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Die Erfindung betrifft eine elektrische Kupplungsvorrichtung für ein optoelektronisches Bauelement.
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Die Erfindung betrifft insbesondere eine elektrische Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet elektrischer Kupplungsvorrichtungen, um optoelektronische Bauelemente steckbar und vorzugsweise wieder lösbar mit einer Leiterplatte in elektrischen und mechanischen Kontakt zu bringen.
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Im Stand der Technik herrscht ein zunehmendes Bedürfnis, auch optoelektronische Bauelemente, die mit einem Lichtwellenleiter verbunden sind und über ein oder mehrere optoelektronische Funktionen verfügen können, steckbar und wieder lösbar, jedenfalls steckbar mit einer Leiterplatte zu kontaktieren.
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Im Stand der Technik werden üblicherweise nicht die elektrooptischen oder optoelektronischen Bauelemente steckbar ausgebildet, sondern diese mittels eines Lichtwellenleiter-Steckverbinders mit einer Leiterplatte oder mit einem Gegenstecker verbunden.
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So betrifft z. B. die
DE 10 2006 040 076 A1 einen Lichtwellenleiter-Steckverbinder, der mit wenigstens einer Aufnahmeöffnung für das Ende eines Lichtwellenleiters und wenigstens einer der Aufnahmeöffnungen zugeordneten Rasteinrichtung versehen ist. Durch die Rasteinrichtung ist das Ende des Lichtwellenleiters in der Aufnahme arretierbar und gegen unbeabsichtigtes Lösen wenigstens während der Vormontage gesichert.
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Ferner zeigt die
DE 10 2009 004 539 A1 einen Verbindungskörper für Lichtwellenleiter-Steckverbinder, wobei bei dem Verbindungskörper gemäß dieser Druckschrift dieser für Lichtwellenleiter-Steckverbinder zweiteilig ausgebildet ist und kuppelnden Aufnahme wenigstens eines Lichtwellenleiter-Steckverbinders zwei Schalenteile, vorzugsweise in Form von Halbschalen vorgesehen sind, die innenseitig einen Aufnahmekanal für den jeweiligen Steckverbinder bilden und an ihren Verbindungsflächen mit komplementär ausgestalteten, ineinanderfügbaren Verbindungselementen versehen sind.
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Auch in diesem Fall lassen sich nur Lichtwellenleiter unmittelbar miteinander koppeln bzw. ein oder mehrere Lichtwellenleiter in den Halbschalen aufnehmen, um diese mit dem Gegenstecker zu verbinden.
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Die
DE 692 33 322 T2 beschäftigt sich mit einer Vorrichtung zum optischen Verbinden, hier eines optischen Elementes, z. B. einer optischen Faser mit einer Linse. Die optische Faser ist allerdings kein optoelektronisches Bauelement und erfordert daher in bekannter Weise die Verbindung der optischen Faser mit einem optoelektronisches Bauelement. Hierbei wird allerdings noch nicht gelöst, wie ein an die optische Faser anzuschließendes elektrooptisches Bauelement oder optoelektronisches Bauelement steckbar mit einer Leiterplatte mittels einer Kupplungsvorrichtung verbunden wird.
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Nachteilig bei den bekannten Ausgestaltungen ist, dass das jeweils für die Applikation vorgesehene optoelektronische Bauelement nicht integraler Bestandteil des Steckverbinders oder der Steckvorrichtung ist und daher weitere Maßnahmen vorgesehen werden müssen, um sowohl den Steckverbinder mit dem optoelektronischen Bauelement in Verbindung zu bringen und andererseits applikationsabhängig eine Vorkonfektionierung im Gerät stattfinden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine universell verwendbare, auf eine Vielzahl von optoelektronische Bauelemente anwendbare, Kupplungsvorrichtung bereitzustellen, die es erlaubt, ein optoelektronisches Bauelement mit einer Leiterplatte, vorzugsweise mit einem auf einer Leiterplatte befestigten Leiterplattensteckverbinder in elektrischen und vorzugsweise mechanischen Kontakt zu bringen.
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Ferner soll eine Kupplungsvorrichtung bereitgestellt werden, die über einen minimalen Bauraum verfügt und die in folge ihrer Baugröße auch bei der Konfektionierung der Geräte, vorzugsweise durch eine kleine Gerätewandöffnung in das Gerätegehäuse hineingeführt werden kann, um dort mit der Leiterplatte zu kontaktieren.
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Hierdurch wird auch die nachträgliche Montage und der Austausch von defekten elektrooptischen oder optoelektronischen Bauelementen ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Kupplungsvorrichtung gemäß Anspruch 1.
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Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der metallische Rahmenelemente sowohl das Arretieren bzw. klemmende Halten eines optoelektronischen Bauelementes bereitstellen und die Aufnahme eines Lichtwellenleiterkabels als auch die klemmende Aufnahme des optoelektronischen Steckverbinders, d. h. des optoelektronischen Bauelementes mit einem Steckverbindergehäuse in einem korrespondierenden Leiterplattensteckverbinder.
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Anders ausgedrückt wird, ein Leiterplattensteckverbinder mit einem Kontaktträger Und: einem Metallrahmen bereitgestellt, wobei der Metallrahmen über Rastmittel verfügt, um einen optoelektronischen Steckverbinder, der ein optoelektronisches Bauelement aufweist und mit diesem eine Rastverbindung, insbesondere eine lösbare Rastverbindung eingehen kann.
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In der allgemeinsten Form wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass der die Kupplungsvorrichtung aufweisende Leiterplattensteckverbinder einen Metallrahmen aufweist, welche Mittel zum Verrasten mit Gegenrastmitteln eines Gehäuses eines optoelektronischen Steckverbinders aufweist, die miteinander lösbar verrasten können, wenn der optoelektronische Steckverbinder mit dem Leiterplattensteckverbinder zusammengesteckt ist.
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In einer allgemeinen Ausführungsform wird daher eine elektrische Kopplungsvorrichtung zum lösbaren Verbinden bzw. Kontaktieren eines optoelektronischen Bauelementes mit einer Leiterplatte bereitgestellt, die folgendes aufweist:
- a) einen Leiterplattensteckverbinder der mehrere Federkontakte in einem Kontaktträger aufweist, wobei der Leiterplattensteckverbinder über einen Metallrahmen verfügt bzw. einen Metallrahmen umfasst, in den der Kontaktträger aufgenommen ist;
- b) sowie einen mit dem Leiterplattensteckverbinder zusammensteckbaren optoelektronischen Steckverbinder, der ein metallisches Gehäuse umfasst, in dem ein optoelektronisches Bauelement, vorzugsweise ein optoelektronischer Block angeordnet ist, wobei das metallische Gehäuse über Rastmittel verfügt zum Verrasten mit dem Leiterplattensteckverbinder;
- c) und wobei ferner der Metallrahmen des Leiterplattensteckverbinders Mittel bereitstellt zum Verrasten mit den Rastmitteln des Gehäuses des optoelektronischen Steckverbinders, die miteinander, vorzugsweise lösbar verrasten, wenn der optoelektronische Steckverbinder mit dem Leiterplattensteckverbinder zusammengesteckt ist oder zusammengesteckt wird.
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Anders ausgedrückt weist der Metallrahmen des Leiterplattensteckverbinders Primärrastmittel auf zum Verrasten mit korrespondierenden Primärrastmitteln des Gehäuses des optoelektronischen Steckverbinders auf.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Metallrahmen des Leiterplattensteckverbinders ferner Sekundärrastmittel auf, die ausgebildet sind zur klemmenden Befestigung des optoelektronischen Bauelementes, sobald der optoelektronische Steckverbinder mit dem Leiterplattensteckverbinder zusammengesteckt ist.
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Dies bedeutet, dass die Sekundärrastmittel so ausgebildet sind, dass der optoelektronische Steckverbinder hingegen vorzugsweise keine korrespondierenden Sekundärrastmittel benötigt, sondern unmittelbar am optoelektronischen Block bzw. am optoelektronischen Bauelement angreift und diesen klemmend festhält.
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Mit Vorteil sind die Primärrastmittel des Metallrahmens des Leiterplattensteckverbinders als Klemmfederarme ausgebildet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Sekundärrastmittel des Leiterplattensteckverbinders, d. h. die Sekundärrastmittel des Metallrahmens des Leiterplattensteckverbinders ebenfalls als Klemmfederarme vom Metallrahmen ausgebildet.
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Um eine möglichst optimale Verrastung und Klemmung zu erzielen, weist der Metallrahmen zwei sich gegenüberliegende Längsseitenteile und Querseitenteile auf und ist somit als ein Art Rahmenausgebildet, wobei die Sekundärrastmittel, d. h. die Klemmfederarme zur klemmenden Befestigung des optoelektronischen Bauelementes an gegenüberliegenden Längsseitenteilen des Metallrahmens angeordnet sind, vorzugsweise in einer symmetrischen Anordnung, dass eine Ausrichtung des optoelektronischen Steckverbinders erfolgt oder gewährleistet ist.
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Anders ausgedrückt werden die Primärrastmittel und Sekundärrastmittel so an dem Metallrahmen des Leiterplattensteckverbinders angeordnet, dass es zu einer Ausrichtung des optoelektronischen Steckverbinders im gesteckten Zustand kommt.
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In einer vorteilhaften Ausbildung sind die Primärrastmittel mit einer bestimmungsgemäß vorgesehenen Ausnehmung ausgebildet, um einen Lichtwellenleiter hindurchzuführen.
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In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist der optoelektronische Steckverbinder als ein im wesentlichen, quaderförmiger Steckverbinder ausgebildet, so dass sich gegenüberliegende Symmetrieseiten ergeben, derart, dass die Ausrichtung des optoelektronischen Steckverbinders mittels der Primärrastmittel und Sekundärrastmittel des Leiterplattensteckverbinders in geeigneter Weise zusammenwirken.
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In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Steckverbinders sind die Primärrastmittel des Gehäuses des optoelektronischen Steckverbinders als nach außen wegragende Rastlaschen ausgebildet, dergestalt, dass diese die Primärrastmittel, vorzugsweise die Klemmfederarme des Metallrahmens des Leiterplattensteckverbinders beim Stecken des optoelektronischen Steckverbinders in den Leiterplattensteckverbinder federnd nach außen auslenken, um dann unter den Primärrastmittel des Leiterplattensteckverbinders zu verrasten.
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Mit Vorteil weist das Gehäuse des optoelektronischen Steckverbinders einen Deckel auf, an dem Seitenabschnitte angeordnet sind, an dessen Ende sich die Primärrastmittel des optoelektronischen Steckverbinders befinden.
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In dieser Ausgestaltung liegen sich die Primärrastmittel des optoelektronischen Steckverbinders gegenüber bzw. sind an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet, dergestalt, dass jeweils eines der Primärrastmittel mit jeweils einem korrespondierenden Primärrastmittel des Leiterplattensteckverbinders zusammenwirkt.
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Mit Vorteil weist das Gehäuse eine Öffnung auf zur Durchführung eines Lichtwellenleiters, die korrespondierend zur Öffnung bzw. zur Ausnehmung der Öffnung am Metallrahmen des Leiterplattensteckverbinders im gesteckten Zustand angeordnet ist.
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Anders ausgedrückt ist im gesteckten Zustand die Öffnung des Gehäuses des optoelektronischen Steckverbinders korrespondierend in seiner Lage so angeordnet, dass die Ausnehmung im Metallrahmen des Leiterplattensteckverbinders dazu in Deckung gelangt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der optoelektronische Block bzw. das optoelektronische Bauelement im Gehäuse des optoelektronischen Steckverbinders mittels federnder Haltearme befestigt und zwar mit Vorteil mittels vier nahe den Ecken des Gehäuses angeordneten, vorzugsweise symmetrisch angebrachten Haltearmen, die das optoelektronische Bauelement an den Seitenwänden klemmend halten.
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Auf diese Weise kann eine universelle Ausführungsform bereitgestellt werden, bei dem bei gleichartiger Ausbildung des Gehäuses unterschiedliche Typen von optoelektronischen Bauelementen eingesetzt werden können, um eine Vielzahl von steckbaren Applikationslösungen zu realisieren.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer konkreten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die bei der beschriebenen Ausführungsform realisierten Merkmale können dabei entsprechend der zuvor genannten Beschreibung beliebig weggelassen oder miteinander kombiniert werden, je nach dem auf welche Vorteile und Funktionen es im konkreten Anwendungsfall ankommt. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht einer elektrischen Kupplungsvorrichtung mit einem optoelektronischen Steckverbinder und einem darunter angeordneten Leiterplattensteckverbinder auf einer Leiterplatte;
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2 eine schematische Ansicht ähnlich der 1, bei dem der optoelektronischen Steckverbinder mit dem Leiterplattensteckverbinder zusammengesteckt ist (wobei die Leiterplatte nicht mehr dargestellt ist);
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3 eine schematische Detailansicht gemäß 1 und 2 des Leiterplattensteckverbinders der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung;
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4 eine perspektivische Unteransicht des optoelektronischen Steckverbinders aus 1 und 2;
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5 eine schematische Schnittansicht durch eine Kupplungsvorrichtung gemäß
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1 und 2 kurz vor dem Zusammenstecken des optoelektronischen Steckverbinders mit dem Leiterplattensteckverbinder.
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Zunächst wird der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen elektrischen Kupplungsvorrichtung erläutert.
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In 1 ist eine nicht zusammengesteckte Ausführungsform einer elektrischen Kupplungsvorrichtung 1 gezeigt, bei dem ein optoelektronischer Steckverbinder 10 ein Leiterplattensteckverbinder 20 mit einem Metallrahmen 30 gezeigt sind, wobei der Leiterplattensteckverbinder 20 auf einer Leiterplatte 100 montiert ist.
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Der optoelektronische Steckverbinder 10 ist mit einem Lichtwellenleiterkabel 17 verbunden und kann schematisch durch eine Öffnung 101 eines elektrischen Gehäuses eingeführt werden, in dem sich der Leiterplattensteckverbinder 20 befindet. Der Pfeil bei der Gehäusewandöffnung 101 zeigt schematisch die Einführrichtung um den optoelektronischen Steckverbinder 10 in das Gehäuse einzuführen.
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Im folgenden wird zunächst der Leiterplattensteckverbinder 20 gemäß 3 näher erläutert.
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Der Leiterplattensteckverbinder 20 umfasst einen Kontaktträger 21, in dem Federkontakte 22, vorzugsweise ausgebildet aus einem Federarm, einen Kontaktanschlussende 23 und am Federarm ausgebildeten Kontaktkuppen 29 bestehen.
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Die Federkontakte 22 ragen in den Aufnahmeraum 24 des Leiterplattensteckverbinder 20 hinein, um dort mit Kontaktfeldern 18 eines optoelektronischen Steckverbinders 10 zu kontaktieren, wenn der optoelektronische Steckverbinder 10, wie in 2, mit dem Leiterplattensteckverbinder 20 in elektrischen Kontakt gebracht wurde, d. h. zusammengesteckt wurde.
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Der Kontaktträger 21 umfasst insbesondere einen Aufnahmerahmen 24 zur Aufnahme eines optoelektronischen Bauelementes 11, wie in 4 dargestellt. An dem Kontaktträger 21 befinden sich mehrere Einführschrägen 25, die längsseitig angeordnet sind und weitere Einführschrägen 26, die querseitig angeordnet sind. Diese Einführschrägen gewährleisten, dass beim Einstecken des optoelektronischen Steckverbinders 10 in den Leiterplattensteckverbinder 20 der optoelektronischen Steckverbinders 10 korrekt geführt wird, um mit seinen Kontaktfeldern 18 auch korrekt mit den Federkontakten 22 in Kontakt gebracht zu werden.
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Mit Vorteil weist der Aufnahmeraum 24 Auflageflächen 28 auf zur Auflage der Unterseite eines optoelektronischen Bauelementes 11 im optoelektronischen Steckverbinder 10. Hierdurch wird eine weitere Positionierhilfe bereitstellt, um die Federkraft der in den Aufnahmeraum hineinragenden Federkontakte 22 mit dem optoelektronischen Steckverbinder 10 einstellen zu können. Je nach Höhe und Lage der Auflageflächen 28 kann daher eine gewünschte Einstecktiefe erzielt werden. Entsprechend müssen die Primärrastmittel 34a, 34b sowie die Sekundärrastmittel 37, wie diese in 3 und 4 gezeigt sind, sowie die Primärrastmittel 15, wie diese in 4 gezeigt sind, eingestellt werden.
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Anders ausgedrückt kann durch Varianz der Lage der Auflagefläche 28 und der Lage der Primärrastmittel und Sekundärrastmittel die genaue Position und damit die Einsteckbedingung des optoelektronischen Steckverbinders 10 im Leiterplattensteckverbinder 20 eingestellt werden.
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Der Kontaktträger 21 verfügt ferner über Rastausnehmungen 27, in dem ein Metallrahmen 30 eingerastet ist.
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Im folgenden wird der Metallrahmen 30 des Leiterplattensteckverbinders 20 näher beschrieben.
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Der Metallrahmen 30 dient der Verrastung des Metallrahmens am Kontaktträger 21 sowie der Verrastung eines Gehäuses 12 des optoelektronischen Steckverbinders 10.
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Hierzu weist der Metallrahmen 30 Primärrastmittel und zwar Klemmfederarme 34a, 34b auf. Die Klemmfederarme 34, 34b sind an Quer-Seitenteilen 32 des Metallrahmens 30 angeordnet und wie in 3 und 5 deutlich zu erkennen, mittels einer Umbiegung 40 an den Quer-Seitenteilen 32 befestigt. In dem in 3 am linken Quer-Seitenteil 32 angeordneten Klemmfederarm 34a ist eine Ausnehmung 35, vorzugsweise eine halbkreisförmige, nach oben offene Ausnehmung 35 zur Durchführung eines Lichtwellenleiters ausgebildet. Die Durchführung eines Lichtwellenleiters in der Ausnehmung 35 ist in 2 ersichtlich.
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Ferner weist der Metallrahmen 30 Sekundärrastmittel 37 auf. Die Sekundärrastmittel 37 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls als Klemmfederarme ausgebildet und zwar an den Längs-Seitenteilen 39 des Metallrahmens 30.
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Die Klemmfederarme 37 sind gegenüberliegend an den Seitenteilen 39 so angeordnet, dass diese die Seitenwände eines optoelektronischen Bauelementes 11 klemmen halten können.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, wie diese in 1 bis 3 und 5 dargestellt ist, weist der Metallrahmen ferner Leiterplattenauflageabschnitte 38 an seinen Ecken auf. Hierdurch wird weiter sichergestellt, dass die genaue Lage des Kontaktträgers 21 in Bezug auf die Oberfläche einer Leiterplatte 100 justiert werden kann, in dem die Lage der Leiterplattenauflageabschnitte 38 entsprechend darauf abgestimmt ist.
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Der Metallrahmen 30 weist ferner Rastarme 31 auf, die mit den Rastausnehmungen 27 des Kontaktträgers 21 verrasten, um so eine feste Verbindung zwischen Metallrahmen 30 und Kontaktträger 21 herzustellen.
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In 4 wird ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Steckverbinders 10 dargestellt.
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Der optoelektronische Steckverbinder 10 weist ein optoelektronisches Bauelement 11 (optoelektronischer Block) auf, der an seiner Unterseite mehrere Kontaktfelder 18 aufweist zum Kontaktieren mit den Federkontakten 22 des Leiterplattensteckverbinders 20. Das optoelektronische Bauelement 11 wird von einem Gehäuse 12 teilweise umgeben. Das Gehäuse 12 ist als Metallgehäuse ausgebildet und weist einen Deckel 13 sowie Seitenabschnitte 14 auf, an dessen Enden sich gegenüberliegend Rastlaschen 15 befinden. Die Rastlaschen 15 stellen korrespondierende Primärrastmittel dar zum Verrasten mit den Primärrastmitteln 34a, 34b des Leiterplattensteckverbinders 20.
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Das Zusammenwirken der Primärrastmittel 15, 34a, 34b somit der Rastlaschen 15 des optoelektronischen Steckverbinders 10 mit den Klemmfederarmen 34a, 34b des Metallrahmens 30 ist in 5 schematisch angedeutet.
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Beim Einszecken des optoelektronischen Steckverbinders 10 in Pfeilrichtung, wie in 5 gezeigt, drücken die Rastlaschen 15 die Klemmfederarme 34a, 34b auseinander und können so unter die Enden der Klemmfederarme 34a, 34b, wie in 2 dargestellt, einfedern.
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Ferner weist das optoelektronische Bauelement 11, vorzugsweise zwei gegenüberliegende flächige Seitenwände auf, die mit den Sekundärrastmittel 37, d. h. den Klemmfederarm 37 beim Zusammenstecken, wie in 5, zusammenwirken.
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Das Gehäuse 12 weist ferner vier federnde Haltearme 19 auf, die das optoelektronische Bauelement 11 klemmend halten.
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Das Gehäuse 12 des optoelektronischen Steckverbinders 10 weist, wie in 2 gezeigt, eine Öffnung 16 für ein Lichtwellenleiter 17 auf.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, ist der optoelektronische Steckverbinder 10 bereits mit einem Lichtwellenleiter 17 ausgebildet und somit fertig zum Konfektionieren.
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Die Ausbildung der Primärrastmittel 34a, 34b sowie der Sekundärrastmittel 37 erfolgt symmetrisch am Metallrahmen 30, so dass der optoelektronische Steckverbinder 10 damit eine Ausrichtung erfährt, wenn dieser in den Leiterplattensteckverbinder 20 eingesteckt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrische Kupplungsvorrichtung
- 10
- Optoelektronischer Steckverbinder
- 11
- Optoelektronisches Bauelement
- 12
- Gehäuse
- 13
- Deckel
- 14
- Seitenabschnitt
- 15
- Rastlaschen (Primärrastmittel)
- 16
- Öffnung
- 17
- Lichtwellenleiter
- 18
- Kontaktfelder (Kontaktpads)
- 19
- Federnde Haltearme
- 20
- Leiterplattensteckverbinder
- 21
- Kontaktträger
- 22
- Federkontakte
- 23
- Kontaktanschlussenden für Datenkontakte
- 24
- Aufnahmeraum
- 25
- Einführschrägen (längsseitig)
- 26
- Einführschrägen (querseitig)
- 27
- Rastausnehmungen
- 28
- Auflagefläche
- 29
- Kontaktkuppen
- 30
- Metallrahmen
- 31
- Rastarme
- 32
- Quer-Seitenteile
- 34a, 34b
- Klemmfederarme (Primärrastmittel)
- 35
- Ausnehmung für Lichtwellenleiter
- 37
- Klemmfederarme (Sekundärrastmittel)
- 38
- Leiterplattenauflageabschnitt
- 39
- Längs-Seitenteil
- 40
- Umbiegung
- 100
- Leiterplatte
- 101
- Gehäusewandöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006040076 A1 [0006]
- DE 102009004539 A1 [0007]
- DE 69233322 T2 [0009]
