[發(fā)明專利]光耦合裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010123484.0
• 申請(qǐng)日: 2010-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN101872761A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大村英一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 歐姆龍株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L25/16
• 分類號(hào): H01L25/16;H01L31/101;H03K17/78
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光耦合裝置。本發(fā)明的光耦合裝置是經(jīng)由光信號(hào)將一端子與另一端子電結(jié)合的光耦合裝置。具體來說，涉及通過將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)，由此，在保證輸入與輸出之間的絕緣的同時(shí)，使其間電結(jié)合的光耦合裝置。

背景技術(shù)

(兩種類型的光耦合裝置)

圖1和圖2表示光耦合裝置的兩種類型。圖1為對(duì)向型光耦合裝置的剖面圖，圖2為并置型光耦合裝置的剖面圖。

圖1所示的對(duì)向型光耦合裝置11的結(jié)構(gòu)為，安裝在引線架12，13上的發(fā)光元件14和受光元件15上下相互相對(duì)，通過透光性樹脂16將發(fā)光元件14和受光元件15之間密封，再通過非透光性的密封樹脂17將透光性樹脂16的外側(cè)密封。然后，通過發(fā)光元件14將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，使由發(fā)光元件14射出的光信號(hào)入射到受光元件15，由此，使發(fā)光元件14與受光元件15光學(xué)性地耦合，再通過受光元件15將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)。根據(jù)這種的結(jié)構(gòu)，既能夠使引線架12，13之間電絕緣，也能夠?qū)㈦娦盘?hào)從輸入側(cè)的引線架12向輸出側(cè)的引線架13傳送。

在對(duì)向型光耦合裝置11中，由于發(fā)光元件14射出的光信號(hào)能夠通過透光性樹脂16的內(nèi)部直接入射到受光元件15，因此，具有發(fā)光元件14與受光元件15之間的光耦合效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是，其反面，由于安裝發(fā)光元件14的引線架12與安裝發(fā)光元件15的引線架13呈上下相對(duì)的立體結(jié)構(gòu)，因此，具有制作成本昂貴的問題。

圖2所示的并置型光耦合裝置21的結(jié)構(gòu)為，在引線架22，23各前端部的同一方向面上分別安裝發(fā)光元件24和受光元件25，透光性樹脂26以覆蓋發(fā)光元件24和受光元件25的方式形成為圓頂狀，再通過非透光性的密封樹脂27將透光樹脂26的外側(cè)密封。然后，通過發(fā)光元件24將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，使發(fā)光元件24射出的光信號(hào)在透光性樹脂26及密封樹脂27的界面被反射并入射到受光元件25，由此，使發(fā)光元件24與受光元件光學(xué)性地耦合。通過受光元件25將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)。在這種結(jié)構(gòu)中，也能夠使引線架22，23之間電絕緣，同時(shí)將電信號(hào)從輸入側(cè)的引線22向輸出側(cè)的引線架23傳送。

在這種并置型光耦合裝置21中，由于從發(fā)光元件24發(fā)出的光信號(hào)在透光性樹脂26的界面被反射后導(dǎo)入到受光元件25，因此，由于透光性樹脂26的界面的光信號(hào)的泄漏或吸收，發(fā)光元件24和受光元件25之間的光耦合效率容易降低。但是，在并置型光耦合裝置21中，發(fā)光元件24和受光元件25在引線架22，23的前端部(元件安裝部分)配置在同一方向的面上，因此，容易進(jìn)行發(fā)光元件24和受光元件25向引線架22，23的焊接(ダイボンド)及接合線28，29的接線等，具有制作成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

(光電動(dòng)勢(shì)的提高和光電流的改進(jìn))

接下來，對(duì)為提高光耦合裝置的光電動(dòng)勢(shì)而一般使用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。光耦合裝置的受光元件通常很少由單一的受光單元形成，而是將多個(gè)受光單元排列形成受光區(qū)域，且將各受光單元串聯(lián)連接。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，整體的光電動(dòng)勢(shì)為單個(gè)受光單元的光電動(dòng)勢(shì)的總和，因此，能夠得到大的光電動(dòng)勢(shì)。

但是，在多個(gè)受光單元串聯(lián)連接的情況下，各受光單元產(chǎn)生的光電流必須均等。這是因?yàn)榱鹘?jīng)串聯(lián)連接的受光單元整體的光電流被多個(gè)受光單元中最小的光電流所限制。

因此，為了增大接受光時(shí)流經(jīng)受光元件的光電流而使光耦合裝置的效率達(dá)到最好的狀態(tài)，各受光單元所產(chǎn)生的光電流就必須均等，因此，各受光單元的受光量也必須均等。作為使各受光單元的受光量均等的方法，可使用將受光單元的面積最佳化的方法。

對(duì)向型的光耦合裝置11中，如圖3(a)所示，通常是將16個(gè)受光單元a、b、c布置成格子狀，從而形成受光元件15，將中央部的受光單元a的面積縮小并且增大周邊部的受光單元c的受光面積。這樣的結(jié)構(gòu)記載于專利文獻(xiàn)1中。通常由于光的強(qiáng)度與距離的平方成正比，因此，通過使受光單元的面積在中央部減小，在周邊部增大，由此，可以使各受光單元的受光量均等化，這樣，光電流增大，能夠提高光耦合裝置的效率。

另外，在專利文獻(xiàn)1中公開的對(duì)向型光耦合裝置11中，如圖3(b)所示，增大了中央部的受光單元a的面積，并且減小了周邊部的受光單元c的面積。這是考慮到了在透光性樹脂16和密封樹脂17的界面被反射后入射到受光單元a、b、c的光信號(hào)。