专利名称：透镜耦合光电耦合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种用于光电转换的光电耦合器。
背景技术：
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件。它由发光元件、 光探测元件和晶体管等组成，组装在一个的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。在光电耦合 器输入端加电信号可使发光元件发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到光探 测元件上后，因光电效应而产生光电流，可以再由晶体管对此光电流进行放大输出，这样就 实现了电-光-电的转换。 光电耦合器的电流传输比(CTR) —般定义为光电耦合器的输出电流和输入电流
之比，即CTW =，。周开明、杨有莉、李小伟发表的论文《光电耦合器件中子辐照损伤研
究》中比较了不同工艺光电耦合器件抗中子辐照能力的大致情况，分析了器件中子位移损 伤存在差异的原因，试验研究表明，低输入电流、高电流传输比率的光电耦合器件有较强的 抗中子辐照能力。因此可知提高光电耦合器的电流传输比和减小输入驱动电流可提高光电 耦合器的抗辐射能力。 图1示出了目前使用的光电耦合器的结构示意图，发光元件和光探测元件等封装 在一壳体内。此种结构的光电耦合器由于发光元件的发散角较大，不能使光探测器充分利 用其发出的光，因此效率较低，输入驱动电流较大，抗辐射能力相对较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通过在光电耦合器的发光元件和光探测元件之间设 置透镜，以解决发光元件发出的光不能被光探测器充分利用的缺点，从而达到提高效率、减 小输入驱动电流并增大光电耦合器电流传输比的目的，提高光电耦合器的抗辐射能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种透镜耦合光电耦合器，其 结构中包括封装在同一壳体内的发光元件、光探测元件、晶体管，发光元件固定在载体上， 光探测元件与发光元件相对且平行地固定在壳体的底部，从发光元件端设置引出线和信号 输入端相连，从光探测元件端设置引出线和输出信号端连接，其中在发光元件和光探测元 件之间设有透镜。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于通过在光电耦合器的发光元件和光探 测元件之间设有透镜，与没有透镜的情况相比，可以使得光探测元件收集到更多的光线，从 而增大光探测元件的输出电流，因此光电耦合器的输出电流也同样增大，这样就大大增加 了光电耦合器的电流传输比，也就是说在同样输出电流情况下，减小了光电耦合器的输入 驱动电流。增加透镜后的光电耦合器的电流传输比可增大40%以上，高的可达100%以上， 在很大程度上提高了光电耦合器的抗辐射能力。
图1是已有技术的光电耦合器的结构示意图；
图2是本发明的光电耦合器的结构示意图； 图中l-发光元件，2-光探测元件，3-壳体，4-导光胶，5-载体，6-透镜。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 参见图2，本发明提供的一种透镜耦合光电耦合器，其结构中包括封装在同一壳体 3内的发光元件1、光探测元件2、晶体管等元件，发光元件1固定在载体5上，光探测元件2 与发光元件1相对且平行地固定在壳体3的底部，从发光元件1端引线和信号输入端相连， 从光探测元件2端引线和输出信号端连接，其中在发光元件1和光探测元件2之间设有透 镜6。光探测元件2优选设置在透镜6的焦平面上。这种结构设置可以使光探测元件2收 集到更多的光线，输出更大的电流。这样在光电耦合器的输入电流相同时，采用透镜6的光 电耦合器由于内部的光探测元件2输出的电流更大，因此光电耦合器的输出电流也同样增 大，从而大大提高了电流传输比。 1-发光元件，2-光探测元件，3-壳体，4-导光胶，5-透镜。 上述透镜6优选用折射率> 1. 5的材料制成的高折射率透镜，例如可用蓝宝石做 成高折射率的透镜。这是因为当透镜6的折射率大于所在介质的折射率时，在透镜6的焦 点附近透镜会对入射光线起到聚集作用。由于在光电耦合器内部一般需要填充导光胶4，导 光胶4的折射率一般稍小于1. 5，和玻璃的折射率(一般为1. 5)较为接近，若采用玻璃制成 的透镜6，则透镜6的聚光作用并不强。因此在光电耦合器内部使用透镜6时要采用高折射 率的透镜6。当然，如果光电耦合器内部不填充导光胶4，可采用普通的玻璃透镜。根据实 验结果，增加透镜6后光电耦合器的电流传输比可增大40%以上，高的可达100%以上。
上述透镜6可以为任意形状的凸透镜，包括球面和非球面透镜，为了方便制造和 使用，本实施例中优选的透镜6形状为球形，当然也可以为半球形或圆柱形或其他易于加 工且方便使用的透镜6。增大的电流传输比和透镜6的折射率、透镜6的形状、透镜6的大 小、光探测器的面积、光电耦合器壳体3的结构等都有关系。 一般情况下，透镜6的折射率 越高，光收集能力越强；非球面透镜比球面透镜的光收集能力好；较大透镜6的光收集能力 较好；光探测器面积越大，光收集能力越强。壳体3的结构基本决定了发光元件1和光探测 元件2之间的距离，适当的距离才能使透镜6、光探测元件2等的功能得到充分优化。
权利要求
一种透镜耦合光电耦合器，其结构中包括封装在同一壳体(3)内的发光元件(1)、光探测元件(2)、晶体管，发光元件(1)固定在载体(5)上，光探测元件(2)与发光元件(1)相对且平行地固定在壳体(3)的底部，从发光元件(1)端设置引出线和信号输入端相连，从光探测元件(2)端设置引出线和输出信号端连接，其特征在于在发光元件(1)和光探测元件(2)之间设有透镜(6)。
2. 根据权利要求l所述的透镜耦合光电耦合器，其特征在于所述光探测元件(2)位于 透镜(6)的焦平面上。
3. 根据权利要求l所述的透镜耦合光电耦合器，其特征在于所述透镜(6)为优选用折 射率> 1. 5的材料制成的高折射率透镜。
4. 根据权利要求l所述的透镜耦合光电耦合器，其特征在于所述透镜(6)为球形或半 球形或圆柱形的凸透镜。
全文摘要
本发明提供了一种透镜耦合光电耦合器，其结构中包括封装在同一壳体内的发光元件、光探测元件、晶体管，发光元件固定在载体上，光探测元件与发光元件相对且平行地固定在壳体的底部，从发光元件端设置引出线和信号输入端相连，从光探测元件端设置引出线和输出信号端连接，其中在发光元件和光探测元件之间设有透镜。该光电耦合器解决了目前光电耦合器中发光元件发出的光不能被充分利用、电流传输比较小的问题。
文档编号G02B6/42GK101794004SQ20101011852
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者任浩, 武喜龙 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所