JP2000324726A - 光パワー給電装置 - Google Patents
光パワー給電装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来は、光電変換素子によって発生する電力
が光パワー受光時間の増加に伴ない低下し、機器の連続
運転が安定に維持できなかった。 【解決手段】 主回路１００の電源１１０から供給され
る電力を用いて半導体レーザ１２０は一定の光パワーを
発生し、光ファイバ２００により副回路３００に光パワ
ーを搬送し、副回路３００中の光電変換素子３１０によ
り光パワーを電力に変換し負荷装置３２０ヘ給電を行
う。接着材３１２により光電変換素子３１０に接着され
ているヘッダー３１１に放熱材３３０を取り付けること
により光電変換素子３１０の温度上昇を抑制し、光電変
換素子３１０が光パワー受光時間の増加に伴う出力電力
の低下を防ぎ、機器の連続運転を安定に維持する。
が光パワー受光時間の増加に伴ない低下し、機器の連続
運転が安定に維持できなかった。 【解決手段】 主回路１００の電源１１０から供給され
る電力を用いて半導体レーザ１２０は一定の光パワーを
発生し、光ファイバ２００により副回路３００に光パワ
ーを搬送し、副回路３００中の光電変換素子３１０によ
り光パワーを電力に変換し負荷装置３２０ヘ給電を行
う。接着材３１２により光電変換素子３１０に接着され
ているヘッダー３１１に放熱材３３０を取り付けること
により光電変換素子３１０の温度上昇を抑制し、光電変
換素子３１０が光パワー受光時間の増加に伴う出力電力
の低下を防ぎ、機器の連続運転を安定に維持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧下等のノイ
ズ環境下に置かれる機器への給電に用いられる、光パワ
ーを発生しそれを搬送して機器へ電力を供給する光パワ
ー給電装置に関する。
ズ環境下に置かれる機器への給電に用いられる、光パワ
ーを発生しそれを搬送して機器へ電力を供給する光パワ
ー給電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光パワー給電装置の概略を図１０
に示す。この装置は、光パワーを発生する主回路と、光
パワーを搬送する光伝送路と光パワーを受け取り電力に
変換する副回路から成る。図において１００は光パワー
を発生する主回路、２００は光パワーを搬送する光伝送
路である光ファイバ、３００は光パワーを受け取り電力
に変換する副回路であり、１１０は電力供給手段である
電源、１２０は電力を光パワーに変換する発光手段であ
る半導体レーザ、３１０は光パワーを電力に変換する光
電変換素子、３１１はヘッダー、３１２は光電変換素子
３１０にヘッダー３１１を接着する接着材、３２０は光
電変換素子３１０により発生した電力が供給される機器
である負荷装置である。従来の光パワー給電装置は、主
回路１００で光パワーを発生し、光ファイバ２００によ
り副回路３００に光パワーを搬送し、副回路３００で光
パワーを電力に変換し負荷装置３２０へ給電を行なって
いた。
に示す。この装置は、光パワーを発生する主回路と、光
パワーを搬送する光伝送路と光パワーを受け取り電力に
変換する副回路から成る。図において１００は光パワー
を発生する主回路、２００は光パワーを搬送する光伝送
路である光ファイバ、３００は光パワーを受け取り電力
に変換する副回路であり、１１０は電力供給手段である
電源、１２０は電力を光パワーに変換する発光手段であ
る半導体レーザ、３１０は光パワーを電力に変換する光
電変換素子、３１１はヘッダー、３１２は光電変換素子
３１０にヘッダー３１１を接着する接着材、３２０は光
電変換素子３１０により発生した電力が供給される機器
である負荷装置である。従来の光パワー給電装置は、主
回路１００で光パワーを発生し、光ファイバ２００によ
り副回路３００に光パワーを搬送し、副回路３００で光
パワーを電力に変換し負荷装置３２０へ給電を行なって
いた。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】従来の光パワー給電
装置では、主回路１００側において光パワーを連続的あ
るいは周期的に発生し、光ファイバ２００を搬送した光
パワーを副回路３００内の光電変換素子３１０に照射し
電力に変換していた。その際に、光電変換素子３１０に
よって発生する電力が光電変換素子３１０への光パワー
照射時間増加に伴ない発生した熱により光電変換素子の
交換効率が低下するため、負荷装置３２０が電力不足の
ために停止するなど、機器の連続運転が安定に維持でき
ず信頼性が低いという問題があった。
装置では、主回路１００側において光パワーを連続的あ
るいは周期的に発生し、光ファイバ２００を搬送した光
パワーを副回路３００内の光電変換素子３１０に照射し
電力に変換していた。その際に、光電変換素子３１０に
よって発生する電力が光電変換素子３１０への光パワー
照射時間増加に伴ない発生した熱により光電変換素子の
交換効率が低下するため、負荷装置３２０が電力不足の
ために停止するなど、機器の連続運転が安定に維持でき
ず信頼性が低いという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、上記のような従来の課題
を解決するためのもので、機器である負荷装置へ一定の
電力供給を行ない、負荷装置の連続運転を安定に維持す
ることが可能で信頼性が高く、また、光電変換素子の長
寿命化を図り得る光パワー給電装置を提供することであ
る。
を解決するためのもので、機器である負荷装置へ一定の
電力供給を行ない、負荷装置の連続運転を安定に維持す
ることが可能で信頼性が高く、また、光電変換素子の長
寿命化を図り得る光パワー給電装置を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光パワー給電装
置は、光パワーを発生する主回路と、前記主回路で発生
した光パワーを搬送する光伝送路と、前記光伝送路で搬
送された光パワーを受け取り電力に変換する副回路とか
らなる従来の光パワー伝送装置の副回路中に光電変換素
子裏面に放熱手段である放熱材を加えた構成とした。前
記主回路は、電力供給手段である電源、電力を光パワー
に変換する発光手段とを含み、前記副回路は、光パワー
を電力に変換する光電変換手段である光電変換素子、光
電変換素子により発生した電力が供給される機器である
負荷装置、放熱手段である放熱材とを含む。以上の構成
により、光パワー給電装置を連続動作させた際にも、放
熱材により光電変換素子の温度上昇による効率低下を防
止し、機器に一定の電力を連続的に供給することが可能
となるため、機器の連続運転を安定に維持できる信頼性
の高い装置になる。また、光電変換素子の温度上昇を防
ぐことができるため、素子の寿命、信頼性を向上させる
ことができる。
置は、光パワーを発生する主回路と、前記主回路で発生
した光パワーを搬送する光伝送路と、前記光伝送路で搬
送された光パワーを受け取り電力に変換する副回路とか
らなる従来の光パワー伝送装置の副回路中に光電変換素
子裏面に放熱手段である放熱材を加えた構成とした。前
記主回路は、電力供給手段である電源、電力を光パワー
に変換する発光手段とを含み、前記副回路は、光パワー
を電力に変換する光電変換手段である光電変換素子、光
電変換素子により発生した電力が供給される機器である
負荷装置、放熱手段である放熱材とを含む。以上の構成
により、光パワー給電装置を連続動作させた際にも、放
熱材により光電変換素子の温度上昇による効率低下を防
止し、機器に一定の電力を連続的に供給することが可能
となるため、機器の連続運転を安定に維持できる信頼性
の高い装置になる。また、光電変換素子の温度上昇を防
ぐことができるため、素子の寿命、信頼性を向上させる
ことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
の光パワー給電装置は、光パワーを発生する主回路と、
前記主回路で発生した光パワーを搬送する光伝送路と、
前記光伝送路で搬送された光パワーを受け取り電力に変
換する副回路とからなる光パワー給電装置において、主
回路１００は電力供給手段である電源１１０と、電源１
１０からの電力を光に変換する発光手段である半導体レ
ーザ１２０とを含み、副回路３００は光伝送路である光
ファイバ２００により搬送された光パワーを電力に変換
する光電変換手段である光電変換素子３１０と、光電変
換素子３１０において発生した熱を放出する放熱手段で
ある放熱材３３０を含み、光電変換素子３１０は接着材
３１２でヘッダー３１１が接着されていることに特徴を
有している。
の光パワー給電装置は、光パワーを発生する主回路と、
前記主回路で発生した光パワーを搬送する光伝送路と、
前記光伝送路で搬送された光パワーを受け取り電力に変
換する副回路とからなる光パワー給電装置において、主
回路１００は電力供給手段である電源１１０と、電源１
１０からの電力を光に変換する発光手段である半導体レ
ーザ１２０とを含み、副回路３００は光伝送路である光
ファイバ２００により搬送された光パワーを電力に変換
する光電変換手段である光電変換素子３１０と、光電変
換素子３１０において発生した熱を放出する放熱手段で
ある放熱材３３０を含み、光電変換素子３１０は接着材
３１２でヘッダー３１１が接着されていることに特徴を
有している。
【０００７】また、この場合、放熱材３３０としてＣｕ
を用いたことに特徴を有している。また、接着材３１２
として高熱伝導率材料のものを用いたことに特徴を有し
ている。また、この高熱伝導率材料としてＩｎを用いた
ことに特徴を有している。
を用いたことに特徴を有している。また、接着材３１２
として高熱伝導率材料のものを用いたことに特徴を有し
ている。また、この高熱伝導率材料としてＩｎを用いた
ことに特徴を有している。
【０００８】
【実施例】〔実施例１〕以下、本発明の実施例を図面を
用いて説明する。なお、図１は実施例を説明する光パワ
ー給電装置の概略図であり、図１０と同一部品について
は同一番号を付けてある。実施例１では光電変換素子裏
面に放熱手段として放熱材を装着した点に特徴があり、
その際の光電変換素子動作について説明する。図１の光
パワー給電装置において、１００は光パワーを発生する
主回路、２００は光パワーを搬送する光伝送路である光
ファイバ、３００は光パワーを受け取り電力に変換する
副回路であり、１１０は電力供給手段である電源、１２
０は電力を光パワーに変換する発光手段である半導体レ
ーザ、３１０は光パワーを電力に変換する光電変換手段
である光電変換素子、３２０は光電変換素子により発生
した電力が供給される機器である負荷装置、３３０は光
電変換素子において発生した熱を放出する放熱手段であ
る放熱材、３１１は接着材３１２で光電変換素子３１０
に接着されているヘッダーである。
用いて説明する。なお、図１は実施例を説明する光パワ
ー給電装置の概略図であり、図１０と同一部品について
は同一番号を付けてある。実施例１では光電変換素子裏
面に放熱手段として放熱材を装着した点に特徴があり、
その際の光電変換素子動作について説明する。図１の光
パワー給電装置において、１００は光パワーを発生する
主回路、２００は光パワーを搬送する光伝送路である光
ファイバ、３００は光パワーを受け取り電力に変換する
副回路であり、１１０は電力供給手段である電源、１２
０は電力を光パワーに変換する発光手段である半導体レ
ーザ、３１０は光パワーを電力に変換する光電変換手段
である光電変換素子、３２０は光電変換素子により発生
した電力が供給される機器である負荷装置、３３０は光
電変換素子において発生した熱を放出する放熱手段であ
る放熱材、３１１は接着材３１２で光電変換素子３１０
に接着されているヘッダーである。
【０００９】次に本発明の光パワー給電装置の動作を説
明する。主回路１００中の電力供給手段である電源１１
０から供給される電力を用いて発光手段である半導体レ
ーザ１２０は一定の光パワーを発生し、光伝送路である
光ファイバ２００により副回路３００に光パワーを搬送
し、副回路３中の光電変換手段である光電変換素子３１
０により光パワーを電力に変換し負荷装置３２０ヘ給電
を行う。実施例における半導体レーザ１２０はＧａＡｌ
Ａｓレーザであり、光電変換素子３１０はＧａＡｓセル
であり、ヘッダー３１１の材質はＣｕであり、接着材３
１２はエポキシ樹脂からなるものを用いている。この時
の光ファイバ２００の種類はコア径２００μｍ，クラッ
ド径２５０μｍの石英ファイバであり、ステップインデ
ックス型である。光電変換素子３１０に照射される光パ
ワーは８６０ｍＷであり、光電変換素子３１０は直径４
ｍｍの円形をしている。
明する。主回路１００中の電力供給手段である電源１１
０から供給される電力を用いて発光手段である半導体レ
ーザ１２０は一定の光パワーを発生し、光伝送路である
光ファイバ２００により副回路３００に光パワーを搬送
し、副回路３中の光電変換手段である光電変換素子３１
０により光パワーを電力に変換し負荷装置３２０ヘ給電
を行う。実施例における半導体レーザ１２０はＧａＡｌ
Ａｓレーザであり、光電変換素子３１０はＧａＡｓセル
であり、ヘッダー３１１の材質はＣｕであり、接着材３
１２はエポキシ樹脂からなるものを用いている。この時
の光ファイバ２００の種類はコア径２００μｍ，クラッ
ド径２５０μｍの石英ファイバであり、ステップインデ
ックス型である。光電変換素子３１０に照射される光パ
ワーは８６０ｍＷであり、光電変換素子３１０は直径４
ｍｍの円形をしている。
【００１０】図２は、負荷装置３２０のインピーダンス
が一定の場合の、光電変換素子温度の光電変換素子３１
０への光照射時間依存性の一例を示す。実線は本発明の
光パワー給電装置の値であり、点線は従来の光パワー給
電装置による値である。図から、本発明の光パワー給電
装置は従来の光パワー給電装置においてみられる光電変
換素子３１０ヘの光照射時間増加に伴なう光電変換素子
温度の上昇が殆どみられず、光照射時間に依らずほぼ一
定の値を示している。このように、負荷インピーダンス
一定の場合、光パワー給電装置を一定の光パワーを発生
させて連続動作させた際にも、光電変換素子温度が一定
の状態で連続的に動作することが可能となる。
が一定の場合の、光電変換素子温度の光電変換素子３１
０への光照射時間依存性の一例を示す。実線は本発明の
光パワー給電装置の値であり、点線は従来の光パワー給
電装置による値である。図から、本発明の光パワー給電
装置は従来の光パワー給電装置においてみられる光電変
換素子３１０ヘの光照射時間増加に伴なう光電変換素子
温度の上昇が殆どみられず、光照射時間に依らずほぼ一
定の値を示している。このように、負荷インピーダンス
一定の場合、光パワー給電装置を一定の光パワーを発生
させて連続動作させた際にも、光電変換素子温度が一定
の状態で連続的に動作することが可能となる。
【００１１】図３は、負荷装置３２０のインピーダンス
が一定の場合の、光電変換効率の光電変換素子３１０へ
の光照射時間依存性の一例を示す。実線は本発明の光パ
ワー給電装置の値であり、点線は従来の光パワー給電装
置による値である。図から、本発明の光パワー給電装置
は従来の光パワー給電装置においてみられる光電変換素
子３１０への光照射時間増加に伴なう光電変換効率の低
下がみられず、光照射時間に依らずほぼ一定の値を示し
ている。このように、負荷インピーダンス一定の場合、
光パワー給電装置を一定の光パワーを発生させて連続動
作させた際にも、光電変換素子３１０が一定の光電変換
効率で連続的に動作することが可能となる。
が一定の場合の、光電変換効率の光電変換素子３１０へ
の光照射時間依存性の一例を示す。実線は本発明の光パ
ワー給電装置の値であり、点線は従来の光パワー給電装
置による値である。図から、本発明の光パワー給電装置
は従来の光パワー給電装置においてみられる光電変換素
子３１０への光照射時間増加に伴なう光電変換効率の低
下がみられず、光照射時間に依らずほぼ一定の値を示し
ている。このように、負荷インピーダンス一定の場合、
光パワー給電装置を一定の光パワーを発生させて連続動
作させた際にも、光電変換素子３１０が一定の光電変換
効率で連続的に動作することが可能となる。
【００１２】図４は、負荷装置３２０への供給電力の光
電変換素子３１０ヘの光照射時間依存性の一例を示す。
実線は本発明の光パワー給電装置の値であり、点線は従
来の光パワー給電装置による値である。図から、本発明
の光パワー給電装置は従来の光パワー給電装置において
みられる光電変換素子３１０への光照射時間増加に伴な
う負荷装置３２０への供給電力の低下がみられず、光照
射時関に依らずほぼ一定の値を示している。このよう
に、負荷インピーダンス一定の場合、本発明の光パワー
給電装置では一定の光パワーを発生させて連続動作させ
た際にも、負荷装置３２０へ一定の電力を連続的に供給
することが可能となる。
電変換素子３１０ヘの光照射時間依存性の一例を示す。
実線は本発明の光パワー給電装置の値であり、点線は従
来の光パワー給電装置による値である。図から、本発明
の光パワー給電装置は従来の光パワー給電装置において
みられる光電変換素子３１０への光照射時間増加に伴な
う負荷装置３２０への供給電力の低下がみられず、光照
射時関に依らずほぼ一定の値を示している。このよう
に、負荷インピーダンス一定の場合、本発明の光パワー
給電装置では一定の光パワーを発生させて連続動作させ
た際にも、負荷装置３２０へ一定の電力を連続的に供給
することが可能となる。
【００１３】〔実施例２〕次に実施例２について説明す
る。ここでは、光電変換素子において発生した熱を放出
する放熱手段である放熱材３３０として金属材料である
Ｃｕ（銅）を用い、光電変換素子３１０の裏面に装着し
た。銅ブロック体積が５ｃｍ3 、９ｃｍ3、１７．５ｃ
ｍ3 の３種類の放熱材３３０を用いた。図５は、各銅ブ
ロックを放熱材３３０として用いた光パワー給電装置を
動作させた際の光電変換素子３１０ヘの光照射３０分後
の光電変換素子温度の銅ブロック体積依存性の一例を示
す。ここで、負荷装置３２０のインピーダンス値は一定
とし、光電変換素子３１０に照射する光パワーも一定と
した。図から、放熱材３３０が光電変換素子３１０に装
着しない場合を意味する銅体積０ｃｍ3 が最も光電変換
素子温度が高く、銅体積が増加する程、放熱性が向上す
るため、光電変換素子温度が減少していることがわか
る。但し、銅体積が９ｃｍ3 以上になると銅体積が増加
しても、光電変換素子温度がほぼ一定の値となることが
わかる。このように、負荷インピーダンス一定の場合、
光パワー給電装置を一定の光パワーを発生させて連続動
作させた際に、光電変換素子３１０において発生した熱
を放出する放熱材３３０として金属材料である銅を９ｃ
ｍ3 以上光電変換素子３１０の裏面に装着することによ
り光電変換素子温度がほぼ一定の状態で連続的に動作す
ることが可能となる。
る。ここでは、光電変換素子において発生した熱を放出
する放熱手段である放熱材３３０として金属材料である
Ｃｕ（銅）を用い、光電変換素子３１０の裏面に装着し
た。銅ブロック体積が５ｃｍ3 、９ｃｍ3、１７．５ｃ
ｍ3 の３種類の放熱材３３０を用いた。図５は、各銅ブ
ロックを放熱材３３０として用いた光パワー給電装置を
動作させた際の光電変換素子３１０ヘの光照射３０分後
の光電変換素子温度の銅ブロック体積依存性の一例を示
す。ここで、負荷装置３２０のインピーダンス値は一定
とし、光電変換素子３１０に照射する光パワーも一定と
した。図から、放熱材３３０が光電変換素子３１０に装
着しない場合を意味する銅体積０ｃｍ3 が最も光電変換
素子温度が高く、銅体積が増加する程、放熱性が向上す
るため、光電変換素子温度が減少していることがわか
る。但し、銅体積が９ｃｍ3 以上になると銅体積が増加
しても、光電変換素子温度がほぼ一定の値となることが
わかる。このように、負荷インピーダンス一定の場合、
光パワー給電装置を一定の光パワーを発生させて連続動
作させた際に、光電変換素子３１０において発生した熱
を放出する放熱材３３０として金属材料である銅を９ｃ
ｍ3 以上光電変換素子３１０の裏面に装着することによ
り光電変換素子温度がほぼ一定の状態で連続的に動作す
ることが可能となる。
【００１４】図６は、負荷装置３２０のインピーダンス
一定、光電変換素子３１０に照射する光パワーも一定の
場合の、光照射３０分後の光電変換効率の銅ブロック体
積依存性の一例を示す。図から、放熱材３３０が光電変
換素子３１０に装着しない場合を意味する銅体積０ｃｍ
3 が最も光電変換効率が低く、銅体積が増加する程光電
変換効率が上昇していることがわかる。そして、銅体積
が９ｃｍ3 以上になると銅体積が増加しても、光電変換
効率がほぼ一定の値となることがわかる。このように、
負荷インピーダンス一定の場合、光パワー給電装置を一
定の光パワーを発生させて連続動作させた際に、光電変
換素子３１０において発生した熱を放出する放熱材３３
０として金属材料である銅を９ｃｍ3 以上光電変換素子
３１０の裏面に装着することにより光電変換効率がほぼ
一定の状態で連続的に動作することが可能となる。
一定、光電変換素子３１０に照射する光パワーも一定の
場合の、光照射３０分後の光電変換効率の銅ブロック体
積依存性の一例を示す。図から、放熱材３３０が光電変
換素子３１０に装着しない場合を意味する銅体積０ｃｍ
3 が最も光電変換効率が低く、銅体積が増加する程光電
変換効率が上昇していることがわかる。そして、銅体積
が９ｃｍ3 以上になると銅体積が増加しても、光電変換
効率がほぼ一定の値となることがわかる。このように、
負荷インピーダンス一定の場合、光パワー給電装置を一
定の光パワーを発生させて連続動作させた際に、光電変
換素子３１０において発生した熱を放出する放熱材３３
０として金属材料である銅を９ｃｍ3 以上光電変換素子
３１０の裏面に装着することにより光電変換効率がほぼ
一定の状態で連続的に動作することが可能となる。
【００１５】図７は、負荷装置３２０のインピーダンス
一定、光電変換素子３１０に照射する光パワーも一定の
場合の、光照射３０分後の負荷装置３２０ヘの供給電力
の銅ブロック体積依存性の一例を示す。図から、放熱材
３３０が光電変換素子３１０に装着しない場合を意味す
る銅体積０ｃｍ3 が最も供給電力が低く、銅体積が増加
する程供給電力が増加していることがわかる。そして、
銅体積が９ｃｍ3 以上になると銅体積が増加しても、供
給電力がほぼ一定の値となることがわかる。このよう
に、負荷インピーダンス一定の場合、光パワー給電装置
を一定の光パワーを発生させて連続動作させた際に、光
電変換素子３１０において発生した熱を放出する放熱材
３３０として金属材料である銅を９ｃｍ3 以上光電変換
素子３１０の裏面に装着することにより負荷装置３２０
ヘの供給電力がほぼ一定の状態で連続的に動作すること
が可能となる。
一定、光電変換素子３１０に照射する光パワーも一定の
場合の、光照射３０分後の負荷装置３２０ヘの供給電力
の銅ブロック体積依存性の一例を示す。図から、放熱材
３３０が光電変換素子３１０に装着しない場合を意味す
る銅体積０ｃｍ3 が最も供給電力が低く、銅体積が増加
する程供給電力が増加していることがわかる。そして、
銅体積が９ｃｍ3 以上になると銅体積が増加しても、供
給電力がほぼ一定の値となることがわかる。このよう
に、負荷インピーダンス一定の場合、光パワー給電装置
を一定の光パワーを発生させて連続動作させた際に、光
電変換素子３１０において発生した熱を放出する放熱材
３３０として金属材料である銅を９ｃｍ3 以上光電変換
素子３１０の裏面に装着することにより負荷装置３２０
ヘの供給電力がほぼ一定の状態で連続的に動作すること
が可能となる。
【００１６】〔実施例３〕さらに、実施例３について説
明する。実施例３における光パワー給電装置の基本構成
は図１と同じである。半導体レーザ１２０はＧａＡｌＡ
ｓ半導体レーザ（λ＝８１０ｎｍ）であり、光ファイバ
２００はＳＩ型マルチモード光ファイバ（コア径２００
μｍ、長さ２ｍ）であり、光電変換素子３１０はＧａＡ
ｓセルから成る。光ファイバ２００の端出射光パワーＰ
ｉｎ＝７５０ｍＷを光電変換素子３１０に照射し、光フ
ァイバ２００の端−光電変換素子３１０間距離を２ｍｍ
として光電変換素子３１０のＩ−Ｖ特性を測定した。実
験は、光電変換素子３１０を接着材３１２としてエポキ
シ樹脂でヘッダー３１１に接着した「エポキシ接着（ヘ
ッダー）」、ヘッダー３１１にさらに体積が５ｃｍ3 の
銅ブロックの放熱材３３０を装着「エポキシ接着（放熱
材付）」、光電変換素子３１０をＩｎでヘッダー３１１
に接着した「Ｉｎ接着（ヘッダー）」について、Ｉ−Ｖ
特性の光照射時間依存性を調べ、各放熱条件における光
電変換特性を比較した。
明する。実施例３における光パワー給電装置の基本構成
は図１と同じである。半導体レーザ１２０はＧａＡｌＡ
ｓ半導体レーザ（λ＝８１０ｎｍ）であり、光ファイバ
２００はＳＩ型マルチモード光ファイバ（コア径２００
μｍ、長さ２ｍ）であり、光電変換素子３１０はＧａＡ
ｓセルから成る。光ファイバ２００の端出射光パワーＰ
ｉｎ＝７５０ｍＷを光電変換素子３１０に照射し、光フ
ァイバ２００の端−光電変換素子３１０間距離を２ｍｍ
として光電変換素子３１０のＩ−Ｖ特性を測定した。実
験は、光電変換素子３１０を接着材３１２としてエポキ
シ樹脂でヘッダー３１１に接着した「エポキシ接着（ヘ
ッダー）」、ヘッダー３１１にさらに体積が５ｃｍ3 の
銅ブロックの放熱材３３０を装着「エポキシ接着（放熱
材付）」、光電変換素子３１０をＩｎでヘッダー３１１
に接着した「Ｉｎ接着（ヘッダー）」について、Ｉ−Ｖ
特性の光照射時間依存性を調べ、各放熱条件における光
電変換特性を比較した。
【００１７】
【表１】 各条件における光照射開始直後、及び３０分間連続光照
射後の光電変換効率（Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ）、最大電気出
力、短絡電流、開放電圧を表１に示す。表１より、光電
変換素子３１０とヘッダー３１１とをエポキシ樹脂で接
着した「エポキシ接着（ヘッダー）」では３０分連続光
照射後に光電変換効率が７％以上低下しているのに対し
て、接着材にＩｎを用いた「Ｉｎ接着（ヘッダー）」で
は効率低下が５．５％程度に抑制できていることがわか
る。これは、Ｉｎの熱伝導率がエポキシ樹脂よりも２桁
以上大きいため、セルからの放熱が効率よく行われたこ
とにより光電変換効率の低下が抑制されたためと考えら
れる。
射後の光電変換効率（Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ）、最大電気出
力、短絡電流、開放電圧を表１に示す。表１より、光電
変換素子３１０とヘッダー３１１とをエポキシ樹脂で接
着した「エポキシ接着（ヘッダー）」では３０分連続光
照射後に光電変換効率が７％以上低下しているのに対し
て、接着材にＩｎを用いた「Ｉｎ接着（ヘッダー）」で
は効率低下が５．５％程度に抑制できていることがわか
る。これは、Ｉｎの熱伝導率がエポキシ樹脂よりも２桁
以上大きいため、セルからの放熱が効率よく行われたこ
とにより光電変換効率の低下が抑制されたためと考えら
れる。
【００１８】図８に、「エポキシ接着（ヘッダー）」と
「エポキシ接着（放熱材付）」の光照射直後と３０分間
連続光照射後のＩ−Ｖ特性を示す。図により、「エポキ
シ接着（ヘッダー）」は３０分の光照射により、Ｉ−Ｖ
曲線に変化が見られるが、「エポキシ接着（放熱材
付）」はあまり変化しないことがわかる。
「エポキシ接着（放熱材付）」の光照射直後と３０分間
連続光照射後のＩ−Ｖ特性を示す。図により、「エポキ
シ接着（ヘッダー）」は３０分の光照射により、Ｉ−Ｖ
曲線に変化が見られるが、「エポキシ接着（放熱材
付）」はあまり変化しないことがわかる。
【００１９】図９に、放熱材の有無による光電変換効率
の光照射時間依存性を示す。光電変換素子３１０に放熱
材３３０を付けることで３０分連続光照射後の効率を約
６％改善できることがわかった。これは、光電変換損失
分による光電変換素子３１０の温度上昇を放熱材装着に
より防ぐことができたためと考えられる。以上の結果か
ら、放熱材３３０の装着、及び光電変換素子３１０とヘ
ッダー３１１とを高熟伝導率材料で接着することが連続
光照射時の効率向上に有効なことがわかった。
の光照射時間依存性を示す。光電変換素子３１０に放熱
材３３０を付けることで３０分連続光照射後の効率を約
６％改善できることがわかった。これは、光電変換損失
分による光電変換素子３１０の温度上昇を放熱材装着に
より防ぐことができたためと考えられる。以上の結果か
ら、放熱材３３０の装着、及び光電変換素子３１０とヘ
ッダー３１１とを高熟伝導率材料で接着することが連続
光照射時の効率向上に有効なことがわかった。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光パワー給
電装置は、副回路側の光電変換素子に高熱伝導率を有す
る接着材を介して放熱材を設けたため、主回路から一定
の光パワーを連続的に発生させ、副回路で光パワーを電
力に変換し、機器に連続的に一定の電力を供給すること
が可能であるために機器の連続運転を安定に維持できる
信頼性の高い装置になる。また、本発明の光パワー給電
装置では、光電変換素子の温度上昇を防ぐことで、素子
の寿命を長くすることもできる。
電装置は、副回路側の光電変換素子に高熱伝導率を有す
る接着材を介して放熱材を設けたため、主回路から一定
の光パワーを連続的に発生させ、副回路で光パワーを電
力に変換し、機器に連続的に一定の電力を供給すること
が可能であるために機器の連続運転を安定に維持できる
信頼性の高い装置になる。また、本発明の光パワー給電
装置では、光電変換素子の温度上昇を防ぐことで、素子
の寿命を長くすることもできる。
【図１】本発明の一実施例における光パワー給電装置の
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例と従来例における光電変換素
子温度の光照射時間特性を示す図である。
子温度の光照射時間特性を示す図である。
【図３】本発明の一実施例と従来例における光電変換効
率の光照射時間特性を示す図である。
率の光照射時間特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施例と従来例における供給電力の
光照射時間特性を示す図である。
光照射時間特性を示す図である。
【図５】本発明の一実施例における光電変換素子温度の
放熱材体積特性を示す図である。
放熱材体積特性を示す図である。
【図６】本発明の一実施例における光電変換効率の放熱
材体積特性を示す図である。
材体積特性を示す図である。
【図７】本発明の一実施例における供給電力の放熱材体
積特性を示す図である。
積特性を示す図である。
【図８】本発明の一実施例における放熱材有りと従来例
の放熱材無しにおける電流／電圧特性を示す図である。
の放熱材無しにおける電流／電圧特性を示す図である。
【図９】本発明の一実施例における放熱材有りと従来例
の放熱材無しにおける光電変換効率の光照射時間特性を
示す図である。
の放熱材無しにおける光電変換効率の光照射時間特性を
示す図である。
【図１０】従来例における光パワー給電装置の概略構成
図である。
図である。
１００ 主回路 １１０ 電源 １２０ 半導体レーザ ２００ 光ファイバ ３００ 副回路 ３１０ 光電変換素子 ３１１ ヘッダー ３１２ 接着材 ３２０ 負荷装置 ３３０ 放熱材
Claims (4)
- 【請求項１】 光パワーを発生する主回路と、前記主回
路で発生した光パワーを搬送する光伝送路と、前記光伝
送路で搬送された光パワーを受け取り電力に変換する副
回路とからなる光パワー給電装置において、 主回路（１００）は電力供給手段である電源（１１０）
と、 電源（１１０）からの電力を光に変換する発光手段であ
る半導体レーザ（１２０）とを含み、 副回路（３００）は光伝送路である光ファイバ（２０
０）により搬送された光パワーを電力に変換する光電変
換手段である光電変換素子（３１０）と、 光電変換素子（３１０）において発生した熱を放出する
放熱手段である放熱材（３３０）とを含み、 光電変換素子（３１０）は接着材（３１２）を介してヘ
ッダー（３１１）に接着されていることを特徴とする光
パワー給電装置。 - 【請求項２】 前記放熱材（３３０）はＣｕからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の光パワー給電装置。 - 【請求項３】 前記接着材（３１２）は高熱伝導率材料
であることを特徴とする請求項１記載の光パワー給電装
置。 - 【請求項４】 前記高熱伝導率材料としてＩｎを用いた
ことを特徴とする請求項３記載の光パワー給電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135169A JP2000324726A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 光パワー給電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135169A JP2000324726A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 光パワー給電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000324726A true JP2000324726A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15145457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135169A Pending JP2000324726A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 光パワー給電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000324726A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000350387A (ja) * | 1999-06-02 | 2000-12-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パワー給電装置 |
| JP2008130922A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Central R&D Labs Inc | 太陽光励起発電装置 |
| JP2020095128A (ja) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバおよび光システム |
| WO2021014727A1 (ja) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
| WO2021019995A1 (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135169A patent/JP2000324726A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000350387A (ja) * | 1999-06-02 | 2000-12-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パワー給電装置 |
| JP2008130922A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Toyota Central R&D Labs Inc | 太陽光励起発電装置 |
| JP2020095128A (ja) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバおよび光システム |
| JP7019551B2 (ja) | 2018-12-12 | 2022-02-15 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバおよび光システム |
| US11165498B2 (en) | 2019-07-22 | 2021-11-02 | Kyocera Corporation | Power over fiber system |
| JP2021019442A (ja) * | 2019-07-22 | 2021-02-15 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
| CN112470363A (zh) * | 2019-07-22 | 2021-03-09 | 京瓷株式会社 | 光纤供电系统 |
| EP3809558A4 (en) * | 2019-07-22 | 2021-05-19 | Kyocera Corporation | FIBERGLASS POWER SUPPLY SYSTEM |
| WO2021014727A1 (ja) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
| CN114094722A (zh) * | 2019-07-22 | 2022-02-25 | 京瓷株式会社 | 光纤供电系统 |
| CN114094722B (zh) * | 2019-07-22 | 2023-07-28 | 京瓷株式会社 | 光纤供电系统 |
| JP2021021806A (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-18 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
| WO2021019995A1 (ja) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
| JP7344698B2 (ja) | 2019-07-26 | 2023-09-14 | 京セラ株式会社 | 光ファイバー給電システム |
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