DE102020122447A1

DE102020122447A1 - Beleuchtungssystem und Verfahren zur Steuerung eines Beleuchtungssystems

Info

Publication number: DE102020122447A1
Application number: DE102020122447.8A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Takenaka; Hirofumi Konishi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2021-03-04
Anticipated expiration: 2040-08-28
Also published as: US20210068237A1; DE102020122447B4; US11206725B2; JP7266194B2; JP2021034332A

Abstract

[Ziel] Bereitstellung eines Beleuchtungssystems mit einer vereinfachten Konfiguration, das in der Lage ist, Anomalien von Lichtemissionsvorrichtungen und Anomalien eines Optiksystems und eines Wellenlängenwandlerelements individuell zu detektieren. [Mittel zum Erreichen des Ziels] Ein Beleuchtungssystem (1) beinhaltet eine Lichtquelle (6), die mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung beinhaltet und ein erstes Licht (Laserlicht L1) emittiert; ein Wellenlängenwandlerelement (4a), das einen Teil des ersten Lichts in ein zweites Licht umwandelt, das eine Wellenlänge hat, die sich von der des ersten Lichts unterscheidet; ein Optiksystem (Lichtleiterelement (3)), wo das erste Licht eintritt und welches das Wellenlängenwandlerelement (4a) mit dem ersten Licht bestrahlt; einen Optiksensor (53), der einen Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht (L3) empfängt und ein Überwachungssignal (Y1) entsprechend der Intensität des Überwachungslichts (L3) ausgibt; und eine Ausgangssteuerschaltung (52), die die Lichtquelle (6) und den Optiksensor (53) steuert. Die Ausgangssteuerschaltung (52) führt eine Optiksystem-Prüfung von Zuständen des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements (4a) und eine Lichtquellen-Prüfung eines Zustands der Lichtquelle (6) entsprechend dem Überwachungssignal (Y1) unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens durch.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem und ein Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems.
[Stand der Technik]
Eine Beleuchtungseinrichtung unter Verwendung von Halbleiter-Lichtemissionsvorrichtungen ist konventionell bekannt (siehe z. B. PTL 1). In der in PTL 1 beschriebenen Beleuchtungseinrichtung wird blaues Laserlicht, das von Halbleiterlaservorrichtungen emittiert wird, durch ein Lichtleiterelement zu einer Abbildungslinse geleitet und von der Abbildungslinse auf einem Wellenlängenwandlerelement gesammelt. Das Laserlicht regt das Wellenlängenwandlerelement an und wird auch an der Oberfläche des Wellenlängenwandlerelements gestreut. Dann wird weißes Licht, das aus einer Mischung von gelbem Licht, das durch das Wellenlängenwandlerelement erzeugt wird, und dem blauen Licht, das an der Oberfläche des Wellenlängenwandlerelements gestreut wird, erzeugt wird, zu der Außenseite der Beleuchtungseinrichtung emittiert.
Das oben erwähnte Lichtleiterelement erstreckt sich von seiner Einfallsendfläche, wo das Laserlicht eintritt, bis zu seiner Austrittsendfläche. Die Halbleiterlaservorrichtungen sind an Positionen angeordnet, die der Einfallsendfläche des Lichtleiterelements gegenüberliegen, und das Wellenlängenwandlerelement und ein Photodetektor sind an Positionen angeordnet, die der Austrittsendfläche des Lichtleiterelements via die Abbildungslinse gegenüberliegen.
Der Photodetektor empfängt das weiße Licht einschließlich des von dem Wellenlängenwandlerelement emittierten gelben Lichts, d. h. Mischlicht aus dem gelben Licht und dem blauen Laserlicht, und gibt ein Detektionssignal an eine Treiberschaltung aus, wobei das Detektionssignal ein elektrisches Signal ist, das der Menge des empfangenen Lichts entspricht. Die Treiberschaltung steuert das Laserlicht entsprechend dem Detektionssignal.
[Dokumente zum Stand der Technik]
[Patentliteratur]
[PTL 1]
Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2017-213980
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Bei der in PTL 1 beschriebenen Beleuchtungseinrichtung können Anomalien der Halbleiterlaservorrichtungen und des Lichtleiterelements auftreten. Diese Anomalien können basierend auf dem von dem Photodetektor erhaltenen Detektionssignal detektiert werden. Bei der in PTL 1 beschriebenen Beleuchtungseinrichtung ist es jedoch nicht möglich zu identifizieren, welche bzw. welches der Halbleiterlaservorrichtungen und des Lichtleiterelements eine Anomalie aufweist. Es kann z. B. möglich sein, die Stelle, wo eine Anomalie aufgetreten ist, durch Hinzufügen eines Photodetektors zu identifizieren, der Licht detektiert, das von den Halbleiterlaservorrichtungen emittiert wird, aber dies wird die Konfiguration der Beleuchtungseinrichtung verkomplizieren.
In Anbetracht dessen ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Beleuchtungssystem und dergleichen mit einer vereinfachten Konfiguration bereitzustellen, die in der Lage sind, Anomalien von Lichtemissionsvorrichtungen und Anomalien eines Optiksystems und eines Wellenlängenwandlerelements individuell zu detektieren.
[Lösung des Problems]
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, beinhaltet das Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Lichtquelle, die mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung enthält und ein erstes Licht emittiert, ein Wellenlängenwandlerelement, das einen Teil des ersten Lichts in ein zweites Licht umwandelt, das eine Wellenlänge hat, die sich von einer Wellenlänge des ersten Lichts unterscheidet, ein Optiksystem, wo das erste Licht eintritt und welches das Wellenlängenwandlerelement mit dem ersten Licht bestrahlt, einen Optiksensor, der einen Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht empfängt und ein Überwachungssignal entsprechend einer Intensität des Überwachungslichts ausgibt, und eine Ausgangssteuerschaltung, die die Lichtquelle und den Optiksensor steuert. Die Ausgangssteuerschaltung führt eine Optiksystem-Prüfung und eine Lichtquellen-Prüfung entsprechend dem Überwachungssignal durch, unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens, wobei die Optiksystem-Prüfung eine Prüfung von Zuständen des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements ist, und wobei die Lichtquellen-Prüfung eine Prüfung eines Zustands der Lichtquelle ist.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, beinhaltet, in einem Verfahren zum Steuern eines Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, das Beleuchtungssystem eine Lichtquelle, die mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung enthält und ein erstes Licht emittiert, ein Wellenlängenwandlerelement, das einen Teil des ersten Lichts in ein zweites Licht umwandelt, das eine Wellenlänge hat, die sich von einer Wellenlänge des ersten Lichts unterscheidet, ein Optiksystem, wo das erste Licht eintritt und welches das Wellenlängenwandlerelement mit dem ersten Licht bestrahlt, und einen Optiksensor, der einen Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht empfängt und ein Überwachungssignal entsprechend einer Intensität des Überwachungslichts ausgibt. Das Verfahren zur Steuerung eines Beleuchtungssystems beinhaltet (i) Prüfen von Zuständen des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements entsprechend dem Überwachungssignal, und (ii) Prüfen eines Zustands der Lichtquelle entsprechend dem Überwachungssignal, wobei (i) und (ii) unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens durchgeführt werden.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein Beleuchtungssystem und dergleichen mit einer vereinfachten Konfiguration bereitzustellen, die in der Lage sind, Anomalien der Lichtemissionsvorrichtungen und Anomalien des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements individuell zu detektieren.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine Außenansicht, die die Konfiguration des Beleuchtungssystems gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist ein Schaltdiagramm, das Konfigurationen einer Lichtquelle und einer Schalteinheit gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine funktionelle Konfiguration eines Optiksensors gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist ein Schaltdiagramm, das eine Konfiguration des Optiksensors gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist ein Graph, der Ausgangscharakteristiken des Optiksensors gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf für ein Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Optiksystem-Prüfprozesses gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Lichtquellen-Prüfprozesses gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozesses gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist ein Zeitdiagramm, das einen Beispielbetrieb des Beleuchtungssystems gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.

[Beschreibung der Ausführungsform]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Ausführungsform veranschaulicht ein allgemeines oder spezielles Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Zahlenwerte, Formen, Materialien, Bestandteile, die Anordnung und Verbindungsform der Bestandteile, Schritte, eine Abfolge von Schritten usw. in der folgenden Ausführungsform sind nur ein Beispiel und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Unter den in der folgenden Ausführungsform beschriebenen Bestandteilen werden diejenigen, die in keinem unabhängigen Anspruch, der das breiteste Konzept darstellt, genannt werden, als optionale Bestandteile beschrieben.
[Ausführungsform]
Es werden ein Beleuchtungssystem und ein Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform beschrieben.
[Gesamtkonfiguration]
Zunächst wird eine Konfiguration des Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. 1 und 2 sind jeweils ein Blockdiagramm und eine Außenansicht, die beide eine Konfiguration des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen. In 1 ist auch eine Eingangsleistungsquelle P1 mit dem Beleuchtungssystem 1 dargestellt. Die Eingangsleistungsquelle P1 ist eine Systemleistungsquelle, die das Beleuchtungssystem 1 mit Wechselstromleistung versorgt. Zum Beispiel ist die Eingangsleistungsquelle P1 eine kommerzielle AC-Leistungsversorgung.
Das Beleuchtungssystem 1 ist ein System zum Emittieren von Beleuchtungslicht L2 und beinhaltet eine Lichtquellenvorrichtung 2, ein Lichtleiterelement 3 und eine Beleuchtungsvorrichtung 4, wie in 1 und 2 dargestellt. Die Bestandteile des Beleuchtungssystems 1 können oder können nicht in ein einziges System integriert sein. Zum Beispiel kann das Beleuchtungssystem 1 in einem einzelnen Gehäuse angeordnet sein oder als eine Kombination einer Mehrzahl von Vorrichtungen konfiguriert sein, die verteilt sind.
Die Lichtquellenvorrichtung 2 ist eine Vorrichtung zum Emittieren des ersten Lichts. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Lichtquellenvorrichtung 2 eine Aufleuchtvorrichtung 5, eine Lichtquelle 6 und ein Optikelement 7. In der vorliegenden Ausführungsform emittiert die Lichtquellenvorrichtung 2 Laserlicht L1 als das erste Licht. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Lichtquellenvorrichtung 2 ein Gehäuse 2a, in dem die Aufleuchtvorrichtung 5, die Lichtquelle 6 und das Optikelement 7, wie in 1 dargestellt, untergebracht sind.
Die Aufleuchtvorrichtung 5 ist eine Vorrichtung zum Bewirken, dass die Lichtquelle 6 aufleuchtet, durch Zuführen von Leistung an die Lichtquelle 6, und sie beinhaltet einen Treiber 5a, eine Leistungsversorgungsschaltung 51, eine Ausgangssteuerschaltung 52, einen Optiksensor 53 und eine Schalteinheit 54.
Der Treiber 5a ist eine Vorrichtung, die eine Leistung steuert, die an die Lichtquelle 6 geliefert wird, und er beinhaltet die Leistungsversorgungsschaltung 51 und die Ausgangssteuerschaltung 52. Der Treiber 5a steuert auch die Schalteinheit 54.
Jeder Bestandteil des Beleuchtungssystems 1 wird im Folgenden beschrieben.
[Lichtquelle]
Die Lichtquelle 6 beinhaltet mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung und emittiert das erste Licht. Die Konfiguration der Lichtquelle 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Schaltdiagramm, das Konfigurationen der Lichtquelle 6 und der Schalteinheit 54 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Lichtquelle 6 vier in Reihe verbundene Lichtemissionsvorrichtungen 61 bis 64. Jede der Lichtemissionsvorrichtungen 61 bis 64 ist nicht besonders auf eine bestimmte Vorrichtung beschränkt, solange sie als eine Vorrichtung dient, die entsprechend der zugeführten Leistung Licht emittiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Lichtemissionsvorrichtungen 61 bis 64 eine Halbleiterlaservorrichtung, die blaues Laserlicht emittiert. Somit emittiert die Lichtquelle 6 Laserlicht L1 als das erste Licht. Man beachte, dass die Form der elektrischen Verbindung der in der Lichtquelle 6 enthaltenen Lichtemissionsvorrichtungen nicht auf eine Reihenschaltung beschränkt ist, und eine Parallelschaltung oder eine Kombination aus Reihenschaltung und Parallelschaltung sein kann. Die Anzahl der in der Lichtquelle 6 enthaltenen Lichtemissionsvorrichtungen ist nicht auf vier begrenzt und kann eins oder mehr betragen. Jede in der Lichtquelle 6 enthaltene Lichtemissionsvorrichtung ist nicht auf eine Halbleiterlaservorrichtung beschränkt und kann eine beliebige andere Festkörper-Lichtemissionsvorrichtung sein, wie z. B. eine Leuchtdiode (LED) oder eine organische Elektronen lumineszenz-(EL-) Vorrichtung.
[Schalteinheit]
Die Schalteinheit 54 ist eine Schaltung, die einen Kurzschluss über jede in der Lichtquelle 6 enthaltene Lichtemissionsvorrichtung herstellt. Die Schalteinheit 54 beinhaltet mindestens einen Schalter, der jeweils parallel mit mindestens einer Lichtemissionsvorrichtung verbunden ist. Die Konfiguration der Schalteinheit 54 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Schalteinheit 54 in der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von Schaltern 821 bis 824, die mit der Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungen 61 bis 64 jeweils parallel verbunden sind. Zum Beispiel ist jeder der Schalter 821 bis 824 ein Halbleiterrelais (mit anderen Worten, ein Festkörperrelais) und beinhaltet eine Leuchtdiode 82a, die als eine Lichtemissionsvorrichtung dient, und einen Phototransistor 82b, der als eine Lichtempfangsvorrichtung dient. Die in den jeweiligen Schaltern 821 bis 824 enthaltenen Phototransistoren 82b sind zwischen den Ausgangsenden der Leistungsversorgungsschaltung 51 in Reihe verbunden. In jedem der Schalter 821 bis 824 ist die Leuchtdiode 82a mit der Ausgangssteuerschaltung 52 verbunden, und der Phototransistor 82b ist parallel mit einer der Lichtemissionsvorrichtungen 61 bis 64 verbunden. Die Anode der Leuchtdiode 82a ist mit der Ausgangssteuerschaltung 52 verbunden, und die Kathode der Leuchtdiode 82a ist elektrisch mit dem Niederspannungs-Ausgangsende der Leistungsversorgungsschaltung 51 verbunden. Jeder der Schalter 821 bis 824 schaltet den Phototransistor 82b ein und aus, als Resultat dessen, dass die Ausgangssteuerschaltung 52 jede Leuchtdiode 82a steuert. Das Ein- und Ausschalten der Phototransistoren 82b kann im Folgenden als Ein- und Ausschalten jedes der Schalter 821 bis 824 bezeichnet werden.
Die Schalter 821 bis 824 stehen in Eins-zu-Eins-Beziehung mit den Lichtemissionsvorrichtungen 61 bis 64 und sind jeweils mit der entsprechenden Lichtemissionsvorrichtung parallel verbunden. Der Schalter 821 entspricht der Lichtemissionsvorrichtung 61 und der Schalter 822 entspricht der Lichtemissionsvorrichtung 62. Der Schalter 823 entspricht der Lichtemissionsvorrichtung 63 und der Schalter 824 entspricht der Lichtemissionsvorrichtung 64.
Wenn der Phototransistor 82b jedes Schalters ausgeschaltet ist, fließt ein Treiberstrom I1 durch die entsprechende Lichtemissionsvorrichtung. Wenn dagegen der Phototransistor 82b eingeschaltet ist, fließt der Treiberstrom I1 nicht durch die entsprechende Lichtemissionsvorrichtung, weil die entsprechende Lichtemissionsvorrichtung kurzgeschlossen ist. Wenn z. B. der Phototransistor 82b des Schalters 821 ausgeschaltet ist, fließt der Treiberstrom I1 durch die Lichtemissionsvorrichtung 61. Wenn andererseits der Phototransistor 82b des Schalters 821 eingeschaltet ist, fließt der Treiberstrom I1 nicht durch die Lichtemissionsvorrichtung 61. Die Beziehung zwischen dem Schalter 822 und der Lichtemissionsvorrichtung 62, die Beziehung zwischen dem Schalter 823 und der Lichtemissionsvorrichtung 63 und die Beziehung zwischen dem Schalter 824 und der Lichtemissionsvorrichtung 64 sind die gleichen wie die oben erwähnte Beziehung zwischen dem Schalter 821 und der Lichtemissionsvorrichtung 61.
[Optikelement]
Das Optikelement 7 ist ein Element, welches das von der Lichtquelle 6 emittierte Laserlicht L1 zu einem Optiksystem leitet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Optiksystem ein Lichtleiterelement 3, und das Optikelement 7 reflektiert das Laserlicht L1 in Richtung eines ersten Endes 31 des Lichtleiterelements 3. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Optikelement 7 einen dichroitischen Spiegel 7a. Das Optikelement 7 sammelt auch das Laserlicht L1 und bewirkt, dass das Laserlicht in das erste Ende 31 des Lichtleiterelements 3 eintritt. Zusätzlich zu dem dichroitischen Spiegel 7a kann das Optikelement 7 weitere optische Teile wie einen Spiegel und eine Linse enthalten. Überwachungslicht L3, das von dem ersten Ende 31 des Lichtleiterelements 3 emittiert wird, läuft durch den dichroitischen Spiegel 7a des Optikelements 7 und erreicht den Optiksensor 53.
Der dichroitische Spiegel 7a hat eine Funktion, die optischen Pfade von Laserlicht L1 und Überwachungslicht L3 räumlich zu isolieren. Der dichroitische Spiegel 7a überträgt oder reflektiert Licht in Abhängigkeit von dem Wellenlängenband des Lichts. In der vorliegenden Ausführungsform ist der dichroitische Spiegel 7a so konfiguriert, dass er Laserlicht L1 reflektiert und Überwachungslicht L3 überträgt, aber er kann so konfiguriert sein, dass er Laserlicht L1 überträgt und Überwachungslicht L3 reflektiert. In diesem Fall wird die Anordnung von Optiksensor 53 und Lichtquelle 6 abhängig von dem optischen Pfad des Laserlichts L1 und dem optischen Pfad des Überwachungslichts L3 entsprechend geändert.
[Lichtleiterelement]
Das Lichtleiterelement 3 ist ein Beispiel für das Optiksystem, in welches das Laserlicht L1 (d. h. das erste Licht) eintritt und welches das Wellenlängenwandlerelement 4a mit dem Laserlicht L1 bestrahlt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Lichtleiterelement 3 eine optische Faser, welche das Laserlicht L1 leitet und die Lichtquellenvorrichtung 2 und die Beleuchtungsvorrichtung 4 optisch verbindet. Das Lichtleiterelement 3 hat einen Kerndurchmesser von beispielsweise 400 µm. Der Kerndurchmesser des Lichtleiterelements 3 kann jeder Wert sein, der kleiner oder gleich 5 mm ist. Das Laserlicht L1, das von der Lichtquelle 6 emittiert und von dem Optikelement 7 gesammelt wird, tritt in das erste Ende 31 des Lichtleiterelements 3 ein. Das Laserlicht L1 wird von dem ersten Ende 31 des Lichtleiterelements 3 durch das Innere des Lichtleiterelements 3 übertragen und von dem zweiten Ende 32 des Lichtleiterelements 3 emittiert.
[Beleuchtungsvorrichtung]
Die Beleuchtungsvorrichtung 4 ist eine Vorrichtung in dem Beleuchtungssystem 1, die Beleuchtungslicht L2 emittiert. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Beleuchtungsvorrichtung 4 einen Vorrichtungskörper 4b und ein Wellenlängenwandlerelement 4a.
Der Vorrichtungskörper 4b beherbergt das Wellenlängenwandlerelement 4a und emittiert das von dem Wellenlängenwandlerelement 4a emittierte Beleuchtungslicht L2. Zum Beispiel ist der Vorrichtungskörper 4b ein röhrenförmiges Element mit Öffnungen an gegenüberliegenden Enden und beinhaltet beispielsweise eine Reflexionsplatte, die die Lichtintensitätsverteilung des Beleuchtungslichts L2 einstellt.
Das Wellenlängenwandlerelement 4a ist ein Element, das das erste Licht in ein zweites Licht mit einer Wellenlänge umwandelt, die sich von der des ersten Lichts unterscheidet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Wellenlängenwandlerelement 4a in dem Vorrichtungskörper 4b untergebracht und wird mit Laserlicht L1 (d. h. dem ersten Licht) bestrahlt, das von dem zweiten Ende 32 des Lichtleiterelements 3 emittiert wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Wellenlängenwandlerelement 4a ein Element, das durch Mischen eines Phosphors mit einem lichtleitenden Material erhalten wird. Der Phosphor ist z. B. ein gelber Phosphor. Der gelbe Phosphor ist z. B. Y₃Al₅O₁₂, das durch Ce aktiviert wird, oder Ba₂SiO₄, das durch Eu aktiviert wird. Der Phosphor wird durch einen Teil des blauen Laserlichts L1 angeregt und emittiert gelbes Licht als das zweite Licht. Das Wellenlängenwandlerelement 4a erzeugt weißes Licht, das Mischlicht aus dem gelben Licht und dem verbleibenden Teil des blauen Laserlichts L1 ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 4 beinhaltet ferner mindestens einen optischen Teil und steuert die Lichtintensitätsverteilung des weißen Lichts, das durch das Wellenlängenwandlerelement 4a erzeugt wird, so dass der größte Teil des weißen Lichts als Beleuchtungslicht L2 von der Beleuchtungsvorrichtung 4 zu einem Beleuchtungsraum emittiert wird.
Ferner tritt ein Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht L3 in das zweite Ende 32 des Lichtleiterelements 3 ein. Das auf das zweite Ende 32 einfallende Überwachungslicht L3 wird durch das Innere des Lichtleiterelements 3 übertragen und von dem ersten Ende 31 des Lichtleiterelements 3 emittiert.
[Optiksensor]
Der Optiksensor 53 ist ein Detektor, der einen Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht L3 empfängt und ein Überwachungssignal ausgibt, das der Intensität des Überwachungslichts L3 entspricht. In der vorliegenden Ausführungsform detektiert der Optiksensor 53 Überwachungslicht L3, das von dem ersten Ende 31 des Lichtleiterelements 3 emittiert wird. Insbesondere tritt das Überwachungslicht L3 in das zweite Ende 32 des Lichtleiterelements 3 ein, läuft durch das Innere des Lichtleiterelements 3 und wird von dem ersten Ende 31 des Lichtleiterelements 3 emittiert. Das Überwachungslicht L3, das von dem ersten Ende 31 des Lichtleiterelements 3 emittiert wird, läuft durch den dichroitischen Spiegel 7a des Optikelements 7 und erreicht den Optiksensor 53. Der Optiksensor 53 gibt ein Überwachungssignal Y1 entsprechend der Menge des empfangenen Überwachungslichts L3 aus. Man beachte, dass ein optischer Filter oder ähnliches, der Licht in anderen Wellenlängenbändern als dem Wellenlängenband des Überwachungslichts L3 dämpft, weiter in dem optischen Pfad des Überwachungslichts L3 von dem Optikelement 7 zu dem Optiksensor 53 bereitgestellt sein kann.
Eine funktionelle Konfiguration des Optiksensors 53 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das die funktionelle Konfiguration des Optiksensors 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 4 dargestellt, beinhaltet der Optiksensor 53 das photoelektrische Wandlerelement 531 und den Verstärker 532.
Das photoelektrische Wandlerelement 531 ist ein Element, das ein elektrisches Signal ausgibt, das der Menge des empfangenen Überwachungslichts L3 entspricht. Das photoelektrische Wandlerelement 531 ist z. B. ein Photodetektor wie eine Photodiode und gibt einen photoelektrischen Strom entsprechend der Menge des empfangenen Überwachungslichts L3 aus.
Der Verstärker 532 ist eine Schaltung, die das von dem photoelektrischen Wandlerelement 531 ausgegebene elektrische Signal verstärkt. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Verstärker 532 z. B. einen Stromverstärker und Widerstände und ist so konfiguriert, dass er den von dem photoelektrischen Wandlerelement 531 ausgegebenen photoelektrischen Strom verstärkt, den verstärkten photoelektrischen Strom in eine Spannung umwandelt und die umgewandelte Spannung als Überwachungssignal Y1 ausgibt. Das heißt, das Überwachungssignal Y1 ist ein Spannungssignal, und wenn die Menge des Überwachungslichts L3 zunimmt, erhöht sich der Wert des photoelektrischen Stroms und erhöht sich der Spannungswert des Überwachungssignals Y1. Der Optiksensor 53 ist elektrisch mit der Ausgangssteuerschaltung 52 verbunden und gibt das Überwachungssignal Y1 an die Ausgangssteuerschaltung 52 aus.
Der Verstärker 532 beinhaltet eine Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d. Die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d ist eine Schaltung, die den Verstärkungsfaktor des Überwachungssignals erhöht oder verringert. Mit anderen Worten ist die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d eine Schaltung, die den Verstärkungsfaktor des von dem photoelektrischen Wandlerelement 531 ausgegebenen photoelektrischen Stroms schaltet. Die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d schaltet den Verstärkungsfaktor entsprechend dem von der Ausgangssteuerschaltung 52 eingegebenen Signal.
Eine Schaltungskonfiguration des Optiksensors 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist ein Schaltdiagramm, das die Konfiguration des Optiksensors 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Das in 5 dargestellte photoelektrische Wandlerelement 531 des Optiksensors 53 ist eine Photodiode. Der Verstärker 532 beinhaltet den Stromverstärker 53a, den Widerstand 53b, den Widerstand 53c und die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d.
Der Stromverstärker 53a verstärkt den photoelektrischen Strom I10 des photoelektrischen Wandlerelements 531 und gibt den verstärkten Strom (d. h. den Ausgangsstrom) aus, wobei die Steuerspannung Vc als eine Treiberspannung verwendet wird. Ein Ausgangsende des Stromverstärkers 53a ist elektrisch mit einem Ende jedes der Widerstände 53b und 53c verbunden. Die anderen Enden der Widerstände 53b und 54c sind elektrisch mit der Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d verbunden.
Die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d beinhaltet den Schalter 53e. Der Schalter 53e beinhaltet zwei feste Kontakte X1 und X2 und den beweglichen Kontakt X3 und verbindet den beweglichen Kontakt X3 selektiv entweder mit dem festen Kontakt X1 oder mit X2. Der feste Kontakt X1 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Widerstands 53b verbunden, und der feste Kontakt X2 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Widerstands 53c verbunden. Der bewegliche Kontakt X3 ist elektrisch mit einer Schaltungsmasse verbunden. Indem ein Verbindungsziel des beweglichen Kontakts X3 entweder auf den festen Kontakt X1 oder auf X2 geschaltet wird, verbindet daher der Schalter 53e das andere Ende von entweder dem Widerstand 53b oder 53c elektrisch mit der Schaltungsmasse. Das heißt, die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d macht die Widerstände 53b und 53c schaltbar und wählt entweder den Widerstand 53b oder 53c als einen Widerstand (Verstärkungswiderstand) aus, der zwischen dem Ausgangsende des Stromverstärkers 53a und der Schaltungsmasse verbunden ist. Dann fließt der Ausgangsstrom des Stromverstärkers 53a durch den Verstärkungswiderstand (Widerstand 53b oder 53c) und den Schalter 53e. Wenn angenommen wird, dass ein durch den Ausgangsstrom verursachter Spannungsabfall in dem Schalter 53e ungefähr Null ist, tritt der Spannungswert Vy1 zwischen dem Ausgangsende des Stromverstärkers 53a und der Schaltungsmasse aufgrund eines Spannungsabfalls in dem Verstärkungswiderstand (Widerstand 53b oder 53c) auf, und das Überwachungssignal Y1 wird von dem Ausgangsende des Stromverstärkers 53a ausgegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der Widerstand 53b einen höheren Widerstandswert als der Widerstand 53c. Somit ist der Spannungswert Vy1 in Bezug auf den festen photoelektrischen Strom I10 in dem Fall der Verwendung des Widerstands 53b als der Verstärkungswiderstand größer als der in dem Fall der Verwendung des Widerstands 53c als der Verstärkungswiderstand. Das heißt, die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d ist in der Lage, den in dem Verstärker 532 verwendeten Verstärkungsfaktor zu schalten, indem sie das Verbindungsziel des beweglichen Kontakts X3 entweder auf den festen Kontakt X1 oder auf X2 schaltet. Insbesondere ist der Verstärkungsfaktor in dem Fall der Verwendung des Widerstands 53b als der Verstärkungswiderstand höher als in dem Fall der Verwendung des Widerstands 53c als der Verstärkungswiderstand.
Hier werden Ausgangscharakteristiken des Optiksensors 53 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Graph, der die Ausgangscharakteristiken des Optiksensors 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Die horizontale Achse in 6 zeigt die Lichtmenge Q0 des Überwachungslichts L3 an, und die vertikale Achse in 6 zeigt den Spannungswert Vy1 des Überwachungssignals Y1 an. Wie in 6 dargestellt, steigt der Spannungswert Vy1 linear von Null an, wenn die Lichtmenge Q0 ausgehend von Null zunimmt. Dann, wenn die Lichtmenge Q0 die Sättigungslichtmenge Qa1 (erster Wert) übersteigt, wird der Spannungswert Vy1 bei dem Sättigungsspannungswert (Sättigungswert) Va1 (zweiter Wert) konstant. Das heißt, der Verstärker 532 funktioniert als ein Analogverstärker, und wenn die Lichtmenge Q0 in den Bereich von Werten größer oder gleich Null und kleiner oder gleich Qa1 fällt, arbeitet der Optiksensor 53 in einem linearen Bereich, in dem der Spannungswert Vy1 proportional zu der Lichtmenge Q0 ist und der Spannungswert Vy1 mit zunehmender Lichtmenge Q0 zunimmt. Wenn jedoch die Lichtmenge Q0 die Sättigungslichtmenge Qa1 übersteigt, arbeitet der Optiksensor 53 in einem Sättigungsbereich, in dem der Ausgang des Optiksensors 53 gesättigt wird und der Spannungswert Vy1 konstant bei dem Sättigungsspannungswert Va1 ist. Die Sättigungslichtmenge Qa1 beträgt z. B. etwa 25% eines Maximalwerts der Lichtmenge Q0 (d. h. der Lichtmenge Q0 des Überwachungslichts L3, wenn sich die Lichtquelle 6 unter Nennbedingungen der Beleuchtung befindet). Indem der Optiksensor 53 dazu veranlasst wird, nicht nur in dem linearen Bereich, sondern auch in dem Sättigungsbereich zu arbeiten, ist es somit möglich, einen dynamischen Bereich der Lichtmenge Q0 zu erweitern, die von dem Optiksensor 53 gemessen werden kann. Normalerweise steuert die Ausgangssteuerschaltung 52 den Treiberstrom I1 bei einem Nennstromwert und liefert den Nenntreiberstrom I1 an die Lichtquelle 6. Die aus dem Nenntreiberstrom I1 erhaltene Lichtmenge Q0 ist größer als die Sättigungslichtmenge Qa1, und der Spannungswert Vy1 nimmt während des Normalbetriebs den Sättigungsspannungswert Va1 an. In dem Fall, in dem der Sättigungsspannungswert Va1 mit einer Zunahme der Lichtmenge Q0 leicht zunimmt (in einem Ausmaß, das erheblich geringer ist als der Betrag der Zunahme in dem linearen Bereich), wird ein Minimalwert des Sättigungsspannungswerts Va1 als der zweite Wert angenommen.
Die in 6 dargestellten Ausgangscharakteristiken des Optiksensors 53 entsprechen den Ausgangscharakteristiken in dem Fall der Verwendung des Widerstands 53b des Optiksensors 53 als der Verstärkungswiderstand. Das heißt, wenn der Widerstand 53b des Optiksensors 53 als der Verstärkungswiderstand verwendet wird (d. h. der Verstärkungsfaktor maximiert wird) und wenn die Lichtmenge Q0 des Überwachungslichts L3 die Sättigungslichtmenge Qa1 übersteigt, nimmt der Spannungswert Vy1 des Überwachungssignals Y1 den Sättigungsspannungswert Va1 an.
Das Schalten der Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d wird von der Ausgangssteuerschaltung 52 gesteuert. Normalerweise steuert die Ausgangssteuerschaltung 52 die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d, um den Widerstand 53b als den Verstärkungswiderstand auszuwählen (d. h. den Verstärkungsfaktor zu maximieren). Dann steuert die Ausgangssteuerschaltung 52 die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d, um zu einem vorbestimmten Zeitpunkt den Verstärkungswiderstand von Widerstand 53b auf Widerstand 53c umzuschalten. Das heißt, die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d schaltet den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 532 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt um. Der Widerstandswert des Widerstands 53c ist so definiert, dass der Optiksensor 53 bei dem Maximalwert der Lichtmenge Q0 (d. h. der Lichtmenge Q0, wenn sich die Lichtquelle 6 unter Nennbedingungen der Beleuchtung befindet) in dem linearen Bereich arbeitet. Daher erlaubt die Verwendung des Widerstands 53c als der Verstärkungswiderstand, dass der Optiksensor 53 den Spannungswert Vy1 des Überwachungssignals Y1 ausgibt, der in einer Eins-zu-Eins-Beziehung mit der Lichtmenge Q0 steht. Dementsprechend ist es möglich, die Menge des Überwachungslichts L3 genau zu messen und den Zustand der Lichtquelle 6 genau zu bestimmen.
[Leistungsversorgungsschaltung]
Die Leistungsversorgungsschaltung 51 ist eine Schaltung, die die Lichtquelle 6 mit Leistung versorgt. Die Leistungsversorgungsschaltung 51 wandelt eine Spannung einer Leistung, die von der Eingangsleistungsquelle P1 ausgegeben wird, um und gibt sie aus. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Leistungsversorgungsschaltung eine Schalt-Leistungsversorgungsschaltung, die die von der Eingangsleistungsquelle P1 ausgegebene AC-Leistung in DC-Leistung umwandelt. Die Leistungsversorgungsschaltung 51 kann auch eine Schalt-Leistungsversorgungsschaltung mit einer Leistungsfaktor-Verbesserungsfunktion sein. Zum Beispiel beinhaltet die Leistungsversorgungsschaltung 51 eine AC/DC-Wandlerschaltung und eine DC/DC-Wandlerschaltung. Die AC/DC-Wandlerschaltung ist z. B. eine Aufwärtszerhackerschaltung oder eine Aufwärts- und Abwärtszerhackerschaltung mit einer Leistungsfaktor-Verbesserungsfunktion. Die AC/DC-Wandlerschaltung kann eine isolierte Flyback-Wandlerschaltung sein. Die DC/DC-Wandlerschaltung ist z. B. eine Zerhackerschaltung, die einer Konstantstromsteuerung unterliegt. In dem Fall, in dem die Spannung der Lichtquelle 6 niedriger ist als die Ausgangsspannung der AC/DC-Wandlerschaltung, wird eine Abwärtsschaltung, wie z. B. eine Abwärtszerhackerschaltung, als die DC/DC-Wandlerschaltung verwendet. In dem Fall, in dem die Spannung der Lichtquelle 6 höher als die Ausgangsspannung der AC/DC-Wandlerschaltung ist, wird dagegen eine Aufwärtsschaltung, wie z. B. eine Aufwärtszerhackerschaltung, als die DC/DC-Wandlerschaltung verwendet. In dem Fall, in dem die Spannung der Lichtquelle 6 entweder höher oder niedriger als die Ausgangsspannung der AC/DC-Wandlerschaltung ist, wird eine Aufwärts- und Abwärtsschaltung, wie z. B. eine Aufwärts- und Abwärtszerhackerschaltung, als die DC/DC-Wandlerschaltung verwendet.
Alternativ kann die Leistungsversorgungsschaltung 51 ein einstufiger Wandler (Single-State-Wandler, SS-Wandler) sein. Der SS-Wandler ist ein Wandler eines einzelnen Wandlersystems (Einspannungswandler), der eine Leistungsfaktor-Verbesserungsfunktion und eine AC/DC-Wandlerfunktion hat.
[Ausgangssteuerschaltung]
Die Ausgangssteuerschaltung 52 ist eine Schaltung, die die Lichtquelle 6 und den Optiksensor 53 steuert. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Ausgangssteuerschaltung 52 den Strom, der jeder Lichtemissionsvorrichtung der Lichtquelle 6 zugeführt wird, indem sie die Leistungsversorgungsschaltung 51 und die Schalteinheit 54 steuert. Insbesondere stellt die Ausgangssteuerschaltung 52 den Treiberstrom I1 ein, indem sie die Leistungsversorgungsschaltung 51 steuert. Das heißt, der Treiber 5a hat eine Lichtsteuerfunktion zum Einstellen der Menge des Laserlichts L1, indem er den Treiberstrom I1 variabel macht. Die Ausgangssteuerschaltung 52 stellt auch einen Kurzschluss über jede Lichtemissionsvorrichtung der Lichtquelle 6 her, indem sie die Schalteinheit 54 steuert.
Ferner führt die Ausgangssteuerschaltung 52 einen Lichtquellen-Prüfprozess und einen Optiksystem-Prüfprozess entsprechend dem von dem Optiksensor 53 empfangenen Überwachungssignal Y1 unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens durch, wobei der Lichtquellen-Prüfprozess ein Prozess zur Prüfung des Zustands der Lichtquelle 6 ist und der Optiksystem-Prüfprozess ein Prozess zur Prüfung der Zustände des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements 4a ist. Die Details des Lichtquellen-Prüfprozesses und des Optiksystem-Prüfprozesses werden später beschrieben.
Die Ausgangssteuerschaltung 52 beinhaltet z. B. eine integrierte Steuerschaltung (IC) und ein Computersystem. Das Computersystem beinhaltet als seine Haupt-Hardwarekonfiguration einen Prozessor, der entsprechend Programmen arbeitet. Der Typ des Prozessors ist nicht beschränkt, solange der Prozessor in der Lage ist, jede Funktion der Ausgangssteuerschaltung 52 durch die Ausführung von Programmen zu implementieren. Der Prozessor ist als mindestens eine elektronische Schaltung konfiguriert, einschließlich einer integrierten Halbleiterschaltung (IC) oder eines Large Scale Integration (LSI). Hier wird eine integrierte Schaltung, die in einer elektronischen Schaltung enthalten ist, als ein IC oder LSI bezeichnet, aber sie wird je nach dem Grad der Integration unterschiedlich bezeichnet und kann auch als System-LSI, Very Large Scale Integration (VLSI) oder Ultra Large Scale Integration (ULSI) bezeichnet werden. Ein Field Programmable Gate Array (FPGA), das nach der Herstellung des LSI programmiert wird, oder eine rekonfigurierbare logische Vorrichtung, die in der Lage ist, die Bonding-Beziehung innerhalb des LSI neu zu konfigurieren oder Schaltungsabschnitte innerhalb des LSI einzustellen, kann auch für den gleichen Zweck wie die oben genannte integrierte Schaltung verwendet werden. Eine Mehrzahl von elektronischen Schaltungen kann in einem einzigen Chip integriert sein oder auf einer Mehrzahl von Chips bereitgestellt sein. Eine Mehrzahl von Chips kann in einer einzigen Vorrichtung integriert sein oder in einer Mehrzahl von Vorrichtungen bereitgestellt sein. Programme sind in einem nichtflüchtigen Aufzeichnungsmedium wie einem computerlesbaren ROM, einer optischen Platte oder einem Festplattenlaufwerk gespeichert. Diese Programme können im Voraus in dem nicht-transitorischen Aufzeichnungsmedium gespeichert werden oder über ein Weitverkehrs-Kommunikationsnetzwerk wie das Internet auf das nichtflüchtige Aufzeichnungsmedium übertragen werden. Das Computersystem implementiert jede Funktion der Ausgangssteuerschaltung 52 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, indem es den Prozessor veranlasst, die Programme auszuführen.
[Steuerverfahren]
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 ein Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf für das Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 7 dargestellt, wird zuerst das Beleuchtungssystem 1 eingeschaltet (S10). Dadurch kann die Eingangsleistungsquelle P1 das Beleuchtungssystem 1 mit Leistung versorgen (siehe 1).
Dann liefert die Ausgangssteuerschaltung 52 den Treiberstrom I1 an die Lichtquelle 6, indem sie die Leistungsversorgungsschaltung 51 steuert (S12). Danach gibt jede Lichtemissionsvorrichtung der Lichtquelle 6 Laserlicht L1 aus. Das Wellenlängenwandlerelement 4a wird über das Optikelement 7 und das Lichtleiterelement 3 mit dem Laserlicht L1 bestrahlt, und das Beleuchtungslicht L2 und das Überwachungslicht L3 werden von dem Wellenlängenwandlerelement 4a emittiert.
Das von dem Wellenlängenwandlerelement 4a emittierte Überwachungslicht L3 tritt über das Lichtleiterelement 3 und das Optikelement 7 in den Optiksensor 53 ein. Der Optiksensor 53 misst das Überwachungslicht L3 und gibt das Überwachungssignal Y1 an die Ausgangssteuerschaltung 52 aus. Die Ausgangssteuerschaltung 52 erfasst das Überwachungssignal Y1 als einen Anfangsdetektionswert (S14). Hier verwendet der Verstärker 532 des Optiksensors 53 den Widerstand 53b als den Verstärkungswiderstand. Wenn der Treiberstrom I1 einen Nennstromwert annimmt, nimmt daher der Anfangsdetektionswert den in 6 dargestellten Sättigungsspannungswert Va1 an.
Erneut unter Bezugnahme auf 7, verringert die Ausgangssteuerschaltung 52 den Verstärkungsfaktor, der in dem Verstärker 532 des Optiksensors 53 verwendet wird, indem sie die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d des Optiksensors 53 steuert (S16). Das heißt, der Widerstand 53c wird als der Verstärkungswiderstand verwendet, indem die in 5 dargestellte Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d gesteuert wird. Auf diese Weise misst der Optiksensor 53, mit dem Verstärker 532, der einen verringerten Verstärkungsfaktor verwendet, das Überwachungslicht L3 und gibt das Überwachungssignal Y1 an die Ausgangssteuerschaltung 52 aus. Die Ausgangssteuerschaltung 52 erfasst das Überwachungssignal Y1 als einen Referenzwert (S18). Hier wird der Verstärkungswiderstand des Verstärkers 532 so eingestellt, dass das Überwachungssignal Y1 einen Wert annimmt, der kleiner als der Sättigungsspannungswert Va1 ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Überwachungssignal Y1 zu messen, das in Eins-zu-Eins-Beziehung mit der Menge des Überwachungslichts L3 steht.
Dann, erneut unter Bezugnahme auf 7, erhöht die Ausgangssteuerschaltung 52 den Verstärkungsfaktor, der in dem Verstärker 532 des Optiksensors 53 verwendet wird, indem sie die Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d des Optiksensors 53 steuert (S20). Das heißt, der Widerstand 53b wird als der Verstärkungswiderstand verwendet, indem die in 5 dargestellte Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d gesteuert wird.
Dann, erneut unter Bezugnahme auf 7, führt die Ausgangssteuerschaltung 52 den Optiksystem-Prüfprozess durch (S30). Hier wird der Optiksystem-Prüfprozess unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Optiksystem-Prüfprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Bei dem Optiksystem-Prüfprozess erfasst die Ausgangssteuerschaltung 52 einen Detektionswert wie in 8 dargestellt (S32). Insbesondere misst der Optiksensor 53 das Überwachungslicht L3 und gibt das Überwachungssignal Y1 an die Ausgangssteuerschaltung 52 aus. Die Ausgangssteuerschaltung 52 erfasst das Überwachungssignal Y1 als einen Detektionswert.
Dann bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52, ob die in Schritt S32 erfasste Verringerungsrate des Detektionswerts größer als ein erster Schwellenwert ist (S34). Hier werden der in Schritt S32 erfasste Detektionswert und der unmittelbar vorhergehende Detektionswert (oder der in Schritt S14 detektierte Anfangsdetektionswert) verglichen, um zu bestimmen, ob die Verringerungsrate des Detektionswerts größer als der erste Schwellenwert ist. Der erste Schwellenwert wird basierend auf der Verringerungsrate des Detektionswerts in dem Fall bestimmt, in dem eine Anomalie des Optiksystems oder des Wellenlängenwandlerelements 4a aufgetreten ist. Der erste Schwellenwert beträgt beispielsweise etwa 50%.
Wenn die Ausgangssteuerschaltung 52 in Schritt S34 bestimmt hat, dass die Verringerungsrate des Detektionswerts größer als der erste Schwellenwert ist (Ja in S34), bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52, dass eine Anomalie des Optiksystems oder des Wellenlängenwandlerelements 4a aufgetreten ist, und stoppt die Stromzufuhr zu der Lichtquelle 6 (S36).
Wenn andererseits die Ausgangssteuerschaltung 52 in Schritt S34 bestimmt hat, dass die Verringerungsrate des Detektionswerts kleiner oder gleich dem ersten Schwellenwert ist (Nein in S34), bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52, ob seit der Startzeit des Optiksystem-Prüfprozesses (d. h. seit der Startzeit von Schritt S32) eine Optiksystem-Prüfzeit vergangen ist (S38). Hier bezieht sich die Optiksystem-Prüfzeit auf einen Minimalwert der Dauer des Optiksystem-Prüfprozesses und kann z. B. auf einen Wert eingestellt werden, der ungefähr größer oder gleich 50 msec und kleiner oder gleich 100 msec ist.
Wenn die Ausgangssteuerschaltung in Schritt S38 bestimmt hat, dass die Optiksystem-Prüfzeit noch nicht vergangen ist (Nein in S38), kehrt der Ablauf zu Schritt S32 zurück, um den Optiksystem-Prüfprozess fortzusetzen. Wenn die Ausgangssteuerschaltung andererseits in Schritt S38 bestimmt hat, dass die Optiksystem-Prüfzeit vergangen ist (Ja in S38), fährt der Ablauf mit dem in 7 dargestellten Lichtquellen-Prüfprozess (S40) fort.
Der Lichtquellen-Prüfprozess wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Lichtquellen-Prüfprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Bei dem Lichtquellen-Prüfprozess verringert die Ausgangssteuerschaltung 52 den Verstärkungsfaktor, der in dem Verstärker 532 des Optiksensors 53 verwendet wird, wie in Schritt S16 in 7 (S42), und erfasst einen Detektionswert wie in Schritt S32 in 8 (S44).
Dann bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52, ob die Verringerungsrate des in Schritt S44 in 9 erfassten Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert größer als ein zweiter Schwellenwert ist (S46). Hier bezieht sich der zweite Schwellenwert auf einen Wert, der als die Verringerungsrate des Detektionswerts auf ungefähr einen unteren Grenzwert eines Bereichs festgelegt wird, von dem angenommen wird, dass er die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Anomalie der Lichtquelle 6 darstellt. Beispielsweise wird der zweite Schwellenwert auf etwa 10% des Referenzwerts festgelegt. Das heißt, wenn die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert größer als der zweite Schwellenwert ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass eine Anomalie der Lichtquelle 6 auftritt.
Wenn die Ausgangssteuerschaltung 52 in Schritt S46 bestimmt hat, dass die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert nicht größer als der zweite Schwellenwert ist (Nein in S46), beendet die Ausgangssteuerschaltung 52 den Lichtquellen-Prüfprozess und kehrt zu dem Schritt der Erhöhung des Verstärkungsfaktors (S20 in 7) zurück.
Wenn andererseits die Ausgangssteuerschaltung 52 in Schritt S46 bestimmt hat, dass die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert größer als der zweite Schwellenwert ist (Ja in S46), bestimmt die Ausgangssteuerschaltung, ob die Verringerungsrate in dem vorherigen Lichtquellen-Prüfprozess auch größer als der zweite Schwellenwert ist (S48).
In Schritt S48, wenn die Ausgangssteuerschaltung 52 in dem vorherigen Lichtquellen-Prüfprozess bestimmt hat, dass die Verringerungsrate nicht größer als der zweite Schwellenwert ist (Nein in S48), beendet die Ausgangssteuerschaltung 52 den Lichtquellen-Prüfprozess und kehrt zu dem Schritt der Erhöhung des Verstärkungsfaktors (S20 in 7) zurück.
Dagegen, in Schritt S48, wenn die Ausgangssteuerschaltung 52 auch in dem vorherigen Lichtquellen-Prüfprozess bestimmt hat, dass die Verringerungsrate größer als der zweite Schwellenwert ist (Ja in S48), aktualisiert die Ausgangssteuerschaltung 52 den Referenzwert mit dem unmittelbar vorhergehenden Detektionswert, der in Schritt S44 erfasst wurde (S50), und fährt mit dem Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess fort (S60). Hier wird der Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf des Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Bei dem in 10 dargestellten Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess wird in dem Fall, in dem die Lichtquelle 6 n Lichtemissionsvorrichtungen enthält (wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich eins ist), die Prüfung nacheinander von der ersten Lichtemissionsvorrichtung bis zu der n-ten Lichtemissionsvorrichtung, eine nach der anderen, durchgeführt (Schleife 1 in 10). In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste bis vierte Lichtemissionsvorrichtung 61 bis 64 nacheinander geprüft. Insbesondere schließt bei dem Prüfprozess die Ausgangssteuerschaltung 52 den i-ten Schalter, der parallel mit der i-ten Lichtemissionsvorrichtung verbunden ist (wobei i eine ganze Zahl größer oder gleich eins und kleiner oder gleich n ist), kurz (S62). Zum Beispiel wird in dem Fall, in dem i = 1 ist, der Schalter 821, der parallel mit der ersten Lichtemissionsvorrichtung 61 verbunden ist, kurzgeschlossen. Somit fließt kein Strom durch die erste Lichtemissionsvorrichtung, während ein Strom durch den ersten Schalter 821 fließt. Dementsprechend verringern sich in dem Fall, in dem die erste Lichtemissionsvorrichtung 61 normal arbeitet, die Mengen des von der Lichtquelle 6 emittierten Laserlichts L1 und des Überwachungslichts L3, weil der erste Schalter 821 kurzgeschlossen wird.
Wenn andererseits die erste Lichtemissionsvorrichtung 61 eine Anomalie aufweist und kein Laserlicht emittiert, werden die Mengen des Laserlicht L1 und des Überwachungslicht L3 nicht abnehmen, selbst wenn der erste Schalter 821 kurzgeschlossen wird. Dementsprechend ist es durch Kurzschließen des ersten Schalters 821 und Messen der Menge des Überwachungslichts L3 möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie der ersten Lichtemissionsvorrichtung 61 zu bestimmen. In ähnlicher Weise kann in dem Fall, in dem i ein anderer Wert als eins ist, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie der i-ten Lichtemissionsvorrichtung bestimmt werden.
Nach Schritt S62 erfasst die Ausgangssteuerschaltung 52 einen Detektionswert wie in Schritt S32 in 8 (S64). Dann bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52, ob der Detektionswert gegenüber dem Referenzwert abgenommen hat (S66). Insbesondere bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52, wenn der Betrag der Verringerung des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert größer als ein dritter Schwellenwert ist, dass der Detektionswert gegenüber dem Referenzwert abgenommen hat. Der dritte Schwellenwert wird z. B. auf einen Wert eingestellt, der ungefähr größer oder gleich 1% des Referenzwerts und kleiner oder gleich 5% des Referenzwerts ist.
Wenn die Ausgangssteuerschaltung 52 in Schritt S66 bestimmt hat, dass der Detektionswert gegenüber dem Referenzwert abnahm (Ja in S66), bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52 die i-te Lichtemissionsvorrichtung als normal, öffnet den i-ten Schalter (S68) und prüft die (i+1)-te Lichtemissionsvorrichtung. Wenn andererseits die Ausgangssteuerschaltung 52 in Schritt S66 bestimmt hat, dass der Detektionswert gegenüber dem Referenzwert nicht abnahm (Nein in S66), bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52 die i-te Lichtemissionsvorrichtung als anormal, behält den Kurzschluss des i-ten Schalters bei und prüft die (i+1)-te Lichtemissionsvorrichtung.
Nachdem die Ausgangssteuerschaltung 52 jede Lichtemissionsvorrichtung wie oben beschrieben geprüft hat und die Prüfung all der Lichtemissionsvorrichtungen abgeschlossen hat, bestimmt die Ausgangssteuerschaltung 52, ob die Anzahl der kurzgeschlossenen Schalter größer oder gleich n-1 ist, wie in 9 dargestellt (S52). Mit anderen Worten bestimmt die Ausgangssteuerschaltung, ob es zwei oder mehr Lichtemissionsvorrichtungen gibt, die nicht kurzgeschlossen sind. Wenn bestimmt wurde, dass die Anzahl der kurzgeschlossenen Schalter größer oder gleich n-1 ist, stoppt die Ausgangssteuerschaltung 52 die Stromzufuhr zu der Lichtquelle 6 (S54) und beendet den Betrieb des Beleuchtungssystems 1. Wenn andererseits bestimmt wurde, dass die Anzahl der kurzgeschlossenen Schalter kleiner als n-1 ist, erhöht die Ausgangssteuerschaltung 52 den der Lichtquelle 6 zugeführten Strom, um den Betrag der Verringerung der Menge des Überwachungslichts L3 zu kompensieren (S56), und führt den in 7 dargestellten Optiksystem-Prüfprozess (S30) durch.
Wie oben beschrieben, führt bei dem Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangssteuerschaltung 52 den Optiksystem-Prüfprozess zur Prüfung der Zustände des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements 4a und den Lichtquellen-Prüfprozess zur Prüfung des Zustands der Lichtquelle 6 entsprechend dem Überwachungssignal Y1 unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens durch. Dementsprechend ist es möglich, Anomalien des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements 4a und eine Anomalie jeder Lichtemissionsvorrichtung der Lichtquelle 6 individuell zu detektieren. Ferner kann das Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine vereinfachte Konfiguration haben, da nur ein Optiksensor 53 zur Prüfung des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements 4a und zur Prüfung der Lichtquelle 6 verwendet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wiederholt die Ausgangssteuerschaltung 52 abwechselnd den Lichtquellen-Prüfprozess und den Optiksystem-Prüfprozess. Daher ist es möglich, Anomalien der Lichtquelle und des Optiksystems ohne Verzögerung zu detektieren.
[Beispielbetrieb]
Als nächstes wird ein Beispielbetrieb des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 ist ein Zeitdiagramm, das einen Beispielbetrieb des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. 11 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Zeit und jedem von dem der Lichtquelle 6 zugeführten Treiberstrom I1, dem Ausgang des Optiksensors (Überwachungssignal Y1), dem Zustand des Schalters 53e der Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d und dem Pegel der den Schaltern 821 bis 824 der Schalteinheit 54 zugeführten Spannung.
Wie in 11 dargestellt, wird zunächst das Beleuchtungssystem 1 eingeschaltet, und die Ausgangssteuerschaltung 52 beginnt, der Lichtquelle 6 den Treiberstrom I1 zuzuführen. Insbesondere wird der Strombetrag erhöht, so dass der Treiberstrom I1 zu der Zeit t0 gleich i1 wird. Zu dieser Zeit verwendet der Optiksensor 53 den Widerstand 53b als den Verstärkungswiderstand, und der Verstärkungsfaktor ist hoch. Daher wird das von dem Optiksensor 53 ausgegebene Überwachungssignal Y1 gesättigt und nimmt den Sättigungsspannungswert Va1 vor der Zeit t0 an.
Nachdem der der Lichtquelle 6 zugeführte Treiberstrom I1 gleich i1 geworden ist, erfasst die Ausgangssteuerschaltung 52 zu der Zeit t0 das Überwachungssignal Y1 als einen Anfangsdetektionswert. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb nimmt der Anfangsdetektionswert den Sättigungsspannungswert Va1 an.
Dann, zu der Zeit t1, verringert die Ausgangssteuerschaltung 52 den in dem Verstärker 532 des Optiksensors 53 verwendeten Verstärkungsfaktor, indem sie den Schalter 53e in der Verstärkungsfaktor-Schalteinheit 53d des Optiksensors 53 steuert. Insbesondere schaltet die Ausgangssteuerschaltung 52 den Verstärkungswiderstand von Widerstand 53b auf Widerstand 53c, indem sie den beweglichen Kontakt X3 des Schalters 53e mit dem festen Kontakt X2 verbindet (siehe 5). Auf diese Weise, mit einem Verstärker 532, der einen verringerten Verstärkungsfaktor verwendet, erfasst die Ausgangssteuerschaltung 52 das Überwachungssignal Y1 als einen Referenzwert. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb nimmt der Referenzwert den Wert Va2 an, der kleiner als der Sättigungsspannungswert Va1 ist. Nachdem die Ausgangssteuerschaltung 52 den Referenzwert erfasst hat, erhöht sie zu der Zeit t2 den Verstärkungsfaktor in dem Optiksensor 53.
Dann führt die Ausgangssteuerschaltung 52 den unter Bezugnahme auf 8 beschriebenen Optiksystem-Prüfprozess durch. Insbesondere erfasst die Ausgangssteuerschaltung einen Detektionswert und bestimmt, ob die Verringerungsrate des Detektionswerts größer als der erste Schwellenwert ist. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb übersteigt die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Anfangsdetektionswert nicht den ersten Schwellenwert, bevor die Optiksystem-Prüfzeit vergangen ist. Zu der Zeit t3 beendet daher die Ausgangssteuerschaltung 52 den Optiksystem-Prüfprozess und führt den unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschriebenen Lichtquellen-Prüfprozess durch. Insbesondere erfasst die Ausgangssteuerschaltung 52, wie in dem Betrieb von Zeit t1 bis Zeit t2, das von dem Optiksensor 53 ausgegebene Überwachungssignal Y1 als einen Detektionswert, wobei der Optiksensor 53 einen verringerten Verstärkungsfaktor verwendet. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb ist die Verringerungsrate des zu der Zeit t3 erfassten Detektionswerts (Va2) gegenüber dem zu der Zeit t1 erfassten Referenzwert (Va2) kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert. Daher beendet die Ausgangssteuerschaltung zu der Zeit t4 den Lichtquellen-Prüfprozess und erhöht den Verstärkungsfaktor in dem Optiksensor 53.
Dann führt die Ausgangssteuerschaltung 52 den Optiksystem-Prüfprozess durch, wie in der Zeitspanne von Zeit t2 bis Zeit t3. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb übersteigt die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Anfangsdetektionswert nicht den ersten Schwellenwert, bevor die Optiksystem-Prüfzeit vergangen ist. Zu der Zeit t5 beendet daher die Ausgangssteuerschaltung 52 den Optiksystem-Prüfprozess und führt den Lichtquellen-Prüfprozess durch. Insbesondere erfasst die Ausgangssteuerschaltung 52, wie in dem Betrieb von Zeit t1 bis Zeit t2, das von dem Optiksensor 53 ausgegebene Überwachungssignal Y1 als einen Detektionswert, wobei der Optiksensor 53 einen verringerten Verstärkungsfaktor verwendet. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb ist die Verringerungsrate des zu der Zeit t5 erfassten Detektionswerts (Va3) gegenüber dem zu der Zeit t1 erfassten Referenzwert (Va2) größer als der zweite Schwellenwert, aber in dem vorherigen Lichtquellen-Prüfprozess (d. h. zu der Zeit t3) war die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert kleiner oder gleich der zweite Schwellenwert. Daher beendet die Ausgangssteuerschaltung 52 zu der Zeit t6 den Lichtquellen-Prüfprozess und erhöht den Verstärkungsfaktor in dem Optiksensor 53.
Dann führt die Ausgangssteuerschaltung 52 den Optiksystem-Prüfprozess durch, wie in der Zeitspanne von Zeit t2 bis Zeit t3. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb übersteigt die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Anfangsdetektionswert nicht den ersten Schwellenwert, bevor die Optiksystem-Prüfzeit vergangen ist. Zu der Zeit t7 beendet daher die Ausgangssteuerschaltung 52 den Optiksystem-Prüfprozess und führt den Lichtquellen-Prüfprozess durch. Insbesondere erfasst die Ausgangssteuerschaltung 52 das von dem Optiksensor 53 ausgegebene Überwachungssignal Y1 als einen Detektionswert, wobei der Optiksensor 53 einen verringerten Verstärkungsfaktor verwendet. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb ist die Verringerungsrate des zu der Zeit t7 erfassten Detektionswerts (Va3) gegenüber dem zu der Zeit t1 erfassten Referenzwert (Va2) größer als der zweite Schwellenwert, und in dem vorherigen Lichtquellen-Prüfprozess (d. h. zu der Zeit t5) war die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert ebenfalls größer als der zweite Schwellenwert. Daher aktualisiert die Ausgangssteuerschaltung 52 den Referenzwert mit dem zu der Zeit t7 erfassten Detektionswert (Va3) und führt den Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess durch.
Bei dem Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess wartet die Ausgangssteuerschaltung zunächst bis zu der Zeit t8, um das von dem Optiksensor 53 ausgegebene Überwachungssignal Y1 zu stabilisieren. In der vorliegenden Ausführungsform wartet die Ausgangssteuerschaltung 52 z. B. etwa für 10 msec.
Dann liefert die Ausgangssteuerschaltung 52 in der Zeitspanne von Zeit t8 bis Zeit t9 eine Hochpegel-Spannung an den ersten Schalter 821, um den Schalter 821 kurzzuschließen und einen Detektionswert zu erfassen. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb ist der Detektionswert kleiner als Va3, d. h. er hat gegenüber dem Referenzwert (Va3) abgenommen. Daher bestimmt die Ausgangssteuerschaltung, dass keine Anomalie der ersten Lichtemissionsvorrichtung 61 vorliegt, und öffnet den ersten Schalter 821.
Dann liefert die Ausgangssteuerschaltung 52 in der Zeitspanne von Zeit t9 bis Zeit t10 eine Hochpegel-Spannung an den zweiten Schalter 822, um den Schalter 822 kurzzuschließen und einen Detektionswert zu erfassen. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb ist der Detektionswert kleiner als Va3, d. h. er hat gegenüber dem Referenzwert (Va3) abgenommen. Daher bestimmt die Ausgangssteuerschaltung, dass keine Anomalie der zweiten Lichtemissionsvorrichtung 62 vorliegt, und öffnet den zweiten Schalter 822.
Dann liefert die Ausgangssteuerschaltung 52 in der Zeitspanne von Zeit t10 bis Zeit t11 eine Hochpegel-Spannung an den dritten Schalter 823, um den Schalter 823 kurzzuschließen und einen Detektionswert zu erfassen. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb nimmt der Detektionswert den Wert Va3 an, d. h. er hat nicht gegenüber dem Referenzwert (Va3) abgenommen. Daher bestimmt die Ausgangssteuerschaltung, dass eine Anomalie der dritten Lichtemissionsvorrichtung 63 vorliegt, und behält den Kurzschluss des Schalters 823 bei.
Dann, in der Zeitspanne von Zeit t11 bis Zeit t12, liefert die Ausgangssteuerschaltung 52 eine Hochpegel-Spannung an den vierten Schalter 824, um den Schalter 824 kurzzuschließen und einen Detektionswert zu erfassen. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb ist der Detektionswert kleiner als Va3, d. h. er hat gegenüber dem Referenzwert (Va3) abgenommen. Daher bestimmt die Ausgangssteuerschaltung, dass keine Anomalie der vierten Lichtemissionsvorrichtung 64 vorliegt, und öffnet den vierten Schalter 824.
Zu der Zeit t12 beendet die Ausgangssteuerschaltung 52 den Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess und prüft die Anzahl der kurzgeschlossenen Schalter. In dem in 11 dargestellten Beispielbetrieb ist nur ein Schalter 823 kurzgeschlossen. Daher erhöht die Ausgangssteuerschaltung 52 den der Lichtquelle 6 zugeführten Treiberstrom I1 von i1 auf i2 und setzt den Betrieb fort.
Danach werden der Optiksystem-Prüfprozess und der Lichtquellen-Prüfprozess abwechselnd wiederholt, wie in den oben beschriebenen Betrieben.
Wie oben beschrieben, ist das Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Lage, Anomalien des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements sowie eine Anomalie jeder Lichtemissionsvorrichtung der Lichtquelle 6 individuell zu detektieren.
[Wirkungen und andere Merkmale]
Wie oben beschrieben, beinhaltet das Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lichtquelle 6, die mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung beinhaltet und das erste Licht emittiert, das Wellenlängenwandlerelement 4a, das einen Teil des ersten Lichts in das zweite Licht mit einer anderen Wellenlänge als der des ersten Lichts umwandelt, das Optiksystem, in welches das erste Licht eintritt und welches das Wellenlängenwandlerelement 4a mit dem ersten Licht bestrahlt, den Optiksensor 53, der einen Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht L3 empfängt und das Überwachungssignal Y1 entsprechend der Intensität des Überwachungslichts L3 ausgibt, und die Ausgangssteuerschaltung 52, die die Lichtquelle 6 und den Optiksensor 53 steuert. Die Ausgangssteuerschaltung 52 führt den Optiksystem-Prüfprozess zur Prüfung der Zustände des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements 4a und den Lichtquellen-Prüfprozess zur Prüfung des Zustands der Lichtquelle 6 entsprechend dem Überwachungssignal durch, unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens.
Dementsprechend ist es möglich, Anomalien des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements sowie eine Anomalie jeder Lichtemissionsvorrichtung der Lichtquelle 6 individuell zu detektieren. Bei dem Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nur ein Optiksensor 53 verwendet, um das Optiksystem und das Wellenlängenwandlerelement 4a zu prüfen und um die Lichtquelle 6 zu prüfen. Dies vereinfacht die Konfiguration.
In dem Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert die Ausgangssteuerschaltung 52 in dem Lichtquellen-Prüfprozess den Verstärkungsfaktor des Überwachungssignals Y1 in dem Optiksensor 53, und verringert die Ausgangssteuerschaltung 52 in dem Optiksystem-Prüfprozess den Verstärkungsfaktor nicht notwendigerweise.
Wenn das Überwachungssignal Y1 in dem Optiksensor 53 gesättigt wird, ist es daher möglich, die Menge des Überwachungslichts L3 in eine Eins-zu-Eins-Beziehung mit dem Überwachungssignal Y1 zu bringen und die Menge des Überwachungslichts L3 genau zu messen.
In dem Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet mindestens eine in der Lichtquelle 6 enthaltene Lichtemissionsvorrichtung eine Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungen. In dem Lichtquellen-Prüfprozess kann, wenn die Intensität des Überwachungssignals Y1 um eine vorbestimmte Rate oder mehr gegenüber der Intensität des Überwachungssignals Y1 in dem vorherigen Lichtquellen-Prüfprozess verringert ist, die Ausgangssteuerschaltung 52 aus der Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungen eine Lichtemissionsvorrichtung identifizieren, die einen verringerten Ausgang hat, indem sie eine Änderung des Überwachungssignals Y1 detektiert, wenn die Leistung, die an jede Lichtemissionsvorrichtung geliefert wird, nacheinander geändert wird.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungen individuell zu prüfen und eine Lichtemissionsvorrichtung genau zu identifizieren, die einen verringerten Ausgang hat. Zum Beispiel kann, wie in dem Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, eine Änderung des Überwachungssignals Y1 detektiert werden, indem nacheinander ein Kurzschluss über jede Lichtemissionsvorrichtung hergestellt wird (d. h. indem die an jede Lichtemissionsvorrichtung gelieferte Leistung nacheinander auf Null gesetzt wird).
In dem Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Ausgangssteuerschaltung 52 abwechselnd den Lichtquellen-Prüfprozess und den Optiksystem-Prüfprozess durchführen.
In diesem Fall ist es möglich, Anomalien der Lichtquelle, des Optiksystems und anderer Bestandteile ohne Verzögerung zu detektieren.
In dem Beleuchtungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann jede der mindestens einen in der Lichtquelle 6 enthaltenen Lichtemissionsvorrichtung eine Halbleiterlaservorrichtung sein, und das Optiksystem kann ein Lichtleiterelement 3 enthalten, das das erste Licht (d. h. das Laserlicht L1) leitet.
In diesem Fall ist es möglich, durch Verwendung des Lichtleiterelements 3 das von den Halbleiterlaservorrichtungen ausgegebene Laserlicht L1 mit hoher Leuchtdichte leicht zu dem Wellenlängenwandlerelement 4a zu leiten.
Das Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet den Optiksystem-Prüfprozess zur Prüfung der Zustände des Optiksystems und des Wellenlängenumwandlungselements 4a entsprechend dem Überwachungssignal Y1 und den Lichtquellen-Prüfprozess zur Prüfung des Zustands der Lichtquelle 6 entsprechend dem Überwachungssignal Y1. Der Lichtquellen-Prüfprozess und der Optiksystem-Prüfprozess werden unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens durchgeführt.
Dementsprechend ist es möglich, Anomalien des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements und eine Anomalie jeder Lichtemissionsvorrichtung der Lichtquelle 6 individuell zu detektieren. Außerdem wird bei dem Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nur ein Optiksensor 53 verwendet, um das Optiksystem und das Wellenlängenwandlerelement 4a zu prüfen und um die Lichtquelle 6 zu prüfen. Dies vereinfacht die Konfiguration des Beleuchtungssystems 1.
[Variationen und andere Modifikationen]
Während das Beleuchtungssystem und so weiter gemäß einer Mehrzahl von Aspekten der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsform beschrieben wurden, beschränkt sich die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsform. Die vorliegende Offenbarung schließt auch Modi ein, die erhalten werden, indem verschiedene, von Fachleuten denkbare Modifikationen an der Ausführungsform vorgenommen werden, sowie Modi, die durch eine Kombination von Bestandteilen in verschiedenen Ausführungsformen gebildet werden, ohne von dem Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel wird gemäß der Ausführungsform der Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess in dem Fall durchgeführt, in dem zweimal hintereinander in dem Lichtquellen-Prüfungsprozess bestimmt wird, dass der Betrag der Verringerung des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert größer als der zweite Schwellenwert ist. Die Konfiguration des Lichtquellen-Prüfprozesses ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess in dem Fall durchgeführt werden, in dem auch nur einmal bestimmt wird, dass der Betrag der Verringerung größer als der zweite Schwellenwert ist, oder in dem Fall, wenn dreimal hintereinander bestimmt wird, dass der Betrag der Verringerung größer als der zweite Schwellenwert ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform verringert die Ausgangssteuerschaltung 52 in dem Lichtquellen-Prüfprozess den Verstärkungsfaktor des Überwachungssignals Y1 in dem Optiksensor 53, aber der Verstärkungsfaktor muss nicht notwendigerweise verringert werden. Beispielsweise muss selbst in dem Fall, in dem der Verstärkungsfaktor nicht verringert wird, der Verstärkungsfaktor nicht notwendigerweise in dem Lichtquellen-Prüfprozess verringert werden, wenn die Menge des Überwachungslichts L3 in einer Eins-zu-Eins-Beziehung mit dem Überwachungssignal Y1 steht.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Lichtleiterelement 3 als das Optiksystem verwendet, aber die Konfiguration des Optiksystems ist nicht auf das Lichtleiterelement 3 beschränkt, solange das Optiksystem in der Lage ist, das erste Licht zu empfangen und das Wellenlängenwandlerelement 4a mit dem ersten Licht zu bestrahlen. Zum Beispiel kann ein optisches Element, wie beispielsweise ein Spiegel oder eine Linse, als das Optiksystem verwendet werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird, um in dem Lichtquellen-Prüfprozess den Strom zu ändern, der jeder Lichtemissionsvorrichtung zugeführt wird, der parallel mit dieser Lichtemissionsvorrichtung verbundene Schalter kurzgeschlossen, so dass der durch die Lichtemissionsvorrichtung fließende Strom gleich Null wird. Der Modus des Lichtquellen-Prüfprozesses ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann in dem Lichtquellen-Prüfprozess der Strom, der jeder Lichtemissionsvorrichtung zugeführt wird, auf einen Strombetrag reduziert werden, der größer als Null ist. Insbesondere kann eine Schaltung, die Schalter und Widerstände in Reihe verbindet, parallel zu jeder Lichtemissionsvorrichtung geschaltet sein.
In dem Lichtquellen-Prüfprozess gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess in dem Fall durchgeführt, in dem zweimal hintereinander bestimmt wird, dass die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert größer als der zweite Schwellenwert ist, aber der Lichtemissionsvorrichtungs-Prüfprozess kann in dem Fall durchgeführt werden, in dem auch nur einmal bestimmt wird, dass die Verringerungsrate des Detektionswerts gegenüber dem Referenzwert größer als der zweite Schwellenwert ist.
Bezugszeichenliste

1: Beleuchtungssystem
3: Lichtleiterelement
4a: Wellenlängenwandlerelement
6: Lichtquelle
52: Ausgangssteuerschaltung
53: Optiksensor
53e, 821, 822, 823, 824: Schalter
54: Schalteinheit
61, 62, 63, 64: Lichtemissionsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017213980 [0005]

Claims

Ein Beleuchtungssystem, welches umfasst: eine Lichtquelle, die mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung enthält und ein erstes Licht emittiert; ein Wellenlängenwandlerelement, das einen Teil des ersten Lichts in ein zweites Licht umwandelt, das eine Wellenlänge hat, die sich von einer Wellenlänge des ersten Lichts unterscheidet; ein Optiksystem, wo das erste Licht eintritt und welches das Wellenlängenwandlerelement mit dem ersten Licht bestrahlt; einen Optiksensor, der einen Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht empfängt und ein Überwachungssignal entsprechend einer Intensität des Überwachungslichts ausgibt; und eine Ausgangssteuerschaltung, die die Lichtquelle und den Optiksensor steuert, wobei die Ausgangssteuerschaltung eine Optiksystem-Prüfung und eine Lichtquellen-Prüfung entsprechend dem Überwachungssignal durchführt, unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens, wobei die Optiksystem-Prüfung eine Prüfung von Zuständen des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements ist und die Lichtquellen-Prüfung eine Prüfung eines Zustands der Lichtquelle ist.
Das Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ausgangssteuerschaltung bei der Lichtquellen-Prüfung einen Verstärkungsfaktor des Überwachungssignals in dem Optiksensor verringert, und die Ausgangssteuerschaltung bei der Optiksystem-Prüfung den Verstärkungsfaktor nicht verringert.
Das Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung eine Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungen enthält, und bei der Lichtquellen-Prüfung, wenn die Intensität des Überwachungssignals um eine vorbestimmte Rate oder mehr gegenüber der Intensität der Überwachungssignals in einer vorherigen Lichtquellen-Prüfung verringert ist, die Ausgangssteuerschaltung aus der Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungen eine Lichtemissionsvorrichtung identifiziert, die einen verringerten Ausgang hat, indem sie eine Änderung des Überwachungssignals detektiert, wenn eine Leistung, die an jede der Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungen geliefert wird, nacheinander geändert wird.
Das Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ausgangssteuerschaltung abwechselnd die Lichtquellen-Prüfung und die Optiksystem-Prüfung durchführt.
Das Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede Lichtemissionsvorrichtung der mindestens einen Lichtemissionsvorrichtung eine Halbleiterlaservorrichtung ist, und das Optiksystem ein Lichtleiterelement enthält, welches das erste Licht leitet.
Ein Verfahren zur Steuerung eines Beleuchtungssystems, wobei das Beleuchtungssystem beinhaltet: eine Lichtquelle, die mindestens eine Lichtemissionsvorrichtung enthält und ein erstes Licht emittiert; ein Wellenlängenwandlerelement, das einen Teil des ersten Lichts in ein zweites Licht umwandelt, das eine Wellenlänge hat, die sich von einer Wellenlänge des ersten Lichts unterscheidet; ein Optiksystem, wo das erste Licht eintritt und welches das Wellenlängenwandlerelement mit dem ersten Licht bestrahlt; und einen Optiksensor, der einen Teil des zweiten Lichts als Überwachungslicht empfängt und ein Überwachungssignal entsprechend einer Intensität des Überwachungslichts ausgibt, wobei das Verfahren zur Steuerung des Beleuchtungssystems umfasst: (i) Prüfen von Zuständen des Optiksystems und des Wellenlängenwandlerelements entsprechend dem Überwachungssignal; und (ii) Prüfen eines Zustands der Lichtquelle entsprechend dem Überwachungssignal, wobei (i) und (ii) unter Verwendung eines Zeitteilungsverfahrens durchgeführt werden.