(57)【要約】【課題】発光強度を高めることができるプロジェクター用蛍光ホイール及びそれを用いたプロジェクター用発光デバイスを提供する。【解決手段】リング状の透明基板１１と、透明基板１１の上に設けられるリング状の蛍光体層１２とを備え、透明基板１１の厚みが、０．６ｍｍ以下であることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の透明基板と、
前記透明基板の上に設けられるリング状の蛍光体層とを備え、
前記透明基板の厚みが、０．６ｍｍ以下である、プロジェクター用蛍光ホイール。
【請求項２】
前記透明基板の厚みが、０．１ｍｍ以上である、請求項１に記載のプロジェクター用蛍光ホイール。
【請求項３】
前記透明基板が、ガラス基板である、請求項１または２に記載のプロジェクター用蛍光ホイール。
【請求項４】
前記蛍光体層は、ガラスマトリクスと、前記ガラスマトリクス中に分散した蛍光体とを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクター用蛍光ホイール。
【請求項５】
前記蛍光体層は、周方向に沿って複数の領域に分割されており、前記複数の領域に、互いに異なる種類の蛍光体が含まれている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクター用蛍光ホイール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクター用蛍光ホイールと、
前記蛍光ホイールの前記蛍光体層に励起光を照射する光源とを備える、プロジェクター用発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクター用蛍光ホイール及びプロジェクター用発光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターを小型化するため、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と蛍光体とを用いた発光デバイスが提案されている。例えば、特許文献１には、紫外光を発光する光源と、光源からの紫外光を可視光に変換する蛍光体層とを備える発光デバイスを用いたプロジェクターが開示されている。特許文献１においては、リング状の回転可能な透明基板の上に、リング状の蛍光体層を設けることにより作製した蛍光ホイールが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４１１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の蛍光ホイールを用いた発光デバイスは、発光強度が不十分であるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、発光強度を高めることができるプロジェクター用蛍光ホイール及びそれを用いたプロジェクター用発光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプロジェクター用蛍光ホイールは、リング状の透明基板と、透明基板の上に設けられるリング状の蛍光体層とを備え、透明基板の厚みが、０．６ｍｍ以下であることを特徴としている。
【０００７】
透明基板の厚みは、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【０００８】
透明基板としては、ガラス基板が挙げられる。
【０００９】
蛍光体層としては、例えば、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散した蛍光体とを有するものが挙げられる。
【００１０】
蛍光体層は、周方向に沿って複数の領域に分割されており、複数の領域に、互いに異なる種類の蛍光体が含まれていてもよい。
【００１１】
本発明のプロジェクター用発光デバイスは、上記本発明のプロジェクター用蛍光ホイールと、蛍光ホイールの蛍光体層に励起光を照射する光源とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プロジェクター用発光デバイスの発光強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態のプロジェクター用蛍光ホイールを示す斜視図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】透明基板の厚みが薄い場合の蛍光の反射状態を示す模式的断面図である。
【図４】透明基板の厚みが厚い場合の蛍光の反射状態を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の一実施形態のプロジェクター用発光デバイスを示す模式的側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態のプロジェクター用蛍光ホイールを示す斜視図である。
【図７】透明基板の厚みと蛍光ピーク強度との関係を示す図である。
【図８】透明基板の厚みが０．７２ｍｍの場合（ａ）と透明基板の厚みが０．２３ｍｍの場合（ｂ）における発光強度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態のプロジェクター用蛍光ホイールを示す斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１及び図２に示すように、蛍光ホイール１０は、リング状の形状を有している。蛍光ホイール１０は、リング状の透明基板１１と、その上に形成されたリング状の蛍光体層１２とから構成されている。本実施形態において、蛍光体層１２は、ガラスマトリクスと、その中に分散された蛍光体とから構成されている。本実施形態では、蛍光体として無機蛍光体が用いられている。
【００１６】
ガラスマトリクスは、無機蛍光体等の蛍光体の分散媒として用いることができるものであれば特に限定されない。例えば、ホウ珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラスなどを用いることができる。ガラスマトリクスの軟化点は、２５０℃〜１０００℃であることが好ましく、３００℃〜８５０℃であることがより好ましい。
【００１７】
蛍光体は、励起光の入射により蛍光を出射するものであれば、特に限定されるものではない。蛍光体の具体例としては、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体から選ばれた１種以上等が挙げられる。
【００１８】
透明基板１１は、光源から照射される励起光を透過させるものであれば特に限定されるものではない。したがって、透明基板１１における「透明」は、励起光に対して透明であるという意味である。透明基板１１としては、例えば、ガラス基板、結晶化ガラス基板、セラミックス基板、樹脂基板等を用いることができる。
【００１９】
本実施形態において、図２に示す透明基板１１の厚みｔは、０．６ｍｍ以下である。透明基板１１の厚みｔを０．６ｍｍ以下にすることにより、蛍光体層１２から出射される蛍光の発光強度を高めることができる。透明基板１１の厚みｔは、より好ましくは、０．４ｍｍ以下である。なお、透明基板１１の厚みｔが薄すぎる場合、蛍光ホイール１０の機械的強度が低下して、実用上取り扱いが難しくなるため、透明基板１１の厚みｔは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
【００２０】
本発明に従い、透明基板の厚みを０．６ｍｍ以下にすることにより、蛍光体層から出射される発光の強度を高めることができる理由について、詳細は明らかでないが、以下のように考えられる。
【００２１】
図３は、透明基板の厚みが薄い場合の蛍光の反射状態を示す模式的断面図である。図３に示すように、透明基板１１の反射面１１ａから入射した励起光１により、蛍光体層１２中の蛍光体１３が励起され、蛍光体１３から蛍光２が出射される。あるいは、波長変換されなかった励起光１が蛍光体層１２から透明基板１１に向かって出射される。蛍光体１３から出射され、透明基板１１に向かう蛍光２または蛍光体層１２から透明基板１１に向かう励起光１は、図３に示すように、透明基板１１の反射面１１ａで反射され、再び蛍光体層１２に入射する。
【００２２】
図４は、透明基板の厚みが厚い場合の蛍光の反射状態を示す模式的断面図である。図４に示すように、励起光１により蛍光体層１２中の蛍光体１３が励起され、蛍光体１３から蛍光２が出射される。あるいは、波長変換されなかった励起光１が蛍光体層１２から透明基板１１に向かって出射される。蛍光体１３から出射され、透明基板１１に向かう蛍光２または蛍光体層１２から透明基板１１に向かう励起光１は、透明基板１１の反射面１１ａで反射されるが、図４に示すように、透明基板１１の厚みが厚い場合、反射された蛍光２または励起光１は、透明基板１１から蛍光体層１２の外部に向かって出射される。
【００２３】
したがって、透明基板の厚みが厚くなると、蛍光体層から出射した光が外部に漏れ出る割合が多くなると考えられる。本発明に従い、透明基板の厚みを０．６ｍｍ以下とすると、蛍光体層から出射した光が外部に漏れ出る割合を減少させることができると考えられる。したがって、本発明によれば、発光強度を高めることができると考えられる。
【００２４】
図５は、本発明の一実施形態のプロジェクター用発光デバイスを示す模式的側面図である。本実施形態のプロジェクター用発光デバイス３１は、蛍光ホイール１０と、光源２０と、蛍光ホイール１０を回転させるためのモーター２１とを備えている。リング状の蛍光ホイール１０は、モーター２１の回転軸２２に、回転軸２２の中心軸Ｃを回転中心として周方向に回転するように取り付けられている。
【００２５】
光源２０から出射された励起光１は、蛍光ホイール１０の透明基板１１を通り、蛍光体層１２に入射する。蛍光体層１２に入射した励起光１は、蛍光体を励起し、蛍光体から蛍光２が出射される。光源２０の具体例としては、ＬＥＤ光源やレーザー光源などが挙げられる。
【００２６】
励起光として青色光を発光する光源を、光源２０として用いる場合、例えば、蛍光体層１２の蛍光体として、青色光で励起され、黄色光を発する蛍光体を用いることができる。蛍光体層１２から出射された光は、必要に応じて、フィルターによって所望の波長を有する光のみを取り出すことができる。リング状のフィルターを、回転軸２２に取り付け、蛍光ホイール１０と同期させて回転させ、出射光をフィルタリングしてもよい。
【００２７】
本実施形態において、蛍光ホイール１０は周方向に回転している。このため、光源２０から励起光１を受ける領域は常に移動しており、励起光１を受けて加熱しても、すぐに放熱される。したがって、蛍光ホイール１０の温度上昇を抑制することができる。
【００２８】
上記実施形態の蛍光ホイール１０では、蛍光体層１２の全面にわたって、同じ種類の蛍光体が含有されている。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されるものではない。以下に説明する実施形態のように、蛍光体層１２が、周方向に沿って複数の領域に分割され、各領域に互いに異なる種類の蛍光体が含まれていてもよい。
【００２９】
図６は、本発明の他の実施形態のプロジェクター用蛍光ホイールを示す斜視図である。図６に示す蛍光ホイール１０は、二組の第１の領域１２ａ、第２の領域１２ｂ、及び第３の領域１２ｃを有している。これらの領域は、図６に示すように、周方向に分割して設けられている。これらの領域を、例えば、赤色、緑色、または青色の光を蛍光として発光する領域に対応させ、蛍光ホイール１０をカラーホイールとして用いることができる。この場合においても、透明基板１１の厚みを０．６ｍｍ以下にすることにより、第１の領域１２ａ、第２の領域１２ｂ、及び第３の領域１２ｃから出射されるそれぞれの蛍光の発光強度を高めることができる。
【００３０】
（透明基板の厚みの影響について）
透明基板としてガラス基板を用い、透明基板の厚みが発光強度に与える影響について検討した。０．２３ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．５５ｍｍ、０．７２ｍｍの厚みを有する各基板を用いた。励起光として、波長４４５ｎｍの光を照射し、蛍光体層から出射された波長５４０ｎｍの蛍光ピークの強度を、蛍光体層の上に配置された直径１３ｍｍの積分球を用いて測定した。
【００３１】
図７は、透明基板の厚みと蛍光ピーク強度との関係を示す図である。図７の縦軸の蛍光ピーク強度は、０．７２ｍｍの厚みを有する基板を用いた場合の蛍光ピーク強度を１とした相対値である。図７に示す結果から明らかなように、透明基板の厚みが０．６ｍｍ以下になると、蛍光ピーク強度が高くなることがわかる。特に、透明基板の厚みが０．４ｍｍ以下になると、蛍光ピーク強度が著しく高くなることがわかる。
【００３２】
図８は、透明基板の厚みが０．７２ｍｍの場合（ａ）と透明基板の厚みが０．２３ｍｍの場合（ｂ）における発光強度を示す図である。図８からも明らかなように、透明基板の厚みが薄くなることにより、４８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の発光の強度が高くなっている。
【符号の説明】
【００３３】
１…励起光
２…蛍光
１０…蛍光ホイール
１１…透明基板
１１ａ…反射面
１２…蛍光体層
１２ａ〜１２ｃ…第１〜第３の領域
１３…蛍光体
２０…光源
２１…モーター
２２…回転軸
３１…プロジェクター用発光デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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