CN109459907A - 波长转换元件、光源装置以及投影仪 - Google Patents

波长转换元件、光源装置以及投影仪 Download PDF

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Abstract

波长转换元件、光源装置以及投影仪，波长转换元件可获得高强度的荧光。本发明的波长转换元件具有波长转换层，该波长转换层具有：第1面，激励光入射到该第1面；与第1面相反的一侧的第2面；多个荧光体颗粒，它们对激励光进行波长转换而生成荧光；以及粘合剂，其对多个荧光体颗粒进行保持。多个荧光体颗粒具有粒径分布，位于第1面侧的第1区域中包含的多个荧光体颗粒的粒径分布的最小粒径比位于第2面侧的第2区域中包含的多个荧光体颗粒的粒径分布的最小粒径大。

Description

波长转换元件、光源装置以及投影仪
技术领域
本发明涉及波长转换元件、光源装置以及投影仪。
背景技术
作为用于投影仪的光源装置，提出了如下的光源装置：该光源装置利用了在对荧光体照射从半导体激光器等发光元件射出的激励光时从荧光体发出的荧光。
例如在下述专利文献1中公开了具有如下结构的发光器件：该发光器件具有由块状晶体构成的荧光体，在荧光体的内部分散有用于使荧光散射的多个散射体。在专利文献1中例示了如下结构的发光器件：激励光入射面侧的散射体的密度比反射层形成面侧的散射体的密度低。
专利文献1：日本特许第6075712号公报
在专利文献1的荧光体中，由于在激励光入射面的附近存在多个散射体，所以产生了激励光的后向散射。入射到荧光体的激励光中的后向散射光几乎无助于荧光的产生，成为波长转换效率降低的主要原因。并且，当在激励光入射面的附近存在多个散射体时，由于暂时产生的荧光被荧光体再次吸收的比例增大，所以荧光的提取效率降低。这样，在以往的发光器件中，难以提高激励光的转换效率和荧光的提取效率的双方以获得高强度的荧光。
发明内容
本发明的一个方式是为了解决上述课题而完成的，其目的之一在于提供可获得高强度的荧光的波长转换元件。此外，本发明的一个方式的目的之一在于提供具有上述波长转换元件的光源装置。并且，本发明的一个方式的目的之一还在于提供具有上述光源装置的投影仪。
为了达成上述目的，本发明的一个方式的波长转换元件的特征在于具有波长转换层，该波长转换层具有：第1面，激励光入射到该第1面；与所述第1面相反的一侧的第2面；多个荧光体颗粒，它们对所述激励光进行波长转换而生成荧光；以及粘合剂，其对所述多个荧光体颗粒进行保持，所述多个荧光体颗粒具有粒径分布，位于所述第1面侧的第1区域中包含的多个所述荧光体颗粒的所述粒径分布的最小粒径比位于所述第2面侧的第2区域中包含的多个所述荧光体颗粒的所述粒径分布的最小粒径大。
在本说明书中，将具有相互不同的折射率的两个物质界面称为折射率界面。通常，由于荧光体颗粒与粘合剂的折射率不同，所以被粘合剂包围的荧光体颗粒的表面(即，荧光体颗粒与粘合剂接触的面)是折射率界面。
在本发明的一个方式的波长转换元件中，由于位于激励光所入射的第1面侧的第1区域中包含的多个荧光体颗粒的最小粒径比位于第2面侧的第2区域中包含的多个荧光体颗粒的最小粒径大，所以第1区域中的多个荧光体颗粒的整体表面积比第2区域中的多个荧光体颗粒的整体表面积小。即，第1区域的每单位体积的折射率界面的面积比第2区域的每单位体积的折射率界面的面积小。因此，激励光所入射的第1面的附近的激励光的后向散射、荧光的再次吸收均减少。由此，根据本发明的一个方式的波长转换元件，能够获得高强度的荧光。
在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以与所述第2面相对地设置有反射所述荧光的反射部。
根据该结构，能够提供反射型的波长转换元件(即，可获得高强度的荧光的波长转换元件)。
本发明的一个方式的光源装置的特征在于，具有：本发明的一个方式的波长转换元件；以及激励光源，其射出所述激励光。
由于本发明的一个方式具有本发明的一个方式的波长转换元件，所以能够提供可获得高强度的输出光的光源装置。
本发明的一个方式的投影仪的特征在于，具有：本发明的一个方式的光源装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制，从而形成图像光；以及投射光学装置，其投射所述图像光。
由于本发明的一个方式具有本发明的一个方式的光源装置，所以能够获得高光通量的投影仪。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的投影仪的概略结构图。
图2是本实施方式的波长转换元件的立体图。
图3是波长转换元件的剖视图。
图4是以往的波长转换元件的剖视图。
图5是示出本实施方式的波长转换元件的荧光体颗粒的粒径分布的图。
图6是示出激励光强度与发光量之间的关系的曲线图。
标号说明
1：投影仪；10：第1光源(激励光源)；40：波长转换元件；43：波长转换层；43S：第1区域；43T：第2区域；43a：第1面；43b：第2面；44：基板(反射部)；100：第1光源装置(光源装置)；400B、400G、400R：液晶光调制装置(光调制装置)；431：荧光体颗粒；432：粘合剂；600：投射光学装置；r1、r2：最小粒径。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的一个实施方式进行说明。
在以下的各附图中，为了易于观察各结构要素，有时根据结构要素而使尺寸的比例尺不同地进行示出。
对本实施方式的投影仪的一例进行说明。
本实施方式的投影仪是将彩色图像显示在屏幕(被投射面)上的投射型图像显示装置。投影仪具有与红色光、绿色光、蓝色光的各色光对应的3个液晶光调制装置。投影仪具有能够获得高亮度且高输出的光的半导体激光器作为照明装置的光源。
图1是示出本实施方式的投影仪的光学系统的概略结构图。
如图1所示，投影仪1具有第1光源装置100、第2光源装置102、颜色分离导光光学系统200、液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G、液晶光调制装置400B、十字分色棱镜500以及投射光学装置600。
本实施方式的第1光源装置100对应于本发明的光源装置。
第1光源装置100具有第1光源10、准直光学系统70、分色镜80、准直聚光光学系统90、波长转换装置30、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140以及重叠透镜150。
本实施方式的第1光源10对应于本发明的激励光源。
第1光源10由射出发光强度的峰值波长例如为445nm的蓝色激励光E的半导体激光器构成。第1光源10可以由一个半导体激光器构成，也可以由多个半导体激光器构成。第1光源10也可以使用射出445nm以外的峰值波长(例如发光强度的峰值波长为460nm)的蓝色激励光的半导体激光器。第1光源10被配置成使从第1光源10射出的激励光E的光轴200ax与照明光轴100ax垂直。
准直光学系统70具有第1透镜72和第2透镜74。准直光学系统70使从第1光源10射出的光大致平行。第1透镜72和第2透镜74都由凸透镜构成。
分色镜80被配置成在从准直光学系统70到准直聚光光学系统90的光路中，分别与光轴200ax和照明光轴100ax以45°的角度相交。分色镜80使从第1光源10射出的蓝色激励光E反射，使从后述的波长转换装置30射出的黄色荧光Y透过。
准直聚光光学系统90具有如下功能：使被分色镜80反射的激励光E会聚而入射到后述的波长转换元件40中，使从波长转换元件40射出的荧光Y大致平行而入射到分色镜80。准直聚光光学系统90具有第1透镜92和第2透镜94。第1透镜92和第2透镜94都由凸透镜构成。
第2光源装置102具有第2光源710、聚光光学系统760、扩散板732以及准直光学系统770。
第2光源710由与第1光源10相同的半导体激光器构成。或者，在第1光源10由射出发光峰值波长为445nm的光的半导体激光器构成的情况下，第2光源710也可以由射出发光峰值波长为460nm的光的半导体激光器构成。第2光源710可以由一个半导体激光器构成，也可以由多个半导体激光器构成。
聚光光学系统760具有第1透镜762和第2透镜764。聚光光学系统760使从第2光源710射出的蓝色光B会聚到扩散板732上或扩散板732的附近。第1透镜762和第2透镜764都由凸透镜构成。
扩散板732使来自第2光源710的蓝色光B扩散，生成具有与从波长转换装置30射出的荧光Y的配光分布相近的配光分布的蓝色光B。作为扩散板732，例如可以使用由光学玻璃构成的磨砂玻璃。
准直光学系统770具有第1透镜772和第2透镜774。准直光学系统770使从扩散板732射出的扩散光大致平行。第1透镜772和第2透镜774都由凸透镜构成。
从第2光源装置102射出的蓝色光B被分色镜80反射并与透过分色镜80的荧光Y合成而成为白色光W。白色光W入射到第1透镜阵列120。
第1透镜阵列120具有用于将来自分色镜80的光分割成多个部分光束的多个第1透镜122。多个第1透镜122在与照明光轴100ax垂直的面内排列成矩阵状。
第2透镜阵列130具有与第1透镜阵列120的多个第1透镜122对应的多个第2透镜132。第2透镜阵列130与后级的重叠透镜150一起使第1透镜阵列120的各第1透镜122的像成像到液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B各自的图像形成区域附近。多个第2透镜132在与照明光轴100ax垂直的面内排列成矩阵状。
偏振转换元件140将被第1透镜阵列120分割而得的各部分光束转换为偏振方向一致的线偏振光。虽然省略了图示，但偏振转换元件140具有偏振分离层、反射层以及相位差层。
重叠透镜150对从偏振转换元件140射出的各部分光束进行会聚，使各部分光束在液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B各自的图像形成区域的附近相互重叠。第1透镜阵列120、第2透镜阵列130以及重叠透镜150构成使来自波长转换装置30的光的面内光强度分布均匀的集成光学系统。
颜色分离导光光学系统200具有分色镜210、分色镜220、反射镜230、反射镜240、反射镜250、中继透镜260以及中继透镜270。颜色分离导光光学系统200将从第1光源装置100和第2光源装置102得到的白色光W分离成红色光R、绿色光G以及蓝色光B，并将红色光R、绿色光G以及蓝色光B引导至对应的液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G、液晶光调制装置400B。
场透镜300R配置在颜色分离导光光学系统200与液晶光调制装置400R之间。场透镜300G配置在颜色分离导光光学系统200与液晶光调制装置400G之间。场透镜300B配置在颜色分离导光光学系统200与液晶光调制装置400B之间。
分色镜210是使红色光成分透过并且反射绿色光成分和蓝色光成分的分色镜。分色镜220是反射绿色光成分并且使蓝色光成分透过的分色镜。反射镜230是反射红色光成分的反射镜。反射镜240和反射镜250是反射蓝色光成分的反射镜。
透过了分色镜210的红色光R被反射镜230反射并透过场透镜300R而入射到液晶光调制装置400R的图像形成区域。被分色镜210反射后的绿色光G被分色镜220反射并透过场透镜300G而入射到液晶光调制装置400G的图像形成区域。透过了分色镜220的蓝色光B经由中继透镜260、入射侧的反射镜240、中继透镜270、射出侧的反射镜250以及场透镜300B而入射到液晶光调制装置400B的图像形成区域。
液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B根据图像信息对所入射的色光进行调制，形成与各色光对应的彩色图像。虽然省略了图示，但在液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B的光入射侧配置有入射侧偏振片。在液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B的光射出侧配置有射出侧偏振片。
十字分色棱镜500对从液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B射出的各图像光进行合成而形成彩色图像。十字分色棱镜500具有将4个直角棱镜粘合而得的结构，在直角棱镜彼此粘合的大致X字状的界面上设置有电介质多层膜。
从十字分色棱镜500射出的彩色图像被投射光学装置600放大投射，在屏幕SCR上形成图像。投射光学装置600由多个投射透镜6构成。
以下，对波长转换装置30进行详细说明。
图2是波长转换元件40的立体图。
如图1和图2所示，波长转换装置30具有波长转换元件40和电机60。波长转换元件40具有波长转换层43和基板44。波长转换元件40在与激励光E所入射的一侧相同的一侧射出荧光Y。基板44作为使从波长转换层43朝向基板44侧射出的荧光Y反射的反射板来发挥功能。即，本实施方式的波长转换元件40是反射型的波长转换元件。另外，波长转换元件40也可以具有将波长转换层43与基板44接合的接合层(未图示)。
波长转换层43由荧光体层构成，该荧光体层被从第1光源10射出的激励光E激励而射出黄色的荧光Y。波长转换层43具有多个荧光体颗粒431和对多个荧光体颗粒431进行保持的粘合剂432。粘合剂432例如由玻璃构成。荧光体颗粒431由YAG类荧光体构成，该YAG类荧光体例如由分散有Ce作为活化剂的(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12(YAG：Ce)构成。将波长转换层43的面中的、激励光E所入射的面称为第1面43a，将与第1面43a相反的一侧的面称为第2面43b。
即，波长转换层43具有：第1面43a，激励光E入射到该第1面43a；与第1面43a相反的一侧的第2面43b；多个荧光体颗粒431，它们对激励光E进行波长转换而生成荧光Y；以及粘合剂432，其对多个荧光体颗粒431进行保持。
作为一例，荧光体颗粒431具有如下结构：向YAG中添加0.3％～2％的摩尔浓度的Ce离子作为活化剂。波长转换层43具有如下结构：在粘合剂432中按照50％～75％的体积百分比浓度含有上述荧光体颗粒431。粘合剂432例如以硼硅酸玻璃为主要成分。并且，粘合剂432的折射率比荧光体颗粒431(YAG：Ce)的折射率低。如图2所示，波长转换层43形成为圆环状。波长转换层43的厚度例如为40μm～200μm。
波长转换层43不一定由YAG类荧光体构成，但优选使用石榴石类荧光体。与其他荧光体相比，石榴石类荧光体的热传导率高，高温环境下的可靠性高。因此，即使在使用于具有不为旋转轮型而为固定型的波长转换元件的光源装置的情况下，也可获得高输出的荧光。
图3是对图2的标号A的部分进行放大示出后的波长转换元件40的剖视图。
如图3所示，波长转换层43具有：第1区域43S，其位于第1面43a的一侧；以及第2区域43T，其位于第2面43b的一侧。在图3中，为了方便说明，用虚线F来表示第1区域43S与第2区域43T之间的边界线，但在实际的波长转换层43中，在第1区域43S与第2区域43T之间可以存在明确的边界线F，也可以不存在。并且，第1区域43S和第2区域43T各自的厚度没有特别地限定。在任何情况下，在第1区域43S和第2区域43T中都使用相同的粘合剂432，第1区域43S和第2区域43T构成了一体化的一个层。
图5是示出波长转换层43的荧光体颗粒431的粒径分布的一例的图。
图5的横轴表示各个荧光体颗粒431的粒径[μm]，纵轴表示各粒径的频度。曲线BS(实线)表示第1区域43S的荧光体颗粒431的粒径分布，曲线BT(虚线)表示第2区域43T的荧光体颗粒431的粒径分布。
如图5所示，遍及波长转换层43的整体地，多个荧光体颗粒431具有粒径分布。粒径分布的峰值例如为20μm～30μm，遍布在几μm～100μm的范围内。并且，在第1区域43S、第2区域43T的各个区域中，多个荧光体颗粒431具有粒径分布。与第2区域43T的荧光体颗粒431的粒径分布BT相比，第1区域43S的荧光体颗粒431的粒径分布BS存在于粒径大的一侧。
粒径分布BS的一部分与粒径分布BT的一部分重叠，但第1区域43S中包含的多个荧光体颗粒431的最小粒径r1比第2区域43T中包含的多个荧光体颗粒431的最小粒径r2大。即，如图3所示，在将第1区域43S中粒径最小的荧光体颗粒431s的粒径设为r1，将第2区域43T中粒径最小的荧光体颗粒431t的粒径设为r2时，粒径r1与粒径r2之间的关系满足r1>r2。
基板44设置在波长转换层43的第2面43b上。基板44例如使用由铝、铜等热传导率高的材料构成的圆板状部件。由此，基板44能够确保高散热性。如上述那样，基板44作为使从波长转换层43朝向基板44侧射出的荧光Y反射的反射板来发挥功能。换言之，作为反射荧光Y的反射部而发挥功能的基板44设置在波长转换层43的第2面43b上。另外，也可以在波长转换层43的第2面43b或基板44的第1面44a上另外设置由反射率高的金属等构成的反射层。
在使用接合层的情况下，接合层介于基板44(基板44的第1面44a)与波长转换层43(波长转换层43的第2面43b)之间，将基板44与波长转换层43接合。接合层例如使用了向树脂中混入热传导率高的细颗粒而成的高导热性粘合剂。由此，接合层能够将波长转换层43的热高效地传递至基板44。
电机60(参照图1)使波长转换元件40以与基板44的第1面44a或第1面44a的相反侧的第2面44b垂直的旋转轴为中心进行旋转。在本实施方式中，通过使波长转换元件40进行旋转，使波长转换层43上的激励光E的入射位置随时间而变化。由此，激励光E总是照射在波长转换层43的相同部位，防止了波长转换层43被局部加热而发生劣化。
以下，对波长转换元件40的制造方法的一例进行说明。
首先，准备具有几μm～100μm的粒径分布的多个荧光体颗粒。
接着，使用具有规定的网孔的筛对多个荧光体颗粒进行分级，分离成主要包含粒径相对较大的荧光体颗粒的组(残存在筛上的荧光体颗粒)和主要包含粒径相对较小的荧光体颗粒的组(掉落在筛下的荧光体颗粒)(分级工序)。
另外，在利用筛进行了分级的情况下，在将与筛的网孔对应的粒径设为基准粒径时，不可能将粒径大于基准粒径的荧光体颗粒和粒径小于基准粒径的荧光体颗粒完全分离。残存在筛上的荧光体颗粒的粒径分布和掉落在筛下的荧光体颗粒的粒径分布如图5所示的那样相互重合。尽管如此，也能够充分地进行分级，以使粒径大的一侧的多个荧光体颗粒的最小粒径比粒径小的一侧的多个荧光体颗粒的最小粒径大。
接着，对分离后的各组中的多个荧光体颗粒和硼硅酸玻璃等粘合剂材料进行混合，分别制作出包含粒径分布相互不同的荧光体颗粒的两种波长转换层材料(波长转换层材料制作工序)。
接着，在铝等的基板上呈圆环状地涂布包含粒径相对较小的荧光体颗粒的波长转换层材料之后，在其上层涂布包含粒径相对较大的荧光体颗粒的波长转换层材料(涂布工序)。
接着，对在之前的工序中制作出的两层结构的波长转换层材料进行烧制而使两层一体化，形成波长转换层(烧制工序)。
通过以上工序，本实施方式的波长转换元件40完成。
以下，对以往的问题点和本实施方式的波长转换元件40的作用、效果进行说明。
图4是以往的波长转换元件的剖视图。
如图4所示，在以往的波长转换元件940中，具有粒径分布的多个荧光体颗粒944均匀地分散在波长转换层942的粘合剂943的内部。因此，具有特定的粒径分布的荧光体颗粒944不会存在于波长转换层942的特定区域，粒径较小的荧光体颗粒944s也存在于波长转换层942的靠近第1面942a的区域中。
这里，当激励光E入射到第1面942a时，由荧光体颗粒944与粘合剂943之间的界面构成的折射率界面大多存在于靠近第1面942a的区域中，因此该折射率界面的激励光E的反射次数增多，激励光E中的、因后向散射而未被荧光体颗粒944吸收的激励光Er的比例增大。因此，后向散射的激励光Er几乎无助于荧光的产生，成为波长转换效率降低的主要原因。
并且，荧光体颗粒的粒径越小，利用荧光体颗粒中的Ce离子等活化剂而产生的荧光在波长转换层内部反射的次数越多。因此，产生了如下现象：荧光在波长转换层的内部反复进行反射的期间再次被活化剂吸收。该现象的原因是荧光体的吸收光谱与荧光光谱重叠。即，可认为荧光再次被吸收的原因是：当荧光体颗粒的粒径较小时，存在大量的折射率界面，因此反复进行荧光的反射而使荧光入射到活化剂的概率增大，进而在荧光体颗粒的表面产生更多的荧光的吸收。在以往的波长转换元件940中，由于这样的荧光的再次吸收，所以荧光的提取效率降低。
这样，在以往的波长转换元件940中，难以提高激励光的转换效率和荧光的提取效率的双方以获得高强度的荧光。
与此相对，在本实施方式的波长转换元件40中，波长转换层43内部的荧光体颗粒431的粒径分布在激励光E所入射的一侧的第1区域43S和其相反侧的第2区域43T中是不同的。具体来说，第1区域43S的荧光体颗粒431的最小粒径r1比第2区域43T的荧光体颗粒431的最小粒径r2大。换言之，在本实施方式的波长转换元件40中，在靠近激励光E的入射面的区域中，存在粒径相对较小的荧光体颗粒431的比例比以往少。
由此，由于靠近激励光E的入射面的区域中的折射率界面的面积比以往小，所以被后向散射的激励光Er相对于激励光E的比例比以往小。其结果是，比以往多的激励光E被荧光体颗粒431吸收，能够提高荧光体颗粒431的波长转换效率。并且，荧光Y在波长转换层43的内部的反射次数比以往少，能够减少被活化剂再次吸收的荧光Y的量。其结果是，根据本实施方式的波长转换元件40，能够提高荧光的提取效率。由此，能够获得高强度的荧光Y。
在本实施方式中，由于反射荧光Y的基板44设置在波长转换层43的第2面43b上，所以能够提供可获得高强度的荧光Y的反射型的波长转换元件。并且，由于基板44兼用作反射部，不需要另外设置反射层，所以能够简化波长转换元件40的制造工艺。
本发明人实际制作了本实施方式的波长转换元件和比较例的波长转换元件，对两个波长转换元件的发光特性进行了比较。
比较例的波长转换元件的第1区域和第2区域的位置关系与本实施方式的波长转换层的第1区域和第2区域的位置关系是相反的。即，在比较例的波长转换元件中，具有最小粒径较小的粒径分布的多个荧光体颗粒配置在靠近激励光的入射面的一侧，具有最小粒径较大的粒径分布的多个荧光体颗粒配置在远离入射面的一侧。
图6是示出激励光强度与发光量之间的关系的曲线图。
图6的横轴是激励光的强度[W/mm2]，纵轴是发光量(相对值)。实线的曲线图H1表示本实施方式的波长转换元件的数据，虚线的曲线图H2表示比较例的波长转换元件的数据。
如图6所示，实际验证了：在向波长转换层照射了相同强度的激励光的情况下，在本实施方式的波长转换元件中可获得多于比较例的波长转换元件的荧光。
本实施方式的第1光源装置100由于具有上述波长转换元件40，所以能够获得高强度的输出光。
本实施方式的投影仪1由于具有上述第1光源装置100，所以能够成为高光通量的投影仪。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。
例如在上述实施方式中，列举了光源装置(第1光源装置100)包含具有波长转换元件和电机的波长转换装置的例子，但也可以代替该结构，使光源装置构成为不具有电机而具有波长转换元件。即，光源装置也可以构成为具有固定型的波长转换元件。并且，作为激励光源，也可以代替发出蓝色激励光的半导体激光器而使用发出蓝色激励光的发光二极管(LED)。
另外，构成波长转换元件和光源装置的各结构要素的数量、形状、材料、配置等也能够适当变更。并且，在上述实施方式中，例示了具有3个光调制装置的投影仪，但也能够将本发明应用于利用1个光调制装置显示彩色影像的投影仪中。此外，作为光调制装置，并不限定于上述液晶面板，例如也可以使用数字反射镜器件等。
另外，投影仪的各种结构要素的形状、数量、配置、材料等也并不限定于上述实施方式，能够适当变更。
并且，在上述实施方式中示出了将本发明的光源装置搭载于投影仪的例子，但并不限定于此。本发明的光源装置也能够应用在照明器具或汽车的前照灯等中。

Claims (4)

1.一种波长转换元件，其特征在于，
该波长转换元件具有波长转换层，该波长转换层具有：第1面，激励光入射到该第1面；与所述第1面相反的一侧的第2面；多个荧光体颗粒，它们对所述激励光进行波长转换而生成荧光；以及粘合剂，其对所述多个荧光体颗粒进行保持，
所述多个荧光体颗粒具有粒径分布，
位于所述第1面侧的第1区域中包含的多个所述荧光体颗粒的所述粒径分布的最小粒径比位于所述第2面侧的第2区域中包含的多个所述荧光体颗粒的所述粒径分布的最小粒径大。
2.根据权利要求1所述的波长转换元件，其特征在于，
与所述第2面相对地设置有反射所述荧光的反射部。
3.一种光源装置，其特征在于，该光源装置具有：
权利要求1或2所述的波长转换元件；以及
激励光源，其射出所述激励光。
4.一种投影仪，其特征在于，该投影仪具有：
权利要求3所述的光源装置；
光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制，从而形成图像光；以及
投射光学装置，其投射所述图像光。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111999974A (zh) * 2020-09-08 2020-11-27 扬州吉新光电有限公司 耐高温光波长转换器件、制备方法及投影装置
CN113396201A (zh) * 2019-02-06 2021-09-14 夏普株式会社 波长变换元件、光源装置、车辆用前照灯具、透射型照明装置、显示装置以及照明装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109782516B (zh) * 2017-11-15 2021-10-22 中强光电股份有限公司 投影机及波长转换元件
JP2019109349A (ja) * 2017-12-18 2019-07-04 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置及びプロジェクター
EP3830216B1 (en) * 2018-07-27 2023-07-05 Materion Corporation Reflective color correction for phosphor illumination systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4529647A (en) * 1982-03-15 1985-07-16 Kasei Optonix, Ltd. Radiographic image conversion screens
US20120217865A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Cree, Inc. Solid state light emitting devices including nonhomogeneous luminophoric particle size layers
CN202546620U (zh) * 2011-12-30 2012-11-21 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置及发光装置
CN104100933A (zh) * 2013-04-04 2014-10-15 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种波长转换装置及其制作方法、相关发光装置
CN105637404A (zh) * 2013-11-08 2016-06-01 日本电气硝子株式会社 投影器用荧光轮和投影器用发光器件
CN106195925A (zh) * 2015-04-29 2016-12-07 深圳市光峰光电技术有限公司 一种波长转换装置、发光装置及投影装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4197109B2 (ja) * 2002-08-06 2008-12-17 静雄 藤田 照明装置
JP4450547B2 (ja) 2002-08-29 2010-04-14 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
US7795625B2 (en) 2006-01-16 2010-09-14 Panasonic Corporation Semiconductor light-emitting device
US9075299B2 (en) * 2011-08-27 2015-07-07 Appotronics Corporation Limited Light source with wavelength conversion device and filter plate
JP2013162020A (ja) * 2012-02-07 2013-08-19 Seiko Epson Corp 波長変換素子、光源装置及びプロジェクター
JP6075712B2 (ja) 2013-03-25 2017-02-08 ウシオ電機株式会社 発光デバイス
JP2016061853A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 セイコーエプソン株式会社 光源装置、およびプロジェクター
JP6428194B2 (ja) * 2014-11-21 2018-11-28 日亜化学工業株式会社 波長変換部材及びその製造方法ならびに発光装置
JP2016099558A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置、プロジェクターおよび波長変換素子の製造方法
JP6775176B2 (ja) * 2015-03-13 2020-10-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光体ホイール及びそれを用いた光源装置並びに光投影装置
JP2017027019A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源装置
US9753277B2 (en) * 2015-08-11 2017-09-05 Delta Electronics, Inc. Wavelength conversion device
JP6596659B2 (ja) * 2015-10-13 2019-10-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源装置、および投写型映像表示装置
CN107037677A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 松下知识产权经营株式会社 荧光体轮、光源装置、以及投影型图像显示装置
CN107305921A (zh) * 2016-04-20 2017-10-31 松下知识产权经营株式会社 波长转换部件、光源以及车辆用前照灯
CN107304984B (zh) * 2016-04-22 2020-06-09 松下电器产业株式会社 波长转换部件以及投光灯

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4529647A (en) * 1982-03-15 1985-07-16 Kasei Optonix, Ltd. Radiographic image conversion screens
US4536436A (en) * 1982-03-15 1985-08-20 Kasei Optonix, Ltd. Radiographic image conversion screens
US20120217865A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Cree, Inc. Solid state light emitting devices including nonhomogeneous luminophoric particle size layers
CN202546620U (zh) * 2011-12-30 2012-11-21 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置及发光装置
CN104100933A (zh) * 2013-04-04 2014-10-15 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种波长转换装置及其制作方法、相关发光装置
CN105637404A (zh) * 2013-11-08 2016-06-01 日本电气硝子株式会社 投影器用荧光轮和投影器用发光器件
CN106195925A (zh) * 2015-04-29 2016-12-07 深圳市光峰光电技术有限公司 一种波长转换装置、发光装置及投影装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113396201A (zh) * 2019-02-06 2021-09-14 夏普株式会社 波长变换元件、光源装置、车辆用前照灯具、透射型照明装置、显示装置以及照明装置
CN111999974A (zh) * 2020-09-08 2020-11-27 扬州吉新光电有限公司 耐高温光波长转换器件、制备方法及投影装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019045778A (ja) 2019-03-22
US20190075276A1 (en) 2019-03-07
JP6919434B2 (ja) 2021-08-18
US10721446B2 (en) 2020-07-21

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