DE3822432A1

DE3822432A1 - Lichtemittierende vorrichtung

Info

Publication number: DE3822432A1
Application number: DE3822432A
Authority: DE
Inventors: Stuart Neil Crocker; Jeffrey Scott Britton
Original assignee: RCA Inc
Current assignee: EG&G Canada Ltd
Priority date: 1987-07-07
Filing date: 1988-07-02
Publication date: 1989-01-19
Also published as: GB2207745A; FR2617984A1; GB8815939D0; CA1297182C; US4769684A; JPS6481373A; GB2207745B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtemittierende Vor richtung mit einem Gehäuse und mit einer vorspringenden, eine sich senkrecht zu einer Längsachse des Gehäuses er streckende Vorderkante aufweisenden Montagefläche für ein lichtemittierendes Bauelement mit einer lichtemittierenden Facette. Insbesondere betrifft die Erfindung die Montage einer lichtemittierenden Streifendiode in der lichtemit tierenden Vorrichtung.

In der Vergangenheit enthielten lichtemittierende Vorrich tungen im allgemeinen ein Gehäuse mit einer Montagefläche und einer darauf befestigten lichtemittierenden Diode, kurz "LED" oder "Leuchtdiode" genannt. Zu der Montagefläche gehört typisch eine Vorderkante, welche sich senkrecht zu der Längsachse des Gehäuses erstreckt. Die LED wird mit ihrer lichtemittierenden Facette so parallel zur Vorder kante ausgerichtet, daß die Facette ebenfalls senkrecht zu der Längsachse steht.

Dabei ist es wichtig, das zurück in die Aktivzone der LED reflektierte Licht zu minimieren, weil reflektiertes Licht die LED zum Lasern bringen kann. Typisch besitzen LEDs da her Antireflexionsbeschichtungen auf der Facette, um die Menge des zurück in die Aktivzone der Struktur reflektier ten Lichts zu verringern. Das Reflexionsvermögen von Anti reflexschichten ist jedoch selten tatsächlich gleich Null; ein kleiner Anteil des Lichtes wird daher stets zurück in die Aktivzone der LED reflektiert, so daß die LED bei nie drigen Temperaturen als Laser wirken kann.

Um dieses Reflexionsproblem zu überwinden, ist die soge nannte Winkelstreifen-LED entwickelt worden. Winkelstrei fen-LEDs, die das Licht aus einem Streifenkontakt bzw. ei ner Streifenöffnung emittieren, besitzen ebenfalls Anti reflexschichten; bei ihnen wird aber außerdem der Licht der LED emittierende Streifenkontakt um einen Winkel derart versetzt, daß jedes refletierte Licht in einen Winkel bereich mit Abstand von der Aktivzone der LED zurückgewor fen wird. Hierdurch wird die Tendenz der LED, als Laser zu wirken, weiter vermindert.

Durch Abwinkeln des Streifenkontakts oder Versetzen der Streifenöffnung ergibt sich im Zusammenwirken mit dem Bre chungsindex des Mediums, daß der maximale optische Fluß aus der Facette der Winkelstreifen-LED in einen Winkelbereich zwischen 5° und 20° von der Normalen emittiert wird.

Durch die Entwicklung der Winkelstreifen-LED haben sich aber für diesen LED-Typ eigentümliche Montageprobleme er geben. Es ist zwingend, daß das aus der LED emittierte Licht in eine Richtung fällt, die axial mit einem angren zend an die lichtemittierende Facette der Diode positio nierten faseroptischen Kabel fluchtet, so daß die maximale Lichtmenge in die Lichtleitfaser fallen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lichtemit tierende Vorrichtung zu schaffen, deren lichtemittierendes Element im Gehäuse so auszurichten ist, daß die maximale Lichtmenge in ein faseroptisches Kabel übertragen werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine lichtemit tierende Vorrichtung zu schaffen, in der eine Winkelstrei fen-LED leicht so auf einer Montagefläche zu montieren ist, daß seine Richtung maximalen Lichtstroms mit der Längs achse der lichtemittierenden Vorrichtung fluchtet.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Monta gefläche eine bezüglich der Vorderkante um einen vorbe stimmten rückwärtigen Kompensationswinkel geneigte, hintere Ausrichtkante zum Anlegen und Ausrichten des Bauelements und seines zu emittierenden Lichtstrahls besitzt. Verbes serungen und weitere Ausgestaltungen werden in den Unter ansprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird eine lichtemittierende Vorrichtung mit einem Gehäuse, welches eine Längsachse und eine Montage fläche aufweist, geschaffen, wobei die Montagefläche eine Vorderkante besitzt, die sich senkrecht zu der Längsachse erstreckt, und eine hintere Ausrichtkante, die sich von der Vorderkante in einem vorbestimmten Kompensationswinkel nach hinten erstreckt. Zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehören ferner ein lichtemittierendes Bauelement mit einer lichtemittierenden Facette. Das lichtemittierende Bauele ment wird mit elektrischem und thermischem Kontakt so auf der Montagefläche befestigt, daß die emittierende Facette mit der hinteren Ausrichtkante der Vorrichtung fluchtet. Im Ergebnis soll Licht aus der Facette im wesentlichen längs der Längsachse des Gehäuses emittiert werden.

Durch Bereitstellen eines Abschnitts der hinteren Ausricht kante ist es möglich, relativ einfach und zuverlässiger als bisher das lichtemittierende Bauelement mit seiner licht emittierenden Facette auf dem Sockel der Montagefläche manuell zu montieren und visuell zu prüfen.

Gemäß weiterer Erfindung kann die gesamte Unterseite des lichtemittierenden Bauelements mit Wärmeleit-Kontakt auf der Montagefläche des Sockels montiert werden. Kein Teil des lichtemittierenden Bauelements überragt die Vorderkante der Montagefläche, weil ein solches Vorkragen zu einem Bruch des lichtemittierenden Bauelements führen könnte. Das lichtemittierende Bauelement ist jedoch nicht wesentlich von der Vorderkante abgesetzt; die zu beaufschlagende Licht leitfaser kann daher leicht auf das lichtemittierende Bau element ausgerichtet werden. Da schließlich außer der hin teren Ausrichtkante nach wie vor die Vorderkante vorhanden ist, können Standardausrüstungen zur Faserausrichtung und -montage verwendet werden. Der vorbestimmte Winkel der hin teren Ausrichtkante kann zwischen 5° und 20° liegen und vorzugsweise entweder 5° oder 15° betragen.

Anhand der schematischen Darstellungen in der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer lichtemittie renden Vorrichtung;

Fig. 2 eine Seitenschnittansicht einer lichtemittieren den Vorrichtung; und

Fig. 3 eine Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrich tung.

In der Zeichnung nach den Fig. 1 bis 3 wird eine lichtemit tierende Vorrichtung insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Vor richtung 10 umfaßt ein Gehäuse 12 aus Metall mit einem zy lindrischen Fuß 14 und einem Ringflansch 16, der sich an einem Ende des Fußes 14 in radialer Richtung erstreckt. Der Fuß 14 besitzt einen sich längs seiner Längsachse 21 erstreckenden Durchgang 18 und eine mit einem Gewinde versehene Außenfläche 20. Auf der dem Fuß 14 gegenüberlie gende Seite des Ringflansches 16 ragt aus diesem ein Sockel 22 hervor. Der Sockel 22 besitzt eine ebene Monta gefläche 24, die im wesentlichen parallel zur Längsachse 21 des Fußes 14 liegt. Die Montagefläche 24 umfaßt eine Führungs- oder Vorderkante bzw. -fläche 23, die sich senk recht zu der Längsachse 21 der lichtemittierenden Vorrich tung 10 erstreckt. Eine hintere Ausrichtkante 25 erstreckt sich unter einem vorbestimmten Kompensationswinkel a nach rückwärts von der senkrecht zur Längsachse 21 verlaufen den Fläche der Vorderkante 23 aus. Die hintere Ausricht kante 25 kann exakt aus dem Sockel 22 herausgefräst werden.

Eine Anschlußleitung 26 erstreckt sich durch den Durchgang 18 längs der Längsachse 21 und wird dort mit einem Futter 28 aus einem elektrisch isolierenden Material, wie Glas oder Kunststoff, eingesiegelt. Die Anschlußleitung 26 steht über beide Enden des Durchgangs 28 hervor, wobei das eine Ende nahe aber mit Abstand von der Montagefläche 24 endet.

Ein lichtemittierendes Bauelement 30 wird auf der Montage fläche 24 befestigt. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel wird als lichtemittierendes Bauelement 30 eine Winkelstrei fen-LED vorgesehen. Als Bauelement 30 kann alternativ eine Superstrahlungs-LED oder eine Superlumineszenz-LED vorgese hen werden. Die vorgenannten Dioden ähneln der Winkelstrei fen-LED darin, daß ihr Streifenkontakt um einen vorbestimm ten Winkel versetzt ist.

Die LED bzw. das Bauelement 30 wird mit Hilfe eines An schlußdrahtes 40 mit der Anschlußleitung 26 verbunden. Wei terhin wird das Bauelement 30 so auf der Montagefläche 24 montiert, daß seine Kantenemissions-Facette 34 parallel zu der hinteren Ausrichtkante 25 liegt. Der Winkel a wird im Sinne eines Kompensierens des Winkels vorbestimmt, unter dem die Winkelstreifen-LED Licht emittiert, wobei das von der lichtemittierenden Vorrichtung 10 ausgesandte Licht im wesentlichen längs der durch die Pfeile 32 in Fig. 3 gekennzeichneten Längsachse ausgerichtet wird.

Dadurch, daß die hintere Ausrichtkante 25 sich nach rück wärts von der Vorderkante 23 nahe der Längsachse 21 des Gehäuses 12 erstreckt, ist es möglich, die emittierende Facette der LED eng auf die Längsachse der Vorrichtung 10 auszurichten. Dieses Ausrichten kann leicht manuell ausge führt werden.

Da die hintere Ausrichtkante 25 zur Verfügung steht, ist es für den Monteur nicht erforderlich abzuschätzen, auf wel chen Winkel die LED 30 ausgerichtet werden muß, um zu erreichen, daß ihr Licht entlang der Längsachse 21 des Ge häuses ausgesendet wird. Da weiterhin die Ecke der LED 30 an den Punkt gesetzt werden kann, an dem die Ausrichtkante 25 und die Vorderseite 23 sich schneiden, werden die Monta ge und das Ausrichten der LED auf die Längsachse des Gehäu ses entsprechend erleichtert. Eine genaue Positionierung der LED ermöglicht es, eine maximale Lichtmenge in ein fa seroptisches Kabel zu übertragen.

In Fig. 2 wird eine Lichtleitfaser 52 in einer Position dar gestellt, in der ihre Endfacette 54 an die lichtemittie rende Facette 34 der LED angrenzt. Die Lichtleitfaser 52 wird im wesentlichen in Flucht mit der Längsachse 21 der Vorrichtung 10 ausgerichtet. Die Lichtleitfaser 52 wird mit einem Mantel 56 ausgestattet, der in ein Gehäuse 58 zu montieren ist, welches wiederum auf dem Ringflansch 16 befestigt werden kann. Die lichtemittierende Vorrichtung 10 wird hermetisch versiegelt.

Bei Betrieb wird die als lichtemittierendes Bauelement vor gesehene Diode durch Anlegen einer Spannung zwischen der Anschlußleitung 26 und dem Fuß 14 in Durchlaßrichtung vorge spannt. Dadurch wird Licht von der lichtemittierenden Fa cette 34 ausgesandt. Das Licht fällt auf die Endfacette 54 der Lichtleitfaser 52.

Claims

1. Lichtemittierende Vorrichtung (10) mit einem Gehäuse (12) und einer vorspringenden, eine nicht senkrecht zu einer Längsachse (21) des Gehäuses (12) erstrecken de Vorderkante (23) aufweisenden Montagefläche (24) für ein lichtemittierendes Bauelement (30) mit einer lichtemittierenden Facette (34), dadurch gekennzeich net, daß die Montagefläche (24) eine bezüglich der Vorderkante (23) um einen vorbestimmten Kompensations winkel (a) zurückgeneigte hintere Ausrichtkante (25) zum Anlegen und Ausrichten des Bauelements und seines zu emittierenden Lichtstrahls besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtemittierende Bauelement (30) in elek trisch und thermisch leitender Beziehung auf der Monta gefläche (24) mit parallel zu der hinteren Ausricht kante (25) ausgerichteter lichtemittierender Facette (34) mit einer Lichtaussendung im wesentlichen längs der Längsachse (21) des Gehäuses (12) befestigt ist.

3. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Ausrichtkante (25) die Vorderkante schneidet.

4. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel (a) zwischen etwa 5° und 20° beträgt.

5. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel 5° beträgt.

6. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkel 15° be trägt.

7. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtemittierende Bauelelement (30) eine Winkelstreifen- Leuchtdiode (LED), eine Superstrahlungs-Leuchtdiode oder eine Superlumineszenz-Leuchtdiode ist.

8. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem oder mehrere ren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Ausrichtkante (25) in die Montagefläche (24) eingeschnitten ist und sich über einen Teil der Montagefläche erstreckt.

9. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die hintere Ausrichtkante (25) beginnend nahe der Längsachse (21) von der Vorder kante (23) aus nach rückwärts erstreckt.

10. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ecke des lichtemittierenden Bauelements (30) im Schnittpunkt der hinteren Ausricht kante (25) mit der Vorderkante (23) und damit die Fa cette (34) in Flucht mit der Längsachse (21) liegt.