DE3305044A1

DE3305044A1 - Optokoppler

Info

Publication number: DE3305044A1
Application number: DE19833305044
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. 8400 Regensburg Engl; Jörg Dipl.-Ing. 8411 Thumhausen Klann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-02-14
Filing date: 1983-02-14
Publication date: 1984-08-16

Description

Optokoppler
Die Erfindung betrifft einen Optokoppler mit einem Lichtsender und einem von diesem über ein lichtdurchlässiges Medium beabstandeten Lichtempfänger und mit einer den Lichtsender, den Lichtempfänger und das lichtdurchlässige Medium einschließenden Umhüllung, die für von außen auf den Optokoppler einfallende Strahlung weitgehend lichtundurchlässig ist und die vom Lichtsender emittierte Strahlung reflektiert, bei dem in die Umhüllung lichtreflektierender Füllstoff eingebettet ist.
In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Optokoppler dargestellt.
Bei diesem Optokoppler liegt ein Lichtsender 1 einem Lichtempfänger 2 über ein lichtdurchlässiges Medium 3, beispielsweise ein lichtdurchlässiges Harz, gegenüber.
Leitungsbänder 4 und 5 dienen zur elektrischen Versorgung des Lichtsenders 1 bzw. des Lichtempfängers 2.
Wenn für den Lichtsender 1 eine Leuchtdiode verwendet wird, dann besteht das Leitungsband 4 aus zwei getrennten Leitern für jeweils eine Elektrode der Leuchtdiode 1.
Entsprechend weist das Leitungsband 5 drei getrennte Leiter auf, wenn der Lichtempfänger 4 ein Fototransistor ist.
Zur Abschirmung von Fremdlicht ist das lichtdurchlässige Medium 3 von einer äußeren Umhüllung 6 umgeben, die gleichzeitig an der Grenzfläche zum lichtdurchlässigen Medium 3 reflektierend wirken kann, damit möglichst das gesamte vom Lichtsender 1 ausgestrahlte Licht auf den Lichtempfänger 2 auftrifft. Es ist dabei auch möglich, in die Umhüllung 6 reflektierende Teilchen einzubetten, also beispielsweise für die Umhüllung 6 ein mit Titandioxid gefülltes Harz zu verwenden. Ein derartiger Optokoppler ist in der DE-OS 26 27 944 beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen ähnlichen herkömmlichen Optokoppler, bei dem zusätzlich in der Grenzfläche zwischen dem lichtdurchlässigen Medium 3 und der Umhüllung 6 eine reflektierende Schicht 7 vorgesehen ist. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, in die Umhüllung 6 reflektierende Teilchen einzubetten, die beim anschließenden Härten des Harzes der Umhüllung 6 oft störend wirken.
Es wurde auch bereits daran gedacht, in die Umhüllung 6 Keramikmehl einzufüllen, das mit den Eigenschaften des Harzes der Umhüllung 6 besser verträglich ist. Keramikmehl ist aber nicht ausreichend lichtdicht, so daß von außen einfallendes Fremdlicht bei derart umhüllten Optokopplern zu Fehlsignalen führen kann.
In Fig. 3 ist ein Optokoppler gezeigt, bei dem im wesentlichen kugelförmige Teilchen 8 in die Umhüllung 6 eingebettet sind. Diese Teilchen 8 bestehen beispielsweise aus Titandioxid oder Quarz. Sie sind daher optisch dichter als die sie umgebende Umhüllung aus Harz.
Wenn nun solche Teilchen 8 (vgl. Fig. 4) zentral von ei nem Lichtstrahl a getroffen werden, dann durchdringt dieser Lichtstrahl a das Teilchen 8 und tritt an der seiner.
Eintrittsstelle gegenüberliegenden Austrittsstelle A1 wieder aus dem Teilchen 8 aus, d. h., der Lichtstrahl a wird nicht reflektiert und kann so nicht zum Empfänger 2 gelangen. Trifft ein Lichtstrahl b versetzt zur Mitte auf das Teilchen 8 auf, dann wird er zum Einfallslot hin gebrochen und an einer Stelle A2 reflektiert, so daß er -wenn er überhaupt den Lichtempfänger 2 erreichen kann -durch Mehrfachreflexionen jedenfalls stark geschwächt ist. Dies bedeutet, daß kugelähnliche Teilchen letztlich keine optimale Reflexion des vom Lichtsender 1 emittierten Lichtes zum Lichtempfänger 2 bewirken. Dies ist schematisch in Fig. 3 gezeigt, in der der Lichtstrahl A1 zentral ein Teilchen 8 durchsetzt und so nicht zum Lichtempfänger 2 gelangen kann. Insgesamt ist also bei diesem bestehenden Optokoppler die Ausnutzung des vom Lichtsender 1 abgestrahlten Lichtes relativ gering.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Optokoppler zu schaffen, der eine wesentlich bessere Ausnutzung des vom Lichtsender emittierten Lichtes erlaubt und dennoch einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Optokoppler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Füllstoff aus plättchenförmigen Teilchen besteht, die so ausgerichtet sind, daß sie die vom Lichtsender emittierte Strahlung zum Lichtempfänger reflektieren.
Bei der Erfindung werden also anstelle kugelförmiger Teilchen plättchenförmige Teilchen verwendet, die zudem derart ausgerichtet sind, daß sie die vom Lichtsender emittierte Strahlung im wesentlichen zum Lichtempfänger reflektieren. Durch diesen plättchenförmigen Füllstoff wird die "Spiegelung" vom Lichtsender zum Lichtempfänger wesentlich wahrscheinlicher, und außerdem wird eine wesentlich bessere Dichtigkeit gegenüber Fremdlicht bewirkt.
Vorzugsweise sind die plättchenförmigen Teilchen mit ihren Hauptflächen im wesentlichen parallel zur Grenzfläche zwischen Umhüllung und lichtdurchlässigem Medium ausgerichtet. Für die plättchenförmigen Teilchen kann Quarz verwendet werden, das in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften mit dem Harz der Umhüllung gut verträglich ist.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Herstellung des Optokopplers der Füllstoff in die Umhüllung eingegeben wird, bevor diese um das strahlungsdurchlässige Medium mit Lichtsender und Lichtempfänger umpreßt wird. Dadurch werden die plättchenförmigen Teilchen praktisch ttautomatisch" in der gewünschten Weise ausgerichtet.
Beim erfindungsgemäßen Optokoppler geht ein wesentlich geringerer Anteil der vom Lichtsender emittierten Strahlung infolge Absorption verloren, d. h., ein wesentlich größerer Anteil wird an den plättchenförmigen Teilchen reflektiert und steht somit für die Signalübertragung zur Verfügung.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 bis 3 verschiedene herkömmliche Optokoppler, Fig. 4 die Reflexion von Lichtstrahlen an einem kugelförmigen Teilchen, und Fig. 5 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Óptokopplers.
In der Fig. 5 werden für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 4-verwendet.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Optokoppler besteht der in die Harz-Umhüllung 6 eingebettete Füllstoff aus plättchenförmigen Teilchen 11, die mit ihren Hauptflächen im wesentlichen parallel zur Grenzfläche 12 zwischen dem lichtdurchlässigen Medium 3 aus lichtdurchlässigem Harz und der Umhüllung 6 ausgerichtet sind. Da das lichtdurchlässige Medium 3 eine im wesentlichen linsenförmige Oberfläche besitzt, wird durch die Teilchen 11 nahezu das gesamte vom Lichtsender 1 ausgesandte Licht zum Lichtempfänger 2 reflektiert. Der Lichtsender 1 ist dabei eine Leuchtdiode, während der Lichtempfänger 2 ein Fototransistor ist.
4 Patentansprüche 5 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentansprüche (½ ,Ij 2 Optokoppler mit einem Lichtsender und einem von diesem über ein lichtdurchlässiges Medium beabstandeten Lichtempfänger und mit einer den Lichtsender, den Lichtempfänger und das lichtdurchlässige Medium einschließenden Umhüllung, die für von außen auf den Optokoppler einfallende Strahlung weitgehend lichtundurchlässig ist und die vom Lichtsender emittierte Strahlung reflektiert, bei dem in die Umhüllung lichtreflektierender Füllstoff eingebettet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Füllstoff aus plättchenförmigen Teilchen (11) besteht, die so ausgerichtet sind, daß sie die vom Lichtsender (1) emittierte Strahlung zum Lichtempfänger (2) reflektieren.
2. Optokoppler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die plättchenförmigen Teilchen (11) mit ihren Hauptflächen im wesentlichen parallel zur Grenzfläche zwischen Umhüllung (6) und lichtdurchlässigem Medium (3) verlaufen.
3. Optokoppler nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teilchen (11) aus Quarz bestehen.
4. Verfahren zur Herstellung des Optokopplers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Füllstoff in die Umhüllung (6) eingegeben wird, bevor diese um das strahlungsdurchlässige Medium (3) mit Lichtsender (1) und Lichtempfänger (2) umpreßt wird.