JP2986698B2 - 光結合素子 - Google Patents

光結合素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ソリッドステートリレ
ーやフォトカプラなどの光結合素子に関し、とくに過熱
保護機能や突入電流防止機能を有する光結合素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１６は、従来のソリッドステートリレ
ー（以下、ＳＳＲ、という）の構成図である。ＳＳＲは
入力側に発光ダイオード１０を有し、出力側に駆動用の
トライアック１１と、発光ダイオード１０の光を受けて
駆動用のトライアック１１を点弧するフォトトライアッ
ク１２とを有し、これらの各素子がパッケージＰＫ内に
内蔵された構成を有する。
【０００３】図１７は、従来のフォトカプラの構成図で
ある。フォトカプラは入力側に発光ダイオード２０を有
し、出力側に発光ダイオード２０の光を受けて作動する
フォトトランジスタ２１を有し、これらの各素子がパッ
ケージＰＫ内に内蔵された構成を有する。
【０００４】図１８は、ＳＳＲを使用した突入電流防止
回路のブロック図である。この回路は突入電流を防止す
るために、入力信号が入ってからゼロボルト検出回路１
によってＡＣラインのゼロボルトを検出し、次段の導通
角遅延回路２によって導通角を遅らせてからトランジス
タ３を介してＳＳＲを駆動することにより突入電流を防
止している。
【０００５】図１９にブロアモータにおける突入電流発
生の測定値例（図ａ）、および突入電流低減の測定値例
（図ｂ）を示す。導通角０°でスタートさせたとき発生
した突入電流（ピーク値２．１Ａ）が、導通角９０°で
スタートさせたときはピーク値０．６Ａに低減している
ことが分かる。
【０００６】図２０にランプ負荷における突入電流発生
の測定値例（図ａ）、および突入電流低減の測定値例
（図ｂ）を示す。導通角９０°でスタートさせたとき発
生した突入電流（ピーク値１．８Ａ）が、導通角３１５
°でスタートさせたときはピーク値１．２Ａに低減して
いることが分かる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の光結合素子で
は、出力側に過電流が流れたり、周囲の温度が極端に上
昇した場合の保護機能がないため、図１８に示すよう
に、周辺にこの機能を備えた回路が必要となる。このた
め組立基板上の部品削減や省スペース化のネックになっ
ている。
【０００８】本発明の目的は、光結合素子自身で突入電
流を防止し、また過電流による過熱から保護する機能を
備え、周辺に複雑な構成を必要としない光結合素子を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明である光結合
素子は、入力側に発光素子を有し、出力側に駆動用素子
および前記発光素子からの光を受けて前記駆動用素子を
オンする受光素子を有し、前記発光素子、駆動用素子、
および受光素子が一つのパッケージに内蔵されて構成さ
れる光結合素子であって、パッケージ温度に応じて特性
が変化することにより、前記駆動用素子の動作を制御す
る温度センサを前記パッケージ内に内蔵することを特徴
とする。
【００１０】第２の発明である光結合素子は、前記温度
センサが前記受光素子に直列に接続され負極性の温度係
数を有する抵抗素子であることを特徴とする。第３の発
明である光結合素子は、前記温度センサが前記受光素子
に直列に接続され正極性の温度係数を有する抵抗素子で
あることを特徴とする。
【００１１】第４の発明である光結合素子は、前記駆動
用素子がフォトトランジスタのトランジスタ部から成る
と共に該フォトトランジスタの受光部が前記受光素子を
成し、前記温度センサが前記フォトトランジスタのトラ
ンジスタ部のベース−エミツタ間に接続され負極性の温
度係数を有する抵抗素子であることを特徴とする。
【００１２】第５の発明である光結合素子は、前記温度
センサが前記発光素子に直列に接続され正極性の温度係
数を有する抵抗素子であることを特徴とする光結合素
子。第６の発明である光結合素子は、前記温度センサが
前記発光素子に並列に接続され負極性の温度係数を有す
る抵抗素子であることを特徴とする。第７の発明である
光結合素子は、前記温度センサが前記発光素子に並列に
接続された複数個のシリコンダイオードであることを特
徴とする。
【００１３】第８の発明である光結合素子は、入力側に
発光素子を有し、出力側に駆動用素子、前記発光素子か
らの光を受けて前記駆動用素子をオンする受光素子、前
記受光素子に直列に接続されたサイリスタおよび前記サ
イリスタをオンする負極性の温度係数を有する抵抗素子
を有することを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明において、受光素子に直列に接続された
抵抗素子が負極性の温度係数を有する場合は、駆動用素
子（例えば、トライアック）が駆動するモータまたはラ
ンプ等の負荷から光結合素子の出力側に突入電流が流れ
た場合、駆動用素子の導通角を遅らせることにより突入
電流を低減する。
【００１５】また、受光素子に直列に接続された抵抗素
子が正極性の温度係数を有する場合は、過熱時には抵抗
素子の抵抗値が大きくなるため駆動用素子の導通角が遅
れて駆動用素子に流れる実効電流が下がり、過熱を防止
する。その後、異常状態が解除され正常な状態に戻ると
パッケージの温度が下がり定常状態に復帰する。
【００１６】また、発光素子に直列に接続された抵抗素
子が正極性の温度係数を有する場合は、過熱時に抵抗素
子の抵抗値が大きくなるため、直列に接続されている発
光素子に流れる電流が低減され発光が停止する。このた
め駆動用素子がオフとなり、パッケージ温度の過熱が防
止される。
【００１７】また、発光素子に並列に接続された抵抗素
子が負極性の温度係数を有する場合は、過熱時に抵抗素
子の抵抗値が小さくなるため、並列に接続されている発
光素子に流れる電流が低減され発光が停止する。このた
め駆動用素子がオフとなり、パッケージ温度の過熱が防
止される。
【００１８】また、発光素子に並列に接続されたシリコ
ンダイオードを複数有する場合は、過熱時にシリコンダ
イオードの順電圧の和の方が発光素子の順電圧より小さ
くなるため発光素子に流れる電流が低減され発光が停止
する。このため駆動用素子がオフとなり、パッケージ温
度の過熱が防止される。
【００１９】また、受光素子に直列に接続されたサイリ
スタおよび前記サイリスタをオンする負極性の温度係数
を有する抵抗素子を有する場合、過熱時に抵抗素子の抵
抗値が小さくなりサイリスタをオンさせることにより駆
動用素子をオフさせ、高温時の異常動作を防ぐと共に、
サイリスタをオンさせることにより一度電源を切らない
と元の状態に戻らないため、過熱遮断の機能も有する。
【００２０】
【実施例】図１は、本発明による光結合素子の第１の実
施例を示す構成図で、請求項１記載の発明に相当する実
施例である。本実施例は、入力側に発光素子として発光
ダイオード１０、出力側に駆動用素子としてトライアッ
ク１１と、受光素子としてフォトトライアック１２を備
え、さらにトライアック１１およびフォトトライアック
１２の間に正極性または負極性の温度係数を有する抵抗
素子としてサーミスタ１３を備え、これらの各素子がパ
ッケージＰＫ内に内蔵された構成を有するＳＳＲであ
る。フォトトライアック１２は発光ダイオード１０の光
を受けて駆動用のトライアック１１を点弧する。
【００２１】図２は、本発明による光結合素子の第２の
実施例を示す構成図で、同じく請求項１記載の発明に相
当する実施例である。本実施例は、入力側に発光ダイオ
ード１０、出力側に駆動用のトライアック１１、このト
ライアック１１と並列に接続されたサーミスタ１３、フ
ォトトライアック１２およびコンデンサ１４からなる直
列回路と、フォトトライアック１２およびコンデンサ１
４の接続中点に接続され駆動用のトライアック１１を点
弧するトリガ素子１５とを有し、これらの各素子がパッ
ケージＰＫ内に内蔵されているＳＳＲである。
【００２２】第１および第２の実施例の構成において、
サーミスタ１３として負極性の温度係数を有する（以
下、負特性を有する、という）サーミスタを用いると、
突入電流を防止することができる。すなわち、前述した
図１９および図２０の測定データから明らかなように、
負荷をオンさせる導通角を遅らせることにより突入電流
が低減できるので、負特性サーミスタを使用することに
より負荷がオンのときにはサーミスタ１３の抵抗値は大
きい値にあり、抵抗値が大きいためトライアック１１が
オフするゲートトリガ電流ＩGTに達するまで電源電圧が
充分に立ち上がる必要があり、時間遅れが生じてＳＳＲ
のオンする導通角が遅くなる。
【００２３】とくに第２の実施例の場合には、サーミス
タ１３と直列にコンデンサ１４を付加することによっ
て、サーミスタ１３の抵抗値とコンデンサ１４の容量に
よる次段のトリガ素子１５のトリガ電圧まで達するのに
コンデンサ１４に充電される時間を要し、サーミスタ１
３の抵抗値が大きい値にある場合、ＳＳＲのオンする導
通角が遅くなる。また、動作した状態が長く続くと、Ｓ
ＳＲに電流が流れパッケージ温度が上がるためサーミス
タ１３の抵抗値が下がり、ＳＳＲのオンする導通角が小
さくなり、定常状態に落ち着く。
【００２４】図３に動作波形を示す。入力オン時に導通
角を遅らせない場合は、破線で示す突入電流が流れる
が、導通角を遅らせた場合は実線で示すように突入電流
が低減される。そして、オン状態が続くとＳＳＲのパッ
ケージ温度が上がるためサーミスタ１３の抵抗値が小さ
くなり、それによって導通角の遅れがなくなり、定常状
態の動作となる。
【００２５】第１および第２の実施例の構成において、
サーミスタ１３として正極性の温度係数を有する（以
下、正特性を有する、という）サーミスタを用いると、
ＳＳＲのパッケージＰＫの過熱を保護することができ
る。すなわち、正特性サーミスタは過熱時に抵抗値が大
きくなるため、ＳＳＲのオンする導通角が遅れてＳＳＲ
に流れる実効電流が下がり過熱を防止する。その後、異
常状態が解除され正常な状態に戻った場合は、パッケー
ジの温度が下がり定常状態に復帰する。
【００２６】図４に動作波形を示す。定常状態から何ら
かの異常により過電流として破線で示す大きな電流が流
れた場合、ＳＳＲのパッケージの温度が上がるためサー
ミスタの抵抗値が大きくなり、導通角が遅れて電流が下
がり、過熱を防止するように働く。
【００２７】図５にサーミスタの抵抗−温度特性の代表
例を示す。サーミスタは広い温度範囲で直線的に抵抗値
が変化を示す温度センサである。図（ａ）は負特性サー
ミスタの抵抗−温度特性の代表例で、温度による変化率
は−４５００ppm/℃である。図（ｂ）は正特性サーミス
タの抵抗−温度特性の代表例で、温度による変化率は＋
４５００ppm/℃である。
【００２８】図６は、本発明による光結合素子の第３の
実施例を示す構成図で、請求項２記載の発明に相当する
実施例である。本実施例は、入力側に発光ダイオード１
０およびサーミスタ１３の直列回路を有し、出力側に駆
動用のトライアック１１と発光ダイオード１０の光を受
けて駆動用のトライアック１１を点弧するフォトトライ
アック１２とを有し、これらの各素子がパッケージＰＫ
内に内蔵されているＳＳＲである。
【００２９】本実施例はサーミスタ１３として正特性サ
ーミスタを用いており、過熱時にサーミスタ１３の抵抗
値が大きくなるため、ＳＳＲのトリガ電流ＩFT以下にな
ると出力側のトライアック１１をオフさせてパッケージ
温度の過熱を防止する。その後、パッケージ温度が下が
り異常状態が解除されていれば、再び出力側のトライア
ック１１がオンして正常状態に復帰する。
【００３０】図７に動作波形を示す。定常状態から何ら
かの異常により過電流として破線で示す大きな電流が流
れた場合、ＳＳＲのパッケージＰＫの温度が上がり、サ
ーミスタ１３の抵抗値が大きくなり、入力側のＩF が下
がる。そして、ＳＳＲのトリガ電流以下になると出力側
のトライアック１１がオフとなり、出力電流を遮断して
パッケージ温度の過熱を防止する。その後、パッケージ
温度が下がり異常状態が解除されていれば、再び出力側
のトライアック１１がオンして正常状態に復帰する。
【００３１】図８は、本発明による光結合素子の第４の
実施例を示す構成図で、請求項３記載の発明に相当する
実施例である。本実施例において、図（ａ）は入力側に
互いに並列に接続された発光ダイオード１０および負特
性サーミスタ１３を備え、出力側に駆動用のトライアッ
ク１１および発光ダイオード１０からの光を受けてトラ
イアック１１を点弧するフォトトライアック１２を備
え、これらの各素子がパッケージＰＫ内に内蔵されてい
るＳＳＲである。
【００３２】また、図（ｂ）は入力側に互いに並列に接
続された発光ダイオード２０および負特性サーミスタ２
２を備え、出力側に発光ダイオード２０の光を受けてオ
ンする他の駆動素子としてのフォトトランジスタ２１を
備え、これらの各素子がパッケージＰＫ内に内蔵されて
いるフォトカプラである。
【００３３】この構成において、パッケージＰＫが過熱
すると負特性サーミスタ１３（または２０）の抵抗値が
下がり流れる電流が増えるため、発光ダイオード１０
（または２０）に流れる電流は減少する。この電流がＳ
ＳＲのトリガ電流ＩFT以下になるとトライアック１２が
オフ状態となり、あるいはこの電流が微小電流になると
出力側のトランジスタ２１がオフすることにより、それ
ぞれ高温時の異常動作を防ぐことができる。
【００３４】図９に、チップ状のサーミスタ１３（また
は２２）を搭載したＳＳＲ（またはフォトトランジス
タ）の入力側の構造図を示す。サーミスタ１３（２２）
は発光ダイオード１０（２０）と共にペーストダイボン
ドにてパッケージ内のリードフレームＬＡ，ＬＫにマウ
ントすることができる。
【００３５】図１０は、本発明による光結合素子の第５
の実施例を示す構成図で、請求項４記載の発明に相当す
る実施例である。本実施例において、図（ａ）は入力側
に互いに並列に接続された発光ダイオード１０および直
列接続された２個のシリコンダイオード群１６を備え、
出力側に駆動用のトライアック１１および発光ダイオー
ド１０の光を受けてトライアック１１を点弧するフォト
トライアック１２を備え、これらの各素子がパッケージ
ＰＫ内に内蔵されているＳＳＲである。
【００３６】また、図（ｂ）は入力側に互いに並列に接
続された発光ダイオード２０および直列接続された２個
のシリコンダイオード群２３を備え、出力側に発光ダイ
オード２０の光を受けてオンするフォトトランジスタ２
１を備え、これらの各素子がパッケージＰＫ内に内蔵さ
れているフォトカプラである。
【００３７】この構成において、通常の使用温度では発
光ダイオード１０（または２０）の順電圧の方がシリコ
ンダイオード群１６（または２３）の順電圧の和よりも
小さいため、電流は発光ダイオード１０（または２０）
に流れて発光ダイオード１０（２０）を発光させる。こ
れにより出力側のトライアック１１（またはフォトトラ
ンジスタ２１）がオンする。
【００３８】これに対して過熱時は、シリコンダイオー
ド群１６（または２３）の順電圧の和の方が発光ダイオ
ード１０（または２０）の順電圧よりも小さくなるた
め、電流はシリコンダイオード群１６（または２３）側
に流れ、発光ダイオード１０（または２０）には流れな
いため発光ダイオード１０（または２０）が発光せず、
出力側をオフすることができる。これにより高温時の異
常動作を防ぐことができる。
【００３９】ここで、具体例をあげて説明すると、温度
２５℃においてシリコンダイオード１個当たりの順電圧
を０．７Ｖ、発光ダイオード１個当たりの順電圧を１．
２Ｖとすると、シリコンダイオード２個分の順電圧は、
０．７×２＝１．４Ｖ、となる。このため、電流は電位
の低い発光ダイオード１０（２０）に流れて発光させ、
出力側のトライアック１１またはフォトトランジスタ２
１をオンさせる。
【００４０】ここで、ダイオードの温度係数は−２mV／
℃であることから、温度が１２５℃になった場合、シリ
コンダイオード２個分の順電圧は、 ｛０．７−０．００２×（１２５−２５）｝×２＝１．
０Ｖ 発光ダイオードの順電圧は、 ｛１．２−０．００２×（１２５−１００）｝＝１．０
Ｖ となり、電位が同じになる。
【００４１】従って、温度が１２５℃を超えるとシリコ
ンダイオードの順電圧の方が低くなり、発光ダイオード
１０（２０）に流れる電流が制限され、その結果、出力
側のトライアック１１またはフォトトランジスタ２１を
オフさせることができる。
【００４２】図１１に、シリコンダイオード１６（２
３）を２個搭載したＳＳＲ（フォトトランジスタ）の入
力側の構造図を示す。シリコンダイオード１６（２３）
は発光ダイオード１０（２０）と共にペーストダイボン
ドにてパッケージ内のリードフレームＬＡ，ＬＫにマウ
ントすることができる。
【００４３】図１２は、本発明による光結合素子の第６
の実施例を示す構成図で、請求項１記載の発明に相当す
る実施例である。本実施例は入力側に発光ダイオード２
０を備え、出力側に発光ダイオード２０の光を受けてオ
ンするフォトトランジスタ２１、このフォトトランジス
タ２１のベース−エミッタ間に接続した負特性サーミス
タ２２を備え、これらの各素子がパッケージＰＫ内に内
蔵されているフォトカプラである。
【００４４】この構成において、パッケージＰＫが過熱
すると負特性サーミスタ２２の抵抗値が下がりトランジ
スタ２１のベースから電流が流れ出るため、トランジス
タの機能を果たさなくなり、トランジスタ２１をオフさ
せることができ、高温時の異常動作を防ぐことができ
る。図１３に、サーミスタ２２を出力側に搭載したフォ
トカプラの構造図を示す。サーミスタ２２はフォトトラ
ンジスタ２１と共にペーストダイボンドにてパッケージ
内のリードフレームＬＢ，ＬＣ，ＬＥにマウントするこ
とができる。
【００４５】図１４は、本発明による光結合素子の第７
の実施例を示す構成図で、請求項５記載の発明に相当す
る実施例である。本実施例は、入力側に発光ダイオード
２０を備え、出力側に発光ダイオード２０の光を受けて
オンするフォトトランジスタ２１、このフォトトランジ
スタ２１のベース−エミッタ間に接続したサイリスタ２
４、このサイリスタ２４を点弧するためにフォトトラン
ジスタ２１のコレクタ側に接続された負特性サーミスタ
２２を備え、これらの各素子がパッケージＰＫ内に内蔵
されているフォトカプラである。なお、サイリスタ２４
を駆動させるだけの電位差を与えるため、フォトトラン
ジスタ２１はベース側にダイオードを内蔵したものを用
いるものとする。
【００４６】この構成において、パッケージＰＫが過熱
すると負特性サーミスタ２２の抵抗値が下がり、サイリ
スタ２４をオンさせることによりトランジスタ２１のベ
ースから電流が流れ出るため、トランジスタの役目を果
たさなくなり、トランジスタ２１をオフさせることがで
き、高温時の異常動作を防ぐことができる。また、サイ
リスタは一度オンすると電源を切るまでオフしないた
め、電源をリセットしないと元の動作には戻らなくな
る。この動作により過熱遮断の機能をも持ち合わせるこ
とができる。
【００４７】図１５に、サーミスタ２２およびサイリス
タ２４を出力側に搭載したフォトカプラの構造図を示
す。サーミスタ２２およびサイリスタ２４はフォトトラ
ンジスタ２１と共にペーストダイボンドにてパッケージ
内のリードフレームＬＢ，ＬＣ，ＬＥにマウントするこ
とができる。
【００４８】なお、前述の実施例ではＳＳＲおよびフォ
トカプラについて述べたが、これに限らず他の全ての光
結合素子に本発明が適用できることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】本発明による光結合素子によれば、負荷
を駆動した場合の突入電流の防止や、異常時に過電流が
流れてパッケージが過熱したり周囲の温度が極端に上昇
したりした場合の過熱保護が可能となるため、セット基
板上の部品削減、省スペース化および低価格等を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光結合素子の第１の実施例を示す
構成図である。
【図２】本発明による光結合素子の第２の実施例を示す
構成図である。
【図３】第１および第２の実施例に示すソリッドステー
トリレーの突入電流防止における電圧および電流の動作
波形例を示す図である。
【図４】第１および第２の実施例に示すソリッドステー
トリレーの過熱防止における電圧および電流の動作波形
例を示す図である。
【図５】（ａ）は負特性サーミスタの抵抗−温度特性
図、（ｂ）は正特性サーミスタの抵抗−温度特性図であ
る。
【図６】本発明による光結合素子の第３の実施例を示す
構成図である。
【図７】第３の実施例に示すソリッドステートリレーの
過熱防止における電圧および電流の動作波形例を示す図
である。
【図８】本発明による光結合素子の第４の実施例を示す
構成図で、（ａ）はソリッドステートリレー、（ｂ）は
フォトカプラである。
【図９】第４の実施例の構造図である。
【図１０】本発明による光結合素子の第５の実施例を示
す構成図で、（ａ）はソリッドステートリレー、（ｂ）
はフォトカプラである。
【図１１】第５の実施例の構造図である。
【図１２】本発明による光結合素子の第６の実施例を示
す構成図である。
【図１３】第６の実施例の構造図である。
【図１４】本発明による光結合素子の第７の実施例を示
す構成図である。
【図１５】第７の実施例の構造図である。
【図１６】従来のソリッドステートリレーの構成図であ
る。
【図１７】従来のフォトカプラの構成図である。
【図１８】ソリッドステートリレーを用いた従来の突入
電流防止回路である。
【図１９】（ａ）はブロアモータにおける突入電流発生
の測定値例を示す図、（ｂ）は突入電流低減の測定値例
を示す図である。
【図２０】（ａ）はランプ負荷における突入電流発生の
測定値例を示す図、（ｂ）は突入電流低減の測定値例を
示す図である。
【符号の説明】
１０ 発光ダイオード １１ トライアック １２ フォトトライアック １３ サーミスタ １４ コンデンサ １５ トリガ素子 １６ シリコンダイオード群 ２０ 発光ダイオード ２１ フォトトランジスタ ２２ サーミスタ ２３ シリコンダイオード群 ２４ サイリスタ ＰＫ パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−107374（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−309389（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−152921（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−67290（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−332217（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−136361（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/12 H02H 7/20 H03K 17/78

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力側に発光素子を有し、出力側に駆動
    用素子および前記発光素子からの光を受けて前記駆動用
    素子をオンする受光素子を有し、前記発光素子、駆動用
    素子、および受光素子が一つのパッケージに内蔵されて
    構成される光結合素子において、 パッケージ温度に応じて特性が変化することにより、前
    記駆動用素子の動作を制御する温度センサを前記パッケ
    ージ内に内蔵することを特徴とする光結合素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光結合素子において、 前記温度センサが前記受光素子に直列に接続され負極性
    の温度係数を有する抵抗素子であることを特徴とする光
    結合素子。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の光結合素子において、 前記温度センサが前記受光素子に直列に接続され正極性
    の温度係数を有する抵抗素子であることを特徴とする光
    結合素子。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の光結合素子において、 前記駆動用素子がフォトトランジスタのトランジスタ部
    から成ると共に該フォトトランジスタの受光部が前記受
    光素子を成し、前記温度センサが前記フォトトランジス
    タのトランジスタ部のベース−エミツタ間に接続され負
    極性の温度係数を有する抵抗素子であることを特徴とす
    る光結合素子。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の光結合素子において、 前記温度センサが前記発光素子に直列に接続され正極性
    の温度係数を有する抵抗素子であることを特徴とする光
    結合素子。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の光結合素子において、 前記温度センサが前記発光素子に並列に接続され負極性
    の温度係数を有する抵抗素子であることを特徴とする光
    結合素子。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の光結合素子において、 前記温度センサが前記発光素子に並列に接続された複数
    個のシリコンダイオードであることを特徴とする光結合
    素子。
  8. 【請求項８】 入力側に発光素子を有し、出力側に駆動
    用素子、前記発光素子からの光を受けて前記駆動用素子
    をオンする受光素子、前記受光素子に直列に接続された
    サイリスタおよび前記サイリスタをオンする負極性の温
    度係数を有する抵抗素子を有することを特徴とする光結
    合素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476850B1 (en) 2021-03-23 2022-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor relay device

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3565322B2 (ja) 1999-10-15 2004-09-15 シャープ株式会社 光結合素子
US7129653B2 (en) * 2004-09-30 2006-10-31 Hubbell Incorporated Self-contained, self-snubbed, HID dimming module that exhibits non-zero crossing detection switching
JP2006196598A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Sharp Corp ソリッドステートリレー、電子機器及びソリッドステートリレーの製造方法
US7679223B2 (en) 2005-05-13 2010-03-16 Cree, Inc. Optically triggered wide bandgap bipolar power switching devices and circuits
WO2007080526A1 (en) * 2006-01-09 2007-07-19 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Light sensor with integrated temperature sensor functionality
KR100763863B1 (ko) * 2006-11-06 2007-10-05 한국 고덴시 주식회사 포토 트라이악의 구조
DE102008057347A1 (de) * 2008-11-14 2010-05-20 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische Vorrichtung
US20100327194A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Jian Xu Multi-bit use of a standard optocoupler

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3996475A (en) * 1975-07-28 1976-12-07 Rodriguez Edward T Photoelectric controlling
US4121122A (en) * 1976-12-22 1978-10-17 Kurt Pokrandt Current sensing circuitry
US4143287A (en) * 1977-09-19 1979-03-06 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Photo coupling line isolation circuit
JPS54125912A (en) * 1978-03-24 1979-09-29 Toshiba Corp Photo thyristor coupler circuit
US4361798A (en) * 1980-10-27 1982-11-30 Pitney Bowes Inc. System for extending the voltage range of a phase-fired triac controller
GB2099978A (en) * 1981-05-11 1982-12-15 Rolls Royce Gas turbine engine combustor
JPS58101477A (ja) * 1981-12-11 1983-06-16 Sanyo Electric Co Ltd 自己保持型光結合器
US4535251A (en) * 1982-12-21 1985-08-13 International Rectifier Corporation A.C. Solid state relay circuit and structure
FR2569915B3 (fr) * 1984-08-28 1986-09-05 Baudry Jean Perfectionnement aux variateurs electroniques fonctionnant par controle de phase
JPS622717A (ja) * 1985-06-28 1987-01-08 Hayashibara Takeshi 突入電流制限回路
US5216303A (en) * 1991-08-06 1993-06-01 Lu Chao Cheng Double solid state relay
JP2807388B2 (ja) * 1993-03-19 1998-10-08 株式会社東芝 フォトカプラ装置
JP2812874B2 (ja) * 1994-04-25 1998-10-22 シャープ株式会社 光結合素子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476850B1 (en) 2021-03-23 2022-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor relay device
US11916547B2 (en) 2021-03-23 2024-02-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor relay device

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