DE102006062599B4 - Opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals und deren Verwendung - Google Patents

Opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals und deren Verwendung Download PDF

Info

Publication number
DE102006062599B4
DE102006062599B4 DE102006062599.4A DE102006062599A DE102006062599B4 DE 102006062599 B4 DE102006062599 B4 DE 102006062599B4 DE 102006062599 A DE102006062599 A DE 102006062599A DE 102006062599 B4 DE102006062599 B4 DE 102006062599B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
plastic body
receiving element
transmitting element
recesses
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102006062599.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006062599A1 (de
Inventor
Wolfgang Brutschin
Klaus Ruf
Hartmut Damm
Alex Zimmermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
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 Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Priority to DE102006062599.4A priority Critical patent/DE102006062599B4/de
Priority to CA2674125A priority patent/CA2674125C/en
Priority to PCT/EP2007/063472 priority patent/WO2008080759A1/de
Priority to US12/448,418 priority patent/US8410462B2/en
Publication of DE102006062599A1 publication Critical patent/DE102006062599A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006062599B4 publication Critical patent/DE102006062599B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L31/12Semiconductor 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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • H01L31/16Semiconductor 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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
    • H01L31/167Semiconductor 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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
    • H01L31/173Semiconductor 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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers formed in, or on, a common substrate
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Opto-elektronische Vorrichtung (1) zur Übertragung eines elektrischen Signals (5) über einen mittels einem einteilig ausgebildeten, transluzenten Kunststoffkörper (2) galvanisch getrennten Eingangsstromkreis (3) mit zumindest einem optischem Sendeelement (4) und einen Ausgangsstromkreis (5) mit zumindest einem optischen Empfangselement (6), – wobei das optische Sendeelement (4) eine Hauptsendeachse (7) einer maximalen Sendeintensität und das optische Empfangselement (6) eine Hauptempfangsachse (8) der maximalen Empfangsintensität aufweist, – wobei die Hauptsendeachse (7) und die Hauptempfangsachse (8) auf eine gemeinsame optische Achse (9) ausgerichtet sind, – wobei der Kunststoffkörper (2) zwei über eine Trennwand (12) getrennte Ausnehmungen (10) zur Aufnahme des optischen Sendeelements (4) bzw. des optischen Empfangselements (6) aufweist, – wobei Öffnungen (11) der zwei Ausnehmungen (10) im Kunststoffkörper (2) auf der optischen Achse (9) liegen, – wobei das Sendelement (4) und/oder das Empfangselement (6) durch die Öffnungen (11) so weit in den Ausnehmungen (10) des Kunststoffkörpers (2) eingebracht sind, dass nach einem Überspannungsfall an dem Sendelement (4) und/oder dem Empfangselement (6) weiterhin eine isolierende Luft- und Kriechstrecke gemäß der Isolationskoordination entlang von Außenflächen (14) des Kunststoffkörpers (2) vorhanden ist, – wobei das Sendelement (4) und/oder das Empfangselement (6) durch die Öffnungen (11) so in den Ausnehmungen (10) des Kunststoffkörpers (2) platziert sind, dass nach einer Explosion an dem Sendelement (4) und/oder dem Empfangselement (6) ein Druckausgleich über die Öffnungen (11) der Ausnehmungen (10) vorhanden ist, – wobei der Kunststoffkörper (2) als Spritzgussteil hergestellt ist, und – wobei metallische Anschlussleiter (18) zur Kontaktierung des optischen Sendelements (4) und des optischen Empfangselements (6) direkt im Kunststoffkörper (2) eingespritzt sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals über einen mittels einem einteilig ausgebildeten, transluzenten Kunststoffkörper galvanisch getrennten Eingangsstromkreis mit zumindest einem optischen Sendeelement und einen Ausgangsstromkreis mit zumindest einem optischen Empfangselement.
  • Die angeführten opto-elektronischen Vorrichtungen mit einem Sendeelement, einem Empfangselement und ggf. einem transluzenten Kunststoffkörper werden beispielsweise zur digitalen und/oder analogen Signalübertragung zwischen zwei voneinander galvanisch getrennten Stromkreisen verwendet.
  • In der industriellen Messtechnik, insb. in der Automatisierungs- und Prozesssteuerungstechnik, werden solche opto-elektronischen Vorrichtungen in Feldgeräte zur galvanischen Trennung der Stromkreise aufgrund des Explosionsschutzes eingesetzt und gefordert. Die entsprechenden Feldgeräte ermitteln beispielsweise den Druck, den Durchfluss, den Füllstand, die Dielektrizitätskonstante, die Grenzschicht, die Temperatur oder eine andersartige physikalische und/oder chemische Prozessgröße als eine Prozessvariable in einem Prozessablauf. Von der Anmelderin werden beispielsweise Feldgeräte unter dem Namen Cerabar®, Deltabar®, Deltapilot®, Promass®, Levelflex®, Prosonic®, Soliphant®, Liquiphant®, Easytemp® produziert und vertrieben, die vorwiegend dazu bestimmt sind, zumindest eine der oben bezeichneten Prozessvariablen eines Mediums in einem Behälter zu bestimmen und/oder zu überwachen.
  • Die Galvanische Trennung wird sowohl bei so genannten Zweileitergeräten, die die Versorgungsenergie und das Messsignal über ein gemeinsames Leitungspaar übermitteln, als auch bei Vierleitergeräten, die jeweils ein separates Leitungspaar zur Übermittlung des Messsignals und der Versorgungsenergie eingesetzt. Beispiele für derartige Feldgeräte mit einer solchen als Optokoppler für galvanisch getrennte Stromkreise ausgebildeten Vorrichtung sind in der US 46 54 771 A und der WO 2004/048905 A1 beschrieben.
  • Die als Optokoppler zweckdienlichen opto-elektronischen Vorrichtungen sind beispielsweise in der DE 199 20 403 A1 und der US 6 947 620 B2 beschrieben. Allgemein bestehen solche opto-elektronischen Vorrichtungen aus zumindest einem Sendeelement, z. B. einer Leuchtdiode, und zumindest einem Empfangselement, z. B. einer Photodiode oder einem Phototransistor, die zumindest über ein lichtleitendes Element räumlich und galvanisch voneinander getrennt.
  • Eine opto-elektronische Vorrichtung, die sich aus einem Sende- und Empfangs-Elementmit jeweils ineinander steckbaren Gehäuseteilen zusammensetzt und damit einen optischen Stecker bildet, ist in der EP 0 568 838 A1 beschrieben.
  • 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 250 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.
  • Eine opto-elektronische Vorrichtung zum Einsatz in exposionsgefährdeten Bereichen ist in der DE 36 17 057 A1 gezeigt. Zur Einhaltung der Eplosionsschutzbestimmungen ist der dortige Opto-Koppler mit einer entsprechend lang ausgelegten optisch transparenten Trennung zwischen Sende- und Empfangselement ausgestattet.
  • Weitere opto-elektronische Vorrichtungen sind in der JP S 58-162 080 A und der JP S 48-93 776 U beschrieben. Diese Vorrichtungen umfassen jeweils einen transluzenten Körper, der zwei durch eine Trennwand voneinander getrennte Ausnehmungen zur Aufnahme des Sendeelements bzw. des Empfangselements umfasst. Darüber hinaus ist eine opto-elektrische Vorrichtung auch in der US 4 829 192 A beschrieben.
  • Um trotz der hohen sicherheitstechnischen Anforderungen einen möglichst hohen Kopplungsfaktor sowie eine möglichst kompakte Bauform solcher opto-elektronischen Vorrichtungen zu ermöglichen sind deren lichtleitende Elemente den Anforderungen aus dem Explosionsschutz und der Signalübertragung entsprechend ausgebildet.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine opto-elektronische Vorrichtung als Optokoppler bereitzustellen, die kompakt, kostengünstig und einfach in der Herstellung ist. Desweiteren sollte die opto-elektronische Vorrichtung einen hohen Kopplungsfaktor, die mechanischen Anforderungen und die geforderten Explosionsschutzanforderungen erfüllen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die im Anspruch 1 angeführten Merkmale.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die vorgenannten sowie beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Form, Gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. In den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zur besseren Übersicht und zur Vereinfachung die Bauteile oder die Bauteilgruppen, die sich in ihrem Aufbau und/oder in ihrer Funktion entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt:
  • 1: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen opto-elektronischen Vorrichtung,
  • 2: ein Beispiel zur Erläuterung von Teilaspekten der erfindungsgemäßen opto-elektronischen Vorrichtung,
  • 3: ein zweites Beispiel zur Erläuterung von Teilaspekten der erfindungsgemäßen opto-elektronischen Vorrichtung,
  • 4: ein erstes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung als Optokoppler.
  • 5: ein zweites Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung.
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optoelektronische Vorrichtung 1 zur Übertragung eines Elektrischen Signals S rechterhand als Seitenansicht und linkerhand als Schnittansicht der Schnittebene A-B der Seitenansicht gezeigt. Diese opto-elektronische Vorrichtung 1 kann beispielsweise zur galvanischen Trennung eines Eingangsstromkreises 3 von einem Ausgangsstromkreises 5 eingesetzt werden. Die Opto-elektronische Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem einteiligen, transluzenten Kunststoffkörper 2 in den, galvanisch über eine Trennwand 12 getrennt, ein optisches Sendelement 4 im Eingangsstromkreis 3 und ein optisches Empfangselement 6 im Ausgangsstromkreis 5 eingebracht sind. Hierzu sind zwei sich gegenüberliegende und über die Trennwand 12 getrennte Ausnehmungen 10 in dem Kunststoffkörper 2 ausgebildet. Über die Öffnungen 11 der Ausnehmungen 10 können das optische Sendelement 4 und das optische Empfangselement 6 in dem Kunststoffkörper 2 platziert werden. Die elektrische Kontaktierung erfolgt über Anschlussleiter 18 die durch eine Lötverbindung 19 mit einer Kontaktierungsfläche 21 am optischen Sendelement 4 und optischen Empfangselement 6. Die Anschlussleiter 18 sind aus den Ausnehmungen 10 heraus nach außen auf die Leiterbahnanschlüsse auf der Leiterplatte 22 geführt und über einen Lötverbindung 19 elektrisch leitend verbunden. Die Kriechpfadlänge L zwischen den Anschlussleitern 18 auf der Leiterplatte 22 oder auf der Außenfläche 14 des Kunststoffkörpers 2 ist größer als zehn Millimeter ausgestaltet. Somit ergibt sich ein Kantenlänge K des Kunststoffkörpers 2 von etwas mehr als zehn Millimetern, z. B. elf Millimeter, wodurch die elektrischen Anforderungen an die opto-elektronische Vorrichtung 1 nach der Deutschen Industrienorm EN 50020 gewährleistet sind.
  • Die Ausrichtung des Sendeelements 4 und des Empfangselements 6 erfolgt über die Ausnehmungen 10 im Kunststoffkörper 2. Beispielsweise sind die Ausnehmungen 10, zur Stirnfläche 13 der Trennwand hin, leicht konisch zulaufen ausgebildet. Dadurch wird beispielsweise die Hauptsendeachse 7 des Sendelements 4 zu der Hauptempfangsachse 8 des Empfangselements 6 entlang der optischen Achse 9 deckungsgleich ausgerichtet.
  • Das Sendelement 4 und das Empfangselement 6 sind in dieser Ausgestaltung als oberflächenmontierbares Bauteil 15 in einer auf der Seitenkante der Bauteile stehenden Montageweise ausgestaltet. Jedoch ist eine Verwendung von diskreten Bauteilen oder, wie in 3 gezeigt, von dünnfilmiges Bauteil 16 aus einem organischen, halbleitenden Material in den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen möglich.
  • Die Stirnflächen 13 der Trennwand 12 sind beispielsweise poliert ausgeführt, wodurch ein erhöhtes Gleichstrom-Übertragungsverhältnis, von ungefähr 240, erreicht wird. Das Gleichstrom-Übertragungsverhältnis (CTR = Current Transfer Ratio) gibt bei Optokopplern das Verhältnis zwischen dem Eingangssignalstrom zum dem Ausgangssignalstrom an. Bei Optokopplern mit einer Fotodiode als Empfangselement 6 beträgt das Gleichstrom-Übertragungsverhältnis im Bereich von 0,001–0,005 vom Eingangsstrom, bei Optokopplern mit einem Fototransistor als Empfangselement 6 im Bereich von 10–10000. Die Trennwand weist eine Dicke d von mindestens einem Millimeter auf.
  • Ein großer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kunststoffkörpers 2 ist, dass auch nach einer Explosion des Sendelements 4 oder des Empfangselements 6 aufgrund einer Beaufschlagung der Bauteile mit Anlage 1 einer hohen Spannung, z. B. 250 Volt, kein Kriechpfad über die Außenflächen 14 des Kunststoffkörpers 2 oder die Leiterplatte 22 entstehen kann. Die entstehenden Metalldämpfe werden aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der Ausnehmungen 10 aus den Öffnungen 11 in unterschiedlicher Richtung herausgedrückt, so dass kein Metallnebel sich absetzen kann. Des Weiteren hat die zu den Öffnungen 11 im Kunststoffkörper 2 gerichtet Druckwelle eines explodierenden Sendeelements 4 oder Empfangselements 6 kaum eine mechanische Wirkung auf den Kunststoffkörper 2 selbst, so dass dieser nicht zerstört wird. Deshalb reicht auch eine Dicke d der Trennwand 12 von einem Millimeter aus, um der möglichen auftretenden Druckwelle widerstehen zu können. Da die Kurzschlussfestigkeit auch nach einer Explosion der Bauteile gewährleistet ist, kann auf eine Vorsicherung des Sendeelements 4 oder des Empfangselements 6 verzichtet werde, was zu einem erheblichen Platzersparnis auf der Leiterplatte 22 führt.
  • In 2 ist ein Beispiel zur Erläuterung von Teilaspekten der erfindungsgemäßen opto-elektronische Vorrichtung 1 zur Übertragung eines Elektrischen Signals S rechterhand als Seitenansicht und linkerhand als Schnittansicht der Schnittebene C-D der Seitenansicht gezeigt. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1 ist in dem Kunststoffkörper 2 die Trennwand 12 als ein optischer Filter 17 ausgeführt. Hierzu wird beispielsweise ein Filterelement bei der Spritzguss-Herstellung des Kunststoffkörpers 2 direkt eingespritzt. Dieser optische Filter 17 hat die Funktion nur die Wellenlänge, z. B. Infrarotlicht, des Sendeelements 4 durchzulassen und die Hintergrundlichteinstrahlung zu sperren. Der optische Filter 17 kann beispielsweise als ein Interferenzfilter ausgestaltet sein, der einen hochwertigen optischen Filter mit einem schmalen Durchlassbereich und einem hohen Unterdrückungsgrad im Sperrbereich darstellt. Dieser optische Filter 17 kann auch durch Aufbringung einer Filterfolie auf die Stirnflächen 13 der Trennwand 12 oder direkt auf das Sendeelement 4 bzw. Empfangselement 6 ausgebildet werden.
  • Des Weiteren zeigt 2 eine weitere Methode das Sendeelement 4 und das Empfangselement 6 zu kontaktieren. Hierzu wurde der Kunststoffkörper 2 partiell mit einem Metall beschichtet oder es wurden dünne Metallschichten als Anschulleiter 18 auf die Oberfläche des Kunststoffkörpers 2 in den Ausnehmungen 10 aufgebracht. Die Anschlussleiter 18 sind ein Stückweit an der Außenfläche 14 entlang geführt, so dass diese mit den Leiterbahnen auf der Leiterplatte 22 verbunden werden können.
  • Eine weitere Herstellungsart von Anschlussleitern stellt die MID-Technik (Moulded Interconnected Devices) bereit. Hierbei wird entweder eine kerkatlytisch gefüllter, metallisierbarer Kunststoff in bestimmten Bereichen durch einen Laser so modifiziert, dass partiell eine Metallschicht galvanisch abgeschieden werden kann oder es bei einem großflächig metallisierten Kunststoffkörper 2 durch einen Laser die Metallschicht partiell verdampft und somit die Anschlussleiter 18 gestaltet.
  • Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussleitern 18 und Kontaktierungsfläche 21 des Sendeelements 4 bzw. Empfangselements 6, sowie zu den Leiterbahnen erfolgt mittels einer elektrischen Klebeverbindung 20.
  • In 3 ist ein zweites Beispiel zur Erläuterung von Teilaspekten der erfindungsgemäßen opto-elektronische Vorrichtung 1 zur Übertragung eines elektrischen Signals S rechterhand als Seitenansicht und linkerhand als Schnittansicht der Schnittebene E-F der Seitenansicht gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei dünnfilmige Bauteile 16 aus einem organischen, halbleitenden Material direkt auf die Stirnflächen 13 der Trennwand 12 mittels eines optischen Klebers aufgeklebt. Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, dass die Anschlussleiter 18 großflächig auf der Rückseite des dünnfilmigen Sendeelements 4 oder Empfangselements 6 mittels einer elektrische leitenden Klebeverbindung 20 aufgeklebt werden können, wodurch eine einfache Montage des opto-elektronischen Elements 1 möglich ist.
  • In 4 ist ein erstes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen optoelektronischen Vorrichtung 1 als Optokoppler zur Übertragung eines Wechselspannungssignals gezeigt. Der Eingansstromkreis 3 umfasst einen Signalgenerator 33 der über eine Widerstand 30 begrenzt eine Leuchtdiode 25 als Sendeelement 4 speist. Die Leuchtdiode 25 sendet entsprechend dem Signal des Signalgenerators ein Lichtsignal zu dem Empfangselement 6 im Ausgangsstromkreis 5. Der Ausgangsstromkreis 5 umfasst ein Phototransistor 24 als Empfangselement 6 dessen Ausgangssignal durch eine nichtinvertierende Operationsverstärkerschaltung verstärkt wird. Die nichtinvertierende Operationsverstärkerschaltung besteht aus einem Operationsverstärker 23 und mehreren Widerständen 30 zur Einstellung der Verstärkung.
  • In 5 ist ein zweites Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen opto-elektronischen Vorrichtung als Optokoppler zur Übertragung des Regelungssignals eines AC/DC-Wandlers oder DC/DC-Wandlers. Der Eingangsstromkreis 3 umfasst eine Regel-/Steuereinheit 27, einen Feldeffekttransistor 26 und eine erste Wicklung eines Übertragers 21. Der Ausgangsstromkreis umfasst einen Kondensator 29 und eine Diode 28. Die opto-elektronische Vorrichtung misst im Ausgangsstromkreis 5 die Ausgangsspannung Ua, indem über die Leuchtdiode 25 diese Spannung anliegt und diese proportional zur Ausgangsspannung Ua zum Leuchten bringt. Der Phototransistor 24 als Empfangselement 6 steuert entsprechend des Lichtsignals durch. Die Regel-/Steuereinheit 27 misst diesen Durchsteuerungsstrom und regelt über den Feldeffekttransistor 26 die in den Übertrager 21 induzierte Energie der anliegenden Eingangsspannung Ue.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Kunststoffkörper
    3
    Eingangsstromkreis
    4
    Sendeelement
    5
    Ausgangsstromkreis
    6
    Empfangselement
    7
    Hauptsendeachse
    8
    Hauptempfangsachse
    9
    optische Achse
    10
    Ausnehmung
    11
    Öffnung
    12
    Trennwand
    13
    Stirnflächen
    14
    Außenfläche
    15
    oberflächenmontierbares Bauteil
    16
    dünnfilmiges Bauteil
    17
    optischer Filter
    18
    Anschlussleiter
    19
    Lötverbindung
    20
    elektrische Klebeverbindung
    21
    Kontaktierungsfläche
    22
    Leiterplatte
    23
    OPV
    24
    Phototransistor
    25
    Leuchtdiode
    26
    Feldeffekttransistor
    27
    Regel-/Steuereinheit
    28
    Diode
    29
    Kondensator
    30
    Widerstand
    31
    Spannungsversorgung
    32
    Übertrager
    33
    Signalgenerator
    S
    Elektrisches Signal
    Se
    Eingangssignal
    Sa
    Ausgangssignal
    K
    Kantenlänge
    L
    Kriechpfadlänge
    d
    Dicke
    Ue
    Eingangsspannung
    Ua
    Ausgangsspannung

Claims (12)

  1. Opto-elektronische Vorrichtung (1) zur Übertragung eines elektrischen Signals (5) über einen mittels einem einteilig ausgebildeten, transluzenten Kunststoffkörper (2) galvanisch getrennten Eingangsstromkreis (3) mit zumindest einem optischem Sendeelement (4) und einen Ausgangsstromkreis (5) mit zumindest einem optischen Empfangselement (6), – wobei das optische Sendeelement (4) eine Hauptsendeachse (7) einer maximalen Sendeintensität und das optische Empfangselement (6) eine Hauptempfangsachse (8) der maximalen Empfangsintensität aufweist, – wobei die Hauptsendeachse (7) und die Hauptempfangsachse (8) auf eine gemeinsame optische Achse (9) ausgerichtet sind, – wobei der Kunststoffkörper (2) zwei über eine Trennwand (12) getrennte Ausnehmungen (10) zur Aufnahme des optischen Sendeelements (4) bzw. des optischen Empfangselements (6) aufweist, – wobei Öffnungen (11) der zwei Ausnehmungen (10) im Kunststoffkörper (2) auf der optischen Achse (9) liegen, – wobei das Sendelement (4) und/oder das Empfangselement (6) durch die Öffnungen (11) so weit in den Ausnehmungen (10) des Kunststoffkörpers (2) eingebracht sind, dass nach einem Überspannungsfall an dem Sendelement (4) und/oder dem Empfangselement (6) weiterhin eine isolierende Luft- und Kriechstrecke gemäß der Isolationskoordination entlang von Außenflächen (14) des Kunststoffkörpers (2) vorhanden ist, – wobei das Sendelement (4) und/oder das Empfangselement (6) durch die Öffnungen (11) so in den Ausnehmungen (10) des Kunststoffkörpers (2) platziert sind, dass nach einer Explosion an dem Sendelement (4) und/oder dem Empfangselement (6) ein Druckausgleich über die Öffnungen (11) der Ausnehmungen (10) vorhanden ist, – wobei der Kunststoffkörper (2) als Spritzgussteil hergestellt ist, und – wobei metallische Anschlussleiter (18) zur Kontaktierung des optischen Sendelements (4) und des optischen Empfangselements (6) direkt im Kunststoffkörper (2) eingespritzt sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kunststoffkörper (2) eine rechteckige Geometrie mit einer Kantenlänge (K) von zumindest zehn Millimeter entlang der optischen Achse (9) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (12) eine Dicke (d) von mindestens einem Millimeter aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Sendeelement (4) und/oder das optische Empfangselement (6) als oberflächenmontierbares Bauteil (15) in einer auf der Seitenkante der Bauteile stehenden Montageweise ausgestaltet sind/ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Sendeelement (4) und/oder das optische Empfangselement (6) als diskretes Bauteil (15) ausgestaltet sind/ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Sendeelement (4) und/oder das optische Empfangselement (6) als ein dünnfilmiges Bauelement (16) aus organischen, halbleitenden Materialien ausgestaltet sind/ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, wobei das optische Sendeelement (4) und/oder das optische Empfangselement (6) ohne ein Begrenzungselement zur Leistungsaufnahmebegrenzung ausgestaltet sind/ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmungen (10) eine von den Öffnungen (11) zu Stirnflächen (13) der Trennwand (12) hin konisch zulaufende rechteckige Geometrie aufweisen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Außenflächen (14) des Kunststoffkörpers (2) aufgeraut, strukturiert, lackiert und/oder beschichtet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Stirnflächen (13) der Trennwand (12) optisch poliert sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Sendelement (4) und/oder das optische Empfangselement (6) direkt im Kunststoffkörper (2) eingespritzt sind.
  12. Verwendung der Vorrichtung gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche als Optokoppler zwischen den galvanisch getrennten Stromkreisen eines Feldgeräts der Prozessautomatisierungstechnik.
DE102006062599.4A 2006-12-29 2006-12-29 Opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals und deren Verwendung Expired - Fee Related DE102006062599B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006062599.4A DE102006062599B4 (de) 2006-12-29 2006-12-29 Opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals und deren Verwendung
CA2674125A CA2674125C (en) 2006-12-29 2007-12-06 Optoelectronic apparatus for transmission of an electrical signal
PCT/EP2007/063472 WO2008080759A1 (de) 2006-12-29 2007-12-06 Opto-elektronische vorrichtung zur übertragung eines elektrischen signals
US12/448,418 US8410462B2 (en) 2006-12-29 2007-12-06 Optoelectronic apparatus for transmission of an electrical signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006062599.4A DE102006062599B4 (de) 2006-12-29 2006-12-29 Opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals und deren Verwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006062599A1 DE102006062599A1 (de) 2008-07-10
DE102006062599B4 true DE102006062599B4 (de) 2018-03-08

Family

ID=39228353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006062599.4A Expired - Fee Related DE102006062599B4 (de) 2006-12-29 2006-12-29 Opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals und deren Verwendung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8410462B2 (de)
CA (1) CA2674125C (de)
DE (1) DE102006062599B4 (de)
WO (1) WO2008080759A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008045139A1 (de) 2008-09-01 2010-03-04 Endress + Hauser Flowtec Ag Opto-elektronische Vorrichtung mit einer eingebauten Sicherungsvorrichtung
US9391568B2 (en) * 2011-05-16 2016-07-12 Rosemount Inc. Process device with light change triggered display
WO2014117831A1 (de) * 2013-01-30 2014-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur übertragung von signalen
TWI516028B (zh) * 2013-06-20 2016-01-01 財團法人工業技術研究院 高低壓隔離內埋功率模組
CN112641720A (zh) 2014-03-03 2021-04-13 诺华股份有限公司 硫辛酸胆碱酯组合物及使用方法
DE102019119631A1 (de) * 2019-07-19 2021-01-21 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Verfahren zur Herstellung einer optischen Baugruppe und optische Baugruppe
CN113387923A (zh) 2020-03-13 2021-09-14 诺华股份有限公司 硫辛酸胆碱酯盐的药物组合物及使用其的治疗方法
DE102022128956A1 (de) 2022-11-02 2024-05-02 Ifm Electronic Gmbh Verfahren zur Herstellung einer optischen Atex-Barriere für einen Verstärkerschaltung auf einer Leiterplatte

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4893776U (de) 1972-02-15 1973-11-09
JPS58162080A (ja) 1982-03-19 1983-09-26 Nec Corp 光結合装置
DE3617057A1 (de) 1986-05-21 1987-11-26 Barlian Reinhold Optoelektronisches koppelelement
US4829192A (en) 1986-03-27 1989-05-09 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Photo-coupler with delay function using a fluorescent substance as the delay means
EP0568838A1 (de) 1992-05-04 1993-11-10 TEMIC TELEFUNKEN microelectronic GmbH Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Koppelelements
WO2004048905A1 (en) 2002-11-22 2004-06-10 Saab Marine Electronics Ab Isolation circuit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2974855B2 (ja) 1992-10-07 1999-11-10 シャープ株式会社 光結合素子の製造方法
DE19920403B4 (de) 1998-10-08 2008-02-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Optoelektronischer Koppler
DE102008045139A1 (de) * 2008-09-01 2010-03-04 Endress + Hauser Flowtec Ag Opto-elektronische Vorrichtung mit einer eingebauten Sicherungsvorrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4893776U (de) 1972-02-15 1973-11-09
JPS58162080A (ja) 1982-03-19 1983-09-26 Nec Corp 光結合装置
US4829192A (en) 1986-03-27 1989-05-09 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Photo-coupler with delay function using a fluorescent substance as the delay means
DE3617057A1 (de) 1986-05-21 1987-11-26 Barlian Reinhold Optoelektronisches koppelelement
EP0568838A1 (de) 1992-05-04 1993-11-10 TEMIC TELEFUNKEN microelectronic GmbH Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Koppelelements
WO2004048905A1 (en) 2002-11-22 2004-06-10 Saab Marine Electronics Ab Isolation circuit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008080759A1 (de) 2008-07-10
CA2674125A1 (en) 2008-07-10
US8410462B2 (en) 2013-04-02
DE102006062599A1 (de) 2008-07-10
CA2674125C (en) 2014-02-04
US20100181506A1 (en) 2010-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006062599B4 (de) Opto-elektronische Vorrichtung zur Übertragung eines elektrischen Signals und deren Verwendung
EP2286462B1 (de) Anschlussdose, verwendungen einer anschlussdose und verfahren
DE102009000588B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit verbesserter Isolationsfestigkeit und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls mit verbesserter Isolationsfestigkeit
DE10034865B4 (de) Optoelektronisches oberflächenmontierbares Modul
EP0133224B2 (de) Kupplung für eine Lichtleitfaser
EP2425176B1 (de) Beleuchtungssystem mit mindestens einem leuchtband
DE102012106241A1 (de) Kantenverbinder für photovoltaische Solarmodule
EP2239768A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit einer Verbindungseinrichtung und mit als Kontaktfeder ausgebildeten internen Hilfanschlusselementen
DE102009018644B4 (de) Induktives Sensormodul und induktiver Näherungssensor
DE10351677A1 (de) Mehrfachscheibe mit einer Leitungsdurchführung
DE102008023108A1 (de) Kantenverbinder für ein Solarmodul, Steckverbinder zur Verbindung mit dem Kantenverbinder sowie Solarmodul mit einem derartigen Kantenverbinder
DE102015104170B4 (de) Anschlusssteckvorrichtung
EP2159935B1 (de) Opto-elektronische Vorrichtung mit einer eingebauten Sicherungsvorrichtung
DE102008012256A1 (de) Elektronik-Komponenten-Montageplatte
DE10350724B4 (de) Kabelanschlusseinheit für technische Geräte
EP0568838A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Koppelelements
EP2386125B1 (de) Solarpaneel und verfahren zu dessen herstellung
DE3617057C2 (de)
DE102014209282A1 (de) Elektrische Schaltungsanordnung mit Positionierungshilfe für Kabellitzen
DE29701838U1 (de) Elektrisches Gerät mit einer Schirmanbindung
EP1937042A2 (de) Anschlusssystem für ein Display-Modul
EP0472676B1 (de) Signalübertragungsleitung
DE2903587C2 (de) Verfahren zum Herstellen von opto-elektronischen Koppelbauelementen
WO2007085345A2 (de) Optokopplervorrichtung und verfahren zur fertigung dessen
EP2936708B1 (de) Vorrichtung zur übertragung von signalen

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20131219

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0031120000

Ipc: H01L0031160000

R018 Grant decision by examination section/examining division
R006 Appeal filed
R007 Decision rectified on appeal
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ENDRESS+HAUSER SE+CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: ENDRESS + HAUSER GMBH + CO. KG, 79689 MAULBURG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: ANDRES, ANGELIKA, DE

Representative=s name: ANDRES, ANGELIKA, DIPL.-PHYS., DE

R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: ANDRES, ANGELIKA, DIPL.-PHYS., DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee