CN113357577A - 一种回波检测多管激光传导照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于照明技术领域，具体公开了一种回波检测多管激光传导照明系统，包括多管激光传导照明系统、回波检测系统、控制电路和电源单元和开关系统；采用光纤传导，实现光电分离，提高了照明安全问题；采用透射式激发，提高了出光效率和蓝光LD寿命，同时也提高了安全性；采用多个蓝光LD，能够有效提高单纤能量，减少光纤数量，节约建设成本；采用回波蓝光检测，在传输光纤入射端采用了滤光系统，有效的将反射回来的蓝光传输到光电元件PD上，能及时监控出光情况，提高安全性；开关系统采用无源远程开关技术，实现了无电控制系统，使用起来更加安全便捷。

Description

一种回波检测多管激光传导照明系统
技术领域
本发明属于照明技术领域，尤其涉及一种回波检测多管激光传导照明系统。
背景技术
传统照明主要采用将电布置在需要照明的区域，再通过光电转换芯片，将电能转换成光，实现光电转换后进行照明，这种照明由于光电转换在照明区域，容易引发安全事故，而激光光传导照明，主要采用远程实现光电转换后，再通过光纤将特定波长的光传输到需要应用的地方，再通过荧光粉技术将特定波长的光转换成需要的白光，从而实现了在使用区域无电，达到光电分离。
激光光传导照明主要使用的是光传导，由于光纤采用的是石英光纤，且纤芯较小，在外力作用下，可能引起光纤断裂，而光纤断裂后，整个照明处于无照明状态，如果不及时切断电源，特定波长的光在断裂位置会长期点亮，而断裂位置又处于封闭状态，能量无法完全释放，在长时间状态下，容易引起过热，热量达到一定级别，会对整个照明系统形成破坏，且在热量过高情况下，还会引起火灾或引发周边物质的破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回波检测多管激光传导照明系统，以解决上述现有技术中存在的技术问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种回波检测多管激光传导照明系统，包括包括多管激光传导照明系统、回波检测系统、控制电路和电源单元和开关系统；
所述多管激光传导照明系统包括多个蓝光发射单元、第一传输光纤、扩散透镜和荧光帽；每个蓝光发射单元包括蓝光LD、整形透镜、第一准直透镜和反射镜；所述第一传输光纤包括入射端和输出端，所述入射端设有陶瓷插芯APC，所述输出端设有陶瓷插芯PC；每个蓝光LD所照射出的蓝光分别通过整形透镜、第一准直透镜、反射镜、第一滤光系统进入第一传输光纤，并通过第一传输光纤向其输出端传输；每个反射镜将对应的蓝光LD的蓝光反射到第一滤光系统并透过第一滤光系统进入第一传输光纤；所述陶瓷插芯APC的蓝光入射端斜边的倾斜角度为7～9度；所述第一传输光纤输出端设有扩散透镜和荧光帽，所述陶瓷插芯PC输出的蓝光透过扩散透镜后照射在荧光帽上并激发出白光；
所述回波检测系统包括第一滤光系统和第一光电元件PD，所述第一滤光系统可将扩散透镜反射回来的蓝光传输到第一光电元件PD上，也可透过蓝光LD所照射出的蓝光；扩散透镜反射回来的蓝光通过第一滤光系统反射到第一光电元件PD上，所述第一光电元件PD对反射回来的蓝光进行回波检测；
所述回波检测系统用于将第一光电元件PD检测到的信号传递给所述控制电路；控制电路根据回波检测系统的蓝光回波检测值进行判断后，输出控制信号以控制所述电源单元进行蓝光LD的断电和供电；其中，当检测的蓝光回波检测值不是介于第一阈值与第二阈值之间时控制断开电源，当检测的蓝光回波检测值变化率超过第三阈值时控制断开电源；
所述开关系统为无源开关或有源开关或时控开关；通过控制开关系统的开起与关闭实现回波检测多管激光传导照明系统的供电和断电。
进一步，所述无源开关为第一无源开关或第二无源开关。
进一步，所述第一无源开关包括第一红外LD、第二准直透镜、第一耦合透镜、第二传输光纤、第一开关单元、第二耦合透镜和第二光电元件PD；所述第一红外LD所照射出的红光通过第二准直透镜、第一耦合透镜进入第二传输光纤，并经第二传输光纤传输到第一开关单元，第一开关单元内设有第一反射镜片，通过调整第一反射镜片的角度来控制第一红外LD的红光是否反射到第二光电元件PD上；当第二光电元件PD接收到第一红外LD的红光时，所述第一无源开关处于开起状态，当第二光电元件PD接收不到第一红外LD的红光时，所述第一无源开关处于关闭状态。
进一步，所述第二无源开关包括第二红外LD、第二滤光系统、第三耦合透镜、第三传输光纤、第二开关单元和第三光电元件PD；所述第二红外LD所照射出的红光通过第二滤光系统、第三耦合透镜进入第三传输光纤，并经第三传输光纤传输到第二开关单元，第二开关单元内设有第二反射镜片，通过调整第二反射镜片的角度来控制第二红外LD的红光是否反射到第三光电元件PD上；当第三光电元件PD接收到第二红外LD的红光时，所述第二无源开关处于开起状态，当第三光电元件PD接收不到第二红外LD的红光时，所述第二无源开关处于关闭状态；
其中，第二滤光系统可透过第二红外LD所照射出的红光，也可将第二开关单元反射回来的红光反射到第三光电元件PD上。
进一步，所述有源开关为手动电源开关。
进一步，所述时控开关通过设定照明的时间来控制开起或关闭电源。
进一步，所述扩散透镜为平凹透镜，厚度为3-5mm。
进一步，所述荧光帽材质为硅胶和黄色荧光粉，所述荧光帽长度为15-30mm，直径为10-20mm。
进一步，所述蓝光LD的蓝光波长为450nm±50nm。
本发明的回波检测系统工作原理在于：传输光纤输出端采用平凹透镜，蓝光LD发出的蓝光通过平凹透镜会产生反射光线，而在传输光纤入射端采用了滤光系统，有效的将反射回来的蓝光传输到光电元件PD上，从而检测蓝光出光情况，如果传输光纤断裂，反射回来的蓝光会形成突变，从而反射信号会形成突变，从而会给出断开电源的指令。
本发明一种回波检测多管激光传导照明系统的优点如下：
1、采用光纤传导，实现光电分离，提高了照明安全问题。
2、蓝光波长为450nm±50nm，其功率大，并采用石英光纤进行传输，提高光纤传导照明传输距离。蓝光波长为450nm±50nm，单颗功率能够达到3-5W左右；石英光纤对波长为450nm±50nm的光的损耗值较小，其损耗只有塑料光纤的6％左右，从而能够传输更远的距离。
3、采用透射式激发，提高了出光效率和蓝光LD寿命，同时也提高了安全性。输出端采用扩散透镜扩光，使出光能够分散在各个角度，从而将能量分散在空间角内，各单位点接收的能量小，温度低，从而可以采用硅胶材质荧光帽进行激发；另外，采用扩散透镜扩光可以提高安全性，由于单位能量低，即使荧光帽掉落，也不会造成安全隐患。
4、采用陶瓷插芯APC和陶瓷插芯PC，激光在传输时，激光损耗小，发光效率高，且当陶瓷插芯APC的蓝光入射端斜边的倾斜角度为7～9度时，发光效率最高。
5、扩散透镜厚度为3-5mm时，激光激发效率最高。
6、采用多个蓝光LD，能够有效提高单纤能量，减少光纤数量，节约建设成本。
7、采用回波蓝光检测系统，在传输光纤入射端采用了滤光系统，有效的将反射回来的蓝光传输到光电元件PD上，从而检测蓝光出光情况，能及时监控出光情况，提高安全性，同时也减少反射光对蓝光LD的损害，提高了蓝光LD的寿命；另外，本发明回波蓝光检测系统结构简单，成本低廉。
8、开关系统采用无源远程开关技术，实现了无电控制系统，使用起来更加安全便捷。同时也可使用时控开关和手动电源开关，成本低。
本发明一种回波检测多管激光传导照明系统具有出光效率高，使用寿命长，使用便捷，且安全性高等优点。
附图说明
图1为本发明一种回波检测多管激光传导照明系统的结构示意图；
图2为本发明采用第一无源开关的回波检测多管激光传导照明系统的结构示意图；
图3为本发明采用第二无源开关的回波检测多管激光传导照明系统的结构示意图；
图4为本发明采用手动电源开关的回波检测多管激光传导照明系统的结构示意图；
图5为本发明采用时控开关的回波检测多管激光传导照明系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：1、蓝光LD；2、整形透镜；3、第一准直透镜；4、反射镜；5、第一传输光纤；51、陶瓷插芯APC；52、陶瓷插芯PC；6、扩散透镜；7、荧光帽；8、第一滤光系统；9、第一光电元件PD；10、控制电路；11、电源单元；12、开关系统；13、第一红外LD；14、第二准直透镜；15、第一耦合透镜；16、第二传输光纤；17、第一开关单元；171、第一反射镜片；18、第二耦合透镜；19、第二光电元件PD；20、第二红外LD；21、第二滤光系统；22、第三耦合透镜；23、第三传输光纤；24、第二开关单元；241、第二反射镜片；25、第三光电元件PD；26、手动电源开关；27、时控开关。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1至附图5所示：一种回波检测多管激光传导照明系统，包括多管激光传导照明系统、回波检测系统、控制电路10和电源单元11和开关系统12；多管激光传导照明系统包括多个蓝光发射单元、第一传输光纤5、扩散透镜6和荧光帽7；每个蓝光发射单元包括蓝光LD1、整形透镜2、第一准直透镜3和反射镜4；第一传输光纤5为石英光纤，包括入射端和输出端，入射端设有陶瓷插芯APC 51，输出端设有陶瓷插芯PC52；每个蓝光LD1所照射出的蓝光分别通过整形透镜2、第一准直透镜3、反射镜4、第一滤光系统8进入第一传输光纤5，并通过第一传输光纤5向其输出端传输，蓝光波长为450nm±50nm；每个反射镜4将对应的蓝光LD1的蓝光反射到第一滤光系统8并透过第一滤光系统8进入第一传输光纤5；陶瓷插芯APC51的蓝光入射端斜边的倾斜角度为7～9度；第一传输光纤5输出端设有扩散透镜6和荧光帽7，陶瓷插芯PC52输出的蓝光透过扩散透镜6后照射在荧光帽7上并激发出白光；扩散透镜6为平凹透镜，厚度为3-5mm；荧光帽7材质为硅胶和黄色荧光粉，是硅胶和黄色荧光粉根据一定配比，通过模具制作而成，荧光帽7长度为15-30mm，直径为10-20mm。
回波检测系统包括第一滤光系统8和第一光电元件PD 9，第一滤光系统8可将扩散透镜反射回来的蓝光传输到第一光电元件PD 9上，也可透过蓝光LD 1所照射出的蓝光；扩散透镜6反射回来的蓝光通过第一滤光系统8反射到第一光电元件PD 9上，第一光电元件PD9对反射回来的蓝光进行回波检测；
回波检测系统用于将第一光电元件PD 9检测到的信号传递给控制电路10；控制电路10根据回波检测系统的蓝光回波检测值进行判断后，输出控制信号以控制电源单元11进行蓝光LD1的断电和供电；其中，当检测的蓝光回波检测值不是介于第一阈值与第二阈值之间时控制断开电源，当检测的蓝光回波检测值变化率超过第三阈值时控制断开电源；
开关系统12为无源开关或有源开关或时控开关；通过控制开关系统的开起与关闭实现回波检测多管激光传导照明系统的供电和断电。
具体地，蓝光LD 1、第一光电元件PD 9、电源单元11和开关系统12均分别与控制电路10连接。
具体地，无源开关为第一无源开关或第二无源开关；有源开关为手动电源开关26；时控开关27通过设定照明的时间来控制开起或关闭电源。
实施例1
如附图2所示：第一无源开关包括第一红外LD13、第二准直透镜14、第一耦合透镜15、第二传输光纤16、第一开关单元17、第二耦合透镜18和第二光电元件PD19；第一红外LD13所照射出的红光通过第二准直透镜14、第一耦合透镜15进入第二传输光纤16，并经第二传输光纤16传输到第一开关单元17，第一开关单元17内设有第一反射镜片171，通过调整第一反射镜片171的角度来控制第一红外LD 13的红光是否反射到第二光电元件PD 19上；当第二光电元件PD 19接收到第一红外LD13的红光时，第一无源开关17处于开起状态，当第二光电元件PD 19接收不到第一红外LD 13的红光时，第一无源开关处于关闭状态。
实施例2
如附图3所示：第二无源开关包括第二红外LD 20、第二滤光系统21、第三耦合透镜22、第三传输光纤23、第二开关单元24和第三光电元件PD25；第二红外LD20所照射出的红光第二滤光系统21、第三耦合透镜22进入第三传输光纤23，并经第三传输光纤23传输到第二开关单元24，第二开关单元24内设有第二反射镜片241，通过调整第二反射镜片241的角度来控制第二红外LD20的红光是否反射到第三光电元件PD25上；当第三光电元件PD25接收到第二红外LD20的红光时，第二无源开关处于开起状态，当第三光电元件PD25接收不到第二红外LD20的红光时，第二无源开关处于关闭状态；
其中，第二滤光系统21可透过第二红外LD20所照射出的红光，也可将第二开关单元24反射回来的红光反射到第三光电元件PD25上。
实施例3
手动电源开关26通过手动控制开关系统的开起与关闭实现本发明回波检测多管激光传导照明系统的断电和供电，如附图4。
实施例4
时控开关27通过设定照明的时间来控制开起或关闭电源，如附图5。
本发明陶瓷插芯PC52输出的蓝光大部分会透过扩散透镜6用于照明，有极小部分会被扩散透镜6反射回传输光纤5，在传输光纤5入射端采用了第一滤光系统8，能有效的将反射回来的蓝光传输到第一光电元件PD9上，从而检测蓝光出光情况，如果传输光纤5断裂，反射回来的蓝光会形成突变，从而反射信号会形成突变，从而会给出断开电源的指令。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：包括多管激光传导照明系统、回波检测系统、控制电路、电源单元和开关系统；
所述多管激光传导照明系统包括多个蓝光发射单元、第一传输光纤、扩散透镜和荧光帽；每个蓝光发射单元包括蓝光LD、整形透镜、第一准直透镜和反射镜；所述第一传输光纤包括入射端和输出端，所述入射端设有陶瓷插芯APC，所述输出端设有陶瓷插芯PC；每个蓝光LD所照射出的蓝光分别通过整形透镜、第一准直透镜、反射镜、第一滤光系统进入第一传输光纤，并通过第一传输光纤向其输出端传输；每个反射镜将对应的蓝光LD的蓝光反射到第一滤光系统并透过第一滤光系统进入第一传输光纤；所述陶瓷插芯APC的蓝光入射端斜边的倾斜角度为7～9度；所述第一传输光纤输出端设有扩散透镜和荧光帽，所述陶瓷插芯PC输出的蓝光透过扩散透镜后照射在荧光帽上并激发出白光；
所述回波检测系统包括第一滤光系统和第一光电元件PD，所述第一滤光系统可将扩散透镜反射回来的蓝光传输到第一光电元件PD上，也可透过蓝光LD所照射出的蓝光；扩散透镜反射回来的蓝光通过第一滤光系统反射到第一光电元件PD上，所述第一光电元件PD对反射回来的蓝光进行回波检测；
所述回波检测系统用于将第一光电元件PD检测到的信号传递给所述控制电路；控制电路根据回波检测系统的蓝光回波检测值进行判断后，输出控制信号以控制所述电源单元进行蓝光LD的断电和供电；其中，当检测的蓝光回波检测值不是介于第一阈值与第二阈值之间时控制断开电源，当检测的蓝光回波检测值变化率超过第三阈值时控制断开电源；
所述开关系统为无源开关或有源开关或时控开关；通过控制开关系统的开起与关闭实现回波检测多管激光传导照明系统的供电和断电。
2.根据权利要求1所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述无源开关为第一无源开关或第二无源开关。
3.根据权利要求2所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述第一无源开关包括第一红外LD、第二准直透镜、第一耦合透镜、第二传输光纤、第一开关单元、第二耦合透镜和第二光电元件PD；所述第一红外LD所照射出的红光通过第二准直透镜、第一耦合透镜进入第二传输光纤，并经第二传输光纤传输到第一开关单元，第一开关单元内设有第一反射镜片，通过调整第一反射镜片的角度来控制第一红外LD的红光是否反射到第二光电元件PD上；当第二光电元件PD接收到第一红外LD的红光时，所述第一无源开关处于开起状态，当第二光电元件PD接收不到第一红外LD的红光时，所述第一无源开关处于关闭状态。
4.根据权利要求2所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述第二无源开关包括第二红外LD、第二滤光系统、第三耦合透镜、第三传输光纤、第二开关单元和第三光电元件PD；所述第二红外LD所照射出的红光通过第二滤光系统、第三耦合透镜进入第三传输光纤，并经第三传输光纤传输到第二开关单元，第二开关单元内设有第二反射镜片，通过调整第二反射镜片的角度来控制第二红外LD的红光是否反射到第三光电元件PD上；当第三光电元件PD接收到第二红外LD的红光时，所述第二无源开关处于开起状态，当第三光电元件PD接收不到第二红外LD的红光时，所述第二无源开关处于关闭状态；
其中，第二滤光系统可透过第二红外LD所照射出的红光，也可将第二开关单元反射回来的红光反射到第三光电元件PD上。
5.根据权利要求1所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述有源开关为手动电源开关。
6.根据权利要求1所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述时控开关通过设定照明的时间来控制开起或关闭电源。
7.根据权利要求1所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述扩散透镜为平凹透镜，厚度为3-5mm。
8.根据权利要求1所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述荧光帽材质为硅胶和黄色荧光粉，所述荧光帽长度为15-30mm，直径为10-20mm。
9.根据权利要求1所述的一种回波检测多管激光传导照明系统，其特征在于：所述蓝光LD的蓝光波长为450nm±50nm。
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