(57)【要約】【課題】半導体リレーにおいて、ＬＥＤの駆動電力の低減を図る。【解決手段】半導体リレー１は、ＬＥＤ２を駆動回路３により駆動して発光させ、ＬＥＤ２から発光された光を受光部４により受光する。駆動回路３は、バイポーラトランジスタ３１と、コイル３２と、ダイオード３３等を有する。バイポーラトランジスタ３１は、導通状態と非導通状態とに切換えられ、導通状態のときに、電源からＬＥＤ２に電流が供給される状態にし、非導通状態のときに、電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態にする。コイル３２は、ＬＥＤ２に直列に接続されており、バイポーラトランジスタ３１が導通状態から非導通状態になったときに、自己誘導作用によって誘導起電力を発生する。ダイオード３３は、ＬＥＤ２及びコイル３２に並列に接続されており、バイポーラトランジスタ３１が非導通状態のときに、コイル３２が発生する誘導起電力によって、ＬＥＤ２に電流を還流させる。【選択図】図１
2013106311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを駆動回路により駆動して発光させ、前記ＬＥＤから発光された光を受光部により受光する半導体リレーにおいて、
前記駆動回路は、
導通状態と非導通状態とに切換えられ、導通状態のときに、電源から前記ＬＥＤに電流が供給される状態にし、非導通状態のときに、電源から前記ＬＥＤに電流が供給されない状態にする電流供給用スイッチング素子と、
前記電流供給用スイッチング素子が導通状態から非導通状態になったときに、自己誘導作用によって誘導起電力を発生するコイルと、
前記電流供給用スイッチング素子が非導通状態のときに、前記コイルが発生する誘導起電力によって、前記ＬＥＤに電流を還流させる還流素子とを有する、ことを特徴とする半導体リレー。
【請求項２】
前記ＬＥＤ、前記駆動回路、前記受光部は、パッケージに収納されて一体化されている、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体リレー。
【請求項３】
前記コイルは、前記ＬＥＤに直列に接続されており、
前記還流素子は、ダイオードであり、前記ＬＥＤ及び前記コイルに並列に接続されており、アノードが前記ＬＥＤのカソード側に接続され、カソードが前記ＬＥＤのアノード側に接続されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体リレー。
【請求項４】
前記駆動回路は、発振回路をさらに備え、
前記電流供給用スイッチング素子は、トランジスタであり、前記発振回路の発振出力によって導通状態と非導通状態とに切換えられる、ことを特徴とする請求項３に記載の半導体リレー。
【請求項５】
前記コイルは、前記ＬＥＤに直列に接続されており、
前記還流素子は、導通状態と非導通状態とに切換えられる還流用スイッチング素子であり、前記ＬＥＤ及び前記コイルに並列に接続されており、前記電流供給用スイッチング素子が導通状態のときに非導通状態になると共に、前記電流供給用スイッチング素子が非導通状態のときに導通状態となるように、導通状態と非導通状態とに切換えられる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体リレー。
【請求項６】
前記駆動回路は、
発振回路と、
前記発振回路の発振出力に基いて、電圧がローレベルとハイレベルとに交互に変化する第１の出力及び第２の出力を出力するデッドタイム生成回路とをさらに備え、
前記電流供給用スイッチング素子は、前記デッドタイム生成回路の第１の出力によって、導通状態と非導通状態とに切換えられ、
前記還流用スイッチング素子は、前記デッドタイム生成回路の第２の出力によって、導通状態と非導通状態とに切換えられ、
前記デッドタイム生成回路は、前記電流供給用スイッチング素子及び前記還流用スイッチング素子が同時に導通状態にならないように、前記第１の出力及び第２の出力を出力する、ことを特徴とする請求項５に記載の半導体リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光駆動による絶縁構造を持つ（光結合型の）半導体リレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光結合型の半導体リレーは、ＬＥＤを駆動して発光させ、ＬＥＤから発光された光を受光部により受光するようになっている。ＬＥＤの駆動は、ＬＥＤに電流を流すことにより行われる。このような半導体リレーにおいて、ＬＥＤの駆動電流（ＬＥＤに流す電流）を所望の電流値にするために、制限抵抗を使用（制限抵抗をＬＥＤに直列に接続）したものがある。また、このような半導体リレーにおいて、制限抵抗とＬＥＤの間にスイッチング素子を設け、このスイッチング素子を発振回路の発振出力を用いてスイッチングすることにより、ＬＥＤを間欠駆動するようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表昭５８−５０１９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来の半導体リレーにおいては、制限抵抗を使用（制限抵抗をＬＥＤに直列に接続）しているため、制限抵抗での発熱による電力損失がある。すなわち、制限抵抗での発熱による電力損失の分だけ、ＬＥＤの駆動電力が無駄に大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤの駆動電力の低減を図ることができる半導体リレーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の半導体リレーは、ＬＥＤを駆動回路により駆動して発光させ、ＬＥＤから発光された光を受光部により受光する半導体リレーにおいて、駆動回路は、導通状態と非導通状態とに切換えられ、導通状態のときに、電源からＬＥＤに電流が供給される状態にし、非導通状態のときに、電源からＬＥＤに電流が供給されない状態にする電流供給用スイッチング素子と、電流供給用スイッチング素子が導通状態から非導通状態になったときに、自己誘導作用によって誘導起電力を発生するコイルと、電流供給用スイッチング素子が非導通状態のときに、コイルが発生する誘導起電力によって、ＬＥＤに電流を還流させる還流素子とを有する、ものである。
【０００７】
本発明の半導体リレーにおいて、ＬＥＤ、駆動回路、受光部は、パッケージに収納されて一体化されている、ものが好ましい。
【０００８】
また、本発明の半導体リレーにおいて、コイルは、ＬＥＤに直列に接続されており、還流素子は、ダイオードであり、ＬＥＤ及びコイルに並列に接続されており、アノードがＬＥＤのカソード側に接続され、カソードがＬＥＤのアノード側に接続されている、ものが好ましい。
【０００９】
また、本発明の半導体リレーにおいて、駆動回路は、発振回路をさらに備え、電流供給用スイッチング素子は、トランジスタであり、発振回路の発振出力によって導通状態と非導通状態とに切換えられる、ものが好ましい。
【００１０】
また、本発明の半導体リレーにおいて、コイルは、ＬＥＤに直列に接続されており、還流素子は、導通状態と非導通状態とに切換えられる還流用スイッチング素子であり、ＬＥＤ及びコイルに並列に接続されており、電流供給用スイッチング素子が導通状態のときに非導通状態になると共に、電流供給用スイッチング素子が非導通状態のときに導通状態となるように、導通状態と非導通状態とに切換えられる、ものが好ましい。
【００１１】
また、本発明の半導体リレーにおいて、駆動回路は、発振回路と、発振回路の発振出力に基いて、電圧がローレベルとハイレベルとに交互に変化する第１の出力及び第２の出力を出力するデッドタイム生成回路とをさらに備え、電流供給用スイッチング素子は、デッドタイム生成回路の第１の出力によって、導通状態と非導通状態とに切換えられ、還流用スイッチング素子は、デッドタイム生成回路の第２の出力によって、導通状態と非導通状態とに切換えられ、デッドタイム生成回路は、電流供給用スイッチング素子及び還流用スイッチング素子が同時に導通状態にならないように、第１の出力及び第２の出力を出力する、ものが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来のような制限抵抗を使用しておらず、従来のような制限抵抗での発熱による電力損失がないので、ＬＥＤの駆動電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体リレーの構成を示す電気回路図。
【図２】同半導体リレーの各部の出力を示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体リレーの構成を示す電気回路図。
【図４】同半導体リレーの各部の出力を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態による半導体リレーについて図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態による半導体リレーの構成を示す。半導体リレー１は、光駆動による絶縁構造を持つ（光結合型の）半導体リレーである。半導体リレー１は、ＬＥＤ２と、駆動回路３と、受光部４とを備える。駆動回路３は、バイポーラトランジスタ（電流供給用スイッチング素子）３１と、コイル３２と、ダイオード（還流素子）３３と、発振回路３４と、ＡＮＤ回路３５とを有する。受光部４は、太陽電池４１と、２つの電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂと、充放電回路４３とを有する。
【００１５】
また、半導体リレー１は、ＬＥＤ２、駆動回路３、及び受光部４を収納するパッケージ（不図示）を備え、ＬＥＤ２、駆動回路３、及び受光部４は、パッケージに収納されて一体化されている。また、半導体リレー１は、パッケージの外部から半導体リレー１に電源を入力するための入力端子５１、５２と、受光部４の受光出力（半導体リレー１の出力）をパッケージの外部に出力するための出力端子５３、５４とを備える。
【００１６】
半導体リレー１は、入力端子５１から電源が入力されることにより動作し、ＬＥＤ２を駆動回路３により駆動して発光させ、ＬＥＤ２から発光された光を受光部４により受光するようになっている。そして、半導体リレー１は、受光部４の受光出力を出力端子５３、５４から出力するようになっている。
【００１７】
ＬＥＤ２は、入力端子５１と入力端子５２との間に接続されており、アノードが入力端子５１に接続され、カソードがコイル３２及びバイポーラトランジスタ３１を介して入力端子５２に接続されている。
【００１８】
バイポーラトランジスタ３１は、ＬＥＤ２と入力端子５２との間に接続されており、コレクタがコイル３２を介してＬＥＤ２のカソードに接続され、エミッタが入力端子５２に接続され、ベースがＡＮＤ回路３５に接続されている。バイポーラトランジスタ３１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、ベースに入力される電圧によって、導通状態と非導通状態とに切換えられる。すなわち、バイポーラトランジスタ３１は、ベース・エミッタ間の電位差が所定のプラスの電位差未満であるときに、非導通状態になり、ベース・エミッタ間の電位差が所定のプラスの電位差以上であるときに、導通状態になる。
【００１９】
コイル３２は、ＬＥＤ２とバイポーラトランジスタ３１との間に接続されており、一端がＬＥＤ２のカソードに接続され、他端がバイポーラトランジスタ３１のコレクタに接続されている。すなわち、コイル３２は、ＬＥＤ２に直列に接続されている。
【００２０】
ダイオード３３は、アノードがコイル３２の他端に接続され、カソードがＬＥＤ２のアノードに接続されている。すなわち、ダイオード３３は、ＬＥＤ２及びコイル３２に並列に接続されており、アノードがコイル３２を介してＬＥＤ２のカソード側に接続され、カソードがＬＥＤ２のアノード側に接続されている。
【００２１】
発振回路３４は、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１が入力され、電源電圧ＩＮ−１よって動作して、発振出力ＶＯＳを出力する。すなわち、発振回路３４は、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１が＋５．０Ｖのときに、所定の周波数で発振し、発振出力ＶＯＳとして、所定の周波数でローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力を出力する。また、発振回路３４は、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１が＋５．０Ｖ未満のときには、発振を停止し、発振出力ＶＯＳとして、ローレベルを持続する出力を出力する。
【００２２】
ＡＮＤ回路３５は、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１、及び発振回路３４の発振出力ＶＯＳが入力され、電源電圧ＩＮ−１のレベル及び発振出力ＶＯＳのレベルに応じて、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１を出力する。すなわち、ＡＮＤ回路３５は、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１がハイレベル（＋５．０Ｖ）であり、かつ、発振回路３４の発振出力ＶＯＳがハイレベルのときに、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１として、ハイレベルの出力を出力する。また、ＡＮＤ回路３５は、それ以外のとき（入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１がローレベルであるか、又は、発振回路３４の発振出力ＶＯＳがローレベルであるとき）に、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１として、ローレベルの出力を出力する。
【００２３】
従って、ＡＮＤ回路３５は、電源電圧ＩＮ−１がハイレベルを持続し、かつ、発振出力ＶＯＳがローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力であるときに、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１として、ローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力を出力する。また、ＡＮＤ回路３５は、電源電圧ＩＮ−１がローレベルを持続するか、又は、発振出力ＶＯＳがローレベルを持続する出力であるときに、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１として、ローレベルを持続する出力を出力する。
【００２４】
ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１は、バイポーラトランジスタ３１のベースに入力される。従って、バイポーラトランジスタ３１は、ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１によって（発振回路３４の発振出力ＶＯＳによって）、導通状態と非導通状態とに切換えられる。
【００２５】
太陽電池４１は、光を受光することにより、光起電力を発生する素子である。太陽電池４１は、ＬＥＤ２が発光したときに、ＬＥＤ２から発光された光を受光するようになっている。従って、太陽電池４１は、ＬＥＤ２が発光したときに、ＬＥＤ２から発光された光を受光して、光起電力を発生する。太陽電池４１は、充放電回路４３に接続されている。
【００２６】
２つの電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、出力端子５３、５４間に接続されている。すなわち、電界効果トランジスタ４２ａは、ドレインが出力端子５３に接続され、ソースが電界効果トランジスタ４２ｂのソースに接続され、ゲートが充放電回路４３に接続されている。また、電界効果トランジスタ４２ｂは、ドレインが出力端子５４に接続され、ソースが電界効果トランジスタ４２ａのソースに接続され、ゲートが充放電回路４３に接続されている。電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、各々、エンハンスメント型のＮ型の電界効果トランジスタであり、ゲートに入力される電圧によって、導通状態と非導通状態とに切換えられる。すなわち、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、各々、ゲート・ソース間の電位差が所定のプラスの電位差未満であるときに、非導通状態になり、ゲート・ソース間の電位差が所定のプラスの電位差以上であるときに、導通状態になる。
【００２７】
充放電回路４３は、太陽電池４１が発生する光起電力によって動作して、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂのゲートに電荷を充放電する。すなわち、充放電回路４３は、太陽電池４１が光起電力を発生しているときに、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂのゲートに電荷を充電し、太陽電池４１が光起電力を発生していないときに、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂのゲートの電荷を放電する。
【００２８】
図２は、半導体リレー１の各部の出力を示す。半導体リレー１は、以下のように動作する。
【００２９】
まず、入力端子５１に電源（＋５．０Ｖ）が入力されていないときには、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１は、ローレベル（０Ｖ）である。従って、発振回路３４は動作を停止しており、発振回路３４の発振出力ＶＯＳは、ローレベルを持続する出力となっている。ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１も、ローレベルを持続する出力となっている。
【００３０】
ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１がローレベルに持続されていることにより、バイポーラトランジスタ３１は、非導通状態に持続されている。そして、バイポーラトランジスタ３１は、非導通状態に持続されていることにより、電源から（入力端子５１から）ＬＥＤ２に電流が供給されない状態を持続している。
【００３１】
電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態が持続されていることにより、ＬＥＤ２には電流が流れない。ＬＥＤ２の駆動電圧ＶＤは、０Ｖに持続されている。従って、ＬＥＤ２は、発光しない。
【００３２】
ＬＥＤ２が発光しないことにより、太陽電池４１は、光を受光せず、光起電力を発生しない。従って、充放電回路４３は、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂのゲートに電荷を充電せず、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、非導通状態を持続し、出力端子５３、５４間の抵抗Ｒｏｎは、高い値を持続する。
【００３３】
そして、入力端子５１に電源（＋５．０Ｖ）が入力されると、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１は、ハイレベル（＋５．０Ｖ）になる。これにより、発振回路３４は動作を開始して、発振回路３４の発振出力ＶＯＳは、所定の周波数でローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力となる。ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１も、発振出力ＶＯＳと同じ所定の周波数でローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力となる。
【００３４】
ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１が所定の周波数でローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力となることにより、バイポーラトランジスタ３１は、所定の周波数で導通状態と非導通状態とに切換えられる。そして、バイポーラトランジスタ３１は、このように導通状態と非導通状態とに切換えられることにより、導通状態のときに、電源から（入力端子５１から）ＬＥＤ２に電流が供給される状態にする。また、非導通状態のときに、電源から（入力端子５１から）ＬＥＤ２に電流が供給されない状態にする。つまり、バイポーラトランジスタ３１は、所定の周波数で、電源からＬＥＤ２に電流が供給される状態と、電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態とに切換える。
【００３５】
このとき、コイル３２は、バイポーラトランジスタ３１が導通状態から非導通状態になると、すなわち、電源からＬＥＤ２に電流が供給されている状態から、電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態になると、自己誘導作用によって誘導起電力を発生する。そして、ダイオード３３は、バイポーラトランジスタ３１が非導通状態のときに、すなわち、電源からＬＥＤ２に電流が供給されていないときに、コイル３２が発生する誘導起電力によって、ＬＥＤ２に電流を還流させる。
【００３６】
これにより、電源からＬＥＤ２に電流が供給される状態と、コイル３２からダイオード３３を経由してＬＥＤ２に電流が還流される状態とが繰り返され、ＬＥＤ２に電流が流れ続ける。ＬＥＤ２の駆動電圧ＶＤは、ほぼ一定の所定の電圧値となる。ＬＥＤ２の駆動電流（ＬＥＤ２に流れる電流）は、ほぼ一定の所定の電流値となる。このようにＬＥＤ２に電流が流れ続けることにより、ＬＥＤ２は、発光する。ＬＥＤ２の駆動電流は、発振出力ＶＯＳのデューティ比や周波数を変えることにより、所望の電流値となるように設定される。
【００３７】
ＬＥＤ２が発光することにより、太陽電池４１は、ＬＥＤ２からの光を受光して、光起電力を発生する。これにより、充放電回路４３は、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂのゲートに電荷を充電し、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、導通状態となる。従って、出力端子５３、５４間の抵抗Ｒｏｎは、低い値となる。
【００３８】
その後、入力端子５１に電源（＋５．０Ｖ）が入力されなくなると、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１は、ローレベル（０Ｖ）になる。これにより、発振回路３４は動作を停止して、発振回路３４の発振出力ＶＯＳは、ローレベルを持続する出力となる。ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１も、ローレベルを持続する出力となる。
【００３９】
ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１がローレベルに持続されることにより、バイポーラトランジスタ３１は、非導通状態に持続されることになる。そして、バイポーラトランジスタ３１は、非導通状態に持続されることにより、電源から（入力端子５１から）ＬＥＤ２に電流が供給されない状態を持続することになる。
【００４０】
電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態が持続されることにより、コイル３２は、自己誘導作用による誘導起電力を発生しなくなり、ダイオード３３は、ＬＥＤ２に電流を還流させなくなる。これにより、ＬＥＤ２には、電流が流れなくなる。ＬＥＤ２の駆動電圧ＶＤは、０Ｖになる。これにより、ＬＥＤ２は、発光を停止する。
【００４１】
ＬＥＤ２が発光を停止することにより、太陽電池４１は、光を受光しなくなり、光起電力を発生しなくなる。これにより、充放電回路４３は、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂのゲートの電荷を放電し、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、非導通状態となる。従って、出力端子５３、５４間の抵抗Ｒｏｎは、高い値となる。
【００４２】
本実施形態の半導体リレー１によれば、従来のような制限抵抗を使用しておらず、従来のような制限抵抗での発熱による電力損失がないので、ＬＥＤ２の駆動電力の低減を図ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態において、バイポーラトランジスタ３１に代えて、電界効果トランジスタが用いられてもよい。また、バイポーラトランジスタ３１は、入力端子５１とＬＥＤ２との間に接続されていてもよい。また、コイル３２は、入力端子５１とＬＥＤ２との間に接続されていてもよい。また、２つの電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂに代えて、１つの電界効果トランジスタが出力端子５３、５４間に接続されていてもよい。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態による半導体リレーの構成を示す。本実施形態の半導体リレー１は、駆動回路３の構成が上記第１の実施形態と異なっている。本実施形態における他の構成については、上記第１の実施形態と同様である。
【００４５】
本実施形態では、駆動回路３は、電界効果トランジスタ（電流供給用スイッチング素子）３７と、コイル３２と、電界効果トランジスタ（還流素子、還流用スイッチング素子）３８と、発振回路３４と、ＡＮＤ回路３５と、デッドタイム生成回路３９を有する。
【００４６】
すなわち、本実施形態では、駆動回路３は、電流供給用スイッチング素子として、上記第１の実施形態におけるバイポーラトランジスタ３１に代えて、電界効果トランジスタ３７を有する。また、駆動回路３は、還流素子として、上記第１の実施形態におけるダイオード３３に代えて、電界効果トランジスタ３８を有する。また、駆動回路３は、上記第１の実施形態の構成に加え、デッドタイム生成回路３９をさらに有する。
【００４７】
ＬＥＤ２は、入力端子５１と入力端子５２との間に接続されており、アノードが電界効果トランジスタ３７及びコイル３２を介して入力端子５１に接続され、カソードが入力端子５２に接続されている。
【００４８】
電界効果トランジスタ３７は、入力端子５１とＬＥＤ２との間に接続されており、ソースが入力端子５１に接続され、ドレインがコイル３２を介してＬＥＤ２のアノードに接続され、ゲートがデッドタイム生成回路３９に接続されている。電界効果トランジスタ３７は、デプレッション型のＰ型の電界効果トランジスタであり、ゲートに入力される電圧によって、導通状態と非導通状態とに切換えられる。すなわち、電界効果トランジスタ３７は、ゲート・ソース間の電位差が所定のプラスの電位差未満であるときに、導通状態になり、ゲート・ソース間の電位差が所定のプラスの電位差以上であるときに、非導通状態になる。
【００４９】
コイル３２は、電界効果トランジスタ３７とＬＥＤ２との間に接続されており、一端が電界効果トランジスタ３７のドレインに接続され、他端がＬＥＤ２のアノードに接続されている。すなわち、コイル３２は、ＬＥＤ２に直列に接続されている。
【００５０】
電界効果トランジスタ３８は、ドレインがコイル３２の一端に接続され、ソースがＬＥＤ２のカソードに接続されている。すなわち、電界効果トランジスタ３８は、コイル３２及びＬＥＤ２に並列に接続されており、ドレインがコイル３２を介してＬＥＤ２のアノード側に接続され、ソースがＬＥＤ２のカソード側に接続されている。電界効果トランジスタ３８は、エンハンスメント型のＮ型の電界効果トランジスタであり、ゲートに入力される電圧によって、導通状態と非導通状態とに切換えられる。すなわち、電界効果トランジスタ３８は、ゲート・ソース間の電位差が所定のプラスの電位差未満であるときに、非導通状態になり、ゲート・ソース間の電位差が所定のプラスの電位差以上であるときに、導通状態になる。
【００５１】
発振回路３４は、上記第１の実施形態と同様に、電源電圧ＩＮ−１によって動作して、発振出力ＶＯＳを出力する。ＡＮＤ回路３５は、上記第１の実施形態と同様に、電源電圧ＩＮ−１のレベル及び発振出力ＶＯＳのレベルに応じて、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１を出力する。
【００５２】
デッドタイム生成回路３９は、ＡＮＤ回路３５から出力されるＡＮＤ出力ＯＵＴ−１が入力され、そのＡＮＤ出力ＯＵＴ−１に基いて、第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂを出力する。すなわち、デッドタイム生成回路３９は、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１がローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力であるときに、第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂとして、ローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力を出力する。但し、デッドタイム生成回路３９は、第１の出力ＯＵＴ−ａがローレベルのときに第２の出力ＯＵＴ−ｂがハイレベルにならないようにするデッドタイムＴｄを設けたうえで、第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂを出力する。また、デッドタイム生成回路３９は、ＡＮＤ出力ＯＵＴ−１がローレベルを持続する出力であるときに、第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂとして、ローレベルを持続する出力を出力する。
【００５３】
デッドタイム生成回路３９の第１の出力ＯＵＴ−ａは、電界効果トランジスタ３７のゲートに入力され、第２の出力ＯＵＴ−ｂは、電界効果トランジスタ３８のゲートに入力される。従って、電界効果トランジスタ３７は、デッドタイム生成回路３９の第１の出力ＯＵＴ−１によって、導通状態と非導通状態とに切換えられる。また、電界効果トランジスタ３８は、デッドタイム生成回路３９の第２の出力ＯＵＴ−２によって、導通状態と非導通状態とに切換えられる。
【００５４】
図４は、半導体リレー１の各部の出力を示す。半導体リレー１は、以下のように動作する。
【００５５】
まず、入力端子５１に電源（＋５．０Ｖ）が入力されていないときには、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１は、ローレベル（０Ｖ）である。従って、発振回路３４は動作を停止しており、発振回路３４の発振出力ＶＯＳは、ローレベルを持続する出力となっている。ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１も、ローレベルを持続する出力となっており、デッドタイム生成回路３９の第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂも、ローレベルを持続する出力となっている。
【００５６】
デッドタイム生成回路３９の第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂがローレベルに持続されていることにより、電界効果トランジスタ３７は、導通状態に持続されており、電界効果トランジスタ３８は、非導通状態に持続されている。入力端子５１に電源が入力されていないため、ＬＥＤ２には電流が流れない。ＬＥＤ２の駆動電圧ＶＤは、０Ｖに持続されている。従って、ＬＥＤ２は、発光しない。
【００５７】
ＬＥＤ２が発光しないことにより、上記第１の実施形態と同様に、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、非導通状態を持続し、出力端子５３、５４間の抵抗Ｒｏｎは、高い値を持続する。
【００５８】
そして、入力端子５１に電源（＋５．０Ｖ）が入力されると、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１は、ハイレベル（＋５．０Ｖ）になる。これにより、発振回路３４は動作を開始して、発振回路３４の発振出力ＶＯＳは、所定の周波数でローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力となる。ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１も、発振出力ＶＯＳと同じ所定の周波数でローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力となる。
【００５９】
これにより、デッドタイム生成回路３９は、第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂとして、所定の周波数でローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力を出力する。但し、デッドタイム生成回路３９は、デッドタイムＴｄを設けて、第１の出力ＯＵＴ−ａがローレベルのときに第２の出力ＯＵＴ−ｂがハイレベルにならないように、第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂを出力する。つまり、デッドタイム生成回路３９は、電界効果トランジスタ３７及び電界効果トランジスタ３８が同時に導通状態にならないように、第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂを出力する。
【００６０】
デッドタイム生成回路３９の第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂが、このようにローレベルとハイレベルとに交互に変化する出力となることにより、電界効果トランジスタ３７及び電界効果トランジスタ３８は、導通状態と非導通状態とに切換えられる。すなわち、電界効果トランジスタ３７は、所定の周波数で導通状態と非導通状態とに切換えられる。また、電界効果トランジスタ３８は、電界効果トランジスタ３７が導通状態のときに非導通状態になると共に、電界効果トランジスタ３７が非導通状態のときに導通状態となるように、所定の周波数で導通状態と非導通状態とに切換えられる。但し、電界効果トランジスタ３７と電界効果トランジスタ３８は、同時に導通状態にならないように切換えられる。
【００６１】
そして、電界効果トランジスタ３７は、このように導通状態と非導通状態とに切換えられることにより、導通状態のときに、電源から（入力端子５１から）ＬＥＤ２に電流が供給される状態にする。また、非導通状態のときに、電源から（入力端子５１から）ＬＥＤ２に電流が供給されない状態にする。つまり、電界効果トランジスタ３７は、所定の周波数で、電源からＬＥＤ２に電流が供給される状態と、電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態とに切換える。
【００６２】
一方、電界効果トランジスタ３８は、このように導通状態と非導通状態とに切換えられることにより、非導通状態のときに、ＬＥＤ２のカソードとコイル３２の一端とを切断した状態にする。また、導通状態のときに、ＬＥＤ２のカソードとコイル３２の一端とを接続した状態にする。つまり、電界効果トランジスタ３８は、電界効果トランジスタ３７が導通状態のとき（電源からＬＥＤ２に電流が供給される状態のとき）に、ＬＥＤ２のカソードとコイル３２の一端とを切断した状態にする。また、電界効果トランジスタ３８は、電界効果トランジスタ３７が非導通状態のとき（電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態のとき）に、ＬＥＤ２のカソードとコイル３２の一端とを接続した状態にする。
【００６３】
このとき、コイル３２は、電界効果トランジスタ３７が導通状態から非導通状態になると、すなわち、電源からＬＥＤ２に電流が供給されている状態から、電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態になると、自己誘導作用によって誘導起電力を発生する。そして、電界効果トランジスタ３８は、電界効果トランジスタ３７が非導通状態のときに、すなわち、電源からＬＥＤ２に電流が供給されていないときに、コイル３２が発生する誘導起電力によって、ＬＥＤ２に電流を還流させる。
【００６４】
これにより、電源からＬＥＤ２に電流が供給される状態と、コイル３２から電界効果トランジスタ３８を経由してＬＥＤ２に電流が還流される状態とが繰り返され、ＬＥＤ２に電流が流れ続ける。ＬＥＤ２の駆動電圧ＶＤは、ほぼ一定の所定の電圧値となる。ＬＥＤ２の駆動電流（ＬＥＤ２に流れる電流）は、ほぼ一定の所定の電流値となる。このようにＬＥＤ２に電流が流れ続けることにより、ＬＥＤ２は、発光する。ＬＥＤ２の駆動電流は、発振出力ＶＯＳのデューティ比や周波数を変えることにより、所望の電流値となるように設定される。
【００６５】
ＬＥＤ２が発光することにより、上記第１の実施形態と同様に、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、導通状態となり、出力端子５３、５４間の抵抗Ｒｏｎは、低い値となる。
【００６６】
その後、入力端子５１に電源（＋５．０Ｖ）が入力されなくなると、入力端子５１から入力される電源電圧ＩＮ−１は、ローレベル（０Ｖ）になる。これにより、発振回路３４は動作を停止して、発振回路３４の発振出力ＶＯＳは、ローレベルを持続する出力となる。ＡＮＤ回路３５のＡＮＤ出力ＯＵＴ−１も、ローレベルを持続する出力となり、デッドタイム生成回路３９の第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂも、ローレベルを持続する出力となる。
【００６７】
デッドタイム生成回路３９の第１の出力ＯＵＴ−ａ及び第２の出力ＯＵＴ−ｂがローレベルに持続されることにより、電界効果トランジスタ３７は、導通状態に持続されることになり、電界効果トランジスタ３８は、非導通状態に持続されることになる。このとき、入力端子５１に電源が入力されなくなっているため、電源から（入力端子５１から）ＬＥＤ２に電流が供給されない状態が持続されることになる。
【００６８】
電源からＬＥＤ２に電流が供給されない状態が持続されることにより、コイル３２は、自己誘導作用による誘導起電力を発生しなくなる。電界効果トランジスタ３８は、非導通状態に持続されることにより、ＬＥＤ２に電流を還流させなくなる。これにより、ＬＥＤ２には、電流が流れなくなる。ＬＥＤ２の駆動電圧ＶＤは、０Ｖになる。これにより、ＬＥＤ２は、発光を停止する。
【００６９】
ＬＥＤ２が発光を停止することにより、上記第１の実施形態と同様に、電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂは、非導通状態となり、出力端子５３、５４間の抵抗Ｒｏｎは、高い値となる。
【００７０】
本実施形態の半導体リレー１によれば、上記第１の実施形態と同様に、ＬＥＤ２の駆動電力の低減を図ることができる。しかも、上記第１の実施形態と比較して、ＬＥＤ２を高効率で発光することができ、より一層、ＬＥＤ２の駆動電力の低減を図ることができる。
【００７１】
なお、本実施形態において、電界効果トランジスタ３７、３８に代えて、各々、バイポーラトランジスタが用いられてもよい。また、電界効果トランジスタ３７は、ＬＥＤ２と入力端子５２との間に接続されていてもよい。また、コイル３２は、ＬＥＤ２と入力端子５２との間に接続されていてもよい。また、２つの電界効果トランジスタ４２ａ、４２ｂに代えて、１つの電界効果トランジスタが出力端子５３、５４間に接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１    半導体リレー
２    ＬＥＤ
３    駆動回路
４    受光部
３１    バイポーラトランジスタ（電流供給用スイッチング素子）
３２    コイル
３３    ダイオード（還流素子）
３４    発振回路
３５    ＡＮＤ回路
３７    電界効果トランジスタ（電流供給用スイッチング素子）
３８    電界効果トランジスタ（還流素子、還流用スイッチング素子）
３９    デッドタイム生成回路
４１    太陽電池
４２ａ、４２ｂ    電界効果トランジスタ
４３    充放電回路
５１、５２    入力端子
５３、５４    出力端子
【図１】
2013106311.tif 000003
【図２】
2013106311.tif 000004
【図３】
2013106311.tif 000005
【図４】
2013106311.tif 000006