JPH02179232A - 光媒介式送電方式 - Google Patents
光媒介式送電方式Info
- Publication number
- JPH02179232A JPH02179232A JP63328954A JP32895488A JPH02179232A JP H02179232 A JPH02179232 A JP H02179232A JP 63328954 A JP63328954 A JP 63328954A JP 32895488 A JP32895488 A JP 32895488A JP H02179232 A JPH02179232 A JP H02179232A
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- JP
- Japan
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- power transmission
- light
- power
- load
- optical
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、小型電子装置への送電に好適な光媒介式送
電方式に関する。
電方式に関する。
（従来の技術）
従来、小型電子装置において給電ラインからのノイズ混
入を防止するためには、リチウム電池等の化学電池、太
陽電池等のフォトセルによる電池駆動方式が採用されて
いる。
入を防止するためには、リチウム電池等の化学電池、太
陽電池等のフォトセルによる電池駆動方式が採用されて
いる。
しかしながら、リチウム電池等の化学電池を用いた電池
駆動方式の場合、定期的に電池交換をせねばならない。
駆動方式の場合、定期的に電池交換をせねばならない。
一方、太陽電池等のフォトセルを用いた電池駆動方式の
場合、太陽電池１個当たりの起電力は約０．５ｖと非常
に小さいことから、十分な負荷駆動電圧を得るためには
、第３図に示されるように、太陽電池１を負荷２に対し
て多数直列に接続せねばならず、また受光面積確保のた
めに電子装置３が大形化せざるを得ない。
場合、太陽電池１個当たりの起電力は約０．５ｖと非常
に小さいことから、十分な負荷駆動電圧を得るためには
、第３図に示されるように、太陽電池１を負荷２に対し
て多数直列に接続せねばならず、また受光面積確保のた
めに電子装置３が大形化せざるを得ない。
そこで、昨今以上の問題を解決するために、送電側にお
いてはレーザダイオード等により電気エネルギーを光エ
ネルギーに変換して送光路（光ファイバ、光導波路等）
へ送り出す一方、受電側においては送光路から受け取っ
た光エネルギーをフォトセルにより電気エネルギーに変
換したのち負荷に供給するようにした光媒介式送電方式
が提案（未公開）されている。
いてはレーザダイオード等により電気エネルギーを光エ
ネルギーに変換して送光路（光ファイバ、光導波路等）
へ送り出す一方、受電側においては送光路から受け取っ
た光エネルギーをフォトセルにより電気エネルギーに変
換したのち負荷に供給するようにした光媒介式送電方式
が提案（未公開）されている。
このような送電方式によれば、受電側負荷となる電子装
置では、給電ラインからのノイズ混入が無くなり、また
太陽光確保や大なる受光面積の確保が不要となり、装置
の小形化が可能となる。
置では、給電ラインからのノイズ混入が無くなり、また
太陽光確保や大なる受光面積の確保が不要となり、装置
の小形化が可能となる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような光媒介式送電方式にあっても
、フォトセルであるフォトダイオード１個当たりの起電
力は小さいため、十分な負荷駆動電圧を得るためには多
数のフォトセルを直列接続し、しかも各フォトセルの起
電力を効率よく取り出すには、これらに送光路からの光
を均等に照射せねばならない。
、フォトセルであるフォトダイオード１個当たりの起電
力は小さいため、十分な負荷駆動電圧を得るためには多
数のフォトセルを直列接続し、しかも各フォトセルの起
電力を効率よく取り出すには、これらに送光路からの光
を均等に照射せねばならない。
そのため、第４図（ａ）に示されるように、送光路であ
る光ファイバ４から受け取った光を回折格子５で拡開さ
せたり、あるいは第４図（ｂ）に示されるように、光ス
ターカプラ６で拡開する等のような複雑な構造を採用し
ない限り、多数のフォトセルに均一な光照射を行い、電
力を効率よく取り出すことができない。
る光ファイバ４から受け取った光を回折格子５で拡開さ
せたり、あるいは第４図（ｂ）に示されるように、光ス
ターカプラ６で拡開する等のような複雑な構造を採用し
ない限り、多数のフォトセルに均一な光照射を行い、電
力を効率よく取り出すことができない。
また、一般に、フォトセルから最大効率をもって電力を
取り出すことができるための負荷インピーダンスの値は
、シリコンダイオードの場合、入射光室によって異なる
が、実際光ファイバで伝送できる１ｍＷ〜１０ｍＷの入
射光に対しては、数１００Ωから１００Ω程度の小さな
値となる。
取り出すことができるための負荷インピーダンスの値は
、シリコンダイオードの場合、入射光室によって異なる
が、実際光ファイバで伝送できる１ｍＷ〜１０ｍＷの入
射光に対しては、数１００Ωから１００Ω程度の小さな
値となる。
すなわち、フォトセルであるフォトダイオードから取り
出すことのできる電力の大きさは、第５図に示されるよ
うに、Ｖ−Ｉ座標上において、フォトダイオードの光入
力時におけるＶ−１特性曲線７と負荷特性直線８との交
点ＰからＶ軸、■軸へそれぞれ下ろした垂線で囲まれる
矩形の面積（図中斜線で示す）で表され、従って上記の
矩形の面積が最大となるときに最大電力を取り出すこと
ができる。
出すことのできる電力の大きさは、第５図に示されるよ
うに、Ｖ−Ｉ座標上において、フォトダイオードの光入
力時におけるＶ−１特性曲線７と負荷特性直線８との交
点ＰからＶ軸、■軸へそれぞれ下ろした垂線で囲まれる
矩形の面積（図中斜線で示す）で表され、従って上記の
矩形の面積が最大となるときに最大電力を取り出すこと
ができる。
そして、この最大効率の状態における光入力を１ｍＷ〜
１０ｍＷとすれば、負荷インピーダンスの値は約１００
Ω程度となる。
１０ｍＷとすれば、負荷インピーダンスの値は約１００
Ω程度となる。
一方、本発明で対象とする小型電子装置は１ｍＷ以下の
所謂マイクロパワー装置であり、負荷としては、例えば
駆動電圧２．ＯＶに対し約１ＯＫΩ程度に相当する。
所謂マイクロパワー装置であり、負荷としては、例えば
駆動電圧２．ＯＶに対し約１ＯＫΩ程度に相当する。
従って、電圧を上昇するために複数のフォトセルを直列
接続しているとは言え、電源インピーダンスと負荷イン
ピーダンスとの間にはなおも大きな開きがあり、インピ
ーダンス不整合により効率よく電力を取り出すことがで
きないと言う問題点がある。
接続しているとは言え、電源インピーダンスと負荷イン
ピーダンスとの間にはなおも大きな開きがあり、インピ
ーダンス不整合により効率よく電力を取り出すことがで
きないと言う問題点がある。
この発明は、上述の問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的とするところは、この種の光媒介式
送電方式において、フォトセルの個数を減少させ、かつ
フォトセルと負荷との間における電力伝達効率を向上さ
せることにある。
のであり、その目的とするところは、この種の光媒介式
送電方式において、フォトセルの個数を減少させ、かつ
フォトセルと負荷との間における電力伝達効率を向上さ
せることにある。
（課題を解決するための手段）
この発明は、上記の目的を解決するために、送電側にお
いては電気エネルギーを光エネルギーに変換して送光路
へ送り出す一方、受電側においては送光路から受け取っ
た光エネルギーを光電変換素子により電気エネルギーに
変換したのち負荷に供給するようにした光媒介式送電方
式において、前記送電側より送光路へ送り出される光エ
ネルギーの形態を交流成分含有光とするとともに、前記
受電側における光電変換素子と負荷との間には、インピ
ーダンス整合器を兼ねる交流変圧器を介在させること、
を特徴とするものである。
いては電気エネルギーを光エネルギーに変換して送光路
へ送り出す一方、受電側においては送光路から受け取っ
た光エネルギーを光電変換素子により電気エネルギーに
変換したのち負荷に供給するようにした光媒介式送電方
式において、前記送電側より送光路へ送り出される光エ
ネルギーの形態を交流成分含有光とするとともに、前記
受電側における光電変換素子と負荷との間には、インピ
ーダンス整合器を兼ねる交流変圧器を介在させること、
を特徴とするものである。
（作用）
このような構成によれば、交流変圧器により昇圧を行う
ため、光電変換素子自体から高電圧を出力させることが
不要となって光電変換素子の直列個数を低減することが
でき、また交流変圧器によりインピーダンス整合ができ
るため、光電変換素子と負荷との間における電力伝達効
率が向上する。
ため、光電変換素子自体から高電圧を出力させることが
不要となって光電変換素子の直列個数を低減することが
でき、また交流変圧器によりインピーダンス整合ができ
るため、光電変換素子と負荷との間における電力伝達効
率が向上する。
（実施例）
第１図は、本発明にかかる光媒介式送電方式の一実施例
を示す図である。
を示す図である。
前述したように、光媒介式送電方式の基本的な構成は、
送電側においては電気エネルギーを光工ネルギーに変換
して送光路へ送り出す一方、受電側においては送光路か
ら受け取った光エネルギをフォトセルにより電気エネル
ギーに変換したのち負荷に供給するようにしたものであ
る。
送電側においては電気エネルギーを光工ネルギーに変換
して送光路へ送り出す一方、受電側においては送光路か
ら受け取った光エネルギをフォトセルにより電気エネル
ギーに変換したのち負荷に供給するようにしたものであ
る。
この実施例の場合、送電端側においては、電源９により
レーザダイオード１０を駆動することにより、電気エネ
ルギーから光エネルギーへの変換を行っている。
レーザダイオード１０を駆動することにより、電気エネ
ルギーから光エネルギーへの変換を行っている。
ここで、電源９は矩形波状の交流電圧を発生するもので
あり、このため送電端側より送光路である光ファイバ１
１へ送り出される光エネルギーの形態は周期的断続光、
すなわち交流成分含有光となっている。
あり、このため送電端側より送光路である光ファイバ１
１へ送り出される光エネルギーの形態は周期的断続光、
すなわち交流成分含有光となっている。
一方、受電端側においては、送光路である光ファイバ１
１から受け取った光エネルギーを、フォトセルであるＰ
ＩＮフォトダイオード１２により電気エネルギーに変換
するようになっている。
１から受け取った光エネルギーを、フォトセルであるＰ
ＩＮフォトダイオード１２により電気エネルギーに変換
するようになっている。
ここで、前述したように、光ファイバ１１からは交流成
分含有光が送られてくるから、これを光電変換したＰＩ
Ｎフォトダイオード１２の出力側には交流電圧が得られ
ることとなる。
分含有光が送られてくるから、これを光電変換したＰＩ
Ｎフォトダイオード１２の出力側には交流電圧が得られ
ることとなる。
フォトセルであるＰＩＮフォトダイオード１２と負荷と
なる電子装置１４との間には、インピダンス整合器を兼
ねる交流変圧器１３が介在されており、この交流変圧器
１３によってＰＩＮフォトダイオード１２から得られる
交流電圧はその巻数比に応じた適当な値にまで昇圧され
た後、負荷となる電子装置１４に供給される。
なる電子装置１４との間には、インピダンス整合器を兼
ねる交流変圧器１３が介在されており、この交流変圧器
１３によってＰＩＮフォトダイオード１２から得られる
交流電圧はその巻数比に応じた適当な値にまで昇圧され
た後、負荷となる電子装置１４に供給される。
以上の構成によれば、ＰＩＮフォトダイオード１２から
の交流出力電圧は交流変圧器１３により適宜に昇圧され
るため、１個のＰＩＮフォトダイオード１２であっても
負荷に対しては十分な駆動電圧を与えることができ、こ
のため従来の送電方式のように多数のフォトセルを直列
接続することが不要となり、受光側光学系の簡素化を図
ることが可能となる。
の交流出力電圧は交流変圧器１３により適宜に昇圧され
るため、１個のＰＩＮフォトダイオード１２であっても
負荷に対しては十分な駆動電圧を与えることができ、こ
のため従来の送電方式のように多数のフォトセルを直列
接続することが不要となり、受光側光学系の簡素化を図
ることが可能となる。
また、交流変圧器を用いた場合の一次側から見た負荷イ
ンピーダンスは、巻数比をｎとした場合実際のインピー
ダンスの１／ｎ２となるため、例えば実際の負荷インピ
ーダンスがＩＯＫΩ程度でかつ巻数比が１０であれば、
−次側から見た負荷インピーダンスは１００Ω程度とな
る。
ンピーダンスは、巻数比をｎとした場合実際のインピー
ダンスの１／ｎ２となるため、例えば実際の負荷インピ
ーダンスがＩＯＫΩ程度でかつ巻数比が１０であれば、
−次側から見た負荷インピーダンスは１００Ω程度とな
る。
ここで、例えばフォトダイオードの場合、光電流１ｍＡ
〜１０ｍＡで１００Ω以下のときに最大効率を示すため
、ＩＯＫΩ程度の低消費電力負荷の場合には、従来問題
とされたインピーダンス不整合を著しく改善することが
できる。
〜１０ｍＡで１００Ω以下のときに最大効率を示すため
、ＩＯＫΩ程度の低消費電力負荷の場合には、従来問題
とされたインピーダンス不整合を著しく改善することが
できる。
尚、以上の実施例では負荷となる電子装置として交流駆
動式のものを示したが、直流駆動式の場合には、第２図
（ａ）、 （ｂ）に示されるように、変圧器の構成に
応じてダイオード１５．コンデンサ１６により整流平滑
回路を構成すればよい。
動式のものを示したが、直流駆動式の場合には、第２図
（ａ）、 （ｂ）に示されるように、変圧器の構成に
応じてダイオード１５．コンデンサ１６により整流平滑
回路を構成すればよい。
また、ダイオードによる電圧降下（約０．６Ｖ）が問題
とされる場合には、ＦＥＴを用いたスイッチング整流回
路を設ければよい。
とされる場合には、ＦＥＴを用いたスイッチング整流回
路を設ければよい。
また、以上の実施例においては、電源９の出力電圧それ
自体を矩形波とすることにより、送電端側より光ファイ
バ１１へ送り出される光エネルギーの形態を交流成分含
有光としたが、電源９からの出力電圧自体は直流とし、
その後レーザダイオードの出力光を光学的にスイッチン
グしてもよいことは勿論である。
自体を矩形波とすることにより、送電端側より光ファイ
バ１１へ送り出される光エネルギーの形態を交流成分含
有光としたが、電源９からの出力電圧自体は直流とし、
その後レーザダイオードの出力光を光学的にスイッチン
グしてもよいことは勿論である。
また、以上の実施例では、レーザダイオード１０及びＰ
ＩＮフォトダイオード１２の個数をそれぞれ１個とした
が、これは２個以上でも良いことは勿論である。
ＩＮフォトダイオード１２の個数をそれぞれ１個とした
が、これは２個以上でも良いことは勿論である。
以上の説明で明らかなように、この発明によれば、この
種の光媒介式送電方式において、光電変換素子の個数を
減少させ、かつ光電変換素子と負荷との間における電力
伝達効率を向上させることができる。
種の光媒介式送電方式において、光電変換素子の個数を
減少させ、かつ光電変換素子と負荷との間における電力
伝達効率を向上させることができる。
第１図は本発明方式の一実施例を示す回路図、第２図は
同他の実施例を示す回路図、第３図は従来の電池式駆動
方式の一例を示す図、第４図は光媒介式送電方式の問題
点を説明するための図、第５図はフォトダイオードの光
入力時のＶ−Ｉ特性を示す図である。 ９・・・電源 １０・・・レーザダイオード １１・・・光ファイバ １２・・・ＰＩＮフォトダイオ− １３・・・交流変圧器 １４・・・電子装置 １５・・・ダイオード １６・・・コンデンサ ド
同他の実施例を示す回路図、第３図は従来の電池式駆動
方式の一例を示す図、第４図は光媒介式送電方式の問題
点を説明するための図、第５図はフォトダイオードの光
入力時のＶ−Ｉ特性を示す図である。 ９・・・電源 １０・・・レーザダイオード １１・・・光ファイバ １２・・・ＰＩＮフォトダイオ− １３・・・交流変圧器 １４・・・電子装置 １５・・・ダイオード １６・・・コンデンサ ド
Claims (1)
- （１）送電側においては電気エネルギーを光エネルギー
に変換して送光路へ送り出す一方、受電側においては送
光路から受け取った光エネルギーを光電変換素子により
電気エネルギーに変換したのち負荷に供給するようにし
た光媒介式送電方式において、 前記送電側より送光路へ送り出される光エネルギーの形
態を交流成分含有光とするとともに、前記受電側におけ
る光電変換素子と負荷との間には、インピーダンス整合
器を兼ねる交流変圧器を介在させること、を特徴とする
光媒介式送電方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32895488A JPH06103972B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 光媒介式送電方式 |
| US07/458,803 US5099144A (en) | 1988-12-28 | 1989-12-28 | Apparatus for optical power transmission and optically powered system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32895488A JPH06103972B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 光媒介式送電方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02179232A true JPH02179232A (ja) | 1990-07-12 |
| JPH06103972B2 JPH06103972B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=18215964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32895488A Expired - Fee Related JPH06103972B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 光媒介式送電方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103972B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0629042A1 (en) * | 1993-06-11 | 1994-12-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical transmission system |
| JPH0832099A (ja) * | 1994-07-11 | 1996-02-02 | Terumo Corp | 光電変換装置とその製造方法 |
| US11539245B2 (en) | 2017-11-03 | 2022-12-27 | Hilti Aktiengesellschaft | Resonant circuit for transmitting electric energy without a power amplifier |
| US11735955B2 (en) | 2017-11-03 | 2023-08-22 | Hilti Aktiengesellschaft | Resonant circuit for transmitting electric energy |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP32895488A patent/JPH06103972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0629042A1 (en) * | 1993-06-11 | 1994-12-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical transmission system |
| BE1007216A3 (nl) * | 1993-06-11 | 1995-04-25 | Philips Electronics Nv | Optisch transmissiesysteem. |
| JPH0832099A (ja) * | 1994-07-11 | 1996-02-02 | Terumo Corp | 光電変換装置とその製造方法 |
| US11539245B2 (en) | 2017-11-03 | 2022-12-27 | Hilti Aktiengesellschaft | Resonant circuit for transmitting electric energy without a power amplifier |
| US11735955B2 (en) | 2017-11-03 | 2023-08-22 | Hilti Aktiengesellschaft | Resonant circuit for transmitting electric energy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06103972B2 (ja) | 1994-12-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |