DE19839305A1 - Reflexlichtschranke - Google Patents

Reflexlichtschranke

Info

Publication number
DE19839305A1
DE19839305A1 DE19839305A DE19839305A DE19839305A1 DE 19839305 A1 DE19839305 A1 DE 19839305A1 DE 19839305 A DE19839305 A DE 19839305A DE 19839305 A DE19839305 A DE 19839305A DE 19839305 A1 DE19839305 A1 DE 19839305A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
transmitter
reflex
barrier according
receiver
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.)
Granted
Application number
DE19839305A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19839305B4 (de
Inventor
Jaime Estevez-Garcia
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.)
Osram GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19839305A priority Critical patent/DE19839305B4/de
Priority to PCT/DE1999/002591 priority patent/WO2000013238A1/de
Publication of DE19839305A1 publication Critical patent/DE19839305A1/de
Priority to US09/795,681 priority patent/US6586721B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19839305B4 publication Critical patent/DE19839305B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3025Electromagnetic shielding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Eine Reflexlichtschranke (1) weist ein Gehäuse (2) mit einem Basiselement (7) auf. Ein Halbleiter-Lichtsender (10) und ein Halbleiter-Lichtempfänger (11) sind auf dem Basiselement (7) derart angeordnet, daß zwischen dem Lichtsender (10) und dem Lichtempfänger (11) keine den Lichtempfänger (11) von dem Lichtsender (10) optisch abschirmende, freistehende Trennwand vorhanden ist. Der Lichtsender (10) weist eine derart geringe Strahldivergenz auf, daß ein Übersprechen des Lichtsenders (10) auf den Lichtempfänger (11) unter einem vorgegebenen Wert gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflexlichtschranke, die ein Ge­ häuse mit einem Basiselement aufweist, auf dem ein Halblei­ ter-Lichtsender und ein Halbleiter-Lichtempfänger angeordnet sind.
Reflexlichtschranken weisen in der Technik ein vielfältiges Anwendungsspektrum auf. Sie werden beispielsweise in der Raumüberwachung und der Automatisierungstechnik in weitem Um­ fang eingesetzt und kommen in zunehmendem Maße in Form von Miniaturbauelementen auch in anderen Anwendungsbereichen, insbesondere in der Konsumer- und Unterhaltungselektronik zum Einsatz. Dort werden sie vermehrt zur Überwachung von mecha­ nischen Gerätekomponenten wie beispielsweise der Ladeklappe eines Videorecorders oder dem Schlitten eines CD-Laufwerks herangezogen. Wesentliche Kriterien für derartige Anwendun­ gen sind der erreichbare Miniaturisierungsgrad und die Bau­ teilkosten einer solchen Reflexlichtschranke.
Die US 3,842,263 beschreibt eine Reflexlichtschranke, bei der der Lichtsender und der Lichtempfänger jeweils in getrennten, kanalförmigen Vertiefungen eines gemeinsamen Gehäusekörpers untergebracht sind. Die dem Lichtsender zugeordnete kanal­ förmige Vertiefung dient zur Bündelung des ausgesendeten Lichts, während die zwischen den beiden Vertiefungen verlau­ fende Trennwand ein Übersprechen des ausgesendeten Lichts auf den Empfänger unterbindet.
Die DE 36 33 181 A1 beschreibt eine weitere bekannte Re­ flexlichtschranke. Bei dieser Reflexlichtschranke sind der Lichtsender und der Lichtempfänger auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat angeordnet. Zur optischen Trennung von Lichtsender und Lichtempfänger ist zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger eine mittels eines Ätzschritts aus dem Halbleitersubstrat herausgebildete, freistehende Blende vor­ gesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reflexlicht­ schranke mit hohem Miniaturisierungspotential und niedrigen Bauteilkosten zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger keine den Lichtempfänger von dem Lichtsender optisch abschirmende, freistehende Trenn­ wand vorhanden ist, und daß der Lichtsender eine derart ge­ ringe Strahldivergenz aufweist, daß ein Übersprechen des Lichtsenders auf den Lichtempfänger unter einem vorgegebenen Wert gehalten wird.
Durch die erfindungsgemäße Einsparung der im Stand der Tech­ nik stets verwendeten frei stehenden Trennwand ergibt sich die konstruktive Möglichkeit, den Lichtsender unter einem sehr kleinen Abstand zu dem Lichtempfänger anzuordnen. Dadurch wird eine Reflexlichtschranke mit ausgesprochen kleinen late­ ralen Abmessungen realisierbar.
Zu beachten ist allerdings, daß es aufgrund des Nichtvor­ handenseins einer optischen Trennwand zu einem Übersprechen von dem Lichtsender auf den Lichtempfänger kommen kann.
Erfindungsgemäß wird die Gefahr eines inakzeptabel hohen Übersprechens dadurch beseitigt, daß ein Lichtsender mit ge­ ringer Strahldivergenz verwendet wird. Dabei wurde erkannt, daß ein gewisses Maß an Übersprechen in der Praxis häufig to­ lerierbar ist. Erfindungsgemäß ist die Strahldivergenz des­ halb so gering, daß das Übersprechen unter einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Der genannte vorgegebene Wert hängt da­ bei in hohem Maße von dem konkreten Anwendungsfall (Länge des Lichtwegs, Reflexivität des überwachten Objekts usw.) ab.
Aufgrund der Einsparung einer Trennwand kann das Gehäuse der erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke sehr einfach gehalten sein und beispielsweise allein aus dem den Lichtsender und den Lichtempfänger tragenden Basiselement bestehen. Folglich lassen sich kostengünstige Gehäusestrukturen verwirklichen.
Vorzugsweise ist der Lichtsender ein vertikal emittierender Halbleitersender, insbesondere eine Vertikalresonator-Laser­ diode (VCSEL: vertical-cavity surface-emitting laser) oder eine Vertikalresonator-Lumineszenzdiode (RCLED: reso­ nant-cavity light-emitting diode). Dabei weist die VCSEL ei­ ne geringere Strahldivergenz als die RCLED auf und kann somit noch bei Anwendungen zum Einsatz kommen, bei denen die Strahldivergenz der RCLED bereits zu groß ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die maximale laterale Gehäuseabmessung kleiner als 2,5 mm und insbesondere kleiner als 1,0 mm ist.
Ferner kann der Lichtsender aus einer Mehrzahl von Ein­ zellichtsendern aufgebaut sein. Die Einzellichtsender können beispielsweise in Form einer (eindimensionalen) Zeile oder eines (zweidimensionalen) Arrays angeordnet sein. Durch eine Optimierung hinsichtlich der Anzahl, der geometrischen Anord­ nung der Sender, der Orientierung der Sender-Anordnung rela­ tiv zu dem Lichtempfänger, der Lichtstärke und anderer Para­ meter kann bei vorgegebener Gehäusedimension und festem Ab­ stand zwischen Lichtsender und Lichtempfänger eine Minimie­ rung des Übersprechens erreicht werden.
Eine weitere Reduzierung des Übersprechens kann dadurch er­ reicht werden, daß in dem Strahlengang vor dem Lichtempfänger ein Polarisator angeordnet ist. Eine erste Möglichkeit be­ steht dann darin, daß von dem Lichtsender emittiertes unpola­ risiertes Licht durch Reflexion an dem Objekt zumindest teil­ weise polarisiert wird und der Polarisator parallel zu der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts eingestellt ist. Gemäß einer zweiten Möglichkeit wird auch der Lichtsen­ der mit einem lichtaustrittsseitig angeordneten Polarisator versehen, wobei die Polarisationsrichtungen der beiden Pola­ risatoren einen Winkel von 90° einschließen. In diesem Fall bewirkt die Reflexion des polarisierten Senderlichts am Ob­ jekt zumindest eine teilweise Entpolarisierung desselben, wo­ durch ein Teil des reflektierten Lichts den empfängerseitigen Polarisator passieren und mittels des Empfängers nachgewiesen werden kann.
Zur Unterdrückung von Nebenlicht kann in dem Strahlengang vor dem Lichtempfänger ein optisches Filter, insbesondere ein Ta­ geslichtsperrfilter und/oder ein Bandpaßfilter angeordnet sein. Die Verwendung eines Tageslichtsperrfilters kommt dann in Frage, wenn die Emissionswellenlänge des Lichtsenders au­ ßerhalb des sichtbaren Bereichs (beispielsweise bei etwa 1 µm) liegt. Bei Verwendung eines Bandpaßfilters ist dieser so zu wählen, daß seine Mittenwellenlänge im wesentlichen mit der Emissionswellenlänge des Lichtsenders übereinstimmt.
Noch eine vorteilhafte Möglichkeit zur Erhöhung der Empfind­ lichkeit der Reflexlichtschranke kennzeichnet sich dadurch, daß die Reflexlichtschranke einen Modulator zum Modulieren des von dem Lichtsender ausgesendeten Lichts und einen Demo­ dulator zur Unterscheidung von empfangenem, modulierten Re­ flexionslicht und empfangenem, nicht-modulierten Nebenlicht umfaßt.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann in dem Gehäuse eine mit dem Lichtsender und/oder dem Lichtemp­ fänger gekoppelte integrierte Schaltung vorgesehen sein. Die integrierte Schaltung kann sowohl einen Treiberschaltkreis für den Lichtsender als auch einen Auswerteschaltkreis für den Lichtempfänger umfassen. Wird die Reflexlichtschranke mit moduliertem Emissionslicht betrieben, kann die integrier­ te Schaltung treiberseitig ferner mit einer Modulatorstufe und auswerteschaltungsseitig mit einer Demodulatorstufe aus­ gestattet sein.
Zur Erzielung eines besonders hohen Miniaturisierungsgrades können der Lichtsender und/oder der Lichtempfänger und/oder die integrierte Schaltung monolithisch auf einem gemeinsamen, gegebenenfalls das Basiselement bildenden Halbleitersubstrat realisiert sein.
Bei einer weiteren, besonders platzsparenden Ausführungsvari­ ante ist der Lichtsender koaxial mit dem Lichtempfänger und insbesondere in einem Zentralbereich oberhalb desselben ange­ ordnet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Gehäuse aus Kunststoff und umfaßt eine mit dem Basisele­ ment integral ausgebildete umlaufende Umfangswand. Das Basi­ selement ist mit mindestens vier innenliegenden, bodenseitig durchkontaktierten elektrischen Kontaktflächen versehen, und der Lichtsender sowie der Lichtempfänger sind jeweils auf ei­ ner der Kontaktflächen elektrisch kontaktierend angebracht und werden jeweils über eine der verbleibenden Kontaktflächen elektrisch gegenkontaktiert. Derartige Gehäuse sind in der optoelektronischen Industrie Standard und werden in hohen Stückzahlen zur Aufnahme von drei Lumineszenzdioden der Grundfarben grün, rot, blau hergestellt, um als Farbbildpunkt in einer Anzeige zum Einsatz zu kommen. Daher sind diese Ge­ häuse im Handel sehr billig erhältlich und können bei ihrer Verwendung zur weiteren Reduzierung der Gesamtbauteilkosten einer erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke beitragen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand eines einzigen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Schrägaufsicht einer erfindungs­ gemäßen Reflexlichtschranke;
Fig. 2 eine Diagonalschnittdarstellung der in Fig. 1 gezeig­ ten Reflexlichtschranke entlang der Linie I-I; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer VCSEL.
Nach Fig. 1 umfaßt eine Reflexlichtschranke 1 ein Kunststoff­ gehäuse 2 mit einer im wesentlichen rechteckigen Umfangskon­ tur. Das Kunststoffgehäuse 2 ist in seinem zentralen Bereich mit einer Einbauvertiefung 3 versehen. Die seitlichen Abmes­ sungen des Kunststoffgehäuses 2 betragen in dem hier gezeig­ ten Beispiel 2 bzw. 3 mm und die Höhe des Kunststoffgehäuses 2 beträgt 2 mm. Es sind jedoch auch kleinere Kunststoffge­ häuse 2 (mit integrierter Reflexlichtschranke) realisierbar, bei denen sämtliche Gehäusedimensionen (Breite, Länge, Höhe) kleiner als 1,0 mm sind.
Das Kunststoffgehäuse 2 weist in einem Eckenbereich eine Schrägfläche 4 auf, die die Handhabung des Kunststoffgehäuses 2 bei automatisierten Fertigungsabläufen (beispielsweise ei­ nem Bestückungsvorgang) erleichtert. Ferner können am boden­ seitigen Bereich des Gehäuseumfangs Zentrierausnehmungen 5a und Zentriervorsprünge 5b vorgesehen sein.
Die Einbauvertiefung 3 wird bodenseitig durch einen Gehäuse­ boden 7 begrenzt. Auf der Oberfläche des Gehäusebodens 7 sind vier elektrische Metallkontaktflächen (Bondpads) 6a, 6b, 6c, 6d angeordnet. Die Kontaktflächen 6a bis 6d sind unter­ einander beabstandet, d. h. stehen nicht miteinander in elek­ trischem Kontakt. Wie in Fig. 2 erkennbar, sind zur elektri­ schen Kontaktierung der Kontaktflächen 6a bis 6d durch den Gehäuseboden 7 hindurchlaufende Kontaktierungsstifte 8b, 8d vorgesehen, die an der Unterseite 9 des Gehäusebodens 7 aus diesem hervorstehen.
Auf der Kontaktfläche 6d ist ein Lichtsender 10 und auf der Kontaktfläche 6b ist ein Lichtempfänger 11 angeordnet. So­ wohl der Lichtsender 10 als auch der Lichtempfänger 11 weisen einen ersten elektrischen Bodenkontakt auf, der mit der je­ weiligen Kontaktfläche 6b bzw. 6d in elektrischem Kontakt steht. Der zweite elektrische Kontakt des Lichtsenders 10 und des Lichtempfängers 11 wird über die Kontaktflächen 6a bzw. 6c realisiert. Zu diesem Zweck ist die Kontaktfläche 6c über eine Bondleitung 12 mit einer sichelförmigen Metall­ schicht 14 verbunden, die auf der Oberfläche des Lichtempfän­ gers 11 angebracht ist. Der Lichtsender 10 wird von einer Bondleitung 13 gegenkontaktiert, die sich von der Kontaktflä­ che 6a zu einem auf der Oberfläche des Lichtsenders 10 vor­ handenen Mittenkontakt 15 erstreckt.
Der Abstand (lichte Weite) W zwischen dem Lichtsender 10 und dem Lichtempfänger 11 beträgt in dem hier dargestellten Bei­ spiel etwa 0,7 mm. Bei lateralen Gehäusedimensionen von we­ niger als 1,0 mm kann der Abstand W weniger als 0,1 mm betra­ gen.
Der Lichtsender 10 umfaßt in dem hier dargestellten Beispiel vier nebeneinanderliegende VCSELs 16, die eine Array-Struktur bilden. Zur Erzielung einer höheren Strahlstärke kann auch eine noch größere Anzahl von VCSELs 16 verwendet werden.
Die Wirkungsweise der Refelexlichtschranke 1 basiert darauf, daß von dem Lichtsender 10 ausgesendetes Licht 17 an einem nachzuweisenden Objekt X reflektiert und das reflektierte Licht 18 von dem Lichtempfänger 11 erfaßt wird.
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist zwischen dem Lichtsender 10 und dem Lichtempfänger 11 keine optisch abschirmende, freistehen­ de Trennwand vorhanden. In dem hier dargestellten Beispiel ist die Oberfläche des Gehäusebodens 7 zwischen dem Lichtsen­ der 10 und dem Lichtempfänger 11 ebenflächig ausgebildet, so daß die Kontaktflächen 6b und 6d koplanar angeordnet sind. Die Einsparung einer freistehenden Trennwand ermöglicht eine Reduzierung der lateralen Gehäusedimensionen und erniedrigt die Kosten des Kunststoffgehäuses 2. Andererseits besteht, wie bereits angesprochen, die Gefahr eines durch direkte seitliche Beleuchtung oder Streulicht hervorgerufenen übermä­ ßigen Übersprechens des Lichtsenders 10 auf den Lichtempfän­ ger 11. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines (oder mehrerer) Lichtsender 10, 16 mit ausreichend geringer Strahl­ divergenz kann das Übersprechen jedoch unter einem für den praktischen Gebrauch ausreichend niedrigen Wert gehalten wer­ den. Die VCSELs 16 weisen aufgrund ihrer Bauweise eine sehr geringe Strahldivergenz auf und sind daher für Ausführungs­ formen der Erfindung geeignet, bei denen eine hohe Über­ sprech-Freiheit benötigt wird. In vielen Fällen können aber auch andere divergenzarme Lichtsender 10, beispielsweise RCLEDs eingesetzt werden.
In nicht dargestellter Weise können weitere Maßnahmen zur Verminderung des Übersprechens ergriffen werden. Derartige Maßnahmen umfassen die bereits angesprochene Verwendung von Polarisatoren in den Strahlengängen vor dem Lichtempfänger 11 und ggf. dem Lichtsender 10 sowie auch die Möglichkeit, die Oberfläche des Gehäusebodens 7 des Kunststoffgehäuses 2 zwi­ schen dem Lichtsender 10 und dem Lichtempfänger 11 in Art ei­ ner Stufe auszubilden, so daß der Lichtsender 10 in Vertikal­ richtung entweder über oder unter dem Lichtempfänger 11 ange­ ordnet ist. Bei Verwendung von mehreren Einzellichtsendern bzw. VCSELs 16 in dem Lichtsender 10 läßt sich das Überspre­ chen ferner durch eine Optimierung der geometrischen Anord­ nung der Einzellichtsender (Zeilen- oder Array-Anordnung, Geometrie der Anordnung) sowie durch die Wahl einer geeigne­ ten Orientierung dieser Anordnung relativ zu dem Lichtempfän­ ger 11 minimieren.
Darüber hinaus ist empfängerseitig eine möglichst weitgehende Unterdrückung von Tageslicht erwünscht, weil dieses als Ne­ benlicht wirkt und das Signal-zu-Rausch-Verhältnis beein­ trächtigt. Zu diesem Zweck können im Strahlengang vor dem Lichtempfänger 11 ein Tageslichtfilter oder ein Bandpaßfilter angeordnet sein. Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses besteht in der Modulation des ausgesendeten Lichts 17 und in der Verwendung eines emp­ fängerseitig vorgesehenen Demodulators zur Unterscheidung von reflektiertem modulierten Licht 18 von nicht moduliertem Ta­ geslicht (Nebenlicht).
Die Umfangsinnenwände der Einbauvertiefung 3 können in nicht dargestellter Weise als Reflektor für den Lichtempfänger 11 ausgebildet sein, um das reflektierte Licht 18 auf den Licht­ empfänger 11 zu konzentrieren und damit das Nutzsignal zu er­ höhen. Sofern der Lichtempfänger 11 wie in dem hier darge­ stellten Beispiel dezentral in der Einbauvertiefung 3 ange­ ordnet ist, weist der Reflektor eine bezüglich einer Gehäuse­ mittenachse A rotationsasymmetrische Formgebung auf. Der Re­ flektor kann beispielsweise durch eine metallische Spiegelbe­ schichtung der Umfangsinnenwände der Einbauvertiefung 3 rea­ lisiert sein.
Die Einbauvertiefung 3 kann in optionaler Weise zum Schutz des Lichtsenders 10 und des Lichtempfängers 11 mit einem transparenten Epoxidharz 19 vergossen sein. Das Epoxidharz 19 sollte eine hohe Transparenz und Homogenität aufweisen, um Streuverluste des ausgesendeten Lichts 17 in dem Epoxidharz 19 so gering wie möglich zu halten. Grund hierfür ist vor allem, daß in dem Epoxidharz 19 gestreutes Licht zumindest teilweise in den Lichtempfänger 11 einkoppeln kann und damit das Übersprechen erhöht. Daneben ist auch die durch Streuung bewirkte Abschwächung des ausgesendeten Lichts 17 uner­ wünscht, weil dadurch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis vermin­ dert wird.
Zur Vermeidung von durch Verspannungen insbesondere im Über­ gangsbereich zwischen Lichtsender 10 und Epoxidharz 19 her­ vorgerufenen Streuverlusten weist das Epoxidharz 19 vorzugs­ weise einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das Halbleitermaterial des Lichtsenders 10 auf.
Die Austrittsoberfläche 19a des Epoxidharzes 19 ist vorzugs­ weise eben oder konkav ausgebildet. Dadurch wird erreicht, daß an der Austrittsoberfläche 19a reflektiertes ausgesende­ tes Licht 17 in sich selbst zurückgeworfen oder nach axial außen weggelenkt wird, d. h. jedenfalls nicht direkt zu dem Lichtempfänger 11 reflektiert wird.
Ferner kann die Epoxidharzoberfläche 19a mit einer Antire­ flexbeschichtung, beispielsweise einer optischen λ/2-Be­ schichtung versehen sein.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau einer VCSEL 16. Die VCSEL 16 weist ein Substrat (beispielsweise GaAs) 20 auf, über dem ein erster Stapel 21 epitaktisch auf­ gebrachter Spiegelschichten 21a, 21b, eine aktive Zone 22 und ein zweiter Stapel 23 von Spiegelschichten 23a, 23b angeord­ net sind. Die Schichtstapel 21 und 23 bestehen jeweils aus alternierenden GaAs-Schichten 21a, 23a mit niedrigem Bandab­ stand und Schichten 21b, 23b aus AlxGa1-xAs mit hohem Alumini­ umgehalt (beispielsweise x = 0,96) und hohem Bandabstand. Die aktive Zone 22 weist eine zwischen zwei Barriereschichten 24 liegende zweidimensionale Quantenschicht 25 auf. Mit dem Bezugszeichen 26 sind zwei optionale, mit einer Zentralaper­ tur versehene Isolationsschichten bezeichnet, die zur Steue­ rung des lateralen Modenprofils des emittierten Lichts 17 dienen. Boden- und deckenseitig des beschriebenen Schicht­ aufbaus sind metallische Kontaktierungsschichten 27, 28 ange­ ordnet.
Bei einer VCSEL 16 muß die Reflexivität des ersten und des zweiten Spiegelschichtstapels 21, 23 über 95% liegen, um ei­ nen Laserbetrieb zu ermöglichen.
Eine RCLED weist ebenfalls den in Fig. 3 dargestellten Schichtaufbau 20, 21, 22, 23 auf. Der wesentliche Unter­ schied zu einer VCSEL 16 besteht darin, daß die Reflexivität der Spiegelschichtstapel 21, 23 geringer ist und etwa 90% be­ trägt.
Wichtig für die vorliegende Erfindung ist, daß beide Bauele­ mente (VCSEL 16 und RCLED) eine sehr geringe Strahldivergenz aufweisen und daher in hohem Maße zur Verwendung in der vor­ liegenden Erfindung geeignet sind.
Bezugszeichenliste
1
Reflexlichtschranke
2
Kunststoffgehäuse
3
Einbauvertiefung
4
Schrägfläche
5
a Zentrierausnehmung
5
b Zentriervorsprung
6
a-d Kontaktflächen
7
Boden
8
b, d Kontaktierungsstifte
9
Unterseite des Gehäusebodens
10
Lichtsender
11
Lichtempfänger
12
Bonddraht
13
Bonddraht
14
Metallschicht
15
Mittenkontakt
16
VCSEL
17
ausgesendetes Licht
18
reflektiertes Licht
19
Epoxidharz
19
a Oberfläche des Epoxidharzes
20
Substrat
21
erster Stapel
21
a, b Spiegelschichten
22
aktive Zone
23
zweiter Stapel
23
a, b Spiegelschichten
24
Barriereschicht
25
Quantenschicht
26
Isolationsschicht
27
Kontaktierungsschicht
28
Kontaktierungsschicht
A Gehäusemittenachse
W Abstand zwischen Lichtsender und Lichtempfänger
X Objekt

Claims (14)

1. Reflexlichtschranke, die ein Gehäuse (2) mit einem Basise­ lement (7) aufweist, auf dem ein Halbleiter-Lichtsender (10) und ein Halbleiter-Lichtempfänger (11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lichtsender (10) und dem Lichtempfänger (11) keine den Lichtempfänger (11) von dem Lichtsender (10) op­ tisch abschirmende, freistehende Trennwand vorhanden ist, und daß der Lichtsender (10) eine derart geringe Strahldivergenz aufweist, daß ein Übersprechen des Lichtsenders (10) auf den Lichtempfänger (11) unter einem vorgegebenen Wert gehalten wird.
2. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (10) ein vertikal emittierender Halblei­ tersender mit Vertikalresonator, insbesondere ein VCSEL (16) oder eine RCLED ist.
3. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale laterale Gehäuseabmessung kleiner als 2,5 mm und insbesondere kleiner als 1,0 mm ist.
4. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (10) aus einer Mehrzahl von Einzellicht­ sendern (16) aufgebaut ist.
5. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang (18) vor dem Lichtempfänger (11) ein Polarisator angeordnet ist.
6. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang (18) vor dem Lichtempfänger (11) ein optisches Filter, insbesondere ein Tageslichtsperrfilter und/oder ein Bandpaßfilter angeordnet ist.
7. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch einen Modulator zur Modulation des von dem Lichtsender (10) ausgesendeten Lichts (17), und einen Demodulator zur Unter­ scheidung von empfangenem, modulierten Reflexionslicht und empfangenem, nicht-modulierten Nebenlicht.
8. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (10) und/oder der Lichtempfänger (11) mit einer im Gehäuse (2) angeordneten integrierten Schaltung ge­ koppelt sind.
9. Reflexlichtschranke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (10) und der Lichtempfänger (11) oder der Lichtempfänger (11) und die integrierte Schaltung mono­ lithisch auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat realisiert sind.
10. Reflexlichtschranke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (10), der Lichtempfänger (11) und die in­ tegrierte Schaltung monolithisch auf einem gemeinsamen das Basiselement (7) bildenden Halbleitersubstrat realisiert sind.
11. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (10) koaxial mit dem Lichtempfänger (11) und insbesondere in einem Zentralbereich oberhalb desselben angeordnet ist.
12. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit einem Reflektor ausgestattet ist.
13. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus Kunststoff besteht und eine mit dem Basiselement (7) integral ausgebildete, umlaufende Umfangs­ wand umfaßt,
daß das Basiselement (7) mit mindestens vier innenliegenden, bodenseitig durchkontaktierten elektrischen Kontaktflächen (6a, 6b, 6c, 6d) versehen ist, und
daß der Lichtsender (10) sowie der Lichtempfänger (11) je­ weils auf einer der Kontaktflächen (6d; 6b) elektrisch kon­ taktierend angebracht und jeweils über eine der verbleibenden Kontaktflächen (6a; 6c) elektrisch gegenkontaktiert sind.
14. Reflexlichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender und der Lichtempfänger von einer transpa­ renten Schutzmasse, insbesondere Epoxidharz (19) strahlen­ gangseitig abgedeckt sind.
DE19839305A 1998-08-28 1998-08-28 Reflexlichtschranke Expired - Lifetime DE19839305B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19839305A DE19839305B4 (de) 1998-08-28 1998-08-28 Reflexlichtschranke
PCT/DE1999/002591 WO2000013238A1 (de) 1998-08-28 1999-08-18 Reflexlichtschranke
US09/795,681 US6586721B2 (en) 1998-08-28 2001-02-28 Movement detector including a vertical resonator and receiver disposed within an open housing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19839305A DE19839305B4 (de) 1998-08-28 1998-08-28 Reflexlichtschranke

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19839305A1 true DE19839305A1 (de) 2000-03-09
DE19839305B4 DE19839305B4 (de) 2009-01-15

Family

ID=7879094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19839305A Expired - Lifetime DE19839305B4 (de) 1998-08-28 1998-08-28 Reflexlichtschranke

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6586721B2 (de)
DE (1) DE19839305B4 (de)
WO (1) WO2000013238A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1522879A2 (de) 2003-10-06 2005-04-13 i f m electronic gmbh Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Detektion eines Objekts in einem Überwachungsbereich
WO2007022040A1 (en) * 2005-08-15 2007-02-22 Honeywell International Inc. Vcsel pin sensor

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026262B4 (de) * 2000-05-26 2005-03-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Vertikalresonator-Laserdiode (VCSEL)
DE10043483A1 (de) 2000-09-04 2002-07-25 Infineon Technologies Ag Optisches Sendemodul
JP3522212B2 (ja) * 2000-11-10 2004-04-26 株式会社ケンウッド 音響等による微小変位検出装置
JP4027063B2 (ja) * 2001-09-17 2007-12-26 松下電器産業株式会社 照明装置
JP2004047748A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Stanley Electric Co Ltd 発光ダイオード
US7038288B2 (en) * 2002-09-25 2006-05-02 Microsemi Corporation Front side illuminated photodiode with backside bump
US20060056203A1 (en) * 2004-09-10 2006-03-16 Taiwan Oasis Technology Co., Ltd. LED luminance enhancing construction
US7652244B2 (en) * 2004-10-05 2010-01-26 Finisar Corporation Combined laser transmitter and photodetector receiver package
CN101080733A (zh) * 2004-10-15 2007-11-28 田纳西州特莱科产品公司 具有vcsel二极管阵列的对象检测系统
US8044412B2 (en) 2006-01-20 2011-10-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd Package for a light emitting element
EP2218152B1 (de) 2007-12-11 2011-05-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Halbleiterlaser mit integriertem fototransistor
DE102009009316A1 (de) * 2009-02-17 2010-08-26 Infineon Technologies Ag Fotodetektor-Halbleiterbauelement, Fotoemitter-Halbleiterbauelement, optoelektronisches Übertragungssystem und Verfahren zum Übertragen eines elektrischen Signals
DE102011076123A1 (de) * 2011-05-19 2012-11-22 Siemens Ag Lichtsignaleinrichtung sowie Verfahren zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades einer Abschlussscheibe eines Signalgebers
DE102011109332A1 (de) * 2011-08-03 2013-02-07 Eppendorf Ag Laborvorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Laborproben
DE102012101573B3 (de) * 2012-02-27 2013-05-08 Sick Ag Reflektor für einen optoelektronischen Sensor
CN104995751B (zh) * 2012-12-27 2017-07-14 首尔伟傲世有限公司 光检测设备、包括该光检测设备的光检测封装、以及包括该光检测封装的便携设备
USD777121S1 (en) * 2013-03-05 2017-01-24 Luminus Devices, Inc. LED package
TWD167977S (zh) * 2014-06-27 2015-05-21 隆達電子股份有限公司 發光二極體用導線架
BR102017026974A2 (pt) * 2017-12-14 2019-06-25 Gabriel Gelli Checchinato Mecanismo de enchimento autônomo de recipientes com tamanhos variados

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3697762A (en) * 1970-12-14 1972-10-10 Philips Corp Photo electric switching device
US3842263A (en) * 1973-02-01 1974-10-15 Gen Electric Molded opto-electronic transducer
DE2824583C3 (de) * 1978-06-05 1985-10-03 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten Überwachungsstrecke
DE3633181A1 (de) * 1986-09-30 1988-04-07 Siemens Ag Verfahren zur herstellung eines optokopplers bzw. einer reflexlichtschranke und zugehoeriger optokoppler bzw. zugehoerige reflexlichtschranke
DE3929085A1 (de) * 1988-09-02 1990-03-29 Polygraph Leipzig Einrichtung zur kontrolle der bedruckstoffqualitaet
DE4304343A1 (de) * 1993-02-13 1994-08-18 Leuze Electronic Gmbh & Co Aus einem Lichtsender mit Sendeoptik und einem Lichtempfänger mit Empfangsoptik bestehende lichtelektrische Einrichtung
DE29802763U1 (de) * 1998-02-18 1998-04-16 Leuze Electronic Gmbh & Co Lichttaster

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2936815A1 (de) * 1979-09-12 1981-04-02 Vereinigte Glaswerke Gmbh, 5100 Aachen Schalttafel mit beruehrungsschaltern
DE4040225C2 (de) * 1990-12-15 1994-01-05 Leuze Electronic Gmbh & Co Reflexions-Lichttaster
US5404373A (en) * 1991-11-08 1995-04-04 University Of New Mexico Electro-optical device
DE4337005C2 (de) * 1993-10-29 2000-11-02 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Längen- oder Winkelmeßeinrichtung
US5650612A (en) * 1995-01-11 1997-07-22 The Boeing Company Optical sensor using swept wavelength light source
KR0170675B1 (ko) * 1995-06-30 1999-04-15 김광호 수직공진기 면발광 레이저 다이오드를 이용한 광픽엎
US5757741A (en) * 1996-01-04 1998-05-26 Motorola, Inc. CD ROM head with VCSEL or VCSEL array
KR100269710B1 (ko) * 1996-01-23 2000-10-16 윤종용 광출력장치 및 이를 채용한 광픽업장치
JPH09321597A (ja) * 1996-05-30 1997-12-12 Mitsumi Electric Co Ltd 反射型フォトセンサ
US5753929A (en) * 1996-08-28 1998-05-19 Motorola, Inc. Multi-directional optocoupler and method of manufacture
GB2326760B (en) * 1997-06-28 2002-02-13 Mitel Semiconductor Ab Optical source with monitor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3697762A (en) * 1970-12-14 1972-10-10 Philips Corp Photo electric switching device
US3842263A (en) * 1973-02-01 1974-10-15 Gen Electric Molded opto-electronic transducer
DE2824583C3 (de) * 1978-06-05 1985-10-03 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Reflexionslichtschranke zum Erkennen auch stark reflektierender Gegenstände innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten Überwachungsstrecke
DE3633181A1 (de) * 1986-09-30 1988-04-07 Siemens Ag Verfahren zur herstellung eines optokopplers bzw. einer reflexlichtschranke und zugehoeriger optokoppler bzw. zugehoerige reflexlichtschranke
DE3929085A1 (de) * 1988-09-02 1990-03-29 Polygraph Leipzig Einrichtung zur kontrolle der bedruckstoffqualitaet
DE4304343A1 (de) * 1993-02-13 1994-08-18 Leuze Electronic Gmbh & Co Aus einem Lichtsender mit Sendeoptik und einem Lichtempfänger mit Empfangsoptik bestehende lichtelektrische Einrichtung
DE29802763U1 (de) * 1998-02-18 1998-04-16 Leuze Electronic Gmbh & Co Lichttaster

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1522879A2 (de) 2003-10-06 2005-04-13 i f m electronic gmbh Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Detektion eines Objekts in einem Überwachungsbereich
EP1522879A3 (de) * 2003-10-06 2007-01-24 i f m electronic gmbh Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Detektion eines Objekts in einem Überwachungsbereich
DE10346813B4 (de) * 2003-10-06 2013-08-29 I F M Electronic Gmbh Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Detektion eines Objekts in einem Überwachungbereich
WO2007022040A1 (en) * 2005-08-15 2007-02-22 Honeywell International Inc. Vcsel pin sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US6586721B2 (en) 2003-07-01
DE19839305B4 (de) 2009-01-15
WO2000013238A1 (de) 2000-03-09
US20010035492A1 (en) 2001-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19839305A1 (de) Reflexlichtschranke
DE112013002556B4 (de) Spektralsensor
DE69927447T2 (de) Vorrichtung mit einer optischen Funktion und speziellen Verbindungselektroden
DE19629920B4 (de) Licht-emittierende Diode mit einem nicht-absorbierenden verteilten Braggreflektor
DE19640423C1 (de) Optoelektronisches Modul zur bidirektionalen optischen Datenübertragung
EP3029648A1 (de) Streulichtrauchmelder mit zwei zweifarbigen Leuchtdioden und einem gemeinsamen Photosensor oder mit einer zweifarbigen Leuchtdiode und mit zwei Photosensoren jeweils in einer Vorwärts- und Rückwärtsstreulichtanordnung
DE19621124A1 (de) Optoelektronischer Wandler und dessen Herstellungsverfahren
EP1060541B1 (de) Bauelement mit einer laserdiode und einem lichtempfänger
DE3887026T2 (de) Optischer Wandler.
DE4425711A1 (de) Oberflächenemittierendes Laserdiodenfeld, sowie Verfahren zum Betreiben hiervon, Photodetektor, Photodetektorfeld, optisches Verbindungssystem und optisches Mehrfachwellenlängen-Kommunikationssystem
DE112013002559B4 (de) Spektralsensor
DE10330843A1 (de) Nitridhalbleiter-Leuchtdiode
EP1536479B1 (de) Strahlungsemittierendes und -empfangendes Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19652528A1 (de) LED mit allseitiger Lichtauskopplung
DE112013002560B4 (de) Spektralsensor
DE69834860T2 (de) Oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit ringförmigem Resonator
EP1044363B1 (de) Optoelektronischer gassensor auf der basis von optoden
WO1998015015A1 (de) Photodetektorchip und dessen verwendung
DE202018006506U1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung und lichtemittierendes Modul mit dieser Vorrichtung
DE10038671A1 (de) Halbleiterchip für die Optoelektronik
WO2020020893A1 (de) Optoelektronische halbleitervorrichtung mit ersten und zweiten optoelektronischen elementen
DE10162914B4 (de) Lichtemittierendes Halbleiterbauelement
DE19810624A1 (de) Elektrooptisches Modul
DE4411380A1 (de) Sende- und Empfangsmodul für optoelektronischen Ping-Pong-Betrieb
DE60210168T2 (de) Integration Amorfes Silizium Sende- und Empfang Strukturen mit GaAs oder InP hergestellte Vorrichtungen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: OSRAM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE

Effective date: 20120710

R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE

Effective date: 20120710

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE

Effective date: 20120710

R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: OSRAM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: OSRAM AG, 81543 MUENCHEN, DE

Effective date: 20130204

R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE

Effective date: 20130204

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE

Effective date: 20130204

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: OSRAM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: OSRAM GMBH, 81543 MUENCHEN, DE

Effective date: 20130829

R082 Change of representative

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE

Effective date: 20130829

Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE

Effective date: 20130829

R071 Expiry of right