JP2010040843A

JP2010040843A - 光結合リレー

Info

Publication number: JP2010040843A
Application number: JP2008203139A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Ko; 真祐高
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】光反射面を形成した光結合部を光反射面の高さを十分に確保して、平面的に小型化することができる、受光効率の高い簡易な構造の光結合リレーを提供する。
【解決手段】基板２の上に実装された発光素子３と受光素子４とを、光反射部５を形成した同一空間内に封じ込めて光結合部６を構成した光結合リレー１において、発光素子３と、受光素子４とは、上方の開口した囲込み堰部材１０に収容され、該囲込み堰部材１０の開口は、内面に光反射面５ａを形成して塞がれて、光反射部５を構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光結合部に光反射面を形成した光結合リレーの改良に関する。

この種の光結合リレーは、負荷の駆動回路などに用いられ、発光素子と受光素子とを同一空間に封じ込めて、その空間に光反射面を形成した構造になっている。図５は、このような従来の光結合リレーの構成を示す説明図であり、（ａ）は、光結合リレーの概略平面図、（ｂ）は、（ａ）の概略断面図をそれぞれ示している。

従来の光結合リレー９１は、図５に示すように、基板９２の上に実装された発光素子９３および受光素子９４を、制御回路などともに透明樹脂で封じ込めて光結合部９０を構成しており、光結合部９０には発光素子９３からの出光を反射させて、受光素子９４へ反射入光させるために白色塗料を塗布して光反射部９５を形成している。

このような従来の光結合リレーとして、例えば、特許文献１には、発光素子および受光素子を透光性樹脂で封止して、この透光性樹脂の表面を外部薄膜で覆った半導体リレーが開示され提案されている。
特開２００５−１０２０３９号公報

しかしながら、上述の図４の従来例や特許文献１に開示された半導体リレーでは、光結合部は、発光素子と受光素子とに溶融した透明樹脂で被せ、硬化させて製造するので、製造時に透明樹脂が流れてドーム状の形状となるため、高さ寸法が十分にはとれず、リレーが平面的に大型化する。

また、光結合部のドーム状外殻に白色塗料を塗布して反射面を形成しているため反射面の形状が安定せずに、製造にばらつきがあるなどの問題があった。

また、できるだけ透光性樹脂が流れる範囲を小さくしようとすると、光反射部の高さを低くせざるを得ないが、そのようなものでは、発光素子から受光素子へ反射させる反射光の反射角度が広くなる結果、受光素子の受光効率が低下するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光結合部の高さ寸法が十分にとれて、平面的にも小型化でき、受光効率が向上できる光結合リレーを提供することを目的としている。

上記目的を解決するために、請求項１に記載の光結合リレーは、基板の上に実装された発光素子と受光素子とを、光反射部を形成した同一空間内に封じ込めて光結合部を構成した光結合リレーであって、上記発光素子と、上記受光素子とは、上方の開口した囲込み堰部材に収容され、上記囲込み堰部材の上記開口は、内面に光反射面を形成して塞がれて、上記光反射部を構成していることを特徴としている。

また、請求項２に記載の光結合リレーは、請求項１において、上記光反射部は、上記囲込み堰部材の内部に透光性樹脂を充填して形成した透光性樹脂層の上面に、光反射塗料を塗布して光反射面を形成している。

また、請求項３に記載の光結合リレーは、請求項１において、上記光反射部は、上記囲込み堰部材の内部に透光性樹脂を充填して形成した透光性樹脂層の上面に、光反射板を被せた構造にしている。

また、請求項４に記載の光結合リレーは、請求項１において、上記光反射部は、上記囲込み堰部材の上記開口を、光反射板を被せて塞いだ構造にしている。

本発明の光結合リレーによれば、上方の開口した囲い込み堰部材で発光素子と受光素子とを囲い込んで光結合部を構成するので、不定形な溶融樹脂を硬化させて製造するものとは異なり、縦、横、高さにおいて正確な寸法の光結合空間が確保できる。そのため、発光素子から光反射部に至る高さ寸法が十分に確保でき、平面的にも小型化でき、省スペース化も図れる。

また、発光素子から受光素子への反射する反射光の反射角度を狭くして、発光素子の光軸に近い光が受光素子の光軸に沿って入光しやすくなる。

更に、囲い込み堰部材の上方開口部に平坦な反射面を形成することができるので十分な反射面が形成でき、受光素子の受光効率も向上させることが出来る。

請求項２に記載の光結合リレーによれば、囲い込み堰部材の内部に透光性樹脂を充填させ、発光素子、受光素子を固定しているので、移動時に振動などを受けても安全に保護される。

請求項３、４に記載の光結合リレーによれば、光反射板で光を反射するので、反射率の高い塗料を塗布して形成したものに比べると反射効率が優れ、受光素子の受光効率が向上する。

以下、添付図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の光結合リレーの構成を示しており、（ａ）は、
囲い込み堰部材の上方開口を開いた状態で光結合リレーを上方から見た平面図、（ｂ）は光結合部の断面構造図をそれぞれ示している。また、図２は、光結合リレーの回路図である。

第１の実施形態の光結合リレー１は、図１と図２とに示すように、基板２上に発光素子３と受光素子４とを実装し、発光素子３からの出光を受光素子４に反射入光させる光反射部５を備えており、発光素子３と、受光素子４と、光反射部５とは、同一空間内に封じ込められて光結合部６を構成している。なお、図では、基板２に形成されている導電パターンやボディングワイヤは省略されており、発光素子３、受光素子４もブロックとして簡易に示している。

図２は、光結合リレーの回路図を示している。

入力端子８ａ、８ｂには発光ダイオード３ａで構成された発光素子３が接続され、出力端子９ａ，９ｂには、電源に加えて、負荷と不図示のＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子が接続され、受光素子４には制御回路７が付設されている。

制御回路７は、発光素子３が入力信号を受けて発光することによって、この光が受光素子４に入力され、受光素子４が制御回路７を駆動して、スイッチング素子をオン、オフさせて負荷が駆動されるが、図２の例では、光結合部６は、発光素子３と複数の受光素子４とで構成され、これらは、図１に示すように、囲込み堰部材１０の内部に、シリコン樹脂などの透光性樹脂１１を充填して固定され、反射部５は、充填した透光性樹脂１１の上面に光反射塗料１２を塗布して構成されている。

ここで、図例では、受光素子４は複数のものが直接接続された例を示しているが、少なくとも１つあればよい。また、光結合部６は、発光素子３、受光素子４とともに、制御回路７を、囲い込み堰部材１０内に収容する構成を除外するものではない。

また、この例では、光反射部５は、光反射塗料１２を塗布して構成しているが、光反射塗料１２は、塗布面が平滑になる光の反射効率のよい白色や、銀色のエポキシ樹脂からなる塗料などが使用可能である。

このような構造によれば、光結合部６内の光反射部５の高さを高くすることができるので、発光素子３から受光素子４への反射入光させる光の反射角度が狭くなる結果、発光素子３の光軸に近い光が受光素子４の光軸に沿って入光しやすくなり、受光素子４の受光効率が向上する。

また、囲い込み堰部材１０の内部には透光性樹脂１１を充填して透光性樹脂層を形成しているので、光反射部５が補強されるので、光反射部５の形状を一定に維持することができ、そのため、光結合リレー１の動作を安定したものにできる利点もある。

更に、このような構造では、発光素子３、受光素子４の上方から溶融した透光性樹脂１１を落とし込んで形成したもののように、製造時に透光性樹脂が流れ落ちドーム状に広がることもないので、透光性樹脂１１の面積を小さくすることができる。そのため狭い面積により多くの光結合リレー１を配置することが可能であるなど、省スペース化が達成される。

なお、反射用の樹脂を透光性樹脂１１の表面に塗布すれば、製造コストを少なくすることができる。

次に、図３を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施の形態の光結合リレーの構成を示す説明図であり、（ａ）は、囲い込み堰部材の上方開口を開いた状態で光結合リレーを上方から見た平面図、（ｂ）は光結合部の断面構造図をそれぞれ示している。

なお以下の説明では、第１の実施の形態に係る光結合リレー１と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。

図３に示すように、第２の実施形態の光結合リレー２１においては、光反射部５は、囲込み堰部材１０の内部に透光性樹脂１１を充填して形成した透光性樹脂１１の上面に光反射板２２を被せた構造にしている。光反射板２２は、内面、つまり、発光素子、受光素子を設けた側に反射面を形成している。

このような第２の実施形態の光結合リレー２１によれば、透光性樹脂１１によって光反射部５が補強されるだけでなく、発光素子３、受光素子４が透光性樹脂によって固定されるので、振動に強い構造になる。

また、光反射板２２で光を反射するので反射効率が優れ、受光素子４の受光効率が向上する。

次に、図４を参照しながら本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施の形態の光結合リレーの構成を示す説明図であり、（ａ）は囲い込み堰部材の上方開口を開いた状態で光結合リレーを上方から見た平面図、（ｂ）は光結合部の断面構造図をそれぞれ示している。

図４に示すように、第３の実施形態の光結合リレー３１においては、囲込み堰部材１０の内部には、透光性樹脂１１は充填されておらず、光反射部５は、囲込み堰部材１０の開口に、内面に光反射面５ａを形成したアルミ板などの光反射板３２を被せた構造にしている。

このような構造のものでは、囲込み堰部材１０の内部には透光性樹脂は充填されていないので、透光性樹脂による光の吸収がない。また光反射板３２で光を反射するので反射効率が優れている。そのため受光素子４の受光効率が向上する。

上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。

例えば、光反射部５において、囲込み堰部材１０は、プラスチック製に限定されない。金属製であっても良いし、プリント基板２を切り出して作るなどしても良いなど、発光素子３と、受光素子４とを囲込み可能な材料であれば、種々の設計変更が可能である。

また、第１の実施形態、第２の実施形態において、透光性樹脂１１もシリコン樹脂に限定されない。発光素子３から照射された光を受光素子４に入光可能な材料であれば、種々の材料が採用可能である。

また、光反射塗料１２も、白色や銀色のエポキシ樹脂からなる塗料に限定されず、塗布面が平滑になって光の反射効率がよい材料であれば、種々の材料が採用可能である。

さらに、第２の実施形態、第３の実施形態において、光反射板２２、３２は、アルミ板に限定されない。内面に光反射面を形成したものであれば、銀メッキなど種々の光反射板が採用可能である。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１の実施の形態の光結合リレーの構成を示す説明図であり、（ａ）は囲い込み堰部材の上方開口を開いた状態で光結合リレーを上方から見た平面図、（ｂ）は光結合部の断面構造図をそれぞれ示している。光結合リレーの回路図である。本発明の第２の実施の形態の光結合リレーの構成を示す説明図であり、（ａ）は、囲い込み堰部材の上方開口を開いた状態で光結合リレーを上方から見た平面図、（ｂ）は、光結合部の断面構造図をそれぞれ示している。本発明の第３の実施の形態の光結合リレーの構成を示す説明図であり、（ａ）は、囲い込み堰部材の上方開口を開いた状態で光結合リレーの上方から見た平面図、（ｂ）は、光結合部の断面構造図をそれぞれ示している。従来の光結合リレーの構成を示す説明図であり、（ａ）は、光結合リレーの平面図、（ｂ）は、光結合部の断面構造図をそれぞれ示している。

符号の説明

１光結合リレー
２基板
３発光素子
４受光素子
５ａ光反射面
５光反射部
６光結合部
１０囲込み堰部材
１１透光性樹脂
１２光反射塗料
２２光反射板

Claims

基板の上に実装された発光素子と受光素子とを、光反射部を形成した同一空間内に封じ込めて光結合部を構成した光結合リレーであって、
上記発光素子と、上記受光素子とは、上方の開口した囲込み堰部材に収容され、上記囲込み堰部材の上記開口は、内面に光反射面を形成して塞がれて、上記光反射部を構成していることを特徴とする光結合リレー。
請求項１において、
上記光反射部は、上記囲込み堰部材の内部に透光性樹脂を充填して形成した透光性樹脂層の上面に、光反射塗料を塗布して光反射面を形成している光結合リレー。
請求項１において、
上記光反射部は、上記囲込み堰部材の内部に透光性樹脂を充填して形成した透光性樹脂層の上面に、光反射板を被せた構造にしている光結合リレー。
請求項１において、
上記光反射部は、上記囲込み堰部材の上記開口を、光反射板を被せて塞いだ構造にしている光結合リレー。