jeweils so auf dem Träger 4 angeordnet, daß ihr Abstrahl- bzw. Empfangsbereich vom Träger 4 weg hin zum Lichtleiter 3 gerichtet ist. Eine solche Anordnung der opto-elektronischen Funktionselemente 1, 2 auf einem planaren Träger 4 ist sehr einfach und läßt sich beispielsweise ohne weiters auch mittels Oberflächenmontage von Sender und/oder Empfänger und somit auch im Zuge einer automatisierten oder teil-automatisierten Leiterplattenbestückung realisieren. Anders gesagt, Sender 1 und Empfänger 2 können direkt auf einer Leiterplatte oder einem anderen Träger hinsichtlich Lage und relativem Abstand so vormontiert werden, wie sie dann innerhalb opto-elektronischen Vorrichtung als solche schließlich verwendet werden sollen. Wegen ihrer vergleichsweise hohen Toleranz gegenüber nahezu unvermeidlichen Exemplarstreuungen in den einzelnen Funktionselemente, sei es aufgrund von Fertigungstoleranzen oder aufgrund von Justageabweichungen bei deren Montage, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei auch bei Verwendung herkömmlicher Bestückungsautomaten – eine entsprechend genaue Kalibrierung derselben vorausgesetzt – mit einer eine im Sinne eines ausreichenden optischen Wirkungsgrades oder Kopplungsfaktors durchaus sehr hoher Qualität und Präzision hergestellt werden. Daher ist auch der Aufwand für eine allfällige manuelle Nachjustierung der drei Funktionselemente 1, 2, 3 nach ihrer Montage auf dem Träger 4 vergleichsweise gering einzuschätzen.
Für den vorbeschriebenen Fall, daß der Träger 4 und eine der Licht koppelnden Grenzfläche 31, 32 des dritten Funktionselements 3 jeweils im wesentlichen planar ausgebildet sind, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner vorgesehen, das dritte Funktionselement 3 und den Träger 4 so zueinander auszurichten, daß ein von der Flächennormalen der wenigstens einen geneigten planaren Licht koppelnden Grenzfläche 31, 32 und einer Flächennormalen einer dem dritten Funktionselement 3 zugewandten im wesentlichen planaren Oberfläche 4' des Trägers 4 eingeschlossener kleinster Schnittwinkel mehr als 5° beträgt, insb. größer als 10° ist. Ferner ist vorgesehen, das Funktionselement 3 und den Träger 4 so zu dimensionieren, daß der kleinste Schnittwinkel zwischen den beiden vorgenannten Flächennormalen weniger als 60° beträgt, insb. kleiner als 40° ist. Gemäß einer andern Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, das erste Funktionselement 1 so auf dem planaren Träger 4 zu plazieren, daß ein von der Hauptstrahlachse des ersten Funktionselements 1 und der Flächennormalen der dem dritten Funktionselement 3 zugewandten Oberfläche 4' des Trägers 4 eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist, und/oder das zweite Funktionselement 2 so auf dem zu Träger 4 plazieren, daß ein von der Hauptstrahlachse des zweiten Funktionselements 2 und der Flächennormalen der dem dritten Funktionselement 3 zugewandten Oberfläche 4' des Trägers 4 eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß auch das dritte Funktionselement 3 auf dem Träger 4 fixiert ist. Es kann dafür, wie beispielsweise auch in der US-B 69 47 620 vorgeschlagen, derart ausgebildet sein, daß es zwischen den beiden opto-elektronischen Funktionselementen 1, 2 direkt auf dem, insb. als Leiterplatte ausgebildeten, Träger 4 befestigt werden kann. Dies kann, wie auch in vorgenannter US-B 69 47 620 gezeigt, beispielsweise mittels am Funktionselement 3 vorgesehenen Rasthaken, die mit entsprechenden Bohrungen im Träger korrespondieren, und/oder mittels zwischen Funktionselement 3 und Träger 4 entsprechend eingebrachten Klebschichten erfolgen. Falls erforderlich, beispielsweise aus Gründen der Stabilisierung, kann das dritte Funktionselement 3 dabei den Träger 4 zwischen den beiden opto-elektronischen Funktionselementen 1, 2 abschnittsweise flächig kontaktiert.
Alternativ oder in Ergänzung zum vorgenannten direkten Fixieren des dritten Funktionselements 3 auf dem Träger 4 kann dieses, wie in 1 dargestellt, auch mittels einer Haltevorrichtung am Träger 4 befestigt sein, insb. auch ohne den Träger 4 direkt oder unmittelbar zu kontaktieren. Die, beispielsweise das Funktionselement 3 ganz oder zumindest teilweise umhüllende, Haltevorrichtung kann dabei ebenfalls mittels entsprechender Rasthaken und/oder mittels entsprechender Klebeverbindungen am Träger fixiert sein. Darüber hinaus ist aber auch möglich, den Lichtleiter mittels Preßpassung auf der Leiterplatte zu fixieren, also z.B. durch das Einfügen von im Querschnitt rechteckigen oder quadratischen Füßen des Lichtleiters in kreisförmige Bohrungen in der Leiterplatte oder mittels den in der WO-A 05/091689 vorgeschlagenen Befestigungstechnik für elektronische Bauteile auf Leiterplatten. Des weiteren können die Füße des Lichtleiters auch mit Rasthaken versehen sein, die in im Träger entsprechend vorgesehenen Bohrungen arretiert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Vorrichtung ferner ein Kopplergehäuse 8, das zumindest das dritte Funktionselement 3 zumindest teilweise umhüllt. Das Kopplergehäuse 8 besteht in vorteilhafter Weise zumindest anteilig aus einem Material, beispielsweise einem Kunststoff, das, insb. innerhalb eines Spektralbereichs, in dem die Vorrichtung vornehmlich arbeitet, opak, also Licht undurchlässig ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß zumindest das dritte Funktionselement 3 zumindest anteilig mittels des Kopplergehäuses 8 auf dem Träger 4 fixiert ist. Beispielsweise kann dafür die oben erwähnte Haltevorrichtung zumindest anteilig als integraler Bestandteil des Kopplergehäuses 8 ausgebildet sein.
Wie aus der Zusammenschau der vorangehenden Erläuterungen ohne weiteres erkennbar zeichnet sich besonders das Licht leitende dritte Funktionselement durch einen geometrisch sehr einfachen, nichtsdestotrotz optisch jedoch sehr effektiven Aufbau aus. Dadurch wird auch insgesamt ein vergleichsweise einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht, besonders auch im Hinblick auf die gegebenenfalls sehr einfache Montage der drei Funktionselemente. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dadurch sehr kostengünstig herzustellen, das für Sender und Empfänger durch herkömmliche opto-elektronische Bauelemente verwendet werden können, insb. auch solche, die nicht notwendigerweise allerhöchsten Anforderungen hinsichtlich Präzison oder Bauteilestreuung genügen müssen.
Infolge der oben beschriebenen Schrägstellung der planaren Licht brechenden Grenzflächen, insb. der ersten und/oder der zweiten Licht koppelnden Grenzfläche, des lichtleitenden Funktionselements 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vergleichsweise unempfindlich gegenüber allfälligen Abweichungen von der für die optische Übertragung optimalen Einbaulage der einzelnen Funktionselemente 1, 2 oder 3, beispielsweise durch Verkippung und/oder Versatz. Aufgrund dessen können die einzelnen Funktionselemente 1, 2, 3 der Vorrichtung auf mit einem vergleichsweise geringen technischen Aufwand relativ zueinander sehr genau justiert werden. Dabei können, wie bereits erwähnt, Montage und Justage der einzelnen Funktionselemente in vorteilhafter Weise auch im Zuge einer weitgehend automatisierten Bestückung von, insb. auch von oberflächenmontierten, Leiterplatte hergestellt werden.
Ein weitere Vorteil der Erfindung ist u.a. auch darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung trotz ihres relativ einfachen Aufbaus einen sehr hoher Kopplungsfaktor bzw. Wirkungsgrad aufweisen kann. Daher ist die Vorrichtung sehr gut zur sicheren Übertragung von Analog- und/oder Digitalsignale geeignet, insb. auch solchen von geringer elektrischer Leistung und/oder vergleichsweise hoher Takt- und/oder Signalträgerfrequenz. Im besonderen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung daher auch als Optokoppler, insb. Analog- und/oder Digitalsignale übertragenden, zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen verwendbar, beispielsweise in einem Feldgerät der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik. Bei ausreichender Dimensionierung im Sinne des eingangs erwähnten Explosionsschutzes kann die erfindungsgemäße Vorrichtung durchaus auch als Optokoppler in einem für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeigneten und/oder als Meßgerät ausgebildeten Feldgerät der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik eingesetzt werden.

Claims

Opto-elektronische Vorrichtung, die umfaßt: – wenigstens ein lichtgebendes opto-elektronisches erstes Funktionselement (1), das im Betrieb, angesteuert von einem elektrischen Signal (Tx), zumindest zeitweise Licht emittiert, – wenigstens ein lichtempfindliches opto-elektronisches zweites Funktionselement (2), das im Betrieb, angesteuert von darauf einfallendem Licht, zumindest zeitweise ein elektrisches Signal liefert (Rx), sowie – wenigstens ein zumindest anteilig aus transmissivem Material, insb. transluzentem Kunststoff oder Glas, bestehendes lichtleitendes drittes Funktionselement (3), – das im Betrieb darin eingekoppeltes Licht führt, und – das wenigstens eine im wesentlichen planare Grenzfläche (31, 32, 33, 34) aufweist, die in der Vorrichtung geführtes Licht bricht, – wobei eine gedachte Hauptstrahlachse (1') des ersten Funktionselements (1) eine Richtung maximaler Intensität des im Betrieb vom ersten Funktionselement (1) emittierten Lichts und eine gedachte Hauptstrahlachse (2') des zweiten Funktionselement (1) eine Richtung maximaler Empfindlichkeit des zweiten Funktionselements (2) auf im Betrieb einfallendes Licht repräsentieren, und – wobei die wenigstens eine im wesentlichen planaren Licht brechenden Grenzfläche (31, 32, 33, 34) des dritten Funktionselements (3) eine Flächennormale aufweist, die zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse (1'; 2') wenigstens eines der beiden opto-elektronischen Funktionselemente (1; 2) geneigt ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Flächennormale der wenigstens einen im wesentlichen planaren Licht brechenden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) sowohl gegenüber der Hauptstrahlachse (1') des ersten Funktionselements (1) als auch gegenüber der Hauptstrahlachse (2') des zweiten Funktionselements (2) geneigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement eine dem ersten Funktionselement (1) zugewandte erste Grenzfläche (31) sowie eine dem zweiten Funktionselement zugewandte zweite Grenzfläche (32) aufweist, wobei die erste Grenzfläche (31) im Betrieb vom ersten Funktionselement (1) emittiertes Licht in das dritte Funktionselement einkoppelt, und die zweite Grenzfläche (32) im Betrieb innerhalb des dritten Funktionselements (3) geführtes Licht in Richtung des zweiten Funktionselements (2) auskoppelt.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei wenigstens eine der beiden Licht koppelnden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) im wesentlichen planar ausgebildet ist und zudem eine Flächennormale aufweist, die zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse (1'; 2') wenigstens eines der beiden opto-elektronischen Funktionselemente (1; 2) geneigt ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Flächennormale der wenigstens einen im wesentlichen planaren Licht koppelnden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) zumindest gegenüber der Hauptstrahlachse (1'; 2') des korrespondierenden opto-elektronischen Funktionselements (1; 2) geneigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei jede der beiden Licht koppelnden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) im wesentlichen planar ausgebildet ist
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei jede der beiden Licht koppelnden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) zudem jeweils eine Flächennormale aufweist, die gegenüber der Hauptstrahlachse (1'; 2') des jeweils korrespondierenden opto-elektronischen Funktionselements (1; 2) geneigt ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die beiden Licht koppelnden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) so zueinander ausgerichtet und so am dritten Funktionselement (3) angeordnet sind, daß ein von deren über das dritte Funktionselement (3) hinaus verlängerten Flächennormalen eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 120°, insb. weniger als 90°, beträgt.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die beiden Licht koppelnden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) so zueinander ausgerichtet sind, daß der von deren Flächennormalen eingeschlossene kleinste Schnittwinkel mehr als 10°, insb. mehr als 20°, beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Funktionselemente so ausgebildet und so zueinander ausgerichtet sind, daß die Flächenormalen der ersten Grenzfläche des dritten Funktionselements (3) mit der Hauptstrahlachse des korrespondierenden ersten Funktionselements (1) einen kleinsten Schnittwinkel einschließt, der im wesentlichen gleich groß ist, wie ein von der Flächenormalen der zweiten Grenzfläche des dritten Funktionselements (3) und der Hauptstrahlachse des korrespondierenden zweiten Funktionselements (2) eingeschlossener kleinster Schnittwinkel.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) wenigstens eine im wesentlichen planare dritte Grenzfläche (33) aufweist, die im Betrieb innerhalb des dritten Funktionselements (3) geführtes, insb. hin zum zweiten Funktionselement zu führendes, Licht, insb. total, reflektiert.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei zumindest die Licht reflektierende dritte Grenzfläche (33) des dritten Funktionselements (3) eine Flächenormale aufweist, die mit der Flächennormale der wenigstens einen der beiden Licht koppelnden Grenzflächen (31, 32) des dritten Funktionselements (3) einen kleinsten Schnittwinkel einschließt, der größer als Null ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die mit dem ersten Funktionselement (1) korrespondierende Licht koppelnde erste Grenzfläche (31) des dritten Funktionselements (3) zumindest gegenüber dessen Licht reflektierenden dritten Grenzfläche (33) derart geneigt ist, daß von deren beider Flächennormalen eingeschlossene kleinste Schnittwinkel mehr als 10° beträgt, insb. größer ist als 30°.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) eine Vielzahl von im wesentlichen planaren Licht brechenden, insb. auch total reflektierende, Grenzflächen (33) für im dritten Funktionselement (3) geführtes, insb. hin zum zweiten Funktionselement zu führendes, Licht aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wenigstens eine planare Licht brechende Grenzfläche des dritten Funktionselements (3) mittels einer darin eingeformten, insb. eingeschliffenen, Facette gebildet ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das dritte Funktionselement eine Vielzahl im wesentlichen planare Licht brechende Grenzflächen bildende Facetten aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) derart ausgebildet ist, daß eine Seitenansicht davon ein konvexes Vieleck mit n Ecken beschreibt, wobei n größer als drei, insb. gleich oder größer fünf, ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das dritte Funktionselement (3) derart ausgebildet ist, daß das durch die Seitenansicht des dritten Funktionselements beschriebene Vieleck hinsichtlich zumindest einer Hauptachse selbiger Seitenansicht im wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das dritte Funktionselement (3) derart ausgebildet ist, daß eine gedachte Symmetrieachse des durch die Seitenansicht des dritten Funktionselements beschriebenen Vielecks mit jeder der beiden Hauptstrahlachsen im wesentlichen einen gleichen Schnittwinkel einschließt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die beiden opto-elektronischen Funktionselemente (1, 2) relativ zueinander so angeordnet sind, daß ein von deren über das dritte Funktionselement (3) hinaus verlängerten gedachten Hauptstrahlachsen eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 120°, insb. weniger als 90°, beträgt.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die beiden opto-elektronischen Funktionselemente (1, 2) relativ zueinander so angeordnet sind, daß der von deren gedachten Hauptstrahlachse eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die beiden opto-elektronischen Funktionselemente (1, 2) so zueinander angeordnet sind, daß der von deren gedachten Hauptstrahlachse eingeschlossener kleinster Schnittwinkel in etwa Null ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest die beiden opto-elektronischen Funktionselemente (1, 2) auf einem, insb. als Leiterplatte ausgebildeten und/oder im wesentlichen planaren, Träger (4) fixiert sind.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das dritte Funktionselement (3) auf dem Träger (4) fixiert ist und/oder mittels einer, insb. umhüllenden, Haltevorrichtung am Träger (4) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, wobei der Träger (4) im wesentlichen planar ist, und wobei das dritte Funktionselement und der Träger (4) so zueinander ausgerichtet sind, daß ein von der Flächennormalen der wenigstens einen planaren Grenzfläche (31, 32) des dritten Funktionselements (3) und einer Flächennormalen einer dem dritten Funktionselement (3) zugewandten Oberfläche (4') des Trägers (4) eingeschlossener kleinster Schnittwinkel mehr als 5° beträgt, insb. größer als 10° ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei ein kleinster Schnittwinkel zwischen der Flächennormalen der wenigstens einen planaren Grenzfläche (31, 32) des dritten Funktionselements (3) und der Flächennormalen der dem dritten Funktionselement (3) zugewandten Oberfläche (4') des Trägers (4) weniger als 60° beträgt, insb. kleiner als 40° ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei das dritte Funktionselement (3) den Träger (4) zwischen den beiden opto-elektronischen Funktionselementen (1, 2) kontaktiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei das dritte Funktionselement (3) zwischen den beiden opto-elektronischen Funktionselementen (1, 2) am Träger (4) fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei der Träger im wesentlichen planar ist und wobei das erste Funktionselement (1) so auf dem Träger (4) plaziert ist, daß ein von der Hauptstrahlachse des ersten Funktionselements (1) und einer Flächennormalen einer dem dritten Funktionselement (3) zugewandten Oberfläche (4') des Trägers (4) eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, wobei der Träger im wesentlichen planar ist und wobei das zweite Funktionselement (2) so auf dem Träger (4) plaziert ist, daß ein von der Hauptstrahlachse des zweiten Funktionselements (2) und einer Flächennormalen einer dem dritten Funktionselement (3) zugewandten Oberfläche (4') des Trägers (4) eingeschlossener kleinster Schnittwinkel weniger als 10° beträgt, insb. etwa Null ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, weiters umfassend ein Kopplergehäuse (8), das zumindest das dritte Funktionselement (3) zumindest teilweise umhüllt.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Kopplergehäuse (8) zumindest anteilig aus einem Material, insb. einem Kunststoff, besteht, das, insb. innerhalb eines Spektralbereichs, in dem die Vorrichtung arbeitet, opak ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, weiters umfassend ein Kopplergehäuse (8), das zumindest das dritte Funktionselement (3) zumindest teilweise umhüllt, wobei zumindest das dritte Funktionselement (3) zumindest anteilig mittels des Kopplergehäuses (8) auf dem Träger (4) fixiert ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Kopplergehäuse (8) zumindest anteilig aus einem Material, insb. einem Kunststoff, besteht, das, insb. innerhalb eines Spektralbereichs, in dem der Vorrichtung arbeitet, opak ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Funktionselement (3) mittels einer Leuchtdiode gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Funktionselement (3) mittels einer Laserdiode gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Funktionselement (3) mittels einer Fotodiode gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Funktionselement (3) mittels eines Fototransistors gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zweite Funktionselement (3) mittels eines Fotothyristors gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) zumindest abschnittsweise linsenförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) zumindest anteilig aus einem Kunststoff besteht.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das dritte Funktionselement (3) zumindest anteilig aus Polycarbonat besteht.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) zumindest anteilig aus einem Glas besteht.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) mittels eines einstückigen, insb. massiven und/oder starren, Kunststoffkörpers gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das dritte Funktionselement (3) mittels eines einstückigen, insb. massiven und/oder starren, Glaskörpers gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jedes der drei Funktionselemente (1, 2, 3) in einem infraroten Spektralbereich arbeitet.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die beiden opto-elektronischen Funktionselemente derart ausgebildet und so voneinander beabstandet angeordnet sind, daß ein minimaler Abstand zwischen einem im Betrieb elektrischen Strom führenden Anschluß des ersten Funktionselements und einem im Betrieb elektrischen Strom führenden Anschluß des zweiten Funktionselements wenigstens 10 mm beträgt.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß eines der Ansprüche 1 bis 47 als, insb. Analog- und/oder Digitalsignale übertragenden, Optokoppler zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen, insb. in einem Feldgerät der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß eines der Ansprüche 1 bis 47 als, insb. Analog- und/oder Digitalsignale übertragenden, Optokoppler zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen in einem, insb. für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeigneten und/oder als Meßgerät ausgebildeten, Feldgerät der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik.