JP2015015146A - Optical fiber cable for solid-state lighting device and solid-state lighting device - Google Patents

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順一 木下
Junichi Kinoshita
順一 木下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber cable and a solid-state lighting device that can restrain laser light from leaking to the outside.SOLUTION: A solid-state lighting device comprises: an optical fiber cable; a first light source; a second light source; a lamp part; and a control part. The optical fiber cable comprises: a first optical fiber group that can transmit visible laser light of a first wavelength; and a second optical fiber group that can transmit laser light of a second wavelength and is provided so as to surround the first optical fiber. The first light source enters the visible laser light into the first optical fiber group. The second light source enters the laser light into the second optical fiber group. The lamp part emits illumination light generated from the visible laser light and scattering light generated from the laser light of the second wavelength. The control part detects a change in intensity of return light of the illumination light and the scattering light, and stops the emission of the visible laser light.

Description

後述する実施形態は、概ね、固体照明装置用光ファイバケーブルおよび固体照明装置に関する。   The embodiments described below generally relate to an optical fiber cable for a solid state lighting device and a solid state lighting device.

発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode)、半導体レーザー（ＬＤ：Laser Diode）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode)などの固体発光素子を用いた固体固体照明装置（Solid State Lighting)装置は、高効率、長寿命、点灯電子制御が容易である。   Solid-state lighting (Solid State Lighting) devices using solid-state light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs), semiconductor lasers (LDs), and organic light-emitting diodes (OLEDs) High efficiency, long life, and easy lighting electronic control.

青色ＬＥＤを用いる固体照明装置の場合、発熱の影響が無くても、電流密度が高くなると光出力の低下や飽和を生じるドループが問題となる。面積を広げてドループの影響を低減しようとすると、狭い領域で高輝度発光する大光量固体照明装置の実現は困難である。   In the case of a solid state lighting device using a blue LED, even if there is no influence of heat generation, a droop that causes a decrease in light output and saturation occurs when the current density increases. If an attempt is made to reduce the influence of droop by expanding the area, it is difficult to realize a high-intensity solid-state lighting device that emits light with high brightness in a narrow area.

固体照明装置が、発光点が微小で広がり角の狭い青色レーザー光を光ファイバでランプ部まで伝送する構造であると、小型軽量で低発熱の大光量固体照明装置が可能となる。   If the solid-state lighting device has a structure in which a blue laser beam with a small emission point and a narrow angle is transmitted to the lamp unit using an optical fiber, a small, lightweight, low-heat-generating large-intensity solid-state lighting device is possible.

レーザー光を用いた固体照明装置の場合、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission:国際電気標準会議）６０８２５にあるレーザ光の漏洩を防ぐことを含む安全に関する国際標準を満たすことが要求される。   In the case of a solid state lighting device using laser light, it is required to meet international standards regarding safety including prevention of leakage of laser light in IEC (International Electrotechnical Commission) 60825.

特開２０１１−６６０６９号公報JP 2011-66069 A

本発明が解決しようとする課題は、レーザー光が外部に漏洩することを抑制可能な光ファイバケーブルおよび固体照明装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an optical fiber cable and a solid state lighting device capable of suppressing leakage of laser light to the outside.

実施形態にかかる固体照明装置は、第１の波長の可視レーザー光を伝送可能な第１の光ファイバ群と、前記第１の波長よりも長い第２の波長のレーザー光を伝送可能であり、前記第１の光ファイバ群を囲むように設けられた第２の光ファイバ群と、を有する光ファイバケーブルと；前記光ファイバケーブルの第１の端部において前記第１の光ファイバ群に前記可視レーザー光を入射する第１光源と；前記光ファイバケーブルの前記第１の端部において前記第２の光ファイバ群に前記第２の波長の前記レーザー光を入射する第２光源と；前記第１の端部とは反対の側となる前記光ファイバケーブルの第２の端部の側に設けられ、前記第１の光ファイバ群から出射した前記可視レーザー光から生成された照明光と、前記第２の光ファイバ群から出射した前記第２の波長の前記レーザー光から生成された散乱光と、を放出するランプ部と；前記照明光の一部と前記散乱光の一部とが前記第２の端部にそれぞれ入射し前記第１の端部に向かって前記光ファイバケーブル内を伝搬する戻り光の強度の変化を検出し、前記可視レーザー光の放出を停止する制御部と；を具備している。   The solid state lighting device according to the embodiment is capable of transmitting a first optical fiber group capable of transmitting a visible laser beam having a first wavelength and a laser beam having a second wavelength longer than the first wavelength, An optical fiber cable having a second optical fiber group provided so as to surround the first optical fiber group; and at the first end of the optical fiber cable, the visible light is visible on the first optical fiber group. A first light source for injecting laser light; a second light source for injecting the laser light of the second wavelength into the second optical fiber group at the first end of the optical fiber cable; Illumination light generated from the visible laser light emitted from the first optical fiber group, provided on the second end side of the optical fiber cable on the side opposite to the end of the optical fiber cable; 2 out of the optical fiber group A lamp unit that emits scattered light generated from the laser light having the second wavelength; a part of the illumination light and a part of the scattered light are incident on the second end part, respectively. A control unit that detects a change in the intensity of the return light propagating in the optical fiber cable toward the first end and stops the emission of the visible laser light.

本発明の実施形態によれば、レーザー光が外部に漏洩することを抑制可能な光ファイバケーブルおよび固体照明装置を提供することができる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an optical fiber cable and a solid state lighting device that can suppress the leakage of laser light to the outside.

図１（ａ）は本実施形態にかかる固体照明装置用光ファイバケーブルの模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、図１（ｃ）は第１の光ファイバ群を拡大した模式断面図、である。FIG. 1A is a schematic perspective view of an optical fiber cable for a solid-state lighting device according to the present embodiment, FIG. 1B is a schematic cross-sectional view along the line AA, and FIG. It is the schematic cross section which expanded the fiber group. 本実施形態の光ファイバケーブルを用いた固体照明装置の模式図である。It is a schematic diagram of the solid-state lighting device using the optical fiber cable of this embodiment. 本実施形態にかかる固体照明装置の動作を説明する構成図である。It is a block diagram explaining operation | movement of the solid-state lighting apparatus concerning this embodiment. 図４（ａ）は本実施形態にかかる光ファイバケーブルの第１変形例の模式斜視図、図４（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。FIG. 4A is a schematic perspective view of a first modification of the optical fiber cable according to the present embodiment, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA. 図５（ａ）は本実施形態にかかる光ファイバケーブルの第２変形例の模式斜視図、図５（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。Fig.5 (a) is a model perspective view of the 2nd modification of the optical fiber cable concerning this embodiment, FIG.5 (b) is a schematic cross section along an AA line.

第１の発明は、第１の波長の可視レーザー光を伝送可能な第１の光ファイバ群と、前記第１の波長よりも長い第２のレーザー光を伝送可能であり、前記第１の光ファイバ群を囲むように設けられた第２の光ファイバ群と、有する光ファイバケーブルと；前記光ファイバの第１の端部において前記第１の光ファイバ群に前記可視レーザー光を入射する第１光源と；前記光ファイバの第１の端部において前記第２の光ファイバ群に前記第２の波長の前記レーザー光を入射する第２光源と；前記第１の光ファイバ群から出射した前記可視レーザー光から生成された照明光と、前記第２の光ファイバ群から出射した前記第２の波長の前記レーザー光から生成された散乱光と、を放出するランプ部と；前記照明光の一部と前記散乱光の一部とが前記第２の端部にそれぞれ入射し前記第１の端部に向かって前記光ファイバケーブル内を伝搬する戻り光の強度の変化を検出し、前記可視レーザー光の放出を停止する制御部と；を具備した固体照明装置である。
この固体照明装置によれば、制御部が照明光の戻り光強度および散乱光の戻り光強度の変化を検出できる。このため、これらの戻り光強度のいずれかが所定外となると、高エネルギーの可視レーザー光の放出を停止できる。この結果、光ファイバケーブルの破損によるレーザー光の漏洩を抑制し、安全性を高めることができる。 The first invention is capable of transmitting a first optical fiber group capable of transmitting a visible laser beam having a first wavelength, and a second laser beam having a length longer than the first wavelength. A second optical fiber group provided so as to surround the fiber group; an optical fiber cable having; a first laser beam incident on the first optical fiber group at a first end of the optical fiber; A light source; a second light source that causes the laser light having the second wavelength to enter the second optical fiber group at a first end of the optical fiber; and the visible light emitted from the first optical fiber group. A lamp unit that emits illumination light generated from laser light and scattered light generated from the laser light of the second wavelength emitted from the second optical fiber group; a part of the illumination light And part of the scattered light is the second A control unit that detects a change in the intensity of the return light that is incident on each end and propagates through the optical fiber cable toward the first end, and stops emission of the visible laser light. It is a lighting device.
According to this solid state lighting device, the control unit can detect changes in the return light intensity of the illumination light and the return light intensity of the scattered light. For this reason, if any of these return light intensities is out of the predetermined range, the emission of high energy visible laser light can be stopped. As a result, it is possible to suppress the leakage of the laser beam due to the breakage of the optical fiber cable and to improve the safety.

第２の発明は、第１の発明において、前記第２の光ファイバ群が樹脂からなる固体照明装置である。
この固体照明装置によれば、第２の光ファイバ群のサイズを要求に応じて変化させ、高エネルギーの可視レーザー光の漏洩を確実に検出することができる。 A second invention is the solid-state lighting device according to the first invention, wherein the second optical fiber group is made of resin.
According to this solid-state lighting device, the size of the second optical fiber group can be changed as required, and leakage of high-energy visible laser light can be reliably detected.

第３の発明は、第１および第２の発明において、第２の波長は近赤外光である固体照明装置である。
この固体照明装置によれば、照明光に影響しない波長の光を用いて制御できる。 A third invention is the solid-state lighting device according to the first and second inventions, wherein the second wavelength is near infrared light.
According to this solid state lighting device, it is possible to control using light having a wavelength that does not affect the illumination light.

第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記第１光源は、前記可視レーザー光のうち、青紫〜青色光を放出する半導体レーザーを含み、前記ランプ部は、前記青色光を吸収し、前記青色光の波長よりも長い波長を有する波長変換光を放出する波長変換層を含み、前記照明光は、前記青色光の散乱光と前記波長変換光との混合光である、固体照明装置である。
この固体照明装置によれば、青色光と黄色光とが混合された白色光などが照明光として放出される。 In a fourth aspect based on the first to third aspects, the first light source includes a semiconductor laser that emits blue-violet to blue light of the visible laser light, and the lamp unit absorbs the blue light. A solid-state illumination including a wavelength conversion layer that emits wavelength-converted light having a wavelength longer than the wavelength of the blue light, wherein the illumination light is a mixed light of the scattered light of the blue light and the wavelength-converted light Device.
According to this solid state lighting device, white light or the like in which blue light and yellow light are mixed is emitted as illumination light.

第５の発明は、第１〜第３の発明において、前記第１光源は青色光を放出する青色半導体レーザーと赤色光を放出する赤色半導体レーザーと緑色光を放出する第２高調波発生素子とを少なくとも含み、前記ランプ部は光散乱層を含み、前記照明光は前記光散乱層によりそれぞれ散乱された、前記青色光と前記赤色光と前記緑色光との混合光である、固体照明装置である。
この固体照明装置によれば、青色レーザー光と赤色レーザー光と緑色レーザー光とが混合された白色光などが照明光として放出される。 In a fifth aspect based on the first to third aspects, the first light source includes a blue semiconductor laser that emits blue light, a red semiconductor laser that emits red light, and a second harmonic generation element that emits green light. A solid-state lighting device, wherein the lamp unit includes a light scattering layer, and the illumination light is a mixed light of the blue light, the red light, and the green light scattered by the light scattering layer, respectively. is there.
According to this solid-state lighting device, white light or the like in which blue laser light, red laser light, and green laser light are mixed is emitted as illumination light.

第６の発明は、第１〜第５の発明において、前記第１の光ファイバ群を構成する１つの光ファイバを伝搬する光エネルギーは、レーザーの安全クラス３以上であり、前記第２の光ファイバ群を構成する１つの光ファイバを伝搬する光エネルギーは、レーザーの安全クラス２以下である、固体照明装置である。
この固体照明装置によれば、光エネルギーが高いレーザー光は光ファイバーケーブルの中心近傍を伝搬するので、安全性を高めることが容易となる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects of the present invention, light energy propagating through one optical fiber constituting the first optical fiber group is a laser safety class 3 or more, and the second light The light energy propagating through one optical fiber constituting the fiber group is a solid-state lighting device having a laser safety class 2 or less.
According to this solid-state lighting device, laser light having high light energy propagates near the center of the optical fiber cable, so that it is easy to improve safety.

第７の発明は、石英からなり、可視レーザー光をマルチモードで伝送可能な第１の光ファイバ群と；近赤外光を伝送可能であり、前記第１の光ファイバ群の中心の周りに回転対称でありかつ前記第１の光ファイバ群を囲むように設けられた第２の光ファイバ群と；を具備した固体照明装置用光ファイバケーブルである。
この固体照明装置用光ファイバケーブルによれば、光ファイバの破損などの異常が容易に検出でき、固体照明装置の安全性を高めることができる。 A seventh invention is made of quartz, and includes a first optical fiber group capable of transmitting visible laser light in a multimode; and capable of transmitting near-infrared light, around the center of the first optical fiber group. A second optical fiber group which is rotationally symmetric and is provided so as to surround the first optical fiber group.
According to this optical fiber cable for a solid state lighting device, an abnormality such as breakage of the optical fiber can be easily detected, and the safety of the solid state lighting device can be improved.

第８の発明は、第７の発明において、前記第２の光ファイバ群は、樹脂からなる固体照明装置用光ファイバケーブルである。
この固体照明装置用光ファイバケーブルによれば、光ファイバの破損などの異常が精度良く検出できる。 In an eighth aspect based on the seventh aspect, the second optical fiber group is an optical fiber cable for a solid state lighting device made of resin.
According to this optical fiber cable for a solid state lighting device, it is possible to accurately detect abnormality such as breakage of the optical fiber.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）は本実施形態にかかる固体照明装置用光ファイバケーブルの模式斜視図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、図１（ｃ）は第１の光ファイバ群を拡大した模式断面図、である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic perspective view of an optical fiber cable for a solid-state lighting device according to the present embodiment, FIG. 1B is a schematic cross-sectional view along the line AA, and FIG. It is the schematic cross section which expanded the fiber group.

固体照明装置用の光ファイバケーブル２０は、第１の光ファイバ群２２と、第２の光ファイバ群２４と、を有する。第１の光ファイバ群２２は、石英からなり、レーザーの安全クラス４の高出力であり第１の波長の可視レーザー光を横マルチモードで伝送可能である。第２の光ファイバ群２４は、より低出力の第１の波長よりも長い第２の波長の光を伝送可能であり、第１の光ファイバ群２２の中心Ｏの周りに回転対称であり、かつ第１の光ファイバ群２２を囲むように設けられる。   The optical fiber cable 20 for the solid state lighting device includes a first optical fiber group 22 and a second optical fiber group 24. The first optical fiber group 22 is made of quartz, has a high laser safety class 4 output, and can transmit visible laser light having the first wavelength in a transverse multimode. The second optical fiber group 24 is capable of transmitting light having a second wavelength longer than the lower-power first wavelength, is rotationally symmetric about the center O of the first optical fiber group 22, And it is provided so as to surround the first optical fiber group 22.

本明細書において、可視レーザー光の波長は、たとえば、青〜赤色（４１０〜７００ｎｍ）の範囲とする。
また、本明細書において、第２の波長の光は、たとえば、７００〜２５００ｎｍの波長範囲とする。 In the present specification, the wavelength of visible laser light is, for example, in the range of blue to red (410 to 700 nm).
Moreover, in this specification, the light of the 2nd wavelength shall be the wavelength range of 700-2500 nm, for example.

図１（ａ）〜（ｃ）において、第１の光ファイバ群２２は７つの光ファイバを含み、第２の光ファイバ群２４は４つの光ファイバを含むが、本発明の光ファイバケーブルは、これらの数に限定されない。   1A to 1C, the first optical fiber group 22 includes seven optical fibers, and the second optical fiber group 24 includes four optical fibers. It is not limited to these numbers.

図１（ｃ）に表すように、第１の光ファイバ群２２を構成する光ファイバは、コア２２ａと、コア２２ａの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド２２ｂと、をそれぞれ有する。コア２２ａに導入された可視レーザー光は、コア２２ａとクラッド２２ｂとの界面で反射されながら光ファイバ内を導光される。   As shown in FIG. 1C, the optical fibers constituting the first optical fiber group 22 each have a core 22a and a clad 22b having a refractive index lower than that of the core 22a. The visible laser light introduced into the core 22a is guided through the optical fiber while being reflected at the interface between the core 22a and the clad 22b.

コア２２ａの直径Ｄ１を５０〜２００ｎｍ、クラッド２２ｂの厚さＴ１２を１５〜５０μｍなどすると、レーザー光は横マルチモードで伝搬する。また、たとえば、１つの光ファイバのコア２２ａの直径Ｄ１を１００μｍ、クラッド２２ｂの厚さＴ１を２０μｍとすると、レーザーの安全クラス４である１．５Ｗの青色レーザー光を伝送できる。第１の光ファイバ群２２は、第１の被膜（ジャケット）２２ｃで覆うことができる。   When the diameter D1 of the core 22a is 50 to 200 nm and the thickness T12 of the cladding 22b is 15 to 50 μm, the laser light propagates in a transverse multimode. For example, when the diameter D1 of the core 22a of one optical fiber is 100 μm and the thickness T1 of the cladding 22b is 20 μm, 1.5 W of blue laser light, which is a safety class 4 of the laser, can be transmitted. The first optical fiber group 22 can be covered with a first coating (jacket) 22c.

また、第２の光ファイバ群２４を構成する光ファイバ２４は、コア２４ａとコア２４ａの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド２４ｂと、をそれぞれ有する。コア２４ａに導入された近赤外光は、コア２４ａとクラッド２４ｂとの界面で反射されながら光ファイバ内を導光される。   The optical fibers 24 constituting the second optical fiber group 24 include a core 24a and a clad 24b having a refractive index lower than that of the core 24a. Near-infrared light introduced into the core 24a is guided through the optical fiber while being reflected at the interface between the core 24a and the clad 24b.

第２の光ファイバ群２４は、石英や樹脂（プラスチック）などからなるものとすることができる。また、第２の光ファイバ群２４は、その外側を外被（ジャケット）２４ｃで覆うことができる。樹脂製のファイバ（ＰＯＦ）は、径が太くても柔軟に曲がるため、コア２４ａの直径Ｄ２を０．４〜２ｍｍ、クラッド２４ｂの厚さＴ２を１５〜５０μｍなどすることができる。したがって、光結合が径の細い石英系ファイバよりも容易である。さらに、樹脂製のファイバは、フォトンエネルギーの高い青色光では劣化が顕著だが、赤から近赤外光では劣化が少ない。したがって、密度の高い青色光に曝されると急速に劣化して燃焼、溶融する。近赤外光は、レーザー光、またはＬＥＤなどからの非コヒーレント光とすることができる。たとえば、第２の光ファイバ群２４を構成するそれぞれの光ファイバは、レーザーの安全クラス２以下の近赤外レーザー光を伝送できる。    The second optical fiber group 24 can be made of quartz, resin (plastic), or the like. Further, the second optical fiber group 24 can be covered with an outer jacket (jacket) 24c. Since the resin fiber (POF) bends flexibly even if the diameter is large, the diameter D2 of the core 24a can be set to 0.4 to 2 mm, and the thickness T2 of the clad 24b can be set to 15 to 50 μm. Therefore, optical coupling is easier than a silica-based fiber having a small diameter. Further, the resin fiber is noticeably deteriorated with blue light having a high photon energy, but is hardly deteriorated with red to near-infrared light. Therefore, when exposed to high-density blue light, it rapidly deteriorates and burns and melts. Near-infrared light can be laser light or non-coherent light from an LED or the like. For example, each optical fiber constituting the second optical fiber group 24 can transmit near-infrared laser light having a safety class of 2 or less.

また、第２光源１１は、第１光源１０の波長よりも長い波長、望ましくは赤色〜近赤外光系である２段構成とすることが好ましい。第２光源１１が赤色系であれば、プラスチックファイバを使用できたり、照明光の演色性アップ、故障検出などに寄与するというメリットがある。   The second light source 11 preferably has a two-stage configuration that is longer than the wavelength of the first light source 10, preferably a red to near infrared light system. If the second light source 11 is red, there are merits that a plastic fiber can be used, the color rendering property of the illumination light is increased, and the failure is detected.

さらに、第１の光ファイバ群２２が破損し、青色光が漏れた場合に、樹脂ファイバは溶融し、第２光源１１からの光が伝送されなくなるため、それを検知して光源の駆動を停止することができる。   Furthermore, when the first optical fiber group 22 is damaged and blue light leaks, the resin fiber melts and light from the second light source 11 is not transmitted. can do.

さらに、第２の波長は、波長変換層によって波長変換されないものでよい。   Further, the second wavelength may not be wavelength-converted by the wavelength conversion layer.

図２は、本実施形態の光ファイバケーブルを用いた固体照明装置の模式図である。
固体照明装置は、光ファイバケーブル２０と、第１光源（ライトエンジン）１０と、第２光源（ライトエンジン）１１と、ランプ部６０と、制御部５０と、を有する。第１光源１０は、半導体レーザー１２を有し、第１の光ファイバ群２２に第１の波長の可視レーザー光ＢＬを入射する。第２光源１１は、半導体レーザーからなる発光素子１４を有し、第２の光ファイバ群２４に第１の波長よりも長い第２の波長のレーザー光ＵＲを入射するものとする。 FIG. 2 is a schematic diagram of a solid-state lighting device using the optical fiber cable of the present embodiment.
The solid-state lighting device includes an optical fiber cable 20, a first light source (light engine) 10, a second light source (light engine) 11, a lamp unit 60, and a control unit 50. The first light source 10 includes a semiconductor laser 12 and makes visible laser light BL having a first wavelength incident on a first optical fiber group 22. The second light source 11 has a light emitting element 14 made of a semiconductor laser, and laser light UR having a second wavelength longer than the first wavelength is incident on the second optical fiber group 24.

ランプ部６０は、ガラスや透光性樹脂などからなる光学部６２と、波長変換層６４と、支持体６６と、を有する。支持体６６には貫通孔６６ａなどが設けられ、第１の光ファイバ群２２からの可視レーザー光ＢＬと、第２の光ファイバ群２４からのレーザー光ＵＲが光学部６２に導入される。支持体６６の表面には、たとえば、波長変換層６４が設けられる。光学部６２の内部で反射や屈折などにより方向変換された可視レーザー光ＢＬやレーザー光ＵＲは、波長変換層６４を照射する。   The lamp unit 60 includes an optical unit 62 made of glass, translucent resin, or the like, a wavelength conversion layer 64, and a support 66. The support 66 is provided with a through hole 66 a and the like, and the visible laser beam BL from the first optical fiber group 22 and the laser beam UR from the second optical fiber group 24 are introduced into the optical unit 62. For example, a wavelength conversion layer 64 is provided on the surface of the support 66. The visible laser beam BL and the laser beam UR that have undergone direction conversion by reflection or refraction inside the optical unit 62 irradiate the wavelength conversion layer 64.

たとえば、可視レーザー光ＢＬが青色光であると、青色レーザー光を吸収した波長変換層６４（蛍光体層など）が、黄色光などの波長変換光を放出する。また、青色レーザー光は、波長変換層６４で散乱され青色散乱光に転じる。このため、波長変換光と青色散乱光とが混合され白色光などの照明光ＧＴとして放出される。   For example, when the visible laser light BL is blue light, the wavelength conversion layer 64 (phosphor layer or the like) that has absorbed the blue laser light emits wavelength conversion light such as yellow light. The blue laser light is scattered by the wavelength conversion layer 64 and turned into blue scattered light. For this reason, the wavelength conversion light and the blue scattered light are mixed and emitted as illumination light GT such as white light.

波長変換層６４は、青色光などを吸収し青色光の波長よりも長い波長を含む発光スペクトルを有する波長変換光を放出する。波長変換層６４は、たとえば、（Ｃａ、Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕなどの窒化物系蛍光体や、Ｃａｘ（Ｓｉ、Ａｌ）１２（Ｏ,Ｎ）１６：Ｅｕ、（Ｓｉ、Ａｌ）６（Ｏ、Ｎ）８：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕなどの酸窒化物系蛍光体や、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｓｒ、Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕなどの酸化物系蛍光体や、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ等の硫化物系蛍光体などの中から、単体または少なくとも１種類以上混合させた蛍光体を用いることができる。   The wavelength conversion layer 64 absorbs blue light or the like and emits wavelength converted light having an emission spectrum including a wavelength longer than the wavelength of the blue light. The wavelength conversion layer 64 includes, for example, nitride-based phosphors such as (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8: Eu, (Ca, Sr) AlSiN 3: Eu, or Ca x (Si, Al) 12 (O, N) 16: Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8: Eu, BaSi2O2N2: Eu, BaSi2O2N2: Eu and other oxynitride phosphors, Lu3Al5O12: Ce, (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5O12: Ce , (Sr, Ba) 2SiO4: Eu, Ca3Sc2Si3O12: Ce, Sr4Al14O25: Eu and other oxide-based phosphors, (Ca, Sr) S: Eu, CaGa2S4: Eu, ZnS: Cu, Al and other sulfide-based fluorescent materials A phosphor or a mixture of at least one kind of phosphors can be used.

第１の光ファイバ群２２は、安全クラス４の高い光パワーが伝送され、波長変換層６４などを照射する。このため、波長変換層６４の発熱量は大きい。支持体６６を銅などの金属などからなるものとすると、放熱性が高められ、波長変換効率の低下や波長変換層６４の劣化を抑制することができる。   The first optical fiber group 22 transmits high light power of safety class 4 and irradiates the wavelength conversion layer 64 and the like. For this reason, the calorific value of the wavelength conversion layer 64 is large. When the support 66 is made of a metal such as copper, the heat dissipation is improved, and the decrease in wavelength conversion efficiency and the deterioration of the wavelength conversion layer 64 can be suppressed.

制御部５０は、検出部５１と、判定部５２と、を有する。仮に安全クラス４の可視レーザー光ＢＬなどが光ファイバケーブル２０の内部で漏洩したとしても、検出部５１がこれを検出し、判定部５２が異常と判定する。このため、制御部５０が半導体レーザー１２の駆動を停止し、可視レーザー光ＢＬが外部に漏洩することが抑制できる。   The control unit 50 includes a detection unit 51 and a determination unit 52. Even if the visible laser beam BL of safety class 4 leaks inside the optical fiber cable 20, the detection unit 51 detects this, and the determination unit 52 determines that it is abnormal. For this reason, it can suppress that the control part 50 stops the drive of the semiconductor laser 12, and the visible laser beam BL leaks outside.

また、光ファイバケーブル２０は、光源側の第１の端部と、ランプ部６０の側の第２の端部とを有する。照明光ＧＴの一部と散乱光の一部とは、第２の端部にそれぞれ入射し、第１の端部に向かって（光源からのレーザー光の伝搬方向とは反対の向きである）、光ファイバケーブル２０内を伝搬する戻り光となる。制御部５０は、戻り光の強度の変化を検出する。すなわち、照明光ＧＴの戻り光の強度の変化を検出するか、散乱光の戻り光の強度の変化を検出して、第１の波長の可視レーザー光ＢＬの放出を停止することができる。   The optical fiber cable 20 has a first end on the light source side and a second end on the lamp unit 60 side. A part of the illumination light GT and a part of the scattered light are incident on the second end, respectively, toward the first end (the direction is opposite to the propagation direction of the laser light from the light source). The return light propagates through the optical fiber cable 20. The control unit 50 detects a change in the intensity of the return light. That is, it is possible to stop the emission of the visible laser light BL having the first wavelength by detecting a change in the intensity of the return light of the illumination light GT or detecting a change in the intensity of the return light of the scattered light.

なお、波長変換層６４の代わりに、光拡散剤を含む光散乱層６５を支持体６６の表面に設けてもよい。その場合、第１光源１０は、たとえば、青色光（４１０〜４９０ｎｍ）を放出する青色半導体レーザーと、赤色光（６１０〜７００ｎｍ）を放出する赤色半導体レーザーと、緑色光（４９０〜５６０ｎｍ）を放出する第２高調波発生（ＳＨＧ：Second Harmonic Generation)素子と、を少なくとも含むことができる。第１光源１０からのコヒーレント光は、光散乱層６５により、それぞれ散乱され、混合された照明光ＧＴとして外部に放出される。   Instead of the wavelength conversion layer 64, a light scattering layer 65 containing a light diffusing agent may be provided on the surface of the support 66. In this case, the first light source 10 emits, for example, a blue semiconductor laser that emits blue light (410 to 490 nm), a red semiconductor laser that emits red light (610 to 700 nm), and green light (490 to 560 nm). And a second harmonic generation (SHG) element. The coherent light from the first light source 10 is scattered by the light scattering layer 65 and emitted to the outside as mixed illumination light GT.

このようにして、十分に拡散された照明光ＧＴは、実効的にインコヒーレント光と同等の安全レベルと見なすことができる。このため、ＬＥＤと同様のランプとしての国際安全標準であるＩＥＣ６２７１の適用が妥当なレベルとなる。   In this way, the sufficiently diffused illumination light GT can be effectively regarded as a safety level equivalent to incoherent light. For this reason, application of IEC6271 which is an international safety standard as a lamp similar to an LED becomes a reasonable level.

なお、光散乱層６５は、Ａｌ２Ｏ３、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７、ＢａＳＯ４などの微粒子（粒子径：１〜２０μｍなど）からなる光拡散剤を含む。セラミック板に上記微粒子を分散配置したものでもよい。   The light scattering layer 65 includes a light diffusing agent made of fine particles (particle diameter: 1 to 20 μm, etc.) such as Al 2 O 3, Ca 2 P 2 O 7, BaSO 4. A ceramic plate in which the fine particles are dispersedly arranged may be used.

図３は、本実施形態にかかる固体照明装置の動作を説明する構成図である。
レーザ光源を含む、あるいはレーザ光を出射する固体照明装置は、レーザー機器の安全標準であるＩＥＣ６０８２５国際標準に準拠することが要求される。実際、光ファイバケーブル２０の内部に破損が生じると、レーザー光が外部に直接漏洩する可能性がある。 FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the operation of the solid-state lighting device according to the present embodiment.
A solid-state lighting device that includes a laser light source or emits laser light is required to comply with the IEC 60825 international standard, which is a safety standard for laser equipment. In fact, if the optical fiber cable 20 is damaged, the laser light may leak directly to the outside.

第１の光ファイバ群２２が高パワーのため破損した場合、青色レーザー光が漏洩しランプ部６０に到達する青色レーザー光量が低下するなどの変化を生じる。このため、検出部５１が照明光ＧＴの戻り光ＲＷＬの光量変化を検出可能である。判定部５２は、検出結果に基づいて駆動回路１３をシャットダウンする制御信号を出力し、青色レーザー光の放出が停止される。このとき第１の光ファイバ群２２を囲む第２の光ファイバ群２４や光ファイバケーブル２０の外被２４ｃは破損していないので青色レーザー光が外部に直接漏洩することが抑制できる。なお、照明光ＧＴの戻り光ＲＷＬを青色光阻止フィルタを通して検出部５１に入射させると、波長変換光である黄色光の戻り光の光量低下を検出することにより制御することが可能である。   When the first optical fiber group 22 is damaged due to high power, the blue laser light leaks and changes such as a reduction in the amount of blue laser light reaching the lamp unit 60 occur. For this reason, the detection part 51 can detect the light quantity change of the return light RWL of the illumination light GT. The determination unit 52 outputs a control signal for shutting down the drive circuit 13 based on the detection result, and the emission of the blue laser light is stopped. At this time, since the second optical fiber group 24 surrounding the first optical fiber group 22 and the jacket 24c of the optical fiber cable 20 are not damaged, the blue laser light can be prevented from leaking directly to the outside. When the return light RWL of the illumination light GT is incident on the detection unit 51 through the blue light blocking filter, it can be controlled by detecting a decrease in the amount of the return light of the yellow light that is the wavelength conversion light.

他方、光ファイバケーブル２０が外的要因で破損する場合、第２の光ファイバ群２４が破損する。このため、検出部５１がレーザー光ＵＲの光量低下などの変化を検出する。さらに、判定部５２は、検出結果に基づいて駆動回路１３をシャットダウンする制御信号を出力し、第１の光ファイバ群２２が破損する前に青色レーザー光の放出を停止する。   On the other hand, when the optical fiber cable 20 is damaged due to an external factor, the second optical fiber group 24 is damaged. For this reason, the detection unit 51 detects a change such as a decrease in the light amount of the laser light UR. Further, the determination unit 52 outputs a control signal for shutting down the drive circuit 13 based on the detection result, and stops the emission of the blue laser light before the first optical fiber group 22 is damaged.

このように、照明光ＧＴの戻り光ＲＷＬおよびレーザー光の戻り光ＲＵＲとの変化を検出することにより、光ファイバケーブル２０の破損を二重に検出できる。このため、マイクロ秒以下の極めて短時間内に半導体レーザー１２をシャットダウンできる。   In this manner, by detecting changes in the return light RWL of the illumination light GT and the return light RUR of the laser light, it is possible to detect double damage to the optical fiber cable 20. For this reason, the semiconductor laser 12 can be shut down within an extremely short time of microseconds or less.

なお、照明光ＧＴの戻り光ＲＷＬおよびレーザー光の戻り光ＲＵＲは、第１の光ファイバ群２２および第２の光ファイバ群２４のうちのいずれを伝搬してもよい。また、第１光源１０からの可視レーザー光および第２光源１１からのレーザー光が伝送される光ファイバ内を伝搬することもできる。ただし、戻り光専用の光ファイバを設けた方が、検出部５１への光結合が容易である。   Note that the return light RWL of the illumination light GT and the return light RUR of the laser light may propagate through either the first optical fiber group 22 or the second optical fiber group 24. Further, it can also propagate in the optical fiber through which the visible laser light from the first light source 10 and the laser light from the second light source 11 are transmitted. However, optical coupling to the detection unit 51 is easier when a dedicated optical fiber for return light is provided.

レーザー光ＵＲは、光ファイバの破損検出だけでなく、ワイヤレス大容量情報の伝送に用いることができる。すなわち、高速変調された第２の波長のレーザー光ＵＲは、波長変換層６４により散乱され照明光とともに照明空間内に広く放出することができる。   The laser light UR can be used not only for detecting the breakage of an optical fiber but also for transmitting wireless mass information. That is, the laser light UR having the second wavelength that has been modulated at high speed can be scattered by the wavelength conversion layer 64 and widely emitted into the illumination space together with the illumination light.

レーザー光ＵＲは、たとえば、８５０ｎｍ、１３００ｎｍ、１５５０ｎｍなどの波長とすることができる。信号光を高速変調する場合、発光素子１４として半導体レーザーを用いることができる。また信号光をそれよりも低速とする場合、ＬＥＤとすることができる。また、発光素子１４が、波長が異なる複数の素子を含むと、高密度信号を伝送できる波長多重通信システムとすることができる。   The laser light UR can have a wavelength of 850 nm, 1300 nm, 1550 nm, or the like, for example. When signal light is modulated at high speed, a semiconductor laser can be used as the light emitting element 14. When the signal light is slower than that, it can be an LED. Further, when the light emitting element 14 includes a plurality of elements having different wavelengths, a wavelength division multiplexing communication system capable of transmitting a high density signal can be obtained.

図４（ａ）は本実施形態にかかる光ファイバケーブルの第１変形例の模式斜視図、図４（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
第１変形例において、第１の光ファイバ群２２は７つの光ファイバを含み、第２の光ファイバ２４は８つの光ファイバを含んでいる。第１の光ファイバ群２２を囲むように設けられる第２の光ファイバ群２４の構成光ファイバ数を増やすと、互いの隙間を狭くできるので僅かな戻り光の変化を早く精度良く検出できる。他方、光ファイバケーブル２０の構造が複雑となり、かつ第２光源１１の発光素子１４の数を増やすことが必要である。 FIG. 4A is a schematic perspective view of a first modification of the optical fiber cable according to the present embodiment, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA.
In the first modification, the first optical fiber group 22 includes seven optical fibers, and the second optical fiber 24 includes eight optical fibers. If the number of constituent optical fibers of the second optical fiber group 24 provided so as to surround the first optical fiber group 22 is increased, the gap between each other can be narrowed, so that a slight change in return light can be detected quickly and accurately. On the other hand, the structure of the optical fiber cable 20 is complicated, and it is necessary to increase the number of light emitting elements 14 of the second light source 11.

図５（ａ）は本実施形態にかかる光ファイバケーブルの第２変形例の模式斜視図、図５（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
第２変形例において、第１の光ファイバ群２２は７つの光ファイバを含み、第２の光ファイバ群２４は３つの光ファイバを含んでいる。第１の光ファイバ群２２を囲むように設けられる第２の光ファイバ群２４の構成光ファイバ数を減らすと互いの隙間が広がるので、直径Ｄ２を大きくして戻り光の変化の検出感度を高めることが好ましい。第２の光ファイバ群２４を樹脂とすると、直径Ｄ２を大きくすることが容易になる。 Fig.5 (a) is a model perspective view of the 2nd modification of the optical fiber cable concerning this embodiment, FIG.5 (b) is a schematic cross section along an AA line.
In the second modification, the first optical fiber group 22 includes seven optical fibers, and the second optical fiber group 24 includes three optical fibers. If the number of optical fibers constituting the second optical fiber group 24 provided so as to surround the first optical fiber group 22 is reduced, the gap between the two becomes wider, so that the diameter D2 is increased to increase the detection sensitivity of the change in the return light. It is preferable. When the second optical fiber group 24 is made of resin, it is easy to increase the diameter D2.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０ 第１光源、１１ 第２光源、１２ 半導体レーザー、１４ 発光素子、２０ 光ファイバケーブル、２２ 第１の光ファイバ群、２４ 第２の光ファイバ群、５０ 制御部、６０ ランプ部、６４ 波長変換層、６５ 光散乱層、Ｄ１ （第１の光ファイバ群の）コア直径、Ｄ２ （第２の光ファイバ群の）コア直径、Ｔ１ （第１の光ファイバ群の）クラッド厚さ、Ｔ２（第２の光ファイバ群の）クラッド厚さ、Ｏ 第１の光ファイバ群の中心、ＢＬ 可視レーザー光、ＧＴ 照明光、ＲＷＬ 照明光の戻り光、ＲＵＲ （第２の波長の）レーザー光の戻り光、ＵＲ （第２の波長の）レーザー光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st light source, 11 2nd light source, 12 Semiconductor laser, 14 Light emitting element, 20 Optical fiber cable, 22 1st optical fiber group, 24 2nd optical fiber group, 50 Control part, 60 Lamp part, 64 Wavelength conversion Layer, 65 light scattering layer, D1 (first optical fiber group) core diameter, D2 (second optical fiber group) core diameter, T1 (first optical fiber group) cladding thickness, T2 (first optical fiber group) Clad thickness of 2 optical fiber groups, O center of first optical fiber group, BL visible laser light, GT illumination light, RWL illumination light return light, RUR (second wavelength) laser light return light , UR (second wavelength) laser light

Claims (8)

第１の波長の可視レーザー光を伝送する第１の光ファイバ群と、前記第１の波長よりも長い第２の波長のレーザー光を伝送し、前記第１の光ファイバ群を囲むように設けられた第２の光ファイバ群と、を有する光ファイバケーブルと；
前記光ファイバケーブルの第１の端部において前記第１の光ファイバ群に前記可視レーザー光を入射する第１光源と；
前記光ファイバケーブルの前記第１の端部において前記第２の光ファイバ群に前記第２の波長の前記レーザー光を入射する第２光源と；
前記第１の端部とは反対の側となる前記光ファイバケーブルの第２の端部の側に設けられ、前記第１の光ファイバ群から出射した前記可視レーザー光から生成された照明光と、前記第２の光ファイバ群から出射した前記第２の波長の前記レーザー光から生成された散乱光と、を放出するランプ部と；
前記照明光の一部と前記散乱光の一部とが前記第２の端部にそれぞれ入射し前記第１の端部に向かって前記光ファイバケーブル内を伝搬する戻り光の強度の変化を検出し、前記可視レーザー光の放出を停止する制御部と；
を具備した固体照明装置。 A first optical fiber group that transmits visible laser light having a first wavelength and a laser beam having a second wavelength that is longer than the first wavelength are transmitted so as to surround the first optical fiber group. A second optical fiber group formed; and an optical fiber cable having:
A first light source for injecting the visible laser light into the first optical fiber group at a first end of the optical fiber cable;
A second light source for injecting the laser light having the second wavelength into the second optical fiber group at the first end of the optical fiber cable;
Illumination light provided from the visible laser light emitted from the first optical fiber group, provided on the second end side of the optical fiber cable on the side opposite to the first end portion; A lamp unit that emits scattered light generated from the laser light having the second wavelength emitted from the second optical fiber group;
A part of the illumination light and a part of the scattered light are incident on the second end, respectively, and a change in the intensity of the return light propagating in the optical fiber cable toward the first end is detected. And a control unit for stopping the emission of the visible laser beam;
A solid state lighting device. 前記第２の光ファイバ群は、樹脂からなる請求項１記載の固体照明装置。   The solid-state lighting device according to claim 1, wherein the second optical fiber group is made of resin. 前記第２の波長は、近赤外光である請求項１または２に記載の固体照明装置。   The solid-state lighting device according to claim 1, wherein the second wavelength is near infrared light. 前記第１光源は、前記可視レーザー光のうち、青紫〜青色光を放出する半導体レーザーを含み、
前記ランプ部は、前記青紫〜青色光を吸収し、前記青紫〜青色光の波長よりも長い波長を有する波長変換光を放出する波長変換層を含み、
前記照明光は、前記青色光の散乱光と前記波長変換光との混合光である請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体照明装置。 The first light source includes a semiconductor laser that emits blue-violet to blue light of the visible laser light,
The lamp unit includes a wavelength conversion layer that absorbs the blue-violet to blue light and emits wavelength-converted light having a wavelength longer than the wavelength of the blue-violet to blue light,
The solid-state lighting device according to claim 1, wherein the illumination light is a mixed light of the scattered light of the blue light and the wavelength-converted light. 前記第１光源は、青色光を放出する青色半導体レーザーと、赤色光を放出する赤色半導体レーザーと、緑色光を放出する第２高調波発生素子と、を少なくとも含み、
前記ランプ部は、光散乱層を含み、
前記照明光は、前記光散乱層によりそれぞれ散乱された、前記青色光と、前記赤色光と、前記緑色光と、の混合光である請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体照明装置。 The first light source includes at least a blue semiconductor laser that emits blue light, a red semiconductor laser that emits red light, and a second harmonic generation element that emits green light,
The lamp portion includes a light scattering layer,
The solid-state illumination according to any one of claims 1 to 3, wherein the illumination light is a mixed light of the blue light, the red light, and the green light, respectively scattered by the light scattering layer. apparatus. 前記第１の光ファイバ群を構成するそれぞれの光ファイバを伝搬する光エネルギーは、レーザーの安全クラス３以上であり、
前記第２の光ファイバ群を構成するそれぞれの光ファイバを伝搬する光エネルギーは、レーザーの安全クラス２以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載の固体照明装置。 The optical energy propagating through each optical fiber constituting the first optical fiber group is a laser safety class 3 or more,
6. The solid-state lighting device according to claim 1, wherein light energy propagating through each of the optical fibers constituting the second optical fiber group is a safety class 2 or less of the laser. 石英からなり、可視レーザー光を横マルチモードで伝送可能な第１の光ファイバ群と；
近赤外光を伝送可能であり、前記第１の光ファイバ群の中心の周りに前記第１の光ファイバ群を囲むように設けられた第２の光ファイバ群と；
を具備した固体照明装置用光ファイバケーブル。 A first optical fiber group made of quartz and capable of transmitting visible laser light in a transverse multimode;
A second optical fiber group capable of transmitting near-infrared light and provided to surround the first optical fiber group around a center of the first optical fiber group;
An optical fiber cable for a solid state lighting device. 前記第２の光ファイバ群は、樹脂からなる請求項７記載の固体照明装置用光ファイバケーブル。   The optical fiber cable for a solid-state lighting device according to claim 7, wherein the second optical fiber group is made of resin.
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