JP2021034332A - 照明システム及び照明システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照明システム1は、1以上の発光素子を含み、第1光(レーザ光L1)を出射する光源6と、第1光の一部を、第1光とは波長が異なる第2光に変換する波長変換部材4aと、第1光が入射し、第1光を波長変換部材4aに照射する光学系(導光部材3)と、第2光の一部であるモニタ光L3を受光し、モニタ光L3の強度に対応するモニタ信号Y1を出力する光センサ53と、光源6及び光センサ53を制御する出力制御回路52とを備え、出力制御回路52は、モニタ信号Y1に基づいて、光学系及び波長変換部材4aの状態を検査する光学系検査工程と、光源6の状態を検査する光源検査工程とを時分割で行う。
【選択図】図1
Description
実施の形態に係る照明システム及び照明システムの制御方法について説明する。
まず、本実施の形態に係る照明システムの構成について図1及び図2を用いて説明する。図1及び図2は、それぞれ、本実施の形態に係る照明システム1の構成を示すブロック図及び外観図である。図1には、照明システム1と併せて入力電源P1も示されている。入力電源P1は、照明システム1に交流電力を供給する系統電源である。入力電源P1は、例えば、商用交流電源である。
光源6は、1以上の発光素子を含み、第1光を出射する。以下、本実施の形態に係る光源6の構成について、図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係る光源6及び切替部54の構成を示す回路図である。図3に示されるように、光源6は、直列に接続された4個の発光素子61〜64を含む。発光素子61〜64の各々は、供給される電力に応じて発光する素子であれば特に限定されない。本実施の形態では、発光素子61〜64の各々は、青色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子である。これにより、光源6は、第1光としてレーザ光L1を出射する。なお、光源6に含まれる複数の発光素子の電気的な接続態様は、直列接続に限定されず、並列接続であってもよいし、直列接続及び並列接続を組み合わせた接続態様であってもよい。また、光源6に含まれる発光素子の個数は4個に限定されず、1以上であればよい。また、光源6に含まれる発光素子の各々は、半導体レーザ素子に限定されず、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro Luminescence)素子などの他の固体発光素子であってもよい。
切替部54は、光源6に含まれる各発光素子の両端を短絡する回路である。切替部54は、1以上の発光素子にそれぞれ並列に接続された1以上のスイッチを有する。以下、本実施の形態に係る切替部54の構成について、図3を用いて説明する。図3に示されるように、本実施の形態では、切替部54は、複数の発光素子61〜64にそれぞれ並列に接続された複数のスイッチ821〜824を有する。複数のスイッチ821〜824の各々は、例えば半導体リレー(言い換えると、ソリッド・ステート・リレー)であり、発光素子としての発光ダイオード82aと、受光素子としてのフォトトランジスタ82bとを有する。複数のスイッチ821〜824がそれぞれ有する複数のフォトトランジスタ82bは、電源回路51の出力端間において、互いに直列に接続されている。さらに、複数のスイッチ821〜824の各々において、発光ダイオード82aが出力制御回路52に接続されており、フォトトランジスタ82bが発光素子61〜64のうちの一つと並列に接続されている。発光ダイオード82aのアノードが出力制御回路52に接続されており、発光ダイオード82aのカソードが電源回路51の低電圧側の出力端に電気的に接続されている。スイッチ821〜824の各々は、各発光ダイオード82aへの出力制御回路52の制御により、フォトトランジスタ82bをオン及びオフする。以降、フォトトランジスタ82bのオン及びオフを、スイッチ821〜824の各々のオン及びオフということがある。
光学部材7は、光源6からのレーザ光L1を、光学系に導く部材である。本実施の形態では、光学系は導光部材3であり、光学部材7は、レーザ光L1を導光部材3の第1端31に向けて反射させる。図1に示すように、光学部材7は、ダイクロイックミラー7aを有する。光学部材7は、さらに、レーザ光L1を集光して、導光部材3の第1端31に入射させる。光学部材7は、ダイクロイックミラー7a以外に、ミラー及びレンズなどの他の光学部品を備えていてもよい。また、導光部材3の第1端31から出射したモニタ光L3は、光学部材7のダイクロイックミラー7aを透過し、光センサ53に到達する。
導光部材3は、レーザ光L1(つまり、第1光)が入射し、レーザ光L1を波長変換部材4aに照射する光学系の一例である。本実施の形態では、導光部材3は、レーザ光L1を導光する光ファイバであり、光源装置2と灯具4とを光学的に接続する。導光部材3のコア径は、例えば400μmである。なお、導光部材3のコア径は、5mm以下であればよい。そして、導光部材3の第1端31には、光源6から放射されて光学部材7によって集光されたレーザ光L1が入射する。レーザ光L1は、導光部材3の第1端31から、導光部材3の内部を伝達されて、導光部材3の第2端32から出射する。
灯具4は、照明システム1において照明光L2を出射する器具である。本実施の形態では、灯具4は、器具本体4bと、波長変換部材4aとを有する。
光センサ53は、第2光の一部であるモニタ光L3を受光し、モニタ光L3の強度に対応するモニタ信号を出力する検出器である。本実施の形態では、光センサ53は、導光部材3の第1端31から出射したモニタ光L3を検出する。より具体的には、モニタ光L3は、導光部材3の第2端32に入射し、導光部材3の内部を通って、導光部材3の第1端31から出射する。導光部材3の第1端31から出射したモニタ光L3は、光学部材7のダイクロイックミラー7aを透過し、光センサ53に到達する。光センサ53は、受光したモニタ光L3の光量に応じたモニタ信号Y1を出力する。なお、光学部材7から光センサ53までのモニタ光L3の光路上には、モニタ光L3の波長帯域以外の波長帯域の光を減衰させる光フィルタなどが配置されてもよい。
電源回路51は、光源6に電力を供給する回路である。電源回路51は、入力電源P1が出力する電力の電圧を変換して出力する。本実施の形態では、入力電源P1が出力する交流電力を直流電力に変換するスイッチング電源回路である。電源回路51は、力率改善機能を有するスイッチング電源回路であってもよい。例えば、電源回路51は、AC/DC変換回路及びDC/DC変換回路を有する。AC/DC変換回路は、例えば、力率改善機能を有する昇圧チョッパ回路又は昇降圧チョッパ回路である。AC/DC変換回路は、絶縁型のフライバック方式のコンバータ回路であってもよい。DC/DC変換回路は、例えば、定電流制御されるチョッパ回路である。なお、光源6の電圧がAC/DC変換回路の出力電圧より低い場合、DC/DC変換回路として降圧チョッパ回路などの降圧型の回路を用いる。一方、光源6の電圧がAC/DC変換回路の出力電圧より高い場合、DC/DC変換回路として昇圧チョッパ回路などの昇圧型の回路を用いる。また、光源6の電圧がAC/DC変換回路の出力電圧より高いときと低いときとがある場合、DC/DC変換回路として昇降圧チョッパ回路などの昇降圧型の回路を用いる。
出力制御回路52は、光源6及び光センサ53を制御する回路である。本実施の形態では、出力制御回路52は、電源回路51及び切替部54を制御することによって、光源6の各発光素子に供給される電流を制御する。より具体的には、出力制御回路52は、電源回路51を制御することで、駆動電流I1を調整する。すなわち、駆動装置5aは、駆動電流I1を可変とすることで、レーザ光L1の光量を調整する調光機能を有する。また、出力制御回路52は、切替部54を制御することで、光源6の各発光素子の両端を短絡する。
次に、本実施の形態に係る照明システム1の制御方法について図7を用いて説明する。図7は、本実施の形態に係る照明システム1の制御方法の流れを示すフローチャートである。
次に、本実施の形態に係る照明システム1の動作例について、図11を用いて説明する。図11は、本実施の形態に係る照明システム1の動作例を示すタイミングチャートである。図11には、光源6に供給される駆動電流I1、光センサ出力(モニタ信号Y1)、増幅率切替部53dのスイッチ53eの状態、及び、切替部54のスイッチ821〜824に供給される電圧レベルと、時間との関係が示されている。
以上のように、本実施の形態に係る照明システム1は、1以上の発光素子を含み、第1光を出射する光源6と、第1光の一部を、第1光とは波長が異なる第2光に変換する波長変換部材4aと、第1光が入射し、第1光を波長変換部材4aに照射する光学系と、第2光の一部であるモニタ光L3を受光し、モニタ光L3の強度に対応するモニタ信号Y1を出力する光センサ53と、光源6及び光センサ53を制御する出力制御回路52とを備える。出力制御回路52は、モニタ信号に基づいて、光学系及び波長変換部材4aの状態を検査する光学系検査工程と、光源6の状態を検査する光源検査工程とを時分割で行う。
以上、本開示の複数の態様に係る照明システムなどについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれてもよい。
3 導光部材
4a 波長変換部材
6 光源
52 出力制御回路
53 光センサ
53e、821、822、823、824 スイッチ
54 切替部
61、62、63、64 発光素子
Claims (6)
- 1以上の発光素子を含み、第1光を出射する光源と、
前記第1光の一部を、前記第1光とは波長が異なる第2光に変換する波長変換部材と、
前記第1光が入射し、前記第1光を前記波長変換部材に照射する光学系と、
前記第2光の一部であるモニタ光を受光し、前記モニタ光の強度に対応するモニタ信号を出力する光センサと、
前記光源及び前記光センサを制御する出力制御回路とを備え、
前記出力制御回路は、前記モニタ信号に基づいて、前記光学系及び前記波長変換部材の状態を検査する光学系検査工程と、前記光源の状態を検査する光源検査工程とを時分割で行う
照明システム。 - 前記出力制御回路は、前記光源検査工程においては、前記光センサにおける前記モニタ信号の増幅率を低下させ、前記光学系検査工程においては、前記増幅率を低下させない
請求項1に記載の照明システム。 - 前記1以上の発光素子は、複数の発光素子を含み、
前記出力制御回路は、前記光源検査工程において、前記モニタ信号の強度が前回の前記光源検査工程における前記モニタ信号の強度と比べて所定の割合以上低下した場合に、前記複数の発光素子の各々に供給する電力を順次変化させたときの前記モニタ信号の変化を検出することによって、前記複数の発光素子のうち出力が低下している発光素子を特定する
請求項1又は2に記載の照明システム。 - 前記出力制御回路は、前記光源検査工程と、前記光学系検査工程とを交互に行う
請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明システム。 - 前記1以上の発光素子の各々は、半導体レーザ素子であり、
前記光学系は、前記第1光を導光する導光部材を含む
請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明システム。 - 照明システムの制御方法であって、
前記照明システムは、
1以上の発光素子を含み、第1光を出射する光源と、
前記第1光の一部を、前記第1光とは波長が異なる第2光に変換する波長変換部材と、
前記第1光が入射し、前記第1光を前記波長変換部材に照射する光学系と、
前記第2光の一部であるモニタ光を受光し、前記モニタ光の強度に対応するモニタ信号を出力する光センサとを備え、
前記照明システムの制御方法は、
前記モニタ信号に基づいて、前記光学系及び波長変換部材の状態を検査する光学系検査工程と、
前記モニタ信号に基づいて、前記光源の状態を検査する光源検査工程とを含み、
前記光源検査工程と前記光学系検査工程とを時分割で行う
照明システムの制御方法。
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