JPH0356059Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は光結合絶縁素子、特に高電圧用の絶縁
耐力の大きい光結合絶縁素子に関する。

〔従来の技術〕

電気信号の絶縁を例えば発行ダイオードのよう
な電気・光変換素子を入力側とし、例えばホトト
ランジスタのような光・電気変換素子を出力側と
して相い対向して配置して、光を介して行う光結
合絶縁素子がひろく用いられている。

この光結合絶縁素子において、入力側と出力側
との絶縁耐電圧を高める場合は従来第２図に示す
構造が用いられている。すなわち発光ダイオード
１とホトトランジスタ２を絶縁円筒３を介して相
い対向して構成される。発光ダイオード１で電気
信号を光に変換して、この光が絶縁円筒３の内部
を通つてホトトランジスタ２に照射され、ホトト
ランジスタ２によつてこの光が電気信号に変換さ
れる。入力側の発光ダイオード１と、出力側のホ
トトランジスタ２との絶縁耐力は絶縁円筒３の中
の空気の長さによつて決定される。従つて絶縁耐
力を高めるためには絶縁円筒３の絶縁に有効な距
離ｄ２を長くする必要がある。

ところがこの距離ｄ２を長くすると、距離ｄ２
の二乗に反比例してホトトランジスタ２に到達す
る光量が減少するので入力電流に対する出力電流
の比率（以下伝達率と称する）が減少する問題が
ある。また距離ｄ２が長くなると発光ダイオード
１の光線軸とホトトランジスタ２の受光最適軸と
が同一直線状よりずれた場合の伝達率の減少が著
しい。

〔考案が解決すべき課題〕

本考案は光軸合わせの調整が容易であり、耐電
圧を任意の値まで高くしつつ、伝達効率を高く保
ち、かつ比較的少量の製作に適した光結合絶縁素
子を得ることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

以上のべた課題を解決するため、本考案では厚
みに比べて大きい辺を有する平板状の透明絶縁板
と、この透明絶縁板の一方の面のほぼ中央の一点
を中心として円形平板部を囲んで切削された第１
の環状溝と、この環状溝と同心円で透明絶縁板の
他方の面に形成され第２の円形平板部を囲んで切
削された第２の環状溝と、第１の環状溝に嵌合す
る第１の支持環と、この第１の支持環に嵌合し内
壁面に接着する発光ダイオードと、第２の環状溝
に嵌合する第２の支持環と、この第２の支持環に
嵌合し内壁面に接着するホトトランジスタとから
なり、 発光ダイオードから発生した光信号が第１の円
形平板部と第２の円形平板部とを経由してホトト
ランジスタへと伝達されることを特徴とする光結
合絶縁素子を提案するものである。

また、透明絶縁板の側面に溝を形成することも
あわせて提案するものである。

〔作用〕

このように構成された光結合絶縁素子は透明絶
縁板により対向する発光ダイオードとホトトラン
ジスタとの間の光信号を両面の円形平板部を経て
ほとんど損失なく伝達させる共に、両素子間の距
離を短縮した状態で任意の値の高電圧の電気絶縁
を有効に行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例を示す図である。電
気・光変換素子である発光ダイオード１と光・電
気変換素子であるホトトランジスタ２が、ほぼ円
形で厚みに比べて円形面積の大きな透明絶縁板４
の両面に相い対向している。発光ダイオード１は
その側面を支持環５により接着剤６で固定され
る。そしてその支持環５は、透明絶縁板４の中央
に支持環５の内径にほぼ等しい円状の円形平板部
７を残して環状溝８を切削しておき、この環状溝
８の中へ填め込み、接着する。

同様にしてホトトランジスタ２はその側面を支
持環９はにより接着剤１０で固定される。そして
その支持環９は、透明絶縁板４の中央に支持環９
の内径にほぼ等しく、かつ円形平板部７と同軸の
円形平板部１１を残して環状溝２を切削してお
き、この環状溝１２の中へ填め込み、接着する。

透明絶縁板４は例えばアクリル樹脂あるいはポ
リカーボネート樹脂あるいはガラスのような無色
で良好な透明度を有し、かつ電気絶縁性の優れた
樹脂等を使用し、ほぼ円形とする。そして透明絶
縁板４の断面には溝１３をほぼ円形に切削してお
く。

このように構成された本考案による光結合絶縁
素子において、発光ダイオード１より発生した光
信号は透明絶縁板４上の円形平板部７より入光し
て、円形平板部１１を通過してホトトランジスタ
２に到達する。これらの光信号の通過する円形平
板部７と１１はいずれもその表面については平坦
度を変化させるような追加加工をしていないの
で、表面における光の透過損失が少ない。

そして透明絶縁板４上の環状溝８と１２は同軸
上に配置できるのでこれらに填め込まれる支持環
５と９とは同様に同軸上に配置される。したがつ
て支持環５に填め込まれた発光ダイオード１と、
支持環９に填め込まれたホトトランジスタ２は容
易に同軸上に配置される。

発光ダイオード１とホトトランジスタ２との間
の電気絶縁は透明絶縁板４の厚さで空気より数倍
ないし10倍補強される。したがつて第２図に示す
距離ｄ１は空気絶縁の場合の数分の一ないし10分
の一に短縮できる。また沿面絶縁については、発
光ダイオード１より透明絶縁板４の縁４１から溝
１３、縁４２を回つてホトトランジスタ２に至る
沿面距離で絶縁される。

第１図において透明絶縁板４と支持環５，９は
それぞれ別に製作されたものを組み立て、構成さ
れるが、大量生産の場合はアクリル樹脂等の一体
成形により構成してもよい。

第１図においては透明絶縁板４は一枚で構成さ
れているが絶縁耐圧をさらに高くするため、複数
重ね合わせることもできる。あるいは透明絶縁板
をレンズの断面形状にすることもできる。

透明絶縁板４はその形状については沿面絶縁距
離を有効に保つために円形が好ましいが、楕円ま
たは矩形であつても同様の作用をする。

透明絶縁板４の側面に設けられた溝１３は沿面
絶縁距離を長くするためのものであり、必要の場
合は溝１３を複数にしてもよい。この溝１３の深
さは光信号の経路たる円形平板部７と１１とを結
ぶ空間には入り込まない範囲に抑える必要があ
る。溝１３は透明絶縁板４の円の面に設けること
もできる。沿面絶縁距離をそれほど長くする必要
がない場合は、溝１３を省いてもよい。

尚、第１図に示されていないが、この光結合絶
縁素子はその外周を包絡して外部からの光線が加
わらないような光線遮蔽手段を、必要な場合には
備える。具体的にはたとえば黒色のエポキシ樹脂
でモールドする方法がある。

〔考案の効果〕

以上のように構成された本考案による光結合絶
縁素子は任意の値の高電圧に対して簡単な構造に
より電気絶縁耐力を保ちつつ、入力側の発光ダイ
オードと出力側のホトトランジスタとの物理的距
離を数分の一ないし10分の一に短縮できる。した
がつて伝達率を10倍以上向上できる効果がある。
特に10kV以上の耐電圧を要する場合に本考案に
よる光結合絶縁素子は有効である。また入力側と
出力側との距離が短縮されたため、光軸合わせが
容易となり、光軸のずれに対する伝達率の変化も
小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による光結合絶縁素子の一実施
例を示し、第２図は従来の光結合絶縁素子を示
す。 １……発光ダイオード、２……ホトトランジス
タ、３……絶縁円筒、４……透明絶縁板、５……
支持環、６……接着剤、７……円形平板部、８…
…環状溝、９……支持環、１０……接着剤、１１
……円形平板部、１２……環状溝、１３……溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 厚みに比べて大きい辺を有する平板状の透明
   絶縁板と、 この透明絶縁板の一方の面のほぼ中央の一点
   を中心として第１の円形平板部を囲んで切削さ
   れた第１の環状溝と、 この環状溝と同心円で、前記透明絶縁板の他
   方の面に形成され、第２の円形平板部を囲んで
   切削された第２の環状溝と、 第１の環状溝に嵌合する第１の支持環と、 この第１の支持環に嵌合し、内壁面に接着す
   る発光ダイオードと、 第２の環状溝に嵌合する第２の支持環と、 この第２の支持環に嵌合し、内壁面に接着す
   るホトトランジスタとからなり、 前記発行ダイオードから発生した光信号が第
   １の円形平板部と第２の円形平板部とを経由し
   て前記ホトトランジスタへと伝達されることを
   特徴とする光結合絶縁素子。 (2) 前記透明絶縁板の側面に溝を形成することを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の光結合絶縁素子。