Brevet FR2201462A1 — publié le 19740426

La présente invention concerne une barrière lumineuse comportant une partie émettrice et une partie réceptrice, dans laquelle des composants optiques et électroniques de la partie émettrice ou de la partie réceptrice se trouvent sur des plaquettes de circuits imprimés et à chacune des parties émettrice et réceptrice de laquelle correspond un système optique au foyer duquel se trouve un composant optique, On connatt des barrières lumineuses de ce type, par ~temple par le modèle d'utilité allemand n0 1 964.127.Dans ce cas, le composant optique de la partie émettrice peut être une lampe à incandescence émettant une lumière continue.Il est cependant préférable d'utiliser, comme source lumineuse, une diode luminescente, par exemple une diode Ga 8. Du fait que l'on peut rythmer les diodes luminescentes, on peut réaliser avec elles des sources de lumière alternative permettant également de produire de la lumière à haute fréquence. Pour la partie réceptrice, on utilise en général comme composant optique une photodiode au silicium constituant un transducteur photo-électrique.On peut appliquer les barrières' lumi- neuses de ce type comme émetteurs de signaux et d'ordres dans tous les domaines de la technique industrielle et dans le domaine de la circulation et de la sécurité. Un inconvénient réside cependant dans le fait qu'il faut faire des frais relativement élevés, tant pour le système électronique que pour le système optique et que de telles installations sont, par suite, relativement coûteuses. L'invention a pour objet de réaliser une barrière lumineuse du type précité, de façon qu'elle convienne pour être fabriquée en série à faible coût. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, un composant optique et au moins une partie des composants électroniques de la partie émettrice ou de la partie réceptrice se trouvent sur une plaquette de circuits imprimés et sont entourés par une masse de scellement transparente formant une pièce scellée, et la pièce scellée constitue de par la forme de sa surface, un système optique pour le composant optique . Il est préférable de choisir une masse de scellement incolore et que cette masse de scellement présente un coefficient d'absorption de l'ordre de grandeur du coefficient d'absorption du verre. Il est avantageux d'utiliser, comme masse de scellement, une matière plastique. Dans le cas de la barrière lumineuse selon l'invention, le composant optique et les composants électroniques de la partie émettrice et de la partie réceptrice sont fixés sur une plaquette de circuits imprimés et entourés par une masse de scellement constituant en même temps le système optique pour le composant optique. On peut fabriquer cette barrière lumineuse en série, de façon simple et à un prix de revient avantageux.En même temps, la barrière lumineuse présente une forte sécurité de fonctionnement, du fait que les composants électroniques et les composants optiques sont protégés contre les influences extérieures par la masse de scellement; Il y a lieu de faire ressortir, comme autre avantage que, dans la barrière lumineuse selon l'invention, la partie émettrice tout comme la partie réceptrice peuvent être réalisées avec un encombrement relativement faible, de sorte que cette baXriè- re lumineuse peut être utilisée, même lorsque l'on dispose de peu de place. Au cas où il est nécessaire de protéger contre les éraflures la face antérieure de la pièce scellée conformée en système optique, il faut placer sur au moins une partie de la surface de la pièce scellée un verre de forme sphérique. On peut utiliser par exemple, comme verre sphérique, un verre de montre". La description détaillée qui va suivre et le dessin annexé donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur le dessin annexé la figure 1 et la figure 2 représentent deux exemples d'exécution de la partie réceptrice et de la partie émettrice d'une barrière lumineuse selon l'invention. La figure 1 représente en coupe une partie émettrice ou réceptrice d'une barrière lumineuse selon l'invention. Sur une plaque de circuits imprimés 1 pouvant être circulaire ou carrée sont placés des composants électroniques 2, par exemple des transistors, des résistances, des condensateurs, etc., et un composant optique 3. En ce qui concerne le montage de ces composants électroniques, on se reportera, par exemple, au modèle d'utilité allemand précité. Le composant optique peut être, pour une partie émettrice de la barrière lumineuse, une diode luminescente Ga As et, pour une partie réceptrice, un élément photo-électrique par exemple une photodiode au silicium. La plaquette à circuits imprimés 1, les composants électroniques 2 et le composant optique 3 sont entourés par une masse de scellement 4.La surface 4a de la masse de scellement 4 opposée à la plaquette à circuits imprimés 1 que l'on appellera face antérieure dans la suite, a la forme d'une lentille, et le composant optique est placé sur la plaquette 1 de façon à se trouver au foyer du système optique constitué par la masse de scellement 4. Les rayons lumineux parallèles qui tombent sur la surface 4a à bombement sphérique de la masse de scellement 4 sont, par suite, fo calisés sur le composant 3 ou bien les rayons lumineux partant du composant optique 3 sortent de la masse de scellement sous la forme de rayons parallèles. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, la surface à bombement sphérique 4a de la masse de scellement 4 est la surface d'une sphère.On peut aussi, bien entendu, choisir aussi d'autres formes de surfaces sphériques, s'il faut une adaptation particulière du système optique formé par la masse de scellement. Pour couler la plaquette à circuits imprimés et pour produire le système optique, il suffit de placer la plaquette de circuits imprimés pourvue des composants dans un moule approprié et de remplir ce moule de la matière de scellement. Ce procédé de fabrication est extrêmement simple, ne demande que peu de temps et n'exige pas l'intervention de personnel spécialisé. Il convient, par suite, extrêmement bien pour une fabrication en série économique. Pour obtenir de bonnes propriétés, il faut choisir une masse de scellement ayant la transparence du verre, incolore et dont le coefficient d'absorption est sensiblement égal à celui du verre convenant pour fabriquer un système optique. La masse de scellement peut être une matière plastique, par exemple une résine de coulée, des résines polyester non saturées ou du polyméthacrylate de méthyle. Les ré sines de coulée remplissent les conditions énumérées. La figure 2 représente en coupe un autre exemple d'exécution de la partie émettrice ou réceptrice d'une barrière lumineuse selon l'invention. Cet exemple montre comment l'on peut réduire le diamètre de la partie émettrice ou réceptrice de la barrière lumineuse, sans éloigner le composant optique 3 du foyer du système optique formé par la masse de scellement 4. Dans cet exemple d'exécution, la surface sphérique de la masse de scellement 4 qui est, encore une fois une surface sphérique 4a, ne se raccorde pas directement à la plaquette à circuits imprimés, mais l'on prévoit une partie intermédiaire en forme de colonne dans la pièce coulée. En outre, un verre 6 à bombement sphérique est placé sur la surface, du côté antérieur de la masse de scellement 4; ce peut être, par exemple, un "verre de montre". Ce verre de montre permet de conserver la forme de lentille de la pièce coulée et l'on obtient une protection contre les éraflures du système optique de la barrière lumineuse selon l'invention. Ce verre à bombement sphérique ne complique pas la fabrication de la barrière lumineuse selon l'invention. Il suffit d'insérer le verre de montre 6 dans le moule de coulée utilisé avant d'introduire la plaquette de circuits imprimés garnie 1, puis de sceller le verre de montre 6 et la plaquette à circuits imprimés 1 avec la masse de scellement.On peut aussi utiliser le verre de montre 6 lui-m9me comme moule de coulée, lorsque l'on doit fabriquer une partie émettrice ou réceptrice correspondant à la figure 1. Dans ce cas, il faut placer la plaquette à circuits imprimés 1 sur le verre de montre 6, et remplir la cavité formée de masse de scellement 4. En résumé, il y a lieu de constater que l'on obtient, avec la barrière lumineuse selon l'invention, un composant facile à fabriquer, d'une très grande sécurité de fonctionnement, présentant de bonnes qualités optiques et pouvant être utilisé en n'importe quel emplacement voulu, Grâce à son faible encombrement. Il faut souligner notamment qu'il n'est pas nécessaire, en général, de faire appel à d'autres éléments de construction. On peut cependant intercaler à la suite des composants électroniques 2 placés sur la plaquette à circuits imprimés 1 et scellés par la masse de scellement 4 d'autres composants électroniques, s'il faut, par exemple, une amplification particulière ou un filtrage d'une fréquence particulière. REVENDICATIONS 1. Barrière lumineuse comportant une partie émettrice et une partie réceptrice, dans laquelle des composants optiques et électroniques de la partie émettrice et de la partie réceptrice sont placés sur des plaquettes à circuits imprimés et à chacune des parties émettrice et réceptrice de laquelle est rattaché un système optique au foyer duquel se trouve un composant optique, caractérisée en ce qu'un composant optique et au moins une partie des composants électroniques de la partie émettrice ou de la partie réceptrice se trouvent sur une plaquette à circuits imprimés et sont entourés par une masse de scellement transparente constituant une pièce scellée, et en ce que la pièce scellée constitue de par sa surface un système optique pour le composant optique. 2. Barrière lumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la masse de scellement est incolore. 3. Barrière lumineuse selon la revendication 2 ou 3 caractérisée en ce que la masse de scellement présente un coefficient d'absorption de l'ordre de grandeur de celui du verre. 4. Barrière lumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la masse de scellement est une matière plastique. 5. Barrière lumineuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que la matière plastique est une résine polyester non saturée. 6. Barrière lumineuse selon le revendication 4, caractérisée en ce que la matière plastique est du polyméthacrylate de méthyle. 7. Barrière lumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une partie au moins de la surface de la pièce scellée est une surface sphérique. 8. Barrière lumineuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce un verre de montre de forme sphérique est placé sur une partie au moins de la surface de la pièce scellée.