[发明专利]塑料光纤通讯用光电转换芯片的封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及共用事业的信息采集系统，尤其涉及采用塑料光纤通讯的电能信息采集系统。

背景技术

电能信息采集系统通常采用主从式通讯网络。该系统经过20余年的发展，目前主要有三种通讯手段：低压电力载波通讯、RS485总线通讯、短距离无线通讯。但这三种通讯手段都存在比较严重的缺陷，低压电力载波通讯实时性稳定性不够，RS485总线通讯抗电磁干扰和抗雷击能力弱，短距离无线通讯易受天气变化影响和建筑物遮挡。显然，这三种技术手段在面对智能电网实时性稳定性高可靠通讯的要求都不能胜任。光纤通讯容量大，抗电磁干扰能力强，环保，因此近年出现了将塑料光纤通讯用于主从式通讯网络最典型的代表电能信息采集系统的应用研究。相对于石英光纤和玻璃光纤，塑料光纤芯径大(1mm)，质轻、柔软，更耐破坏(振动和弯曲)，有优异的拉伸强度和耐用性。而且不需要复杂的连接工具。非常适合电能信息采集系统现场特点。目前塑料光纤在以电能信息采集系统为典型代表的主从式通讯系统的应用技术现状如下：1.光电转换器件方面：光电器件从单芯封装体内的器件功能划分，主要有两种封装：1)发光半导体(信号发送)和感光半导体(信号接收)单独封装，即一个封装体单独封装发光半导体或感光半导体。两节点之间通讯需要一收一发两根光纤；应用该方案的光电器件组建双环系统时，单节点需要使用两对即两收两发成对光电转换器件。显然，对于电能信息采集系统中单只电表需要4个独立的光电转换模块器件。2)如中国专利CN201210558772.8所公开的，将红光和绿光两种不同光谱的发送光半导体和感光光半导体封装在一起，两节点间通讯只需一根光纤。因为发送光谱与感光光谱的不同，这种封装缺点比较明显：两节点需要严格配对使用，现场光纤连接时需确认两端光电转换模块是否匹配。这增加了现场施工布线的工作量且易造成人为施工接线错误；有效通讯距离由两种光谱在同一根光纤中衰减大的光谱决定，不利于发挥最大技术潜力。可见，为了推进塑料光纤在以电能信息采集系统为代表的主从式网络系统通讯中的实际应用，实有必要对相关器件做出改进和创新。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术所存在的不足，而提出一种塑料光纤通讯用光电转换芯片的封装结构，可以促进塑料光纤通讯应用。

本发明针对上述技术问题提出一种塑料光纤通讯用光电转换芯片的封装结构，包括一壳体，该壳体具有一喇叭腔，该喇叭腔的上部形成有一对接通道，可实现与一外部光纤的对接；该封装结构还包括封装在该壳体的喇叭腔的下部的：一发光半导体基板，其呈圆环板状，包含有至少一个发光二极管；一圆环柱底座，用以对应装设该发光半导体基板；一光敏半导体基板，其呈圆板状，包含有至少一个感光器件；一圆柱底座，用以对应装设该光敏半导体基板；以及一第一透镜，其纵切面包括位于中间的一方形和分别位于两侧的两个梯形，该第一透镜的这两个梯形部位对应位于该发光半导体基板的上方，该第一透镜的方形部位对应位于该光敏半导体基板的上方；该封装结构还包括封装在该壳体的喇叭腔的上部的：一第二透镜，其为准直透镜；其中，该圆柱底座对应地位于该圆环柱底座内，相应地，该光敏半导体基板整体置于发光半导体基板的圆环内，该发光半导体基板包含的发光二极管与该光敏半导体基板包含的感光器件是对应同种光谱的。

其中，该壳体的喇叭腔中填充有塑料光纤材料；或者，该壳体的喇叭腔中为真空。

其中，该壳体的内壁涂覆对于相应光的全反射膜。

其中，该发光半导体基板包含有至少两个发光二极管。

其中，该光敏半导体基板包含有至少两个感光器件。

其中，该壳体的横截面为圆形。

其中，该发光半导体基板的外圆直径≥2mm、内圆直径≥1mm；该光敏半导体基板的直径≤1mm。

其中，该壳体的对接通道为圆柱腔体，其直径为1mm。

其中，该壳体是塑胶材质的。

与现有技术相比，本发明的塑料光纤通讯用光电转换芯片的封装结构，通过将同种光谱发光与感光半导体封装为单芯收发，可节省空间及材料，无需配对即可任意使用，方便现场施工；便于电表集成化标准化设计，从而可以促进塑料光纤通讯应用。

附图说明

图1为本发明塑料光纤通讯用光电转换芯片的封装结构实施例的示意图。

图2为本发明封装结构中发光半导体的电原理示意图。

图3为本发明封装结构中感光半导体的电原理示意图。