DE2741700A1 - Luminescent or laser diode emission monitor - has light conductor aligned to diode auxiliary intensity whose picked up part serves as criterion for main intensity - Google Patents

Luminescent or laser diode emission monitor - has light conductor aligned to diode auxiliary intensity whose picked up part serves as criterion for main intensity

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Abstract

The luminescent and laser diode is mounted in a housing , and the monitor is intended for detecting the reduction of its emission capacity during its service life. The monitoring uses a light conductor (9) aligned with the auxiliary intensity of the diode (2). The part of this intensity detected by the light conductor serves as monitoring criterion for the diode main intensity. Preferably the housing has a lens (101), with which it is inserted into a tubular holder. The latter has a lateral oblique bore (12), aligned with the lens window edge, for retaining the light conductor. To the light conductor is typically connected a monitoring circuit for indication of the light output not reaching the preset value.

Description

Einrichtung zum überwachen der Emission eines HalbleiterstrahlersDevice for monitoring the emission of a semiconductor emitter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Überwachen der Emission eines in einem Gehäuse untergebrachten Halbleiterstrahlers.The invention relates to a device for monitoring the Emission of a semiconductor emitter housed in a housing.

Halbleiterstrahler, wie z.B. Lumineszenz- und Laserdioden zeigen eine mehr oder weniger schnelle Abnahme der Emission mit der Betriebszeit. In vielen Anwendungsfällen führt der Betrieb einer Signalübertragung mit immer kleiner werdenden Signalpegel zu einem Ansteigen der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Ubertragungsfehlern und letzten Endes zum totalen Funktionsausfall.Semiconductor emitters such as luminescence and laser diodes show one more or less rapid decrease in emissions with operating time. In many Use cases leads the operation of a signal transmission with ever decreasing Signal level to an increase in the probability of the occurrence of transmission errors and ultimately to a total failure of the function.

Eine der Möglichkeiten zur Sicherung der Signalübertragung besteht darin, die Emission der Laser- oder Lumineszenzdioden während des Betriebes zu überwachen und bei Unterschreiten einer Schwelle ein Alarmsignal zu geben.One of the ways to secure the signal transmission is in monitoring the emission of the laser or luminescence diodes during operation and to give an alarm signal if a threshold is not reached.

Eine derartige Uberwachung ist vor allem bei der Zündung von Thyristorventilen durch optische Signale erforderlich, wie dies beispielsweise aus Sicherheitsgründen bei der sogenannten HGU-Stromübertragung der Fall ist.Such monitoring is particularly important when thyristor valves are ignited required by optical signals, for example for safety reasons is the case with the so-called HGU power transmission.

Zur Überwachung kann aus der emittierten Strahlung ein Teil ausgeblendet werden. Dieser ausgeblendete Teil geht damit für die optische Signalubermittlung verloren. Diese Leistungsminderung ist vor allem bei der Benutzung von Lichtleitern mit geringem Querschnitt zur Signalübermittlung nicht unerheblich. Außerdem erfordert eine Auskopplung von Licht aus einem Lichtleiter eine spezielle Ausbildung des Lichtleiters, die die Uberwachung verteuern würde.A part of the emitted radiation can be masked out for monitoring purposes will. This hidden part is used for the optical signal transmission lost. This reduction in performance is mainly due to the use of light guides with a small cross-section for signal transmission is not insignificant. Also requires a decoupling of light from a light guide a special design of the light guide, which would make monitoring more expensive.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache Einrichtung zum überwachen der Emission zu schaffen, bei der die zur Signalübermittlung dienende Strahlung voll erhalten bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein auf die Nebenintensität des Halbleiterstrahlers ausgerichteter Lichtleiter vorgesehen ist und der über den Lichtleiter erfaßte Teil der Nebenintensität als Uberwachungskriteriuin für die Hauptintensität dient.The object of the present invention is to provide a simple Establish a facility to monitor emissions at the the for signal transmission serving radiation is fully preserved. This task will solved according to the invention in that at least one on the secondary intensity of the semiconductor emitter aligned light guide is provided and the part detected via the light guide the secondary intensity is used as a monitoring criterion for the main intensity.

Auf diese Weise können die bei Halbleiterstrahlern im metallischen Gehäuse meist vorhandenen Nebenintensitäten, die für die optische Signalübertragung nicht nutzbar sind, zur Uberwachung der Hauptintensität herangezogen werden. Bei dieser Uberwachung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß ein definierter Zusammenhang, häufig linearer Art, zwischen Haupt- und Nebenintensität besteht.In this way, the semiconductor emitters in the metallic Housing mostly existing secondary intensities for the optical signal transmission cannot be used, can be used to monitor the main intensity. at this monitoring is based on the knowledge that a defined relationship, often of a linear nature, between main and secondary intensity.

Ein weiterer Vorteil der Uberwachungseinrichtung der vorgenannten Art ist noch darin zu sehen, daß direkt die Emission der Strahlungsquelle überwacht wird, und zwar unabhängig von der Art der optischen Weiterverarbeitung der Hauptintensität. Dies hat systemtechnisch gewisse Vorteile: Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen: Figur 1 eine Uberwachungsvorrichtung für Laserdioden, Figur 2 eine Anordnung zur tfberwachung einer Luminiszenzdiode und Figur 3 eine elektrische Uberwachungsschaltung zur Auswertung der Nebenintensitäten.Another advantage of the monitoring device mentioned above Art can still be seen in the fact that the emission of the radiation source is monitored directly regardless of the type of optical processing of the main intensity. This has certain advantages in terms of system technology: Let the invention be based on a drawing explained in more detail; They show: FIG. 1 a monitoring device for laser diodes, FIG. 2 shows an arrangement for monitoring a luminescent diode and FIG. 3 shows a electrical monitoring circuit for evaluating the secondary intensities.

Im Inneren des Gehäuses 1 der Laserdiode nach Figur 1 ist ein Halbleiterstrahler 2 an einem Kühlkörper 3 befestigt. Die Stromzuleitung 5 zum Halbleiterstrahler 2 ist durch den Boden 4 der Diode geführt. Das emitierte Licht 8 des z.B. gepulst betriebenen Halbleiterstrahlers 2 tritt z.B. unter einem Öffnungswinkel r v 15 Grad durch ein planes Fenster 6 an der Oberfläche des Gehäuses 1 aus. Dieses Licht der Hauptintensität (Hauptkeule) dient zur optischen Signalübermittlung, z.B. zur Ubertragung des Zündsignals für einen Thyristor. Durch Reflektion des Lichtes am metallischen Gehäuseinneren und am Glasfenster 6 - die Reflektionen sind hier durch die gestrichelten Linien 7 angedeutet - tritt ein relativ hoher Strahlungspegel (Nebenintensität) bis zum Rand des Glasfensters 6 auf. Bei einem Pulsstrom von 25.ampere ergab sich für die Hauptintensität eine Strahlungsleistung von etwa 5 Watt und eine Leistung von ca. 1 Milliwatt als Nebenintensität am Rand des Fensters. Es besteht hierbei ein definierter Zusammenhang zwischen Haupt- und Nebenintensität. Die Nebenintensität wird daher mit einem auf diese Intensität gerichteten Lichtleiter 9 erfaßt und zur Emissionsüberwachung der Laserdiode benutzt.Inside the housing 1 of the laser diode according to FIG. 1 is a semiconductor emitter 2 attached to a heat sink 3. The power supply line 5 to the semiconductor emitter 2 is passed through the bottom 4 of the diode. The emitted light 8 of the pulsed, for example operated semiconductor emitter 2 occurs e.g. at an opening angle r v 15 degrees through a flat window 6 on the surface of the housing 1. This light of Main intensity (main lobe) is used for optical signal transmission, e.g. for transmission of the ignition signal for a thyristor. By reflecting the light on the metallic Inside of the housing and on the glass window 6 - the reflections are shown here by the dashed lines Lines 7 indicated - there is a relatively high radiation level (secondary intensity) up to the edge of the glass window 6. With a pulsed current from 25.ampere there was a radiation power of about 5 watts and one for the main intensity Power of approx. 1 milliwatt as secondary intensity at the edge of the window. It exists here a defined relationship between main and secondary intensity. The secondary intensity is therefore detected with a light guide 9 directed at this intensity and used for Emission monitoring of the laser diode used.

Im Inneren der rohrförmigen Halterung11 nach Figur 2 ist eine Lumineszenzdiode 10 eingesetzt, und zwar so, daß ihr Gehäuse 102 am Rohrinneren anliegt. Das durch die Linse 101 emittierte Licht 103 läuft im wesentlichen in der Rohrachse. In eine auf den Rand der Linse 101 gerichtete Schrägbohrung 12 der Halterung 11 ist der mit einer Endhülse 13 versehene Lichtleiter 9 einschiebbar.In the interior of the tubular holder 11 according to Figure 2 is a light emitting diode 10 is used, in such a way that its housing 102 rests against the inside of the pipe. That through the light 103 emitted by the lens 101 runs essentially in the tube axis. In a towards the edge of the lens 101 inclined bore 12 of the holder 11 is the light guide 9 provided with an end sleeve 13 can be inserted.

Bei der in Figur 3 gezeigten Schaltung wird der Halbleiterstrahler 2 aus einem Pulsgerät 14 gespeist. Die mit dem Lichtleiter 9 erfaßte Nebenintensität dient zur Ansteuerung einer Fotodiode 17, der eine Schwellwertstufe 16 nachgeschaltet ist.In the circuit shown in Figure 3, the semiconductor emitter 2 fed from a pulse device 14. The secondary intensity detected with the light guide 9 is used to control a photodiode 17, which is followed by a threshold value stage 16 is.

Diese Schwellwertstufe 16 gibt ein Signal ab, wenn der Lichtpegel und damit der Fotostrom der Diode 17 einen vorgegebenen Wert übersteigt. Ein zweites Signal wird direkt aus dem Pulsstrom oder dem Steuersignal der Laserdiode (oder Luminiszenzdiode) abgeleitet.This threshold level 16 emits a signal when the light level and thus the photocurrent of the diode 17 exceeds a predetermined value. A second Signal is taken directly from the pulse current or the control signal of the laser diode (or Luminescent diode) derived.

Liegen beide Signale an den Eingängen des UND-Gatters 19, so ist die Meldeleuchte 22 stromlos. Unterschreitet die Pulslichtleistung der Laserdiode den vorgegebenen Wert, so erscheint am Ausgang der Schwellwertstufe 16 kein Signal. Der mit der Schwellwertstufe verbundene Eingang des UND-Gatters 19 ist nun ebenfalls ohne Signal, die nachgeschaltete Kippstufe wird umgesetzt und die Meldeleuchte 22 leuchtet auf.If both signals are at the inputs of the AND gate 19, then the Signal light 22 de-energized. If the pulse light output of the laser diode falls below the given value, no signal appears at the output of threshold level 16. The input of AND gate 19 connected to the threshold level is now also without a signal, the downstream flip-flop is implemented and the indicator light 22 lights up.

4 Patentansprüche 3 Figuren4 claims 3 figures

Claims (4)

Patentansprüche Einrichtung zum Überwachen der Emission eines in einem Gehäuse untergebrachten Halbleiterstrahlers, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein auf die Nebenintensität des Halbleiterstrahlers (2) ausgerichteter Lichtleiter (9) vorgesehen ist und der über den Lichtleiter (9) erfaßte Teil der Nebenintensität als Uberwachungskriterium für die Hauptintensität dient.Device for monitoring the emission of one in one Housing accommodated semiconductor emitter, characterized in that at least a light guide aligned with the secondary intensity of the semiconductor emitter (2) (9) is provided and the part of the secondary intensity detected via the light guide (9) serves as a monitoring criterion for the main intensity. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Halbleiterstrahl enthaltende Gehäuse (102) mit Linse (101) in eine rohrförmige Halterung (111) eingesetzt ist, die eine seitliche, auf den Fensterrand ausgerichtete Schrägbohrung (12) zur Aufnahme des Lichtleiters (9) aufweist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the the Housing (102) containing semiconductor beam with lens (101) in a tubular holder (111) is used, which has a lateral inclined hole aligned with the window edge (12) for receiving the light guide (9). 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Lichtleiter (9) angeschlossene Uberwachungsschaltung (16, 17) das Unterschreiten einer vorgegebenen Lichtleistung anzeigt. 3. Device according to claim 1, characterized in that the to the light guide (9) connected monitoring circuit (16, 17) the undershoot a given light output. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das der Lichtleistung proportionale Signal mit dem elektrischen Strom und/oder mit dem Steuersignal des Halbleiterstrahlers vergleichbar ist.4. Device according to claim 3, characterized in that the the Light output proportional signal with the electric current and / or with the control signal of the semiconductor emitter is comparable.
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