CN113574454A - 光学元件、车辆用前照灯具、光源装置以及投影装置 - Google Patents

光学元件、车辆用前照灯具、光源装置以及投影装置 Download PDF

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CN113574454A CN202080021885.7A CN202080021885A CN113574454A CN 113574454 A CN113574454 A CN 113574454A CN 202080021885 A CN202080021885 A CN 202080021885A CN 113574454 A CN113574454 A CN 113574454A
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Abstract

提供抑制激励光照射所导致的温度上升，抑制发光效率的降低的光学元件。光学元件具备荧光体层，通过从光源出射的激励光激励且出射荧光；透光性热传导层，形成于荧光体层的被激励光照射的面；以及不透光性热传导层，荧光体层的形成于与被激励光照射的面相反一侧的面，透光性热传导层的热导率是荧光体层的热导率以上。

Description

光学元件、车辆用前照灯具、光源装置以及投影装置
技术领域
本发明是关于光学元件、车辆用前照灯具、光源装置以及投影装置。
本愿基于2019年3月19日于日本申请的特愿2019-051276号主张优选权，其内容用于此。
背景技术
在发光装置中，常使用如下技术；通过将激光等的激励光向包含荧光体的荧光体层照射而激励荧光体，使其荧光发光。在利用该技术的发光装置中，存在激光照射所导致荧光体层的温度上升，发光效率降低的问题。
例如，专利文献1公开了发光装置，通过移动荧光体的层而变化激励光的照射位置，抑制荧光体的温度上升。
另外，专利文献2公开了光源装置，在激励光的中心部被照射的位置，即在温度最容易上升的位置，能够变小荧光体层的厚度。然后，通过该构成，荧光体层的热电阻变小，荧光体层的热容易被放热，抑制荧光体层的温度上升。
另外，专利文献3公开了如下内容：通过在荧光体层的双面形成透光性放热层，在荧光体层中发生的热从形成于荧光体层的双面的透光性放热层有效地向外部放出。然后公开了波长变换元件，通过该构成，抑制荧光体层的温度上升，抑制随着时间的经过的发光强度的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2010-86815号公报(2010年4月15日公开)
专利文献2：特开2016-18110号公报(2016年2月1日公开)
专利文献3：特开2016-27613号公报(2016年2月18日公开)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1所公开的发光装置中，需要具备使荧光体层移动的驱动系统，难以发光装置的小型化。另外，通过具备驱动系统，可能导致消费电力、振动音的增大。
另外，在专利文献2所公开的光源装置中，减少被激励光照射的荧光体，从而存在发光强度降低的问题。
另外，在专利文献3所公开的波长变换部件中，存在荧光体层的温度上升的抑制不足够的问题。
因此，本发明的一形态的目的在于提供抑制激励光照射所导致的温度上升，抑制发光效率的降低的光学元件。
解决问题的手段
为了解决上述的问题，本发明的一形态所涉及的光学元件包括：荧光体层，通过从光源出射的激励光激励且出射荧光；
透光性热传导层，形成于所述荧光体层的，被照射激励光的面；以及
不透光性热传导层，所述荧光体层的，形成于与所述被照射激励光的面相反一侧的面，
所述透光性热传导层的热导率是所述荧光体层的热导率以上。
发明效果
根据本发明的一形态，起到提供抑制激励光照射所导致的温度上升，且抑制发光效率的减低的光学元件的效果。
附图说明
图1的(A)是示意性的示出激励光的照射形态的概略图。图1的(B)是示意性的示出激励光的照射能密度与发光亮度之間的关系的图表。(C)是示出亮度饱和没有发生的状态的荧光体层(左)与亮度饱和的状态的荧光体层(右)的，发光亮度分布(上)与温度分布(下)的一例的图。
图2是示意性的示出比较例的光学元件的概略截面图。
图3的(A)是示出本发明的实施方式一的光学元件的概略截面图。
图3的(B)是示出被照射激励光的荧光体层的表面中的位置与该位置的温度之間的关系的图表。
图4是示出本发明的实施方式一的光学元件中的，各构成层的配置的一例的示意图。
图5的(A)是示出本发明的实施方式二的光学元件的概略截面图。
图5的(B)是示出本发明的实施方式二的光学元件的概略俯视图。
图5的(C)示出本发明的实施方式二的光学元件的变形例的概略俯视图。
图6是示出本发明的实施方式三的光学元件的概略截面图。
图7是示出本发明的实施方式四的光学元件的概略截面图。
图8是示出本发明的实施方式五的光学元件的概略截面图。
图9是示出本发明的实施方式六的光学元件的概略截面图。
图10是示出本发明的实施方式六的变形例所涉及的光学元件的概略截面图。
图11是示出本发明的实施方式七的车辆用前照灯具的概略图。
图12是示出本发明的实施方式八的车辆用前照灯具的概略图。
图13是示出本发明的实施方式九的光源装置的概略图。
图14是示出本发明的实施方式九的光源装置的荧光轮的概略图。
图15是示出本发明的实施方式十的投影装置的概略图。
图16是示出实施例的模拟所使用的层叠模式的示意图。
图17是示出实施例的模拟所使用的层叠模式的示意图。
图18的(A)是示出由模拟荧光体层的温度分布的圖。图18的(B)是示出由实施例的模拟荧光体层的温度分布的图。
图19的(A)是示出透光性热传导层的膜厚与温度之間的关系的图表。图19的(B)是示出通过实施例的模拟来计算的测量温度的图。图20的(A)是示出透光性热传导层的熱導率与温度之間的关系的图表。图20的(B)是示出通过实施例的模拟来计算的测量温度的图。图21是示出在不存在透光性热传导层3的情况下的荧光体层的温度分布的图。
图22是示出由透光性热传导层3的热导率高于荧光体层2的传导率时的模拟的荧光体层的温度分布的图。
图23是示出由透光性热传导层3的热导率低于荧光体层2的传导率时的模拟的荧光体层的温度分布的图。
具体实施方式
本发明的实施方式所涉及的光学元件具备：荧光体层，通过从光源出射的激励光激励而出射荧光；透光性热传导层，形成于所述荧光体层的被照射激励光的面；以及不透光性热传导层，形成于所述荧光体层的与所述被照射激励光的面相反一侧的面，所述透光性热传导层的热导率是所述荧光体层的热导率以上。
图1的(A)是示意性的示出激励光的照射形态的概略图。通过将激励光14向荧光体层2照射而发生荧光发光15。图1的(A)的下图是示出在被照射激励光14的荧光体层2的表面中的位置与照射能密度之间的关系的图表。纵轴示出照射能密度(W/m2)，横轴示出在荧光体层2的表面中的位置坐标。a-1相等于照射中心区域21，a-2相等于照射周边区域22。
在本说明书中，“照射中心区域”是指激励光14的照射能的轮廓在高斯分布的情况下，照射能的轮廓的半峰全宽(FWHM)以内的荧光体层2的表面区域。另外，“照射周边区域”是指激励光14的照射能的6σ以内的荧光体层2的表面区域，且除了照射中心区域之外的区域。出射激励光14的光源具备透镜的情况下等，在照射能的轮廓不成为高斯分布的情况下，通过相等于作为高斯分布的情况的照射能的值来能够判断各区域。上述的各区域的确定基准是一例，也可以使用其他基准来确定各区域。
如图1的(A)所示，照射中心区域21与照射周边区域进行比较，激励光14的照射能高且荧光发光15强。然后，通过高的照射能，荧光体层2的温度容易上升，在荧光体层2的照射中心区域21发生高温区域24。另一方面，照射周边区域22的激励光14的照射能低于照射中心区域21的激励光14的照射能，因此照射周边区域22是比高温区域24低的低温区域25。然后，激励光14的照射能的分布成为如图1的(A)的图表所示那样的分布。
图1的(B)是概略地示出激励光的照射能密度与发光亮度之间的关系的图表。纵轴是通过图1的(A)的亮度计17来测量的发光亮度(cd/m2)。另外，使用热像照相机来能够测量荧光体层2的温度。横轴是照射能密度(W/m2)。照射能密度(W/m2)是每单位面积的光的功率。图1的(B)中，实线示出照射中心区域21的亮度，虚线示出照射周边区域22的亮度。
如图1的(B)所示，照射能的密度越高，发光亮度也越高。另一方面，根据照射能的上升，荧光体层的温度上升，且该温度高到固定温度以上，则发生亮度饱和，发光亮度会降低。图1的(B)中，b-1是没有发生亮度饱和的状态，b-2与b-3是亮度饱和的状态。
图1的(C)是示出没有发生亮度饱和的状态的荧光体层(左)和亮度饱和的状态的荧光体层(右)的，通过亮度计17来测量的发光亮度分布(上)、通过热像照相机来测量的温度分布(下)的一例的图。在示出发光亮度分布的图(上)中，白色部分示出发生荧光发光。在没有发生亮度饱和的状态的荧光体层(左)中，照射中心区域21(a-1)的温度是小于200度。然后，在没有发生亮度饱和的状态的照射中心区域21(a-1)中，示出发光亮度与照射周边区域22(a-2)相比高。另一方面，在亮度饱和的状态的荧光体层(右)中，照射中心区域21(a-1)的温度是200度以上。然后，在照射中心区域21(a-1)中，示出发光亮度与照射周边区域22(a-2)相比低。
〔实施方式一〕
基于图3说明本发明的实施方式一的光学元件。图3的(A)是示出实施方式一的光学元件1的概略截面图。图3的(B)是示出激励光14被照射的荧光体层的表面中的位置与该位置的温度之间的关系的图表。实线是示出实施方式一的光学元件1，虚线是示出比较例的光学元件11。
如图3的(A)所示，光学元件1具备荧光体层2、透光性热传导层3、不透光性热传导层4。
荧光体层2通过从光源13出射的激励光14被激励而出射(荧光发光15)荧光。作为光源13的例子，能够列举蓝色激光光源等，所述蓝色激光光源出射能够激励荧光体层的波长的激励光14。
<荧光体层>
荧光体层2包含荧光体。作为荧光体的例子，能够列举通过蓝色激光光源来激励，且荧光发光可见光的长波长域(黄色波长)的YAG(Yttrium Aluminium Garnet，Y3Al5O12)：Ce荧光体(Ce被掺杂的YAG荧光体)等。荧光体层2的膜厚在获得足够的荧光发光等的方面，优选为10至150μm，更优选为18至80μm，尤其优选为20至30μm。
作为形成荧光体层2的方法，能够使用如下方法；使用沉降、印刷技术、转印技术等各种方法，将荧光体粒子直接形成于不透光性热传导层4的表面。
<透光性热传导层>
透光性热传导层3形成于荧光体层2的被照射激励光14的面。
构成透光性热传导层3的材料也可以具有散射性。作为该材料的例，能够例举树脂、玻璃系材料、无机材料等。热导率高且耐久力也佳的方面，也可以作为透光性热传导层3使用透光性陶瓷材料。作为透光性陶瓷材料的例子，能够列举氧化铝(矾土)、氧化锆、氧化镁、氧化钛、氧化铌、氧化锌以及氧化钇等的氧化物；氮化硼以及氮化铝等的氮化物；碳化硅等的碳化物等之类。
透光性热传导层3的热导率是荧光体层2的热导率以上。由此，能够抑制激励光14被照射的荧光体层2的温度上升。具体来说，透光性热传导层3的在200度的热导率优选为17W/m·k以上,更优选为20W/m·k以上，更优选为25W/m·k以上。
透光性热传导层3的膜厚在抑制激励光14以及荧光发光15的至少一方的透射率的减少、抑制荧光体层2的温度上升、提高热传导效果的方面，优选为5至100μm、更优选为10至50μm、更优选为15至25μm。
<不透光性热传导层>
不透光性热传导层4形成于荧光体层2的与被照射激励光14的面相反一侧的面。不透光性热传导层4与透光性热传导层3相比，透光性低且热导率高。具体来说，不透光性热传导层4的在200度的热导率优选为50W/m·k以上，更优选为100W/m·k以上，更优选为200W/m·k以上。
作为构成不透光性热传导层4的材料，能够列举铜以及铝等的金属；合金；陶瓷材料等之类。
由于具备不透光性热传导层4，因此能够将通过激励光14被照射来在荧光体层2发生的热从不透光性热传导层4释放。其结果，能够抑制高温区域24的温度上升，抑制荧光发光效率的降低。
<与比较例的光学元件的比较>
图2是示出比较例的光学元件11的概略截面图。另外，图3的(B)是示出被照射激励光14的荧光体层2或12的表面中的位置与该位置的温度之间的关系的图表。纵轴示出温度，横轴示出位置坐标。横轴的原点是照射中心区域21。
如图2所示，光学元件11仅由荧光体层12构成，不具备热传导层。与空气的热导率(W/m·k)相比，在荧光体层所包含的荧光体的热传导率高。因此，通过激励光14被照射来在荧光体层12的表面发生的热不是向空气层，而是向荧光体层12传导。另外，如图3的(B)所示，低温区域25的温度高于常温，从而高温区域24的热难以向周围释放，发生亮度饱和，荧光发光效率会降低。
另一方面，实施方式一的光学元件1能够将热向形成于荧光体层2的热传导层传导，所述热通过激励光14被照射在荧光体层2的表面发生的。因此，与不具备热传导层的比较例的光学元件11相比，抑制高温区域24的温度上升，难以发生温度消光(亮度饱和)。其结果，能够抑制荧光发光效率的降低，增加荧光发光15的光束。
<荧光体层的形态>
图4是示出本发明的实施方式一的光学元件中的各构成层的配置的一例的示意图。
如图4的(A)、(C)、(D)所示，荧光体层2也可是包含多晶的荧光体的多晶层。另外，如图4的(B)所示，荧光体层2也可以是包含单晶的荧光体的单晶层。
如图4的(A)所示，通过对多个荧光体进行压粉成形，能够形成荧光体层2。另外，如图4的(C)所示，也可以通过粘合剂6包含各荧光体，将该包含的荧光体作为荧光体层2。另外，如图4的(D)所示，也可以通过粘合剂6形成粘合剂层，将在该粘合剂层上分散了荧光体的构成作为荧光体层2。作为粘合剂的例子，能够列举透光性树脂、矾土等的陶瓷材料等。粘合剂可以是与构成透光性热传导层3的材料相同，也可以是不同。在优选实施方式中，其特征在于透光性热传导层3将构成粘合剂6的材料作为主要成分。例如，优选为由将矾土作为主要成分的共用的材料来构成透光性热传导层3以及粘合剂6。
以激励光照射荧光体层2，则根据照射能在荧光体层2内发生发热，通过该热，荧光体层2与透光性热传导层3分别发生热膨胀收缩。若重复热膨胀收缩，则通过热膨胀率的差别，在荧光体层2与透光性热传导层3之间的界面发生剥离、裂纹。若将构成粘合剂6的材料作为透光性热传导层3的主要成分，则在透光性热传导层3与荧光体层2之间的界面中，透光性热传导层3与荧光体层2的热膨胀率之间的差别变小。由此，难以发生从荧光体层2的透光性热传导层3的剥离、裂纹。因此，通过将构成粘合剂6的材料作为透光性热传导层3的主要成分，能够抑制热应力所导致的透光性热传导层3或荧光体层2的损伤。
另外，将构成粘合剂6的材料作为透光性热传导层3的主要成分，则透光性热传导层3的折射率与荧光体层2的折射率之间的差别变小。折射率的差别变小，则难以发生透光性热传导层3与荧光体层2之间的界面中的激励光14的反射损失、荧光发光的反射损失。
荧光体层2优选包含粘合剂6，所述粘合剂6是热传导度高于荧光体粒子。包含这样的具备热传导度的荧光体与粘合剂6的荧光体层2与由荧光体单体形成的荧光体层相比，热传导度高。例如，将YAG：Ce作为主要成分的荧光体粒子与矾土作为主要成分的粘合剂6以6：4的混合比混合的荧光体层2，与仅由将YAG：Ce作为主要成分的荧光体形成的荧光体层相比，热传导度高。在其他的优选实施方式中，在抑制激励光14被照射的荧光体层2的温度上升的方面，透光性热传导层3的热导率优选为粘合剂6的热导率以上。
〔实施方式二〕
接下来，基于图5的(A)以及(B)说明本发明的实施方式二的光学元件。此外，在以下的各实施方式的说明中，不说明已说明的内容，主要说明区别点。
图5的(A)以及(B)是示出实施方式二的光学元件1a的图，图5的(A)是示出概略截面图，图5的(B)是示出概略俯视图。
在实施方式二的光学元件1a中，与实施方式一的光学元件1不同之处于透光性热传导层3a的激励光覆盖被照射的区域30的一部分。在本说明书中，“被照射激励光的区域”是指照射中心区域21以及照射周边区域22。另外，“不照射激励光的区域”是指在荧光体层2的被照射激励光的面中，除了照射中心区域21与照射周边区域之外的区域。也就是说，如图5的(A)所示，在荧光体层2的被照射激励光的面中，存在被照射激励光的区域30与不照射激励光的区域31。
以图5的(B)的虚线包围的部分示出以透光性热传导层3a不覆盖的区域。为了防止透射透光性热传导层3a所导致的激励光14以及荧光发光15的至少一方的透射量的减少，优选透过性热传导层3a以不覆盖照射中心区域21的方式形成于荧光体层2。
(变形例)
图5的(C)是示出实施方式二的光学元件1a的变形例的概略俯视图。图5的(C)所示的光学元件1a与图5的(A)以及(B)不同之处于：在不被透光性热传导层3a覆盖的区域(以虚线包围的部分)包含不照射激励光的区域31。
该实施方式能够与上述的任意的实施方式组合。
〔实施方式三〕
接下来，基于图6说明本发明的实施方式三的光学元件。图6是示出实施方式三的光学元件1b的概略截面图。
在实施方式三的光学元件1b中与实施方式一的光学元件1不同之处于：覆盖不照射激励光的区域31的透光性热传导层3b的平均厚度厚于覆盖被照射激励光的区域30的透光性热传导层3b的平均厚度。通过该构成，能够防止透射透光性热传导层3b所导致的激励光14以及荧光发光15的至少一方的透射量的减少。例如，如图6的(A)所示，也可以使覆盖照射中心区域21的透光性热传导层3b的厚度变薄。另外，如图6的(B)所示，考虑照射方向，也可以使覆盖被照射激励光的区域30的透光性热传导层3b的厚度变薄。在防止透射透光性热传导层3b所导致的，减少激励光14以及荧光发光15的至少一方的透射量的方面，优选使覆盖照射中心区域21的透光性热传导层3b的厚度变薄。
该实施方式能够与上述任意的实施方式组合。
〔实施方式四〕
接下来，基于图7说明本发明的实施方式四的光学元件。图7是示出实施方式四的光学元件1c的概略截面图。
在实施方式四的光学元件1c中，与实施方式一的光学元件1不同之处于透光性热传导层3c也形成于荧光体层2的侧面。通过该构成，透光性热传导层3c的热容量变大，更能够抑制高温区域24的温度上升，抑制荧光发光效率的降低。然后，如图7的(A)所示，透光性热传导层3c也可以覆盖荧光体层2的侧面整体。另外，如图7的(B)所示，也可以覆盖侧面的一部分。如图7所示，为了提高热传导效果，优选透光性热传导层3c以与不透光性热传导层4接触的方式形成于荧光体层2的侧面。形成于荧光体层2的侧面的透光性热传导层3c的膜厚可以是与形成于荧光体层2的激励光14被照射的面的透光性热传导层3c的膜厚相同，也可以是不同。
该实施方式能够与上述的任意的实施方式组合。
〔实施方式五〕
接下来，基于图8说明本发明的实施方式五的光学元件。图8是示出实施方式五的光学元件1d的概略图。
在实施方式五的光学元件1d中，与实施方式一不同之处于：在透光性热传导层3(3d)的侧面以及不照射激励光的区域31的至少一部分，还形成热传导层7。通过该构成，发挥更高的热传导效果，能够抑制高温区域24的温度上升，抑制荧光发光效率的降低。
例如，如图8的(A)以及(C)所示，在透光性热传导层3(3d)的上面也可以形成有热传导层7，所述透光性热传导层3(3d)在不照射激励光的区域31上形成。如图8的(A)所示，透光性热传导层3也可以覆盖被照射激励光的区域30以及不照射激励光的区域31。另外，如图8的(C)所示，透光性热传导层3d也可以只覆盖不照射激励光的区域31。
另外，如图8的(B)所示，热传导层7整体不需要形成于透光性热传导层3上，热传导层7的一部分也可以形成于透光性热传导层3上，该透光性热传导层3形成于在不照射激励光的区域31上。
另外，如图8的(D)所示，热传导层7也可以与透光性热传导层3的侧面接触而形成。热传导层7整体不需要形成于荧光体层2上，热传导层7的一部分也可以形成于荧光体层2上，且与透光性热传导层3的侧面接触。
为了提高热传导效果，热传导层7的热导率优选为透光性热传导层3的热导率以上。
热传导层7可以是透光性，也可以是不透光性。作为热传导层7的材料，能够列举金属等。
该实施方式能够与上述的任意的实施方式组合。
〔实施方式六〕
接下来，基于图9说明本发明的实施方式六的光学元件。图9是示出实施方式六的光学元件1e的概略图。
在实施方式六的光学元件1e中，与实施方式一的光学元件1不同之处于：在不透光性热传导层4e具有荧光取出孔8。通过该构成，能够将光学元件1e作为透射性光学元件使用。荧光取出孔8的大小能够根据光学元件的用途适当地选择。
(变形例)
图10所示的光学元件1e与图9的光学元件1e不同之处于：在荧光取出孔8具有荧光取出部件9。通过具有荧光取出部件9，更能够有效地获得荧光发光15。作为荧光取出部件9的例子，能够列举透光性的热传导层等。
该实施方式能够与上述的任意的实施方式组合。
〔实施方式七〕
图11示出本发明的实施方式七所涉及的车辆用前照灯具的概略图。车辆用前照灯具80具备实施方式一至五中任一项所述的光学元件1、1a至1d、光源13、反射器11。实施方式七所涉及的车辆用前照灯具80是反射型车辆用前照灯具。
光源13向光学元件1、1a至1d出射激励光。光源13优选为蓝色激光光源，所述蓝色激光光源出射激励光学元件1、1a至1d的荧光体层的波长的激励光14。
反射器111的反射面反射从光学元件1、1a至1d出射的荧光向一定方向平行地出射。反射器111优选由半抛物面镜构成。将抛物面在xy平面平行地上下分割成两个作为半抛物面，优选其内面成为镜。另外，在反射器具有透孔，所述透孔通过照射光学元件1、1a至1d的激励光14。
光学元件1、1a至1d通过蓝色的激励光14来激励，对可见光的长波长域(黄色波长)的光进行荧光发光117。另外，激励光14与光学元件1、1a至1d接触，也成为扩散反射光118。光学元件1、1a至1d配置于抛物面的焦点的位置。光学元件1、1a至1d位于抛物面镜的焦点的位置，从而从光学元件1、1a至1d出射的荧光发光117、扩散反射光118与反射器接触且反射，则一起直进到出射面112。荧光发光117与扩散反射光118混合的白色光作为平行光，从出射面112出射。
〔实施方式八〕
图12示出本发明的实施方式八所涉及的车辆用前照灯具的概略图。车辆用前照灯具91具备实施方式六的光学元件1e、光源13、反射器111。实施方式八所涉及的车辆用前照灯具91是透射型车辆用前照灯具。
光学元件1e通过蓝色的激励光14来激励，对可见光的长波长域(黄色波长)的光进行荧光发光117。光学元件1e配置于抛物面的焦点的位置。从光学元件1e的透光性热传导层3侧照射光源13的入射光。然后，反射器111的反射面使从光学元件1e的不透光性热传导层4侧出射的荧光反射，使得该荧光向一定方向平行地出射。
〔实施方式九〕
图13示出本发明的实施方式九所涉及的光源装置的概略图。图13的(A)是示出实施方式九的光源装置的构成的概略图。图13的(B)是示出实施方式九的光源装置的光源模块的构成的侧视图(xz平面)。
光源装置140具备光源13、荧光轮102a、驱动装置142。
光源装置140优选使用于投影仪等。在光源装置140中，光源13优选为蓝色激光光源，所述蓝色激光光源出射激励光学元件1、1a至1d的荧光体层的波长的激励光14。在优选实施方式中，使用激励YAG、LuAG(Lutetium Aluminim Garnet，Lu3Al5O12：Ce)等的荧光体的蓝色激光二极管。照射光学元件1、1a至1d的荧光体层的激励光14在光路上能够通过透镜144a、144b、144c。也可以在激励光14的光路上配置有镜145。镜145优选为分色镜。
荧光轮102a通过轮固定件146来固定于驱动装置142的旋转轴147。驱动装置142优选为电动机，荧光轮102a随着电动机的旋转旋转，所述荧光轮102a通过轮固定件146来固定于电动机的旋转杆构件即旋转轴147。在荧光轮102a中，在从光源13出射的激励光14通过的周向的至少一部分，敷设有实施方式一至五中的任一个的光学元件1、1a至1d。
配置于荧光轮102a的表面上的周边部的光学元件1、1a至1d受到激励光14而出射荧光发光117，透射镜145出射荧光。光学元件1、1a至1d随着荧光轮102a的旋转旋转，因此一边随时旋转，一边出射荧光发光117。
图14是示出实施方式九的光源装置的荧光轮。图14的(A)示出将多个区段的一部分作为发射部151的荧光轮102b。在荧光轮102b中，轮的表面的周向的一部分敷设有光学元件1、1a至1d。光学元件1、1a至1d优选为同心圆状地敷设于轮。
图14的(B)是示出将多个区段的一部分作为透射部152的荧光轮102c。在荧光轮102c中，在轮的表面的周向的一部分敷设有光学元件1e。光学元件1e优选为同心圆状地敷设于轮。在优选实施方式中，透射部152优选由玻璃构成。通过设为这种区段构成，以一个荧光轮能够使多个波长带域不同的光导光。
在荧光体的外部量子收率在低的状态下激励，则对激励光，荧光发光变弱而存在色调失衡的问题。为了避免此，通过过滤器衰来减激励光，或者以时间分割降低输出这样的调整，但是亮度降低而不优选。为了解决这种问题，将荧光轮102b至102c在周向分割成多个区段，将光学元件1、1a至1d在每个区段分涂，从而能够将外部量子收率维持于高水准。由此，维持亮度的同时，能够做出各种颜色。
〔实施方式十〕
图15示出本发明的实施方式十的投影装置的概略图。
投影装置(投影仪)100具备光源装置(光源模块)101、显示装置107、光源侧光学系106、投影侧光学系108。光源侧光学系106将来自光源装置101的光导光到显示元件107。投影侧光学系108将来自显示元件107的投影光投影到屏幕等的被投影体。
在在光源装置101的荧光轮的区段(segment)的一部分设置有透射部152的情况下(参照图14的(B))，蓝色发光的激励光14经由透射部152透射荧光轮102c。透射荧光轮102c的蓝色光在光路上通过镜109a至109c，在光源侧光学系106反射，导光到显示元件107。通过照射光学元件1、1a至1d的荧光体层的激励光14来发光的荧光在光路上能够通过光源侧光学系106，所述光学元件1、1a至1d设置于荧光轮的区段的一部分。光源侧光学系106优选为分色镜。优选的分色镜能够使在45度入射的蓝色的光反射，透射黄色以及绿色等蓝色以外的光。
更详细地检讨，将具备上述光学特性的分射镜采用于光源侧光学系，从而入射于分射镜的由激励光的蓝色的光被反射，朝向荧光轮102c。通过荧光轮102c的旋转的时机，蓝色的光经由透射部152透射荧光轮102c。通过荧光轮102a的旋转的时机，通过照射光学元件1、1a至1d，从而照射于透射部152以外的区段的激励光14荧光发光。在多个区段的每一个分涂光学元件1、1a至1d，从而能够以各区段发光的荧光的颜色变换。例如，分配光学元件1、1a至1d，因此从荧光轮102a能够发光黄色、红色、或绿色波长带域的荧光，所述光学元件1、1a至1d在区段的每一个具有不同的荧光材料。被荧光发光的黄色、红色以及绿色的光透射分色镜，向显示元件107入射。透射透射部152的蓝色的光经由镜109a至109c再次向分色镜入射，再次在分色镜反射，向显示元件107入射。
在优选的实施方式中，显示元件107优选为DMD(数字微镜器件)。投影侧光学系108优选由投影部镜的组合构成。
〔总结〕
本发明的形态一所述涉及的光学元件的特征在于，包括：荧光体层，通过从光源出射的激励光激励且出射荧光；透光性热传导层，形成于所述荧光体层的被激励光照射的面；以及不透光性热传导层，所述荧光体层的形成于与被所述激励光照射的面相反一侧的面，所述透光性热传导层的热导率是所述荧光体层的热导率以上。
根据上述的构成，通过从不透光性热传导层释放热来能够抑制荧光体层的温度上升。另外，透光性热传导层的传导率是荧光体层的热导率以上，因此能够抑制被激励光照射的荧光体层的温度上升。
本发明的形态二所涉及的光学元件在上述实施方式一中，也可以如下构成：所述荧光体层至少具有粘合剂与荧光体粒子，所述透光性热传导层将构成所述粘合剂的材料作为主要成分。
根据上述的构成，荧光体层的热导率高于从荧光体单体构成的荧光体层的热导率，能够抑制荧光体层的温度上升。
本发明的形态三所涉及的光学元件在上述形态一或二中，也可以如下构成；所述透光性热传导层覆盖被激励光照射的区域的一部分。
根据上述的构成，能够抑制透射透光性热传导层所导致的激励光以及荧光发光中的至少一方的透射量的减少。
本发明的形态四所涉及的光学元件在上述形态一至三中的任一个中，也可以如下构：在所述透光性热传导层中，不被激励光照射的区域的平均厚度厚于被激励光照射的区域的平均厚度。
根据上述的构成，能够抑制透射透光性热传导层所导致的激励光以及荧光发光中的至少一方的透射量的减少。
本发明的形态五所涉及的光学元件在上述形态一至四中的任一个中，也可以如下构成：所述透光性热传导层还形成于所述荧光体层的侧面。
根据上述的构成，增加覆盖荧光体层的热传导层的量，从而进一步提高热传导效果，能够抑制荧光体层的温度上升。
本发明的形态六所涉及的光学元件在上述形态一至五中任一个中，也可以如下构成：在所述透光性热传导层的侧面以及所述不被所述激励光照射的区域中的至少一部分还形成有热传导层。
根据上述的构成，进一步提高热传导效果，能够抑制荧光体层的温度上升。
本发明的形态七所涉及的光学元件在上述形态一至六中的任一个中，也可以如下构成：所述不透光性热传导层具有取得荧光的荧光取出孔。
根据上述的构成，能够将本发明的形态所涉及的光学元件作为透射型光学元件使用。
本发明的形态八所涉及的光学元件在上述形态七中，也可以如下构成：在所述荧光取出孔具备荧光取出部件。
根据上述的构成，能够将本发明的形态所涉及的光学元件作为透射型光学元件使用。
本发明的形态九所涉及的车辆用前照灯具的特征在于，包括：上述形态一至六中的任一个的光学元件；光源，向所述光学元件出射激励光；以及反射器，具有使从所述光学元件出射的荧光反射的反射面，所述反射面将从所述光学元件出射的荧光以在固定方向平行地出射的方式出射。
根据上述的构成，通过使用本发明的形态所涉及的光学元件，能够提供抑制发光效率的降低的反射型车辆用前照灯具。
本发明的形态十所涉及的车辆用前照灯具的特征在于，包括：上述形态七或八的光学元件；光源，向所述光学元件出射激励光；以及反射器，具有使从所述光学元件出射的荧光反射的反射面，所述光源从所述透光性热传导层侧照射入射光，所述反射器的反射面使从所述不透光性热传导层出射的荧光反射，以在固定方向平行地出射。
根据上述的构成，通过使用本发明的形态所涉及的光学元件，能够提供抑制发光效率的降低的透射型车辆用前照灯具。
本发明的形态十一所涉及的光源装置的特征在于，包括：光源，出射激励光；荧光轮，在从所述光源出射的激励光通过的周向的至少一部分敷设有上述形态一至八中的任一个的光学元件；以及驱动装置，使所述荧光轮旋转。
根据上述的构成，使用本发明的形态所涉及的光学元件，能够提供抑制发光效率的降低的光源装置。另外，能够使光源装置的荧光轮的旋转低速。其结果，能够抑制荧光轮的旋转所必要的驱动装置的耗电、噪声，抑制从该驱动装置的发热。
本发明的形态十二所涉及的投影装置的特征在于，包括：上述形态十一的光源装置；显示元件；光源侧光学系，将来自所述光源装置的光导光到所述显示元件；以及投影侧光学系，来自所述显示元件的投影光投影到被投影体。
根据上述的构成，通过使用本发明的形态所涉及的光学元件，能够提供抑制发光效率的降低的投影装置。
本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围中能够进行各种变更，将分别公开在不同的实施方式中的技术方案适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围中。而且，通过将各实施方式中分别公开的技术手段组合能够形成新的技术特征。
实施例
〔评价例1〕透光性热传导层3的膜厚与照射中心区域21的温度之间的关系
对本发明的形态所涉及的光学元件1中的，透光性热传导层3的膜厚与照射中心区域21的温度之间的关系，进行由计算机模拟解析。
图16以及图17示出在实施例模拟所使用的层叠模式的示意图。图16将沿着发热部203的最大的平面的平面规定为xy平面，定义正交坐标系，以使将发热部203的xy平面中的中心成为x＝0，y＝0。分别与x轴方向、y轴方向正交的方向规定为z轴方向。图17是将在图16所示的实施例的模式所使用的层叠模式在x＝0，y＝0切断的1/4(相等于xy平面中的第一象限)的模式。如图16至图17所示，按照固定保持于25度的定温板202(10mm×10mm)、热传导片201(10mm×10mm×0.5mm)、不透光性热传导层4(10mm×10mm×0.5mm)、荧光体层2(5mm×5mm×0.025mm)、透光性热传导层3(5mm×5mm)的顺序，使用在z轴方向层叠的模式。层叠模式设为放置于25度气氛的状态。不透光性热传导层4的材设为铝。
在荧光体层2内设置有发热部203(0.5×0.5mm×0.02mm)。发热部203的发热量以中心(x＝0，y＝0)变高的方式设定为四阶段。然后，将透光性热传导层3的热导率设为具备在后面描述的图20的(A)所示的温度依赖性的热导率。对将透光性热传导层3的膜厚设为0μm、15μm、25μm、50μm、100μm时的，达到荧光体层2的最高温度的区域(相等于图18的箭头部分，照射中心区域21)的温度进行比较。图18的(A)是示出荧光体层2的温度分布的图，图18的(B)是其放大图。
图19示出通过模拟来计算的测量温度。在图19中，“膜厚”示出透光性热传导层3的膜厚，“温度”是示出达到荧光体层2的最高温度的区域(相等于图18的箭头部分，照射中心区域21)的温度。
如图19所示，理解了透光性热传导层3的膜厚变厚，则达到荧光体层2的最高温度的区域(相等于照射中心区域21)的温度变低。由此，理解了能够抑制光学元件1的发光效率的降低。
〔评价例2〕透光性热传导层3与荧光体层2的热导率以及照射中心区域21的温度之间的关系对本发明的形态所涉及的光学元件1中的，透光性热传导层3与荧光体层2的热导率以及照射中心区域21的温度之间的关系，与评价例同样，进行由计算机模拟。对透光性热传导层3的传导率高于荧光体层2的传导率的情况与透光性热传导层3的传导率低于荧光体层2的传导率的情况中的，达到荧光体层2的最高温度的区域(相等于图18的箭头部分，照射中心区域21)的温度进行比较。将透光性热传导层3的膜厚设为15μm。另外，作为参考，也对在不存在透光性热传导层3的情况下的荧光体层2的达到最高温度的区域进行模拟。
图20是示出通过模拟来计算的测量温度。在图20中，“荧光膜”示出在不存在透光性热传导层3的情况下的模拟结果。“表面涂＿高热传导”示出透光性热传导层3的热导率高于荧光体层2的传导率时的模拟结果。“表面涂＿低热传导”示出透光性热传导层3的热导率低于荧光体层2的传导率时的模拟结果。
如图20所示，理解了在透光性热传导层3的热导率高于荧光体层2的传导率的情况下，达到荧光体层2的最高温度的区域(相等于照射中心区域21)的温度变低。
图21示出评价例2中的，由在不存在透光性热传导层3的情况下的模拟(荧光膜)的荧光体层的温度分布。图22示出评价例2中的，由透光性热传导层3的热导率高于荧光体层2的传导率时的模拟(表面涂＿高热传导)的，荧光体层的温度分布。图23示出评价例2中的，由透光性热传导层3的热导率低于荧光体层2的传导率时的模拟(表面涂＿低热传导)的，荧光体层的温度分布。
如图21至23所示，理解了不存在透光性热传导层3，则照射中心区域21的温度会上升(图21)。另外，理解了图22与图23比较，透光性热传导层3的热导率高于荧光体层2的传导率时，能够抑制照射中心区域21的温度上升。

Claims (12)

1.一种光学元件，其包括：
荧光体层，通过从光源出射的激励光激励且出射荧光；
透光性热传导层，形成于所述荧光体层的被激励光照射的面；以及
不透光性热传导层，所述荧光体层的形成于与被所述激励光照射的面相反一侧的面，
所述透光性热传导层的热导率是所述荧光体层的热导率以上。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，
所述荧光体层至少具有粘合剂与荧光体粒子，
所述透光性热传导层将构成所述粘合剂的材料作为主要成分。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于，所述透光性热传导层覆盖被激励光照射的区域的一部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其特征在于，在所述透光性热传导层中，不被激励光照射的区域的平均厚度厚于被激励光照射的区域的平均厚度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学元件，其特征在于，
所述透光性热传导层还形成于所述荧光体层的侧面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学元件，其特征在于，
在所述透光性热传导层的侧面以及不被所述激励光照射的区域中的至少一部分还形成有热传导层。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其特征在于，
所述不透光性热传导层具有取得荧光的荧光取出孔。
8.根据权利要求7所述的光学元件，其特征在于，
在所述荧光取出孔具备荧光取出部件。
9.一种车辆用前照灯具，其包括：
权利要求1至6中任一项所述的光学元件；
光源，向所述光学元件出射激励光；以及
反射器，具有使从所述光学元件出射的荧光反射的反射面，
所述反射面将从所述光学元件出射的荧光以在固定方向平行地出射的方式出射。
10.一种车辆用前照灯具，其包括：
权利要求7或8所述的光学元件；
光源，向所述光学元件出射激励光；以及
反射器，具有使从所述光学元件出射的荧光反射的反射面，
所述光源从所述透光性热传导层侧照射入射光，
所述反射器的反射面使从所述不透光性热传导层出射的荧光反射，以在固定方向平行地出射。
11.一种光源装置，其包括：
光源，出射激励光；
荧光轮，在从所述光源出射的激励光通过的周向的至少一部分敷设有权利要求1至8中任一项所述的光学元件；以及
驱动装置，使所述荧光轮旋转。
12.一种投影装置，其包括：
权利要求11所述的光源装置；
显示元件；
光源侧光学系，将来自所述光源装置的光导光到所述显示元件；以及
投影侧光学系，来自所述显示元件的投影光投影到被投影体。
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