CN106796387B - 荧光体轮、光源装置与投射型显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的为在抑制驱动光源装置时来自荧光体轮的空气阻力和噪声的同时提高从荧光体轮散热的效率。根据本发明的荧光体轮(100)设置有：圆盘状的基板(120)；形成在基板上的荧光体层(130)；以及在沿垂直于基板的表面的方向观察时彼此重叠的多个散热翅片(154a，154b，154c)。

Description

荧光体轮、光源装置与投射型显示装置
技术领域
本公开内容涉及荧光体轮(phosphor wheel)、光源装置及投射型显示装置。
背景技术
作为用于诸如投影仪的投射型显示装置的光源，从亮度和成本性能的观点来看主要使用超高压汞蒸汽灯，但是从长寿命性、高功能附加等观点来看，具有长寿命和宽色域的固体光源引起注意。固体光源是使用基于半导体的p-n结的发光现象的光源，并且以LED、激光器(LD)等为代表。近来，对投影仪等使用以下光源装置，其中使用固体光源将光施加于在用特定波长范围的光照射时发射与施加的光的波长范围不同的波长范围的光的荧光体材料并且利用荧光地发射的光。
这样的光源装置包括其表面上形成有荧光体层的荧光体轮以及发射激发光的固体光源。荧光体的发光具有亮度饱和和温度猝灭的现象。这是其中当激发光的功率增加时，荧光体中的转换损耗的一部分变为热量，并且荧光体发热，结果荧光发光的效率降低的事件。在荧光转换效率低的状态下，不能获得具有良好效率的明亮光源装置。因此，提出了将散热器附接到荧光体轮以提高散热效率的技术。
例如，专利文献1公开了一种技术，其中，在其中形成有用于红色、绿色、及蓝色中的每一个的荧光体区域并且在利用激发光照射时作为荧光发射红色光、绿色光及蓝色光的色轮中，散热单元形成在与激发光入射的表面相对侧的表面上。此外，专利文献2公开了一种荧光体轮，其中，对于涂布到基板的表面上的荧光体，散热器相对于荧光体附着于半径方向上的内侧和外侧中的至少一个，以避开透射荧光体的光的光学路径。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2012-13897号公报
专利文献2：特开2012-8177号公报
发明内容
技术问题
然而，专利文献1中描述的散热单元由在与基板表面垂直的方向上直立(raised)的翅片构成，并且在色轮旋转时容易受到空气阻力，并且引起较大的风阻损失。因此，在专利文献1中描述的色轮中，旋转驱动色轮的电动机的功耗会增加。此外，在专利文献1中描述的色轮中，当转速增加时，由于翅片遇到空气阻力而导致噪声会增加。
在专利文献2中描述的荧光体轮中，散热器附着于基板的一个表面以与荧光体接触；虽然散热器遇到的空气阻力减小，但是散热器的表面积具有一定限制。
因此，本公开内容提出一种新改进的荧光体轮、新改进的光源装置、及新改进的投射型显示装置，其能够在抑制荧光体轮的空气阻力和噪声的同时提高荧光体轮的散热效率。
问题的解决方案
根据本公开内容，提供一种荧光体轮，包括：圆盘状的基板；荧光体层，形成在基板上；及多个散热翅片，当在与基板的表面垂直的方向上观察时彼此重叠。
根据本公开内容，提供一种光源装置，包括：固体光源，被配置为发射具有第一波长的激发光；荧光体轮，包括圆盘状的基板、荧光体层、及多个散热翅片，荧光体层形成在基板上并且被配置为通过激发光激发并且发射具有不同于第一波长的第二波长的光并且投射激发光的一部分，多个散热翅片在与基板的表面垂直的方向上观察时彼此重叠；以及电动机，被配置为在平行于基板的表面的平面中旋转驱动荧光体轮。
根据本公开内容，提供一种投射型显示装置，包括：光源装置；光调制和合成系统，被配置为调制并且合成入射光；照明光学系统，被配置为将从光源装置发射的光引导至光调制和合成系统；以及投射光学系统，被配置为投射从光调制和合成系统发射的图像。光源装置包括：固体光源，被配置为发射具有第一波长的激发光；荧光体轮，包括圆盘状的基板、荧光体层、及多个散热翅片，荧光体层形成在基板上并且被配置为通过激发光激发并且发射具有不同于第一波长的第二波长的光并且透射激发光的一部分，多个散热翅片在与基板的表面垂直的方向上观察时彼此重叠；以及电动机，被配置为在平行于基板的表面的平面中旋转驱动荧光体轮。
发明的有益效果
如上所述，根据本公开内容，可以获得能够在抑制荧光体轮的空气阻力和噪声的同时提高从荧光体轮散热的效率的荧光体轮、光源装置、及投射型显示装置。
应注意，上述效果不必是限制性的。利用或者代替上述效果，可以实现本说明书中描述的效果或者从本说明书可以掌握的其他效果中的任一种。
附图说明
[图1]是示出了根据本公开内容的第一实施方式的投射型显示装置的构造的实例的说明图。
[图2]是示出了根据实施方式的光源装置的构造的实例的说明图。
[图3]是根据实施方式的荧光体轮的透视图。
[图4]是根据实施方式的荧光体轮的散热结构体的透视图。
[图5]是示出了通风管和荧光体轮的布置的实例的说明图。
[图6]是实施方式的变型例1的荧光体轮的截面图。
[图7]是实施方式的变型例2的荧光体轮的截面图。
[图8]是实施方式的变型例3的荧光体轮的截面图。
[图9]是示出了变型例4的经由绝热构件附接至电动机的荧光体轮的截面图。
[图10]是示出了根据本公开内容的第二实施方式的光源装置的构造的实例的说明图。
[图11]是示出了根据实施方式的荧光体轮的构造的实例的截面图。
[图12]是示出了根据实施方式的荧光体轮的构造的另一实例的截面图。
[图13]是示出了根据本公开内容的第三实施方式的光源装置的构造的实例的说明图。
[图14]是根据实施方式的荧光体轮在从基板侧观察时的透视图。
[图15]是根据实施方式的荧光体轮在从背面侧观察时的透视图。
[图16]是示出了根据实施方式的荧光体轮的构造的另一实例的截面图。
[图17]是示出了经由绝热构件附接至电动机的根据实施方式的荧光体轮的截面图。
[图18]是根据本公开内容的第四实施方式的荧光体轮的截面图。
[图19]是示出了根据本公开内容的第五实施方式的光源装置的构造的实例的说明图。
[图20]是根据实施方式的荧光体轮的透视图。
[图21]是用于描述荧光体轮的翘曲的示图。
[图22]是示出了通风管和荧光体轮的布置的实例的说明图。
[图23]是示出了根据实施方式的荧光体轮的构造的另一实例的截面图。
[图24]是示出了根据实施方式的荧光体轮的构造的又一实例的截面图。
[图25]是示出了经由绝热构件附接至电动机的根据实施方式的荧光体轮的截面图。
[图26]是示出了接合层的厚度与基板的翘曲之间的关系的示图。
[图27]是根据本公开内容的第七实施方式的荧光体轮的截面图。
[图28]是根据实施方式的荧光体轮的局部截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本公开内容的(多个)优选实施方式进行详细说明。在本说明书和附图中，具有基本相同功能和结构的结构元件采用相同的参考标号来标记，并省略对这些结构元件的重复说明。
按照下列顺序给出描述。
1、第一实施方式(散热结构单元接合到基板的实例)
1.1、投射型显示装置的构造的实例
1.2、光源装置的构造的实例
1.3、荧光体轮的构造的实例
1.4、冷却风的供给路径的构造的实例
1.5、变型例
2、第二实施方式(散热翅片还用作基板的实例)
3、第三实施方式(经由散热翅片附接至电动机的实例)
4、第四实施方式(设置应力松弛(缓和)区域的实例)
5、第五实施方式(散热翅片设置在基板的两表面上的实例)
5.1、光源装置的构造的实例
5.2、荧光体轮的构造的实例
6、第六实施方式(散热翅片由碳纤维混合成形制品形成的实例)
7、第七实施方式(透射型基板接合到周部的实例)
<1、第一实施方式>
[1.1、投射型显示装置的构造的实例]
首先，参考图1描述根据本公开内容的第一实施方式的包括光源装置10的投射型显示装置1的构造的实例。图1是示出了根据本实施方式的包括光源装置10的投射型显示装置1的粗略构造的示图。
根据本实施方式的投射型显示装置1是将从光源发射的光聚集，通过使图像显示的设备从投影透镜发射光，并将图像透影到显示面(诸如屏幕S)上的投影仪。在图1中示出的投射型显示装置1是使用3LCD作为微显示器的投影仪的构造的实例。
从光源装置10发射的光穿过由第一透镜阵列2a和第二透镜阵列2b组成的积分透镜2，以保持直到显示图像的端部的亮度，然后穿过偏振转换元件3a和聚光透镜3b，并分离成各波长范围。穿过聚光透镜3b的光入射在第一反射二向色镜4a上，该第一反射二向色镜仅反射红色波长范围的光并使其它波长范围的光穿过。因此，红色波长范围的光通过第一反射二向色镜4a反射并且朝向反射镜5a行进。红色波长范围的光进一步被反射镜5a反射，并且入射在红颜色用的液晶面板6a上。
已穿过第一反射二向色镜4a的其他波长范围的光入射在第二反射二向色镜4b上。第二反射二向色镜4b仅反射绿色波长范围的光，并且允许其他波长范围的光，即，蓝色波长范围的光通过。由第二反射二向色镜4b反射的绿色波长范围的光入射在绿颜色用的液晶面板6b上。穿过第二反射二向色镜4b的蓝色波长范围的光由反射镜5b和5c反射，并且然后入射在蓝颜色用的液晶面板6c上。
用于上述颜色6a至6c的液晶面板的每个根据输入图像信号调制入射在其自身上的光，从而产生与RGB的每个对应的图像的信号光。例如，使用高温多晶硅TFT的透射型液晶元件可以用于液晶面板6a至6c。由液晶面板6a至6c中的每一个调制的信号光入射在二向色棱镜7上并且被合成。二向色棱镜7形成为其中组合四个三角棱镜以便反射红色信号光和蓝色信号光并透射绿色信号光的长方体形状。通过二向色棱镜7合成的各颜色的信号光入射在投影透镜8上，并且作为图像投影在诸如屏幕S的显示面上。
在投射型显示装置1中，液晶面板6a至6c和二向色棱镜7用作调制并且合成入射光的光调制和合成系统。积分透镜2、偏振转换元件3a、聚光透镜3b、反射二向色镜4a和4b、及反射镜5a至5c用作将从光源装置10发射的光引导至被包括在光调制和合成系统中的液晶面板6a至6c的照明光学系统。投影透镜8用作投射从二向棱镜7发射的图像的投射光学系统。
[1.2、光源装置的构造的实例]
接下来，描述设置在投射型显示装置1中的光源装置10的构造的实例。图2是示出了根据本实施方式的光源装置10的大致构造的实例的示图。光源装置10是将蓝色波长范围的激光和从由激光激发的荧光体材料产生的红色波长范围到绿色波长范围的光(即，黄色光)合成，并且发射白光的光源装置。
光源装置10包括固体光源32、二向色镜34、聚光透镜38、荧光体轮100、及电动机40。固体光源32是用于照射(激发)荧光体材料的激发光源，并且由发射规定波长范围(第一波长)的光的固定发光元件形成。固体光源32可以是例如能够振荡具有在400至500nm的波长范围内的发光强度的峰值波长的蓝色激光(激发光)BL的蓝色激光器。固体光源32放置在来自荧光体轮100的发射光的光学路径的延长线上。
在固体光源32由蓝色激光器形成的情况下，可以通过一个蓝色激光器获得激发光BL的规定功率，或者可以通过组合来自多个蓝色激光器的发射光的光线来获得激发光BL的规定功率。在图2的实例中，组合来自三个蓝色激光器的发射光的光线。
二向色镜34放置在固体光源32和聚光透镜38之间的光学路径上，相对于光学路径具有大约45°的倾斜。从固体光源32发射的激发光BL入射在二向色镜34的第一表面34a上。二向色镜34透射从第一表面34a进入的激发光BL，并经由聚光透镜38将该光发射到荧光体轮100。此外，二向色镜34在第二表面34b处反射由经由二向色镜34和聚光透镜38而面对固体光源32放置的荧光体层130发射的荧光发射光以及激发光BL的反射光。
例如，从固体光源32发射的激发光BL作为直线偏振光发射，并且从荧光体层130发射的荧光发射光和反射光的偏振被旋转或扰乱。因此，激发光BL可以透射通过二向色镜34，并且荧光发射光和反射光也可以被反射。将从固体光源32入射的激发光BL与来自荧光体轮100的荧光发射光和反射光分离的光学系统的构造不限于二向色镜34，可以使用任意的光学系统。
聚光透镜38放置在来自荧光体轮100的荧光发射光和反射光的光学路径上。聚光透镜38将透过二向色镜34的激发光BL聚光为规定的光点直径，并将聚光的光向荧光体轮100发射。此外，聚光透镜38将来自荧光体轮100的荧光发射光和反射光转换为平行光，并将该平行光发射到二向色镜34。聚光透镜38可以由一个准直透镜形成，或者可以具有例如使用多个透镜的构造。
荧光体轮100吸收经由聚光透镜38入射的激发光BL的部分，并且发射规定波长范围(第二波长)的光，并且反射其余的激发光BL。荧光体轮100发射荧光发射光和反射的激发光至聚光透镜38。在本实施方式中，光源装置10发射白色光LW，并且荧光体轮100由于激发光BL而发射包含绿色光和红色光的波长范围(约480至680nm)的光。荧光体轮100将包括绿色光和红色光的两个波长范围中的荧光发射光和在荧光体轮100处反射的激发光(蓝色光)组合，并且向聚光透镜38发射白色光。之后详细地描述荧光体轮100的构造。
电动机40以规定转速旋转地驱动荧光体轮100。在这种情况下，为了使荧光体轮100在与激发光BL的施加方向垂直的平面(基板面)中旋转，电动机40围绕与基板面垂直的旋转轴A旋转地驱动荧光体轮100。因此，形成在荧光体轮100中的荧光体层130中的激发光BL的照射位置在与激发光BL的施加方向垂直的平面中以与转速对应的速度随时间变化。
因此，通过利用电动机40旋转驱动荧光体轮100，并且因此使激发光BL在荧光体轮100中的照射位置随时间变化，可以抑制照射位置的温度升高。因此，可以抑制荧光体层130的荧光转换效率的降低。在此，荧光体原子吸收激发光BL并发射光需要一点时间；因此，在激发期间，即使当激发光BL的下一光线施加到荧光体原子时，也不会出现基于激发光BL的下一光线的光发射。然而，通过使荧光体轮100中的激发光BL的照射位置随时间变化，未激发的荧光体原子依次放入激发光BL的照射位置中。因此，可以使荧光体层130更有效地发光。
[1.3、荧光体轮的构造的实例]
接下来，描述根据本实施方式的荧光体轮100的构造的实例。图2示出荧光体轮100的沿着包括旋转轴A的平面所取的截面图。图3是荧光体轮100在从基板120一侧观察时的透视图，以及图4是荧光体轮100中包括的散热结构单元150在从基板120一侧相对的一侧观察时的透视图。荧光体轮100包括圆盘状的基板120、形成在基板120的一个表面120a(激发光BL的入射侧)上的荧光体层130、设置在基板120和荧光体层130之间的未示出的光反射膜110、以及包括多个散热翅片154a至154c的散热结构单元150。
(1.3.1、基板)
基板120例如使用诸如铝、钼等的金属或合金的非透光材料形成。根据本实施方式的荧光体轮100是荧光发射光和激发光BL被反射的反射型，并且可以由具有规定强度的任何材料(不管是非透光材料还是透光材料)形成。然而，因为根据本实施方式的荧光体轮100是反射型，所以优选使用由金属材料制成的基板120以改善光反射率。具体地，由诸如铝或钼的金属材料制成的基板120可以提供高热导率。
基板120在其中心部附接到电动机40的输出轴40a，并且通过固定毂42固定到输出轴40a。考虑到例如所需的强度、重量、加工性等，根据需要设定基板120的诸如厚度的尺寸。在本实施方式中，使用厚度为0.5mm和直径为70mm的由钼制成的基板120作为实例。然而，可以考虑到散热效率等，来设定基板120的直径，因为即使当基板120的直径小时，具有高散热效率的荧光体轮100也可以抑制荧光体层130的温度升高。
(1.3.2、光反射膜)
光反射膜110至少设置在基板120和基板120的一个表面120a上的荧光体层130之间。光反射膜110反射所有的光，不管入射光的波长和入射角。因此，光反射膜110不仅将荧光体层130中激发的荧光发射光反射到聚光透镜38侧，而且将透射通过荧光体层130的一部分激发光(蓝色光)BL反射到聚光透镜38侧。在根据本实施方式的荧光体轮100中，在由钼制成的基板120上设置例如由铝等金属膜或光反射性树脂膜形成的光反射膜110。
光反射膜110可以在基板120的一个表面120a上形成为在其中心具有开口的圆形，以至少对应于荧光体层130的放置的位置。在这种情况下，光反射膜110放置在基板120上以形成与基板120同心的圆。光反射膜110的直径方向上的宽度设定为至少大于由聚光透镜38聚光的激发光(聚光的光)BL的光点直径。然而，在基板120由铝等的金属或合金形成的情况下，其上形成有荧光体层130的表面120a可以通过镜面抛光而设有作为光反射膜的功能。
(1.3.3、荧光体层)
荧光体层130由层状荧光体形成；并且在入射激发光BL时吸收一部分激发光BL并发射规定波长范围(第二波长)的光。此外，荧光体层130透射一部分未吸收的剩余激发光BL，并漫射(反射)其余的激发光BL。荧光体层130可以通过将其中混合有荧光材料和粘合剂的荧光剂涂布到光反射膜110上形成。荧光体层130可以使用水玻璃(Na2SiO3)形成。荧光体层130可以涂布在基板120的整个表面上，或者可以仅涂布到将被激发光照射的周部。
在本实施方式中，荧光体层130由例如钇铝石榴石(YAG)类荧光材料等形成。因此，可以通过组合在光反射膜110和荧光体层130处反射的部分激发光BL和由荧光体层130发射的荧光发射光来产生白色光。在荧光体层130由YAG形成的情况下，当蓝色激发光BL入射时，荧光体层130发射波长范围为480至680nm的光。该波长范围中的光包括红色光和蓝色光，并且这些光线组合并发射为黄色光。
可以通过例如荧光体层130的厚度、荧光体密度等来调整荧光体层130中的发光量、透射的激发光的量和反射的激发光的量的比例。即，在本实施方式中，调节荧光体层130的厚度、荧光体密度等，使得从光源装置10发射的光是白色光。在本实施方式中，荧光体层130的厚度为0.5mm。
荧光体层130在被激发光BL激发时产生热量并发射光；然而，荧光体层130的热导率相对较小，因此热量主要传递到基板120侧。因此，根据本实施方式的荧光体轮100具有其中荧光体层130的热量经由基板120和接合层140传递到散热结构单元150并消散的构造。
(1.3.4、接合层)
接合层140由导热性粘结剂或导热性粘结片制成，并且在与其上形成荧光体层130的表面120a相对侧上的表面120b上具有将散热结构单元150与基板120接合的功能。通过具有导热性的接合层140，基板120具有的热量可以有效地传递到散热结构单元150。在本实施方式中，优选的是，基板120由钼制成，散热结构单元150由铝制成，并且接合层140考虑到上述两个组件的热膨胀系数不同的事实而具有弹性。
然而，在例如基板120和散热结构单元150均由铝形成并且基板120和散热结构单元150的热膨胀系数基本一致的情况下，可用材料不受限制，只要能够获得具有导热性的接合层140即可。
如果接合层140的厚度小，则散热结构单元150可能从基板120剥离；另一方面，如果接合层140的厚度大，则导热性可能降低。因此，接合层140的厚度优选设定为0.1至0.5mm的范围内的值，且更优选地，设定为0.2至0.4mm的范围内的值。在本实施方式中，使用具有导热性的硅类粘合剂，并且接合层140的厚度为0.3mm。
(1.3.5、散热结构单元)
散热结构单元150接合到基板120的与其上形成有荧光体层130的表面120a相对一侧的表面120b，并且具有散发来自荧光体轮100的热量的功能。根据本实施方式的荧光体轮100是反射型，并且散热结构单元150接合到基板120的整个表面120b。
根据本实施方式的荧光体轮100的散热结构体单元150包括在与基板120的表面120a垂直的方向上观察时相互重叠的多个散热翅片154a、154b、154c。散热结构单元150包括三个散热翅片154a、154b、及154c，但是散热翅片的数目不限于此。然而，如果散热结构单元150的重量增加，则电动机40的功耗增加；因此，考虑散热效率和总重量来设定散热翅片的数目。
多个散热翅片154a至154c中的每一个具有盘状外部形状，并且设置为与基板120同心的圆的形状。此外，多个散热翅片154a至154c设置为彼此平行并且平行于基板120。多个散热翅片154a至154c中的一个散热翅片154a具有在与基板120的表面120b垂直的方向上延伸的直立部152。其他散热翅片154b和154c形成为从直立部152延伸出。多个散热翅片154a至154c之间形成的间隙均在朝向荧光体轮100的外周的方向上敞开。
直立部152具有圆筒形，并且电动机40放置在直立部152的内部。直立部152不限于在与基板120的表面120b垂直的方向上延伸的形状。直立部还可以是直径随着与表面120b的距离而增加或减小的锥形形状。
在多个散热翅片154a至154c中，粘附至基板120的散热翅片154a的形状与基板120的形状基本上一致，并且散热翅片154a通过接合层140接合至基板120的表面120b的整个区域。直立部152在散热翅片154a的半径方向上的中心部直立。其他散热翅片154b和154c相对于直立部152放置在直径方向的外侧，并且在它们的内缘部处与直立部152连接。散热翅片154b和154c的外缘与基板120的外缘也基本上一致。
根据本实施方式的散热结构单元150可以使用重量轻、可成形的成本低且热导率高的铝或铜成形。根据本实施方式的散热结构单元150由通过切削将多个散热翅片154a至154c和直立部152一体成形而获得的加工制品形成。因此，连接部的热传递效率不会降低，并且也不可能从连接部损坏。然而，散热结构单元150也可以接合由通过加工诸如铝片的金属片而获得的多个散热翅片和直立部而形成。
散热结构单元150的厚度是考虑到成型性、强度等而设定的。在本实施方式中，散热结构单元150通过切削成形，并且多个散热翅片154a至154c和直立部152的厚度为0.5mm。多个散热翅片154a至154c的直径和散热翅片154a至154c之间的间隙的尺寸考虑重量、散热效率等而设定。然而，散热结构单元150优选至少接合到形成在基板120的表面120a上荧光体层130的背面侧。因此，荧光体层130具有的热量可以有效地传递至散热结构单元150，并且可以耗散。
因此，通过使用包括多个散热翅片154a至154c的散热结构单元150，散热结构单元150的表面积可以增加。通过经由导热接合层140接合散热结构单元150至基板120，可以有效地从基板120耗散热量。因此，可以防止荧光体层130的温度升高。结果，可以保持荧光体层130的荧光转换效率高，并且可以使荧光发射光的波长(第二波长)稳定。
此外，由于基板120与散热结构单元150是单独主体，因此可通过将散热结构单元150接合至现有的荧光体轮基板来获得散热效率提高的荧光体轮100。即，可以在不改变在圆盘状的基板120上形成光反射膜110并且涂布荧光材料以形成荧光体层130的现有工艺的情况下获得荧光体轮100。
此外，由于多个散热翅片154a至154c与基板120平行设置，所以当荧光体轮100旋转时，散热翅片154a至154c遇到有限的空气阻力。因此，可以抑制由于荧光体轮100的旋转导致的噪声，并且可以抑制电动机40的功耗的增加。然而，减小散热翅片154a至154c遇到的空气阻力的构造不限于散热翅片154a至154c布置成与基板120平行的实例。例如，散热翅片154a至154c可以设置为使得当观察包括旋转轴A的任意截面时，散热翅片154a至154c的每个与基板120之间的角度是固定的，并且由此可以减小散热翅片154a至154c遇到的空气阻力。
[1.4、冷却风的供给路径的构造的实例]
在根据本实施方式的荧光体轮100中，形成在多个散热翅片154a至154c之间的间隙在朝向荧光体轮100的外周方向上敞开。因此，冷却风可以引入多个散热翅片154a至154c之间的间隙以改善散热效率。
图5示出荧光体轮100放置在通风管80中的情形。荧光体轮100以使基板120的表面120a沿着通风管80的安装方向运转的方式放置在通风管80中。在这种情况下，荧光体层130的激发光BL的照射位置位于冷却风的流动的上游侧(图5的下侧)。开口80a设置在通风管80中与照射位置对应，并且未示出的聚光透镜等布置成与开口80a对应。
通过将荧光体轮100这样放置在通风管80中，能够将通过冷却风扇等递送的冷却风在与激发光BL的照射位置对应的区域中供给到多个散热翅片154a至154c之间的间隙。因此，冷却风在荧光体层130中可能出现热量产生的与照射位置对应的区域中供给至散热翅片154a至154c。因此，可以有效地耗散由荧光体层130产生的热量，并且可以抑制荧光体层130的温度升高。
[1.5、变型例]
接下来，描述根据本实施方式的荧光体轮100的变型例。
(1.5.1、变型例1)
图6示出本实施方式的变型例1。图6示出根据变型例1的荧光体轮100A的沿着包括旋转轴A的平面所取的截面图。在荧光体轮100A中，接合到基板120的表面120b的散热结构单元150的直立部152的直立位置对应于荧光体层130的形成位置。在荧光体轮100A中，激发光BL的照射位置设定为满足以下关系的位置。
D/2<R
R：从基板的中心(旋转轴A)至照射位置的距离
D：直立部的直立部分的直径
激发光BL的照射位置可设定为满足上述条件D/2<R并且进一步满足以下关系的位置。
0.4≤S/SA≤0.6
SA：荧光体轮的表面中的与空气接触的区域的整个表面积
S：在其上形成荧光体层的基板和接合到该基板的散热翅片中的并且相对于激发光的照射位置而位于外周侧上的区域(由图6的虚线包围的区域)的表面积
通过将激发光BL的照射位置放置在上述限定的范围内，荧光体层130的热量可以从相对于荧光体层130的外周侧和内周侧的每一侧均等地传递到散热结构单元150，并且可以有效地耗散。此外，在变型例1中，可以省去相对于涂布荧光体层130的位置的外周侧上基板120。即，可以使得根据变型例1的荧光体轮100A的基板120A的直径小于在图2中示出的荧光体轮100的基板120的直径。因此，可以减小荧光体轮100A的重量，并且可以抑制电动机40的功耗。
(1.5.2、变型例2)
图7示出本实施方式的变型例2。图7示出沿着包括旋转轴A的平面所取的连接至电动机40的荧光体轮100的截面图。在变型例2中，荧光体轮100经由绝热构件50连接至电动机40。例如，绝热构件50可以是具有10W/mk或更小的热导率的构件。此外，考虑到绝热构件50本身的耐久性，绝热构件50可以具有耐热性。聚碳酸酯等可以用作绝热构件50的材料，但是材料不限于此。
通过经由绝热构件50连接荧光体轮100至电动机40，可以抑制从荧光体轮100至电动机40的热传递。因此，即使当荧光体层130中的发热量大时，也抑制了电动机40的温度升高，并且可以防止电动机40具有短寿命。
(1.5.3、变型例3)
图8示出本实施方式的变型例3。图8示出根据变型例3的荧光体轮100B的沿着包括旋转轴A的平面所取的的截面图。在根据变型例3的荧光体轮100B中，基板120和散热结构体150之间的固定通过固定螺钉195而变稳固。在荧光体轮100B附接至电动机40的状态下，在表面120a上存在从基板120的形成有荧光体层130的表面120a突出的构件的情况下，距表面120a的高度(突出量)设定为0.5mm以下。
在变型例3中，荧光体层130的厚度设定为0.5mm或更小，并且电动机40的输出轴40a的突出量也是0.5mm。另外，对于固定螺钉195的螺钉头，固定螺钉195已进入基板120，以便不从形成有光反射膜110的基板120的表面120a突出。因此，即使在聚光透镜38等放置靠近荧光体轮100的情况下，也不存在电动机40的部分或荧光体轮100的部分与聚光透镜38接触的情况，并且可以防止对光源装置10的损坏。
图9示出根据变型例3的荧光体轮100B经由绝热构件52附接至电动机40的情形。另外，绝热构件52可以具有与根据变型例2的绝热构件50类似的耐热性。通过经由绝热构件52将荧光体轮100B连接至电动机40，即使当荧光体层130中的发热量大时，也抑制了电动机40的温度升高，并且可以防止电动机40具有短寿命。
因此，在根据本公开内容的第一实施方式的荧光体轮100、100A、及100B中，散热结构单元150接合到在其上形成利用激发光BL照射的荧光体层130的表面120a的相对一侧的表面120b。散热结构单元150包括当在与基板120的表面120b垂直的方向上观察时彼此重叠的多个散热翅片154a至154c。因此，荧光体轮100、100A、及100B的表面积增加，并且可以改进散热效率。因此，提高了荧光体层130的荧光转换效率，并且还提高了发射光的最大亮度。
此外，散热翅片154a至154c在荧光体轮100、100A、及100B的旋转期间遇到有限的空气阻力。因此，可以抑制由于荧光体轮100、100A、及100B的旋转导致的噪声，并且还可以抑制电动机40的功耗。此外，还在电动机40的转速允许减小的方面，具有高散热效率的荧光体轮100可以抑制电动机40的功耗。因此，可以缩小电动机40的尺寸。
<2、第二实施方式>
接下来，描述根据本公开内容的第二实施方式的荧光体轮。根据本实施方式的荧光体轮是与根据第一实施方式的荧光体轮类似的反射型荧光体轮。除了散热翅片中的一个具有基板的功能之外，根据本实施方式的荧光体轮可以与根据第一实施方式的荧光体轮类似地构造。
图10示出根据本实施方式的荧光体轮200。图10示出荧光体轮200的沿着包括旋转轴A的平面所取的截面图。在荧光体轮200中，散热结构体150的散热翅片154a具有作为其上形成荧光体层130的基板的功能。在荧光体轮200中，光反射膜110形成在散热结构单元150中包括的散热翅片154a上，并且荧光体层130通过涂布荧光材料形成。
散热结构单元150由例如具有高热导率的铝、铜等的金属或合金形成，并且光反射膜110至少形成在其中形成有荧光体层130的区域的表面上。散热结构单元150的散热翅片154a的表面可以通过镜面抛光而提供作为光反射膜的功能。由于施加到荧光体层130的激发光BL而发射的荧光发射光和部分激发光BL在散热结构单元150上的光反射膜110处被反射。
散热结构单元150的散热翅片154a用作基板，并且光反射膜110和荧光体层130形成在散热翅片154a上；从而，荧光体层130中产生的热量更有效地传递至散热结构单元150。因此，可以有效地抑制荧光体层130的温度升高。此外，通过具有作为基板的功能的散热翅片154a，荧光体轮200的重量减小，并且电动机40的功率消耗可以减小。
图11示出根据本实施方式的荧光体轮的构造的另一实例。在这种荧光体轮200A中，在散热翅片154a的表面上设置有由与散热结构单元150相同的材料的铝制成的基座单元210，并且荧光体层130形成在基座单元210上。在这样的构造实例中，光反射膜110形成在基座单元210与荧光体层130之间。因此，其上形成有荧光体层130的表面从散热翅片154a的表面突出；因此，即使在另一构件从散热翅片154a的表面突出的情况下，也容易使聚光透镜接近荧光体层130。
图12示出根据本实施方式的荧光体轮的构造的又一实例。在这种荧光体轮200B中，如同在第一实施方式的变型例1中，激发光BL的照射位置设定为满足以下关系的位置。
D/2<R
R：从散热结构单元的旋转中心(旋转轴A)至照射位置的距离
D：直立部的直立部分的直径
如同在第一实施方式的变型例1中，激发光BL的照射位置可以设定为进一步满足以下关系的位置。
0.4≤S/SA≤0.6
SA：荧光体轮的表面中的与空气接触的区域的整个表面积
S：其上形成荧光体层的散热翅片中的以及相对于激发光的照射位置的外周侧上的区域(由图12的虚线包围的区域)的表面积
在荧光体轮200B中，通过将激发光BL的照射位置放置在如上限定的范围内，荧光体层130的热量可以相对于荧光体层130从外周侧和内周侧的每一侧均等地传递到散热结构单元150，并且可以有效地耗散。
因此，根据本公开内容的第二实施方式的荧光体轮200和200A可以获取与根据第一实施方式的荧光体轮类似的效果。此外，在根据本实施方式的荧光体轮200和200A中，由于作为散热结构单元150的部分的散热翅片154a还用作基板，因此重量进一步减少，并且可以获得具有更高的散热效率的荧光体轮200和200A。
<3、第三实施方式>
接下来，描述根据本公开内容的第三实施方式的荧光体轮。根据本实施方式的荧光体轮是与根据第一和第二实施方式的荧光体轮类似的反射型荧光体轮。另外，根据本实施方式的光源装置可以是用于在第一实施方式中示出的投射型显示装置的一种光源装置。另外，光源装置的基本构造可以是与第一实施方式中描述的光源装置类似的构造。因此，这里省略投射型显示装置和光源装置的基本构造的说明，并且以根据本实施方式的荧光体轮的构造为中心进行说明。
图13示出根据本实施方式的荧光体轮400的沿着包括旋转轴A的平面所取的截面图。图14是荧光体轮400在从表面上形成有荧光体层430的一侧观察时的透视图，并且图15是荧光体轮400在从相对侧观察时的透视图。荧光体轮400是主要由相对便宜的金属材料形成的反射型荧光体轮400。荧光体轮400包括圆盘状的基板420、形成在基板420的一个表面420a(激发光BL的入射侧)上的荧光体层430、设置在基板420和荧光体层430之间的光反射膜410、以及多个散热翅片450a和450b。
基板420形成为中心开口的圆盘状。基板420可以由光透射材料或者非光透射材料形成，并且由钼制成的基板420可以使基板420具有高强度和最佳的可加工性。在本实施方式中，基板420没有安装在电动机40的输出轴40a上。因此，基板420的半径方向的宽度为能够形成荧光体层430的宽度，并且散热翅片450a和450b可以接合就足够了。因此，即使在使用相对昂贵的材料形成基板420的情况下，也可以减少基板420所需的成本的增加。
荧光体层430形成在基板420的入射激发光BL的表面420a的一侧上。光反射膜410至少设置在荧光体层430与基板420之间。荧光体层430和光反射膜410可以具有与根据第一实施方式的荧光体层和光反射膜类似的构造。
接合层440由导热性粘结剂或导热性粘结片形成，并且具有将第一散热翅片450a和第二散热翅片450b(以及第三散热翅片450c)接合到基板420的功能。接合层440的材料、厚度等可以与根据第三实施方式的荧光体轮300的接合层340的那些类似。
在本实施方式中，第一散热翅片450a和第二散热翅片450b接合到基板420的在入射激发光BL的表面420a的相对侧的表面420b。第一散热翅片450a具有中心开口的环形，并且设置为与基板420同心的圆的形状。第二散热翅片450b具有中心开口的环形，并且在其半径方向上的中心处设置有直立部454，并且设置为与基板420同心的圆的形状。
第一散热翅片450a和第二散热翅片450b通过加工具有高热导率的铝、铜等的金属片而成形。因此，与基于切削等的成形制品不同，可以获得相对薄的散热翅片450a和450b。因此，抑制了荧光体轮400的重量的增加，并且可以降低电动机40的功耗的增加。例如，由板料加工成形的第一散热翅片450a和第二散热翅片450b的厚度可以为0.3mm。
其中，第一散热翅片450a接合到基板420的外缘部，并且具有在基板420的直径方向上向外延伸的向外延伸部452a。第二散热翅片450b接合到基板420的内缘部，并且具有在基板420的直径方向上向外延伸的向外延伸部452b和在基板420的直径方向上向内延伸的向内延伸部453。第二散热翅片450b在其中心部分具有从基板420的表面420b在垂直于表面420b的方向上直立的直立部454。向内延伸部453在与基板420的接合部分相同的平面上在基板420的直径方向上向内延伸，而向外延伸部452b在远离基板420的位置处在基板420的直径方向上向外延伸。
根据本实施方式的荧光体轮400在第二散热翅片450b的向内延伸部453处附接至电动机40的输出轴40a。因此，基板420的尺寸(面积)可以减小，并且基板420变得容易由相对昂贵的材料形成。此外，在通过板料加工成形第一散热翅片450a和第二散热翅片450b的情况下，整个荧光体轮400的重量减小，并且电动机40的功耗可以减小。
当在垂直于基板420的表面420b的方向上观察时，第一散热翅片450a和第二散热翅片450b彼此重叠，并且在向外延伸部452a和452b之间形成间隙。因此，荧光体轮400与空气接触的表面积增加，并且散热效率可以提高。此外，通过供给冷却风至这种间隙，可以更有效地冷却荧光体轮400。
此外，第一散热翅片450a的接合部分和第二散热翅片450b的接合部分在与基板420的接合部分中分开。因此，使第一散热翅片450a和第二散热翅片450b与基板420之间的接合面积相对较小，并且通过第一散热翅片450a和第二散热翅片450b与基板420之间的热膨胀系数的差异在基板420中产生的应力减小。
为了减小由于第一散热翅片450a和第二散热翅片450b与基板420之间的热膨胀系数的差异所产生的应力而导致的基板420的翘曲，可以将另一散热翅片接合到基板420的其上形成有荧光体层430的表面420a。图16示出了荧光体轮400A，其中第三散热翅片450c接合到基板420的其上形成有荧光体层430的表面420a。在荧光体轮400A中，第三散热翅片450c相对于荧光体层430的放置位置在直径方向上的外侧，与第一散热翅片450a的接合位置对应地接合。
因此，至少由第一散热翅片450a和基板420之间的热膨胀系数的差异产生的应力被第三散热翅片450c和基板420之间的热膨胀系数的差异产生的应力缓和(松弛)。结果，基板420的翘曲可以减小。当第三散热翅片450c接合到其上形成有荧光体层430的表面420a时，可以防止荧光体层430在处理荧光体轮400期间被接触，并且可以防止荧光体层430的表面有瑕疵。
在设置第三散热翅片450c的情况下，荧光体轮400A与空气接触的表面积进一步增加，并且可以提高冷却效率。此外，在第一散热翅片450a和第三散热翅片450c之间也形成朝向荧光体轮400的外周的方向敞开的间隙；因此，冷却风也可能供给至该间隙，并且提高了冷却效率。
此外，第三散热翅片450c可以设置成与荧光体层430接触，并且从而荧光体层430具有的热量可以更有效地传递到第三散热翅片450c。因此，可以进一步提高散热效率。
另外，在将根据本实施方式的荧光体轮400安装在电动机40上的情况下，如图17所示，荧光体轮400可以经由绝热部件52附接。由此，能够减少荧光体轮400向电动机40的热传递，并且能够防止电动机40的寿命减少。
因此，根据本公开内容的第三实施方式的荧光体轮400和400A可以获取与根据第一和第二实施方式的荧光体轮类似的效果。此外，在根据这个实施方式的荧光体轮400和400A中，第一散热翅片450a与基板420的接合部分和第二散热翅片450b与基板420的接合部分分离。另外，使基板420与第一散热翅片450a至第三散热翅片450c接合的接合层440被构造为具有适当的弹性。因此，不仅可以减小由于荧光体轮400和400A的温度升高而导致的基板420的翘曲，而且还可以防止第一散热翅片450a至第三散热翅片450c的剥离。
而且，在根据这个实施方式的荧光体轮400和400A中，第一散热翅片450a至第三散热翅片450c的重量减小，并且基板420的尺寸(面积)减小。因此，抑制了整个荧光体轮400和400A的重量的增加，并且可以降低电动机40的功耗的增加。
<4、第四实施方式>
接下来，描述根据本公开内容的第四实施方式的荧光体轮。根据本实施方式的荧光体轮是与根据第一至第三实施方式的荧光体轮类似的反射型荧光体轮。虽然根据第三实施方式的荧光体轮在基板的直径方向上向内延伸的向内延伸部处安装在电动机上，但是根据第四实施方式的荧光体轮在基板处安装在电动机上。
图18示出根据本实施方式的荧光体轮500的沿着包括旋转轴A的平面所取的截面图。在荧光体轮500中，荧光体层530形成在要被激发光BL照射的表面520a上，并且第一散热翅片550a和第二散热翅片550b接合到在表面520a的相对侧上的表面520b。荧光体轮500中包括的荧光体层530、光反射膜510、及接合层540可以具有与根据第三实施方式的荧光体轮400的荧光体层430、光反射膜410及接合层类似的构造。
基板520可以具有与根据第三实施方式的荧光体轮的基板420类似的构造，但除了基板520形成为在其中心部分具有开口的盘状形状，电动机40的输出轴40a插入该开口。
第一散热翅片550a接合到基板520的外缘部，并且具有在基板520的直径方向上向外延伸的向外延伸部552a。第二散热翅片550b在基板520的半径方向上接合到中心，并且具有在基板520的直径方向上向外延伸的向外延伸部552b。第二散热翅片550b具有从基板520的表面520b在垂直于表面520b的方向上直立的直立部554。向外延伸部552b在远离基板520的位置处在基板520的直径方向上向外延伸。除这种形状之外，第二散热翅片550b可以具有与根据第三实施方式的荧光体轮的第二散热翅片550b类似的构造。
因此，根据本公开内容的第五实施方式的荧光体轮500可以获取与根据第一和第二实施方式的荧光体轮类似的效果。此外，在根据这个实施方式的荧光体轮500中，第一散热翅片550a与基板520的接合部分和第二散热翅片550b与基板520的接合部分分离。另外，使基板520与第一散热翅片550a和第二散热翅片550b接合的接合层540被构造为具有适当的弹性。因此，不仅可以减小由于荧光体轮500的温度升高而导致的基板520的翘曲，而且还可以防止第一散热翅片550a和第二散热翅片550b的剥离。
<5、第五实施方式>
接下来，描述根据本公开内容的第五实施方式的光源装置和荧光体轮。根据本实施方式的光源装置可以是用于在第一实施方式中示出的投射型显示装置的一种光源装置。因此，在此省略投射型显示装置的描述。此外，适当地省略可以使用与根据第一实施方式的光源装置和荧光体轮类似的构造的部件的描述。
[5.1、光源装置的构造的实例]
首先，描述根据本实施方式的光源装置60的构造的实例。图19是示出了根据本实施方式的光源装置60的大致构造的实例的示图。光源装置60是将蓝色波长范围的激光和从由激光激发的荧光体材料产生的红色波长范围到绿色波长范围的光(即，黄色光)合成，并且发射白色光的光源装置。
光源装置60包括固体光源62、聚光透镜70、透镜72、荧光体轮300、及电动机40。其中，固体光源62、聚光透镜70、及电动机40可以具有与根据第一实施方式的光源装置10中的固体光源32、聚光透镜38、及电动机40类似的构造。然而，光源装置60不包括二向色镜，并且从固体光源62发射的激发光BL直接入射在聚光透镜70上。
荧光体轮300吸收经由聚光透镜70入射的规定波长范围(第一波长)的激发光BL，并且使用激发光BL的一部分发射规定波长范围(第二波长)的光，并透射荧光发射光和剩余的激发光BL。在本实施方式中，光源装置60发射白色光LW，并且荧光体轮300将荧光发射光(黄色光)和激发光(蓝色光)组合并发射白色光至透镜72。之后详细地描述荧光体轮300的构造。
透镜72在荧光体轮300的与固体光源62相对的一侧放置在从荧光体轮300发射的荧光发射光和激发光BL的光学路径上。透镜72将从荧光体轮300发射的扩散光转换为平行光，并且发射该光。透镜72可以由一个准直透镜形成，或者可以具有例如使用多个透镜的构造。
[5.2、荧光体轮的构造的实例]
接下来，描述根据本实施方式的荧光体轮300的构造的实例。图19示出荧光体轮300的沿着包括旋转轴A的平面所取的截面图。图20是荧光体轮300在从表面上形成荧光体层330的一侧观察时的透视图。荧光体轮300包括盘状透光基板320、形成在透光基板320的一个表面320b(荧光发射光和激发光BL的发光侧)上的荧光体层330、以及多个散热翅片350a和350b。根据本实施方式的荧光体轮300不包括光反射膜。
(5.2.1、透光基板)
透光基板320是具有规定强度的圆盘状的基板，并且由例如诸如玻璃或蓝宝石的透光材料形成。在本实施方式中，透光基板320使用导热性最佳的蓝宝石形成。荧光体轮300是透射激发光BL并且发射白色光的透射型，并且透光基板320透射激发光BL。透光基板320的厚度考虑到光透射率、重量、强度等设定。抗反射膜310设置在透光基板320的表面中的从固体光源62发射的激发光BL入射的表面上。因此，抑制了通过透光基板320透射的光的透射率的降低。
(5.2.2、荧光体层)
荧光体层330形成在透光基板320的与激发光BL的入射侧相对的一侧上。同样在本实施方式中，为了使光源装置60发射白色光，可以通过将其中将YAG类荧光材料混合并分散在粘合剂中的荧光体涂布到透光基板320上来形成荧光体层330。在本实施方式中，荧光体层330将经由透光基板320入射的激发光BL的一部分变为荧光发射光，并且在保持蓝色光的同时透射其余的激发光BL。荧光体层330的厚度、荧光体浓度等被调整使得通过组合荧光发射光和激发光BL获取的光是白色光。二向色镜层335设置在荧光体层330与透光基板320之间。二向色镜层335具有透射施加的激发光BL并且反射通过荧光体层330发射的荧光发射光的功能。
(5.2.3、散热翅片)
散热翅片350a和350b分别接合到透光基板320的两个表面320a和320b的外缘部，并且具有耗散来自荧光体轮100的热量的功能。根据本实施方式的荧光体轮300是透射型，并且散热翅片350a和350b在与荧光体层330不重叠的位置处通过接合层340接合到透光基板320。
散热翅片350a和350b具有中心开口的环形，并且设置为与透光基板320同心的圆的形状。散热翅片350a和350b的外缘与透光基板320的外缘基本上一致。散热翅片350a和350b通过加工具有高热导率的铝、铜等的金属片而成形。因此，与基于切削等的成形制品不同，可以获得相对薄的散热翅片350a和350b。因此，抑制了荧光体轮300的重量的增加，并且可以降低电动机40的功率消耗的增加。例如，由板料加工成形的散热翅片350a和350b的厚度可以为0.3mm。
根据本实施方式的散热翅片350a和350b在直径方向上相对于荧光体层330的放置位置的外侧接合到透光基板320的两个表面320a和320b的相应的前后位置。即，根据散热翅片350b在透光基板320的形成有荧光体层330的表面320b中的接合位置，散热翅片350a在背面接合到表面320a。因此，即使在透光基板320与散热翅片350a和350b的热膨胀系数不同的情况下，由透光基板320与散热翅片350a和350b之间的热膨胀系数差异产生的应力通过透光基板320的前侧和后侧抵消。
例如，当散热翅片350的热膨胀系数大于透光基板320的热膨胀系数时，如图21所示，在透光基板320中产生在直径方向上向内指向的拉伸应力Fb，并且在散热翅片350中产生在直径方向上向外指向的拉伸应力Fa。因此，在散热翅片350仅接合至透光基板320的一个表面的情况下，在荧光体轮中出现翘曲。
相反，在散热翅片350a和350b分别接合到透光基板320的两个表面320a和320b的对应位置的情况下，在散热翅片350a和透光基板320之间产生的应力与在散热翅片350b和透光基板320之间产生的应力抵消。因此，可以减少朝向荧光体轮300的任一表面侧出现翘曲。优选的是，散热翅片350a和350b与透光基板320的表面320a和320b的接合位置一致。
在根据这个实施方式的荧光体轮300中，散热翅片350a和350b具有从透光基板320的外周部向外延伸的向外延伸部352a和352b。散热翅片350a和350b设置成当在与透光基板320的表面320a垂直的方向上观察时彼此重叠，并且在向外延伸部352a和352b之间形成间隙。因此，荧光体轮300与空气接触的表面积增加，并且散热效率可以提高。此外，通过供给冷却风至向外延伸部352a和352b之间的间隙，可以更有效地冷却荧光体轮300。
此外，接合到其上形成有荧光体层330的表面320b的散热翅片350b可以设置成与荧光体层330接触，从而荧光体层330具有的热量可以有效地传递到散热翅片350b。因此，可以进一步提高散热效率。
还在根据这个实施方式的荧光体轮300中，向外延伸部352a和352b之间的间隙在朝向荧光体轮300的外周的方向上敞开。因此，为了提高散热效率，如图22所示，冷却风可以在与激发光BL的照射位置对应的区域中被引入到向外延伸部352a和352b之间的间隙中。
散热翅片350a和350b可以设置有直立部，以增加散热翅片350a和350b中与空气接触的区域的表面积，并且增加可以供给冷却风的间隙的宽度。图23示出了包括散热翅片360a和360b的荧光体轮300A，散热翅片360a和360b具有在与透光基板320的表面320a和320b交叉的方向上延伸的直立部364a和364b。
直立部364a和364b形成为在基板320的外缘部处沿远离并且垂直于基板320的方向上直立。因此，向外延伸部362a和362b之间的间隙的宽度扩大，并且散热翅片360a和360b的表面积增加。因此，可以提高荧光体轮300A的散热效率。
为了进一步提高荧光体轮300的冷却效率，可以在透光基板320的表面320a和320b中的至少一个上设置多个散热翅片。图24示出了荧光体轮300B，其中，第二散热翅片370a和370b以及第一散热翅片360a和360b分别设置在透光基板320的两个表面320a和320b上。第二散热翅片370a和370b接合到直径方向上相对于形成有荧光体层330的区域的内部的区域的两个表面320a和320b，并且在垂直于表面320a和320b的方向上从透光基板320的表面320a和320b直立。
通过设置第二散热翅片370a和370b以及第一散热翅片360a和360b，荧光体轮300B的与空气接触的表面积增加，并且可以提高散热效率。此外，通过在直径方向上相对于荧光体层330的放置位置的内侧设置第二散热翅片370a和370b，可以经由直径方向外侧和直径方向内侧有效地耗散荧光体层330的热量。
因为荧光体轮300B是透射型，第一散热翅片360a和360b和第二散热翅片370a和370b设置成不阻挡入射在荧光体轮300B上以及从荧光体轮300B发射的光。第一散热翅片360a和360b以及第二散热翅片370a和370b的尺寸、高度、形状等可以考虑到光源装置60中的荧光体轮300B的放置空间、重量、冷却效率等来设置。
另外，在将根据本实施方式的荧光体轮300安装在电动机40上的情况下，如图25所示，荧光体轮300可以经由绝热构件52附接。由此，可以减少荧光体轮300向电动机40的热传递，并且可以防止电动机40的寿命减少。
(5.2.4、接合层)
接合层340由导热性粘合剂或导热性粘合片形成，并且具有将散热翅片350a和350b(360a、360b、370a及370b)接合到透光基板320的功能。在本实施方式中，透光基板320由大块玻璃制成，并且散热翅片350a和350b由铝制成；因此，透光基板320的热膨胀系数和散热翅片350a和350b的热膨胀系数不同。如上所述，通过使散热翅片350a和350b的接合位置一致，散热翅片350a和350b与透光基板320之间产生的压力抵消。
然而，在本实施方式中，接合层340设置有弹性，并且散热翅片350a和350b与透光基板320之间产生的应力还通过弹力减少。此外，通过具有弹性的接合层340，散热翅片350a和350b不易从透光基板320剥离。在本实施方式中，接合层340使用具有导热性的硅类粘合剂形成。
表1示出在改变由硅类粘合剂制成的接合层的厚度并且在相同条件下加热荧光体轮时，将透光基板和散热翅片接合时赋予透光基板的最大剪应力(MPa)。如在表1中所示，可以看出最大剪应力随着接合层340的厚度减小而增加。即，可以看出弹力随着接合层340的厚度增加而增加。
[表1]
接合层的厚度(mm) 最大剪应力(MPa)
0.07 0.45
0.1 0.4
0.2 0.16
0.3 0.06
0.5 0.027
图26示出接合层的厚度与透光基板的翘曲之间的关系。横轴线表示假设透光基板的中心点是0时的半径方向上的位置坐标(mm)，并且纵轴表示假设透光基板的中心点的高度位置是0时在各个位置的透光基板的高度上的位移的量(mm)。透光基板是半径为35mm(直径：70mm)的基板；当如图21中所示将透光基板和散热翅片接合并且执行加热时发现出现的高度位移的量。如图26中所示，可以看出出现的翘曲的程度随着接合层的厚度增加而减小。
因此，发现接合层的厚度优选较大，以便在抑制透光基板的翘曲的同时防止透光基板和散热翅片之间的剥离。然而，如果接合层的厚度过于大，热传导率可能减小。此外，如果接合层的厚度太大，则所使用的导电性粘合剂的量增加，并且成本增加，并且荧光体轮的重量增加，以及电动机的功率消耗增加。因此，接合层的厚度优选设定为0.1至0.5mm范围内的值，且更优选地，例如，设定为0.2至0.4mm范围内的值。
当在与光透射基板320的两个表面320a和320b接合的散热翅片350a和350b(360a、360b、370a和370b)的接合位置一致的同时使接合层340提供弹性时，可以有效地减少透光基板320的翘曲和散热翅片350a和350b的剥离。然而，当通过为接合层340提供适当弹性来实现对透光基板320的翘曲的出现的抑制时，接合到透光基板320的两个表面320a和320b的散热翅片350a和350b的接合位置不需要一致。
因此，根据本公开内容的第五实施方式的荧光体轮300、300A、和300B可以获取与根据第一实施方式的荧光体轮类似的效果。另外，在根据本实施方式的荧光体轮300、300A、及300B中，与透光基板320的两面320a和320b接合的散热翅片350a和350b(360a、360b、370a、及370b)接合到前侧和后侧上的对应位置。因此，可以减小透光基板320由于荧光体轮300、300A、及300B的温度升高而导致的翘曲。
此外，在根据这个实施方式的荧光体轮300、300A、及300B中，接合透光基板320和散热翅片350a和350b的接合层340被构造为具有适当弹性。因此，不仅可以减小由于荧光体轮300、300A、及300B的温度升高而导致的透光基板320的翘曲，而且还可以防止散热翅片350a和350b的剥离。
<6、第六实施方式>
接下来，描述根据本公开内容的第六实施方式的荧光体轮。根据本实施方式的荧光体轮是根据第四和第五实施方式的荧光体轮中的散热翅片由碳纤维混合成形制品形成的一种。根据本实施方式的荧光体轮的基本构造可以是与根据第四和第五实施方式的荧光体轮类似的构造。
在本实施方式中，其上形成荧光体层的基板由大块玻璃或者蓝宝石玻璃形成。接合到基板的散热翅片由碳纤维混合成形制品形成。基板和散热翅片的热膨胀系数彼此接近。因此，即使当荧光体层中产生热量并且荧光体轮的温度增加时，热应力不太可能作用于基板，并且可以抑制荧光体轮的翘曲的出现。此外，碳纤维混合成形制品重量轻，并且电动机40上的负载可以减小。
<7、第七实施方式>
接下来，描述根据本公开内容的第七实施方式的荧光体轮。根据本实施方式的荧光体轮是与根据第五实施方式的荧光体轮类似的透射型荧光体轮。另外，根据本实施方式的光源装置可以是用于在第一实施方式中示出的投射型显示装置的一种光源装置。另外，光源装置的基本构造可以是与第五实施方式中描述的光源装置类似的构造。因此，这里省略投射型显示装置和光源装置的基本构造的说明，并且以根据本实施方式的荧光体轮的构造为中心进行说明。
在透射型荧光体轮中，其上形成荧光体层的基板需要透光，并且通常使用由玻璃、蓝宝石等形成并且具有规定强度的透光基板。这种透光基板的热导率低于金属材料，并且荧光体层的温度趋向于为高温。因此，可以减小荧光体层中的荧光转换效率，并且可以降低光源的功率稳定性的可靠性。根据本实施方式的荧光体轮即使为透射型荧光体轮时，也可以提高散热效率。
图27示出了表示根据本实施方式的荧光体轮600的构造的示意图，其为沿着包括旋转轴A的平面所取的荧光体轮600的截面图以及荧光体轮600在从激发光BL的入射侧观察时的正视图。图28是示出了接合到荧光体轮600的第一散热翅片650a的外缘部的透光基板620的放大截面图。荧光体轮600是主要由金属材料形成的透射型荧光体轮。荧光体轮600包括透光基板620、荧光体层630、第一散热翅片650a、第二散热翅片650b、第一接合层640a、及第二接合层640b。
透光基板620是具有规定强度的圆盘状的基板，并且由例如大块玻璃、水玻璃、蓝宝石等形成。透光基板620在其中心具有开口，并且通过第一接合层640a在与激发光BL的入射侧相对的一侧上接合到第一散热翅片650a的表面的外缘部。将中心处的开口的尺寸设置为适当的尺寸，并且可以将其设置为大尺寸，以便在由诸如蓝宝石等相对昂贵的材料形成透光基板620的情况下抑制成本的增加，并且减小荧光体轮600的重量。
荧光体层630在与要被激发光BL照射的表面620a相对的一侧上形成在透光基板620的表面620b中并且不与第一散热翅片650a重叠的区域中。即，荧光体层630形成在透光基板620的表面620b中并且在直径方向上从第一散热翅片650a的外周部向外延伸的区域中。荧光体层630可以具有与根据第五实施方式的荧光体轮的荧光体层430类似的构造。
二向色镜层680形成在透光基板620的激发光BL的入射侧上的表面620a上。二向色镜层680具有将施加的激发光BL透射至透光基板620侧并且反射通过荧光体层630发射的荧光发射光的功能。因此，荧光发射光没有返回到激发光BL的入射侧。在这种情况下，二向色镜层680可以被构造为以朗伯方式(Lambertian manner)反射荧光发射光。
第一散热翅片650a和第二散热翅片650b由具有高热导率的诸如铝或者铜的金属材料形成。具体地，通过加工金属片形成第一散热翅片650a和第二散热翅片650b，可以制成相对小的厚度，并且荧光体轮600的重量可以减小。
根据本实施方式的荧光体轮600在第一散热翅片650a处安装到电动机40上。第一散热翅片650a形成为在其中心处具有开口的盘状形状，电动机40的输出轴40a插入该开口。透光基板620经由第一接合层640a在激发光BL的入射侧上接合到第一散热翅片650a的表面的外缘部。此外，第二散热翅片650b经由第二接合层640b接合至在第一散热翅片650a的与激发光BL的入射侧上的表面相对的一侧的表面。
第二散热翅片650b形成为与第一散热翅片650a同心的圆的形状。第二散热翅片650b在其内缘部处接合到第一散热翅片650a，并且在其中心部分处在与第一散热翅片650a的表面垂直的方向上直立。因此，第二散热翅片650b的外缘部远离第一散热翅片650a。
当在与透光基板620的表面620a垂直的方向上观察时，第一散热翅片650a和第二散热翅片650b彼此重叠。在第一散热翅片650a与第二散热翅片650b之间形成在朝向荧光体轮600的外周的方向上敞开的间隙。因此，荧光体轮600中与空气接触的区域的表面积增加，并且散热效率提高。此外，通过在与激发光BL的照射位置对应的区域中向第一散热翅片650a和第二散热翅片650b之间的间隙供给冷却风的构造，可以有效地抑制荧光体层630的温度升高。
第二散热翅片650b的直径设定为不阻挡激发光BL的施加。例如，第二散热翅片650b的直径可以不大于第一散热翅片650a的直径，并且考虑到荧光体轮600的重量、散热效率等设定。另外，第一散热翅片650a和第二散热翅片650b的材料、厚度等可以与根据第五实施方式的荧光体轮的散热翅片的材料、厚度等类似。
例如，第一散热翅片650a和第二散热翅片650b可以通过加工厚度为0.3mm的铝金属片而成形。由铝制成的第一散热翅片650a和第二散热翅片650b可以提高荧光体轮600的散热效率，因为它们的散热性能比由大块玻璃、蓝宝石等制成的透光基板620的散热性能高。此外，由铝制成的第一散热翅片650a和第二散热翅片650b可以降低成本。
第一接合层640a和第二接合层640b使用导热性粘结剂或导热性粘结片形成。第一接合层640a和第二接合层640b可以具有与根据第五实施方式的荧光体轮的接合层类似的构造。
另外，如在图7和图17中示出的，根据本实施方式的荧光体轮600可以经由绝热构件安装在电动机40的输出轴40a上。因此，可以防止荧光体轮600的热量传递至电动机40以及电动机40的寿命减少的事件。
因此，根据本公开内容的第七实施方式的荧光体轮600可以获取与根据第一实施方式的荧光体轮类似的效果。此外，在根据这个实施方式的荧光体轮600中，其上形成荧光体层630的透光基板620接合到第一散热翅片650a的外缘部。另外，第二散热翅片650b接合到第一散热翅片650a，并且荧光体轮600中与空气接触的区域的表面积扩大。因此，甚至使用具有相对低的热导率的透光基板620的透射型荧光体轮600也可以提高散热效率。
此外，根据本实施方式的荧光体轮600使用由相对便宜的金属材料作为主要成分制成的第一散热翅片650a和第二散热翅片650b来构造，并且减小了透光基板620的尺寸(面积)。因此，甚至由相对昂贵的透光材料制成的透光基板620也可以抑制成本的增加。
以上参考附图对本公开内容的(多个)优选实施方式进行了说明，同时本公开内容并不限于上述实例。在所附权利要求的范围内，本领域技术人员可以找到各种变化和修改，并且应该了解，它们将自然处于本公开内容的技术范围内。
此外，本说明书中描述的效果仅是说明性的或者举例说明的效果，并且不是限制性的。即，利用或者代替上述效果，根据本公开内容的技术可以从本说明书的描述获得对本领域中的技术人员清楚的其他效果。此外，上述实施方式和变型例描述的实例可被适当地组合。
此外，还可以如下构造本技术。
(1)一种荧光体轮，包括：
圆盘状的基板；
荧光体层，形成在基板上；以及
多个散热翅片，当在与基板的表面垂直的方向上观察时彼此重叠。
(2)根据(1)所述的荧光体轮，其中，多个散热翅片之间形成的间隙在朝向基板的外周的方向上敞开。
(3)根据(1)或者(2)所述的荧光体轮，其中，多个散热翅片形成与圆盘状的基板同心的圆形。
(4)根据(1)至(3)中的任一个所述的荧光体轮，其中，基板和散热翅片通过导热性粘结剂或导热性粘结片接合。
(5)根据(4)所述的荧光体轮，其中，由导热性粘结剂或导热性粘结片形成的接合层具有弹性。
(6)根据(5)所述的荧光体轮，其中，接合层的厚度是范围为0.1至0.5mm中的值。
(7)根据(1)至(6)中的任一个所述的荧光体轮，其中，多个散热翅片中的至少一个具有在与基板的表面交叉的方向上延伸的直立部。
(8)根据(7)所述的荧光体轮，其中，多个散热翅片中的一个具有形成为与基板同心的圆的形状的直立部，并且另外的散热翅片形成为从直立部伸出。
(9)根据(8)所述的荧光体轮，其中，一体成形为包括多个散热翅片和直立部的散热结构单元设置在不同于基板的形成荧光体层的一个表面的另一表面的一侧上。
(10)根据(9)所述的荧光体轮，其中，荧光体轮是被配置为反射所照射的光的反射型荧光体轮，并且基板由构成散热结构单元的多个散热翅片中的一个形成。
(11)根据(9)所述的荧光体轮，其中，散热结构单元是与基板分开的构成部件，并且散热结构单元接合到基板。
(12)根据(9)或者(10)所述的荧光体轮，其中，设置在另一表面的一侧上的散热结构单元的直立部的直立位置对应于一个表面的荧光体层的形成位置。
(13)根据(9)至(12)中的任一个所述的荧光体轮，其中，当从基板的中心至荧光体层的照射位置的距离由R表示并且连接基板和直立部的部分的直径由D表示时，满足以下关系：
D/2<R。
(14)根据(13)所述的荧光体轮，其中，当散热结构单元和基板的总表面积由SA表示，并且在其上形成有荧光体层的基板和接合到基板的散热翅片中的并且相对于照射位置而位于外周侧的部分的表面积由S表示时，则满足0.4≤S/SA≤0.6。
(15)根据(1)至(14)中的任一个所述的荧光体轮，其中，其上形成荧光体层的表面从基板的表面突出。
(16)根据(1)至(8)中的任一个所述的荧光体轮，其中，多个散热翅片接合到基板的两个表面。
(17)根据(16)所述的荧光体轮，其中，根据散热翅片接合到基板的一个表面的接合位置，将散热翅片接合到基板的另一表面。
(18)根据(16)或者(17)所述的荧光体轮，其中，接合到基板的两个表面的多个散热翅片具有从基板的外周部向外延伸的向外延伸部，并且在向外延伸部之间形成间隙。
(19)根据(16)至(18)中的任一个所述的荧光体轮，其中，荧光体轮是被配置为透射所照射的光的透射型荧光体轮，基板由透光材料形成，在基板的一个表面和另一表面的至少一个上设置在直径方向上相对于形成荧光体层的位置的外侧接合到基板的散热翅片和在直径方向上相对于形成荧光体层的位置的内侧接合到基板的散热翅片，并且散热翅片放置在当在与基板的表面交叉的方向上观察时与荧光体层的光照射位置不重叠的位置中。
(20)根据(1)至(19)中的任一个所述的荧光体轮，其中，散热翅片由碳纤维混合成形制品形成。
(21)根据(1)至(8)中的任一个所述的荧光体轮，其中，荧光体轮是被配置为反射所照射的光的反射型荧光体轮，多个散热翅片包括接合到基板的内缘部并且具有在基板的直径方向上向内延伸的向内延伸部的第一散热翅片，和接合到基板的外缘部并且具有在基板的直径方向上向外延伸的向外延伸部的第二耗散翅片，并且应力松弛区域设置在第一散热翅片的接合区域和第二散热翅片的接合区域之间。
(22)根据(1)至(8)中的任一个所述的荧光体轮，其中，荧光体轮是被配置为透射所照射的光的透射型荧光体轮，并且基板由透光材料形成，接合到多个散热翅片中的至少一个的外缘部，并且在散热翅片的直径方向上向外延伸。
(23)一种光源装置，包括：
固体光源，被配置为发射具有第一波长的激发光；
荧光体轮，包括
圆盘状的基板，
荧光体层，形成在基板上并且被配置为被激发光激发并且发射具有不同于第一波长的第二波长的光并且透射激发光的一部分，以及
多个散热翅片，当在与基板的表面垂直的方向上观察时彼此重叠；以及
电动机，被配置为在平行于基板的表面的平面中旋转驱动荧光体轮。
(24)根据(23)所述的光源装置，其中，荧光体轮经由绝热构件固定至电动机。
(25)一种投射型显示装置，包括：
光源装置；
光调制和合成系统，被配置为调制并且合成入射光；
照明光学系统，被配置为将从光源装置发射的光引导至光调制和合成系统；以及
投射光学系统，被配置为投射从光调制和合成系统发射的图像，
其中，光源装置包括：
固体光源，被配置为发射具有第一波长的激发光，
荧光体轮，包括
圆盘状的基板，
荧光体层，形成在基板上并且被配置为被激发光激发并且发射具有不同于第一波长的第二波长的光并且透射激发光的一部分，以及
多个散热翅片，当在与基板的表面垂直的方向上观察时彼此重叠，以及
电动机，被配置为在平行于基板的表面的平面中旋转驱动荧光体轮。
(26)根据(25)所述的投射型显示装置，其中，荧光体轮放置在投射型显示装置中，投射型显示装置具有开口，该开口敞开以允许激发光施加到荧光体轮，并且设置有能够在朝向荧光体轮的外周方向上从外侧供给冷却风的通风管。
符号说明
1 投射型显示装置(投影仪)
10、60 光源装置
32、62 固体光源
34 二向色镜
34a 第一表面
34b 第二表面
38、70 聚光透镜
40 电动机
40a 输出轴
50、52 绝热构件
80 通风管
100、100A、100B、200、200A、200B、300、300A、300B、400、400A、500、600 荧光体轮
110、410、510 光反射膜
120、420、520 基板
120a、120b、320a、320b、420a、420b、520a、520b、620a、620b 基板表面
130、330、430、530、630 荧光体层
140、340、440、540 接合层
150 散热结构单元
152、354a、354b、454、554 直立部
154a、154b、154c、350、350a、350b 散热翅片
210 基座单元
310 抗反射膜
320、620 透光基板
335、680 二向色镜层
352a、352b、452a、452b、552a、552b 向外延伸部
450a、550a、650a 第一散热翅片
370a、370b、450b、550b、650b 第二散热翅片
450c 第三散热翅片
453 向内延伸部
640a 第一接合层
640b 第二接合层
A 旋转轴
BL 激发光
WL 白色光

Claims (19)

1.一种荧光体轮，包括：
圆盘状的基板；
荧光体层，形成在所述基板上；以及
多个散热翅片，当沿与所述基板的表面垂直的方向观察时彼此重叠，
其中，所述荧光体轮旋转时的旋转轴与所述基板的表面垂直，并且
其中，所述多个散热翅片中的至少一个具有在与所述基板的表面交叉的方向上延伸的直立部。
2.根据权利要求1所述的荧光体轮，其中，所述多个散热翅片之间形成的间隙在朝向所述基板的外周的方向上敞开。
3.根据权利要求1所述的荧光体轮，其中，所述多个散热翅片形成与圆盘状的所述基板同心的圆形。
4.根据权利要求1所述的荧光体轮，其中，所述基板和所述散热翅片通过导热性粘结剂或导热性粘结片来接合。
5.根据权利要求4所述的荧光体轮，其中，由所述导热性粘结剂或所述导热性粘结片形成的接合层具有弹性。
6.根据权利要求5所述的荧光体轮，其中，所述接合层的厚度是在0.1至0.5mm的范围内的值。
7.根据权利要求1所述的荧光体轮，其中，所述多个散热翅片中的一个具有以与所述基板同心的圆的形状形成的所述直立部，并且另外的散热翅片形成为从所述直立部延伸出。
8.根据权利要求7所述的荧光体轮，其中，一体成形为包括所述多个散热翅片和所述直立部的散热结构单元设置在与所述基板的形成有所述荧光体层的一个表面不同的另一表面的一侧上。
9.根据权利要求8所述的荧光体轮，其中，所述荧光体轮是被配置为反射所照射的光的反射型荧光体轮，并且所述基板由构成所述散热结构单元的所述多个散热翅片中的一个形成。
10.根据权利要求8所述的荧光体轮，其中，所述散热结构单元是与所述基板分开的构成部件，并且所述散热结构单元接合到所述基板。
11.根据权利要求8所述的荧光体轮，其中，设置在所述另一表面的一侧上的所述散热结构单元的所述直立部的直立位置对应于所述一个表面的所述荧光体层的形成位置。
12.根据权利要求8所述的荧光体轮，其中，当从所述基板的中心到所述荧光体层的照射位置的距离由R表示，并且将所述基板与所述直立部连接的部分的直径由D表示时，满足以下关系：
D/2<R。
13.根据权利要求1所述的荧光体轮，其中，所述多个散热翅片接合到所述基板的两个表面。
14.根据权利要求13所述的荧光体轮，其中，根据散热翅片接合到所述基板的一个表面的接合位置，将散热翅片接合到所述基板的另一表面。
15.根据权利要求13所述的荧光体轮，其中，接合到所述基板的两个表面的所述多个散热翅片具有从所述基板的外周部向外延伸的向外延伸部，并且其中，间隙形成在所述向外延伸部之间。
16.根据权利要求1所述的荧光体轮，其中，所述散热翅片由碳纤维混合成形制品形成。
17.一种光源装置，包括：
固体光源，被配置为发射具有第一波长的激发光；
荧光体轮，包括：
圆盘状的基板，
荧光体层，形成在所述基板上并且被配置为被所述激发光激发并且发射具有不同于所述第一波长的第二波长的光并且透射所述激发光的一部分，以及
多个散热翅片，当沿与所述基板的表面垂直的方向观察时彼此重叠，其中，所述多个散热翅片中的至少一个具有在与所述基板的表面交叉的方向上延伸的直立部；以及
电动机，被配置为在与所述基板的表面平行的平面中旋转驱动所述荧光体轮。
18.根据权利要求17所述的光源装置，其中，所述荧光体轮经由绝热构件固定至所述电动机。
19.一种投射型显示装置，包括：
光源装置；
光调制和合成系统，被配置为调制并且合成入射光；
照明光学系统，被配置为将从所述光源装置发射的光引导至所述光调制和合成系统；以及
投射光学系统，被配置为投射从所述光调制和合成系统发射的图像，
其中，所述光源装置包括：
固体光源，被配置为发射具有第一波长的激发光，荧光体轮，包括：
圆盘状的基板，
荧光体层，形成在所述基板上并且被配置为被所述激发光激发并且发射具有不同于所述第一波长的第二波长的光并且透射所述激发光的一部分，以及
多个散热翅片，当沿与所述基板的表面垂直的方向观察时彼此重叠，其中，所述多个散热翅片中的至少一个具有在与所述基板的表面交叉的方向上延伸的直立部，以及电动机，被配置为在与所述基板的表面平行的平面中旋转驱动所述荧光体轮。
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