(57)【要約】  蛍光体ホイールは、ディスク（１０）と、ディスクに配置された蛍光体を備える波長変換層（１２）と、ディスク（１０）に配置されたインペラ（３０）と、を備える。インペラ（３０）は、翼として成形されたベーン（３２）を備える。ベーン（３２）のそれぞれは、ディスク（１０）が回転方向へ回転されたとき、ディスク（１０）及び波長変換層（１２）を横切る外向きの気流を生じさせるように配向されている。波長変換層（１２）は、ディスク（１０）のインペラ（３０）よりも大きな半径方向位置に配置されてもよく、任意に、環状波長変換層（１２）であってもよい。動作中、光源（２０）は、ディスク（１０）が回転している間、波長変換層（１２）に当たるポンプビーム（２２）を出力するように配置されている。
2021531492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクと、
前記ディスクに配置された蛍光体を有する波長変換層と、
前記ディスクに配置されたインペラと、を備え、
前記インペラは、翼として成形されたベーンを備え、各ベーンは、前記ディスクが回転方向へ回転されたとき、前記ディスク及び前記波長変換層を横切る外向きの気流を生じさせるように配向されている、蛍光体ホイール。
【請求項２】
前記ベーンは翼として成形され、各翼は、前記ディスクにおいて、前記翼の後縁部の半径方向内向きに配置された前縁部を有し、各ベーンは、前記ディスクが前記回転方向へ回転されたとき、前記ディスク及び前記波長変換層を横切る外向きの気流を生じさせるように配向されている、請求項１に記載の蛍光体ホイール。
【請求項３】
前記翼の前記前縁部は丸い前縁部であり、前記翼の前記後縁部は鋭い後縁部である、請求項１又は２に記載の蛍光体ホイール。
【請求項４】
前記翼は、前記丸い前縁部と前記鋭い後縁部との間に位置する最大横断面を更に有する、請求項３に記載の蛍光体ホイール。
【請求項５】
前記波長変換層は、前記ディスクの前記インペラよりも大きな半径方向位置に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項６】
前記波長変換層は、環状波長変換層を備える、請求項５に記載の蛍光体ホイール。
【請求項７】
前記波長変換層は、前記ディスクの単一の側面に配置され、前記インペラはベーンを備え、前記インペラの全てのベーンは、前記波長変換層と同じ前記ディスクの側面に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項８】
前記ベーンは、前記ディスクの第１側面に配置された第１組のベーンと、前記ディスクの前記第１側面と反対側の前記ディスクの第２側面に配置された第２組のベーンと、を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項９】
前記ベーンは、接着剤によって前記ディスクに接着されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１０】
前記ディスクは板金を備え、前記ベーンは、前記ディスクから突出し、板金打ち抜きによって形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１１】
前記ベーンは、ベーン材料を前記ディスクに堆積することによって形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１２】
前記インペラは、前記インペラが配置された前記ディスクの表面から２．０ｍｍ以下突出する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１３】
前記ディスクと動作可能に連結され、前記ディスクを前記回転方向へ回転させる電気モータを更に備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１４】
前記波長変換層に当たるポンプビームを出力するように配置された光源を更に備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１５】
前記光源は、５００ｎｍ以下の最大スペクトルピークを有する青色光又は紫外線を含むポンプビームを出力し、
前記蛍光体は、５００ｎｍ以上の１つ以上のスペクトルピークを有する波長変換光を放射する、請求項１４に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１６】
前記光源は、レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１４又は１５に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１７】
前記波長変換層は、セリウム置換イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウム置換テルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ：Ｃｅ）、又は、ユーロピウム置換オルトケイ酸バリウム（ＢＯＳ）のうちの１つ以上を有する黄色蛍光体と、セラミック、シリコーン、エポキシ樹脂、又は、プラスチックを有するバインダと、を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の蛍光体ホイール。
【請求項１８】
電気モータを用いてディスクを回転方向へ回転させ、
前記ディスクを前記回転方向へ回転させながら、前記ディスクに配置された蛍光体を有する波長変換層を光ポンピングし、波長変換光を発生させ、
前記ディスクを前記回転方向へ回転させながら、前記ディスクに配置された翼形状ベーンを有するインペラを用いて前記ディスクに配置された前記波長変換層を横切る気流を駆動させ、
前記インペラは、前記ディスクを前記回転方向へ回転させることによって動作する、波長変換方法。
【請求項１９】
前記翼形状ベーンは、丸い前縁部及び鋭い後縁部を有する、請求項１８に記載の波長変換方法。
【請求項２０】
前記翼形状ベーンは、前記丸い前縁部と前記鋭い後縁部との間に位置する最大横断面を更に有する、請求項１９に記載の波長変換方法。
【請求項２１】
前記波長変換層は、前記ディスクの前記インペラよりも大きな半径方向位置に配置され、前記インペラは、前記ディスクを越え前記波長変換層を横切る前記気流を外向きに加速させるように翼として成形されたベーンを備える、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の波長変換方法。
【請求項２２】
前記光ポンピングは、５００ｎｍ以下の最大スペクトルピークを有する青色又は紫外線を使用し、前記波長変換光は、５００ｎｍ以上の１つ以上のスペクトルピークを有する、請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の波長変換方法。
【請求項２３】
蛍光体を有する波長変換層をディスクに配置し、
翼形状ベーンを有するインペラを前記ディスクに配置又は形成する、蛍光体ホイールの製造方法。
【請求項２４】
前記翼形状ベーンは、丸い前縁部及び鋭い後縁部を有する、請求項２３に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記翼形状ベーンは、前記丸い前縁部と前記鋭い後縁部との間に位置する最大横断面を更に有する、請求項２４に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記インペラを前記ディスクに配置又は形成することは、
接着剤を用いて前記インペラのベーンを前記ディスクに接着すること、
前記インペラのベーンを形成するベーン材料を前記ディスクに堆積すること、又は、
板金打ち抜きによって前記インペラのベーンを形成すること、のうちの１つである、請求項２３〜２５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記波長変換層を前記ディスクに堆積することは、
（ｉ）前記波長変換層を形成する材料を前記ディスクに堆積させる、
（ｉｉ）前記波長変換層を前記ディスクに接着させる、のうちの１つからなる請求項２３〜２６のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、照明技術、蛍光体ホイール技術、及び、関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体ホイールは、（例えば）青色光を黄色光に変換するための波長変換装置である。蛍光体ホイール構成では、蛍光体は、金属又は他の熱伝導性材料からなる回転ホイールの周辺部に堆積される。光源（例えば、青色レーザ）は、高パワー光（例えば、いくつかの設計では、ワット、数十ワット、又は、数百ワット以上のパワー範囲の青色光）を蛍光体に用いる。蛍光体は、入射光（例えば、青色光）の一部又は全部を波長変換光（例えば、黄色光）に変換する。「静的」蛍光体に対する蛍光体ホイールの利点は、熱がホイールの環状周辺部に分配され、それによって蛍光体の加熱作用が低下することである。
【０００３】
本明細書は、いくつかの改良点を開示する。
【発明の概要】
【０００４】
開示された一態様では、蛍光体ホイールは、ディスクと、ディスクに配置された蛍光体を有する波長変換層と、ディスクに配置されたインペラと、を備える。インペラは、翼として成形されたベーンを備え、各ベーンは、ディスクが回転方向へ回転されたとき、ディスク及び波長変換層を横切る外向きの気流を生じさせるように配向されている。いくつかの実施形態では、波長変換層は、ディスクのインペラよりも大きな半径方向位置に配置され、任意に、環状波長変換層であってもよい。ディスクと動作可能に連結され、ディスクを回転方向へ回転させる電気モータを更に設けることもできる。更に、波長変換層に当たるポンプビームを出力するように配置された光源を設けることもできる。光源は、例えば、レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。フルカラー又は白色光用途では、光源が５００ｎｍ以下の最大スペクトルピークを有する青色又は紫外線を備えるポンプビームを出力し、蛍光体が５００ｎｍ以上の１つ以上のスペクトルピークを有する波長変換光（例えば、非限定的な例として、黄色、赤色、及び／又は、緑色ピーク）を放射することが有益であり得る。
【０００５】
別の開示された態様では、波長変換方法は、電気モータを用いてディスクを回転方向へ回転させ、ディスクを回転方向へ回転させながら、ディスクに配置された蛍光体を有する波長変換層を光ポンピングし、波長変換光を発生させ、ディスクを回転方向へ回転させながら、ディスクに配置された翼形状ベーンを有するインペラを用いてディスクに配置された波長変換層を横切る気流を駆動させる。インペラは、ディスクを回転方向へ回転させることによって動作する。
【０００６】
別の開示された態様では、蛍光体ホイールの製造方法が開示される。この方法は、蛍光体を有する波長変換層をディスクに配置し、翼形状ベーンを有するインペラをディスクに配置又は形成する。波長変換層をディスクに堆積することは、（ｉ）波長変換層を形成する材料をディスクに堆積させること、（ｉｉ）波長変換層をディスクに接着させること、のうちの一方からなってもよい。インペラをディスクに配置又は形成することは、１つの実施形態では、接着剤を用いてインペラのベーンをディスクに接着することである。インペラをディスクへ配置又は形成することは、別の実施形態では、インペラのベーンを形成するベーン材料をディスクに堆積させることである。インペラをディスクへ配置又は形成することは、別の実施形態では、板金打ち抜きによってインペラのベーンを形成することである（この実施形態では、ディスクは典型的には板金を備える）。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、蛍光体ホイールの正面図を図式的に示す。
【図２】図２は、図１に示された断面Ｓ−Ｓを図式的に示す。
【図３】図３は、電気モータに動作可能に連結され、光源によって光ポンピングされる図１及び図２の蛍光体ホイールの斜視図を図式的に示す。
【図４】図４は、図１〜３の蛍光体ホイールのインペラの１つの翼形状ベーンの拡大図を図式的に示す。
【図５】図５は、図１〜３の蛍光体ホイールを製造及び使用するためのいくつかの適切な製造及び動作プロセスを図式的に示す。
【図６】図６は、図１〜３の実施形態のインペラの変形例の正面図を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
先に述べたように、蛍光体ホイールは、蛍光体が配置される環状周辺部に熱を分配させることによって、静的蛍光体と比較して、蛍光体の加熱作用を低下させる。しかしながら、蛍光体ホイールは、加熱作用を完全に排除するのではなく、蛍光体は、蛍光体ホイールを採用するいくつかの市販の波長変換装置において、９０℃を超える温度に到達することができる。一般的に、このような加熱作用は、光入力パワーの増大（例えば、蛍光体をポンピングするためにより高パワーのレーザを使用）、及び／又は、ホイール直径の減少及び結果としてホイール周辺部の環状経路長の減少によって増加することが予想され得る。ホイール直径の減少は、小型化が有益である特定の用途において有利であり得る。このような蛍光体の加熱作用は有害効果を有し得る。有害効果は、例えば、波長変換効率の低下（例えば、熱消光）、及び／又は、蛍光体及び／又は蛍光体バインダの経時的で潜在的な熱劣化である。熱誘導破損の別の形態では、蛍光体をホイールに結合するために使用される接着剤に亀裂が生じたり、接着剤が結合強度を失ったりすることもある。例えば、温度が１８５℃より高くなると、いくつかの種類の蛍光体含有波長変換層をディスク基板に結合する際に使用されるシリコーン接着剤が破損し始めることが観察されている。
【０００９】
本明細書に開示される実施形態では、蛍光体ホイールは、ディスクと、ディスクに配置された蛍光体を有する波長変換層と、ディスクに配置されたインペラと、を備える。インペラは、ディスクが回転方向へ回転されたとき、波長変換層を横切る気流を駆動する。このアプローチは、波長変換層の対流冷却を提供するために、モータによって蛍光体ホイールに適用される既存の回転起動力を有利に活用する。インペラは、典型的には、例示的な実施形態において、翼として形成されたベーンを備える。いくつかの実施態様において、各ベーンは、ディスクにおいて、後縁部の半径方向内向きに配置された前縁部を有する翼として形成されている。各インペラベーンは、ディスクが回転方向へ回転されたとき、ディスク及び波長変換層を横切る外向きの気流を生じさせるように配向されている。このようにして、蛍光体層の直接対流冷却が得られる。翼形状は、典型的には、丸い前縁部と鋭い後縁部とを有し、丸い前縁部と鋭い後縁部との間のある点において最大横断面を有することもある。より詳細な形状は、特定の気流特性を提供するために選択される。
【００１０】
動作中、ディスクは、電気モータを使用して回転方向（例えば、時計回り又は反時計回り）に回転される。ディスクを回転方向へ回転させながら、ディスクに配置された蛍光体を有する波長変換層は、光ポンピングされ、波長変換光を発生させる。上述のように、回転によって、光学ポンプビーム、例えば、いくつかの実施形態では、ワット〜数百ワットの範囲のレーザビームによって堆積された熱は、環状経路に拡散される。環状波長変換層が大きな半径、例えば、ディスクの周辺部又はその近傍に配置される場合、この環状経路の長さは、熱分布を最大にするように最大化される。付加的に、ディスクを回転方向へ回転させながら、気流は、ディスクに配置されたインペラを用いてディスクに配置された波長変換層を横切って駆動される。インペラは、回転方向へディスクの回転によって動作する。したがって、対流冷却は、インペラによって課されるある量の追加の抗力を除いて、蛍光体ホイールの既に課された回転によって自由に得られる。この抗力は、インペラを薄く構成することによって減少させることができる。インペラの構成は、例えば、いくつかの実施例では、インペラが配置されたディスクの表面からインペラを２．０ｍｍ以下突出させること、及び／又は、インペラを高度に空気力学的にし、最小抗力を課すこと、例えば、本明細書に記載されたいくつかの例示的な実施形態では、翼としてベーンを形成すること、である。
【００１１】
図１〜図３を参照すると、上記設計の例示的な蛍光体ホイールは、正面図（図１）、断面図（図１に示された断面Ｓ−Ｓを示す図２）、及び、電動化及び光ポンピングを更に有する斜視図（図３）で示される。蛍光体ホイールはディスク１０を備える。ディスク１０には、典型的には、バインダ材料に配置された蛍光体を有する波長変換層１２が配置されている。ディスク１０は、例えば、板金等からなる円形の金属板であってもよい。ディスク１０には他の材料（例えば、プラスチック、セラミック）も考えられる。ディスク１０は、好ましくは、高い熱伝導率を有し、波長変換層１２の伝導放熱を提供する。
【００１２】
上述のように、波長変換層１２は、典型的には、バインダ材料に含まれた蛍光体を備える。例示的な例では、蛍光体は、短波長光（例えば、５００ｎｍ以下の最大スペクトルピークを有する青色光又は紫外線）を波長変換光（例えば、黄色光、又は、別の例として、それぞれ緑色及び赤色光成分を出力する蛍光体の混合物、例示的な実施形態では、波長変換光は、５００ｎｍ以上の可視スペクトルにおいて１つ以上のスペクトルピークを有する）に変換するように動作する。波長変換層１２を形成するために、蛍光体は、所望の光変換量の提供に有効な濃度で光透過性バインダに適切に分散される。いくつかの非限定的な例として、いくつかの適切な黄色蛍光体は、セリウム置換イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウム置換テルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ：Ｃｅ）、ユーロピウム置換バリウムオルトシリケート（ＢＯＳ）、又は、青色光をより長波長の可視光、例えば、黄色光に変換するように動作する他の適切な蛍光体を有する。バインダは、例えば、セラミック、シリコーン、エポキシ樹脂、プラスチック（例えば、スチレン、スチレン‐アクリル共重合体、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート）を有することもできる。
【００１３】
図３に示されているように、動作中、波長変換層１２が配置されたディスク１０は、例示的な駆動シャフト１６又は他の適切な回転継手によってディスク１０に動作可能に連結された電気モータ１４によって、回転方向Ｒ（例えば、いくつかの実施形態では時計回り、又は、他の実施形態では反時計回り）へ回転される。（モータ１４及びシャフト１６は、他の図示の構成要素と区別するために、図３において点線で描かれていることに留意されたい）。１つの設計では、図３に示すシャフト１６は、ディスク１０の中央開口部１７に機械的に接続されており、これは図１及び図２に示されている。しかしながら、これは、モータ１４及びディスク１０の単なる１つの非限定的な例示的な動作結合にすぎない。動作結合（図示せず）の別の非限定的な例として、ディスクは開口部を有さず、シャフトは、溶接されてもよいし、又は、別の方法ではディスクに連結されてもよい。
【００１４】
ディスク１０を回転方向Ｒへ回転させながら、波長変換層１２は、光源２０によって光ポンピングされ、波長変換光を発生させる。光源２０は、例えば、レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。ポンプビーム２２は、波長変換層１２に当たり、波長変換光２４を生成する。図１〜図３の蛍光体ホイールは、ディスク１０が波長変換光（典型的にポンプ光２２に対しても必ずしもそうとは限らない）に対して反射性を有する反射性蛍光体ホイールであり、他の実施形態（図示せず）では、蛍光体ホイールは、ディスクが波長変換光（任意に、ポンプ光）に対して光学的透過性を有する透過性蛍光体ホイールであってもよい。完全な光源のために、適切な光学系を設けることもでき、波長変換光２４を収集し、導くこともできる。図３の例示的な例では、このような適切な光学系は、ポンプ光２２を通過させ（即ち、透過性を有する）、波長変換光２４を反射させる波長選択ミラー２６を備える。変形アプローチでは、出力光が反射ポンプ光２２の一部を含むことになる場合、波長選択ミラー２６は、ポンプ光２２に対しても部分的に反射性を有することができる。例示的な波長選択ミラー２６は単なる例であり、蛍光体ホイールと共に従来使用されている任意の種類の集光／誘導光学系は、意図される商業的用途に適するように使用され得る。
【００１５】
引き続き図１〜図３、更に図４を参照すると、蛍光体ホイールは、ディスク１０に配置されたインペラ３０を更に備える。インペラ３０は、ディスク１０がモータ１４によって回転方向Ｒへ回転されたとき、ディスク１０に配置された波長変換層１２及びディスク１０を横切る外向きの気流Ｆを駆動する。インペラ３０を用いることにより、気流Ｆは、外側に配向され、すなわち、ディスク１０の回転中心から離れた外向き半径方向へ原則流れ成分を有する。このアプローチにより、波長変換層１２の直接対流冷却が達成される。例示的なインペラ３０は、外向きの気流Ｆを駆動するベーン３２を有する。例示的な実施形態では、ベーン３２は翼として形成されている。図４は、いくつかの設計に適した例示的な翼形状ベーン３２を示す。翼形状は、丸い前縁部３４及び鋭い後縁部３６を有する。図１に最もよく見られるように、各翼は、ディスク１０において、後縁部の半径方向内向きに配置された前縁部を有する。また、例示的な翼は、丸い前縁部３４と鋭い後縁部３６との間に位置する最大幅の最大横断面３７（図４において最大幅Ｗｍａｘとして示される）を有する。各ベーン３２は、ディスク１０が回転方向Ｒへ回転されたとき、波長変換層１２及びディスク１０を横切る外向きの気流を駆動するように配向されている。図３において、気流Ｆは、いくつかの破線によって示されているが、ディスク１０の面のほとんど又は全てに延在することが理解されるであろう。更に、図３の気流Ｆを示す例示的な線は直線であるが、気流は、ある程度の曲率を有してもよく、即ち、インペラ３０によって与えられる気流は、半径方向へディスク１０の中心から正確に離れて方向付けられることはなく、むしろ、接線方向の流れ成分も有していることから曲線であってもよいことが理解されるであろう。インペラ３０によって与えられる正確な気流パターンは、インペラ３０のベーン３２の詳細な形状及び位置、並びに、回転方向Ｒにおけるディスク１０の回転速度に依存し、場合によっては、湿度、空気圧等の他の要因に補助的に依存することもある。ベーン３２の詳細な形状及び配置の設計は、例示的な例によって、様々な設計のための気流のコンピュータシミュレーションを有する公知のインペラ設計技術を用いて適切に実行され、満足する設計を特定する。
【００１６】
図４に最もよく示されているように、例示的なインペラ３０における翼形状ベーン３２の使用は、ある種の利点を有する。翼の丸い前縁部３４は抗力を減少させる。翼は空気力学的であり、周辺の気流速度が最大になり、騒音が低く、抗力が低いためにモータ１４に働く逆トルクも低い。しかしながら、ベーンは、所望の気流Ｆを与えるように設計された曲率を有する湾曲リブ形状ベーンとして成形されるなど、翼以外の形状を有することができる。
【００１７】
インペラ３０は、典型的には、ディスクが（正しい）回転方向Ｒへ回転されたとき、波長変換層１２及びディスク１０に所望の気流Ｆを提供するように設計されていることを理解されたい。逆方向への回転の場合、インペラ３０は、波長変換層１２及びディスク１０に依然として何らかの有益な気流を提供することもできるが、気流を生成する効率は低下し、加えて、その効果は、ディスク１０の中心に向けて熱を引き込むことになるであろう。
【００１８】
例示的な蛍光体ホイールでは、波長変換層１２は、ディスク１０の単一の側面に配置され、インペラ３０はベーン３２を備え、インペラ３０の全てのベーン３２は、波長変換層１２と同じディスク１０の側面に配置される。これにより、インペラ３０によって生成された全ての気流Ｆは、波長変換層１２を確実に通過する。
【００１９】
特に図２を参照すると、変形例では、インペラは、ディスクの第１側面（波長変換層１２も配置される側面）に配置された第１組のベーン３２を有する第１インペラ３０と、ディスク１０の「裏面」にある（第２）インペラ３０Ｂと、を備える。第２インペラ３０Ｂは、ディスクの第１側面と反対側のディスク１０の第２側面に配置された第２組のベーン３２Ｂを備える。インペラ３０Ｂは、図２において点線で示されている。第２インペラ３０Ｂを有することは、任意であり、変形例を形成することが強調される。
【００２０】
図１〜図３の例示的な実施形態では、波長変換層１２は、ディスク１０のインペラ３０よりも大きな半径方向位置に配置されている。これは、インペラ３０の最外半径において最速の対気速度を有するように気流Ｆを設計することができる（例えば翼形状ベーン３２を用いて）点において有益である。また、例示的な配置により、波長変換層１２を切れ目のない連続環状リングとして形成することができる。これにより、波長変換光２４に連続的な出力を提供することができる。しかしながら、他の考えられる実施形態では、蛍光体をインペラのベーンの間に部分的に又は全体的に配置することもできる。これは、例えば、蛍光体が時間領域多重化（ＴＤＭ）フルカラーディスプレイのための赤色、緑色、及び、青色光の時間シーケンスを提供するために、赤色、緑色、及び、青色パッチ（各色に適切な蛍光体及び／又は反射体を有する）として配置される場合に適切であり得る。
【００２１】
例示的な実施形態では、気流Ｆは、モータ１４の反対側、すなわちインペラ３０が配置されている側面と同じ側面からインペラ３０内に引き込まれる（ここでは、第２インペラ３０Ｂは省略される）。変形例では、気流通路３８（図３参照）が任意に設けられる。この気流通路を介して、空気をモータ側からディスク１０を通ってインペラ３０内に引き込むことができる。
【００２２】
ここで図５を参照して、図１〜図３の例のような蛍光体ホイールを製造し、使用するための例示的なアプローチを説明する。ディスク１０は、板金４０のディスクから打ち抜かれるか、又は、適切なセラミック又はプラスチックのシート素材から切断される。動作４２中、光変換層１２は、（例えば、スパッタリング又は他の堆積技術を用いて）ディスク１０に堆積されるか、又は、接着剤のような接着性材料を用いてディスク１０に接着される。インペラ３０を形成するために、ベーン３２は適切なアプローチによって形成される。例示的な図５では、適切なベーン形成アプローチの３つの非限定的な例が示されている。第１アプローチ（即ち、動作）４４では、インペラベーン３２は、接着剤又は他の適切な接着性材料を使用してディスク１０に接着される。このアプローチにおけるベーン３２は、ディスク１０に接着される別の構成要素として製造される。非限定的な例として、ベーン３２は、アルミニウム素材のような金属素材から機械加工され、ディスク１０に接着されてもよい。このディスクは、例えば、この特別な実施形態ではアルミニウムディスクであってもよい。
【００２３】
別の第２アプローチ（即ち、動作４６）では、ディスク１０は、ディスクから突出し、板金打ち抜きによって形成される板金から作られている。任意の適切な板金打ち抜きアプローチを使用して、板金を適切に変形させ、ベーン３２を規定することができる。適切な板金打ち抜きアプローチは、例えば、板金パンチング、板金プレスである。板金打ち抜きは、単に、板金を変形させてベーン３２を形成するか、又は、部分的に板金を破壊し、ベーン３２を規定する部分的に離脱したタブ等を形成することができる。
【００２４】
別の第３アプローチ（即ち、動作）４８では、ベーン３２は、ベーン材料をディスク１０の表面に直接堆積させることによって形成される。このアプローチの非限定的な例として、ベーン３２は、翼又は他の所望のベーン形状を形成するために接着剤を調合又は印刷することによって作ることができる。
【００２５】
ベーン３２を形成するために、典型的には、別のアプローチ４４、４６、４８（又は他のアプローチ）のうちの１つのみが採用されることが理解されるであろう。更に、波長変換層１２を作成する動作４２と、動作４４、４６又は４８との順序を逆にすることができる。即ち、波長変換層１２をベーン３２の前に、又は、その逆に形成することができ、ベーン３２を波長変換層１２の前に形成することができる。
【００２６】
引き続き図５を参照すると、製造プロセスは動作５０によって継続される。この動作中、ディスク１０（現在は波長変換層１２及びそれに配置されたベーン３２を有する）は、例えば、図３に示すように駆動シャフト１６を介して、モータ１４に動作可能に固定される。次いで、蛍光体ホイールは、動作５２によって示されるように波長変換を行うために使用されることもできる。動作５２中、例えば、モータ１４を動作させてディスク１０を回転方向Ｒへ回転させ、同時に光源２０によって放射されたポンプビーム２２を光変換層１２に当てる。このようなことが生じると、回転は、インペラ３０を自動的に動作させ、冷却を行う。
【００２７】
インペラ３０は、好ましくは、薄い部品であり、例えば、インペラが配置されるディスク１０の表面から２．０ｍｍ以下突出し、いくつかの実施形態では、０．５〜１．５ｍｍ突出（即ち、厚さを有する）する。しかしながら、インペラ３０のより大きい又はより小さい厚さ（即ち、突出量）も考えられる。一般的に、より大きな突出量（厚さ）は、モータ１４の増加抗力及び大きな設計を犠牲にして、空気との接触をより多くし、従って、より効率的な対流冷却を提供する。一方、より小さな突出量（厚さ）は、空気との接触をより少なくし、より効率的でない対流冷却を提供するが、モータ１４の抗力減少及びより薄い設計の利益を提供する。十分に薄い場合、インペラ３０は、周囲のシステムを変更することなく、既存の蛍光体ホイールに後付けすることもできる。
【００２８】
開示された設計は、実際には縮小されている。実際に構成された蛍光体ホイールでは、ディスク１０の直径は６５ｍｍであった。波長変換層１２の幅（横方向、即ち、ディスク１０の平面を横切る方向）は、４ｍｍ〜５ｍｍであった。インペラベーンは、図４に示すような形状とした。図１及び図３に示すように、ベーン３２の数は１０であった。ベーン３２は、機械加工されたアルミニウムで作られ、１．３ｇの全てのベーンの総重量を有していた。気流速度の大まかな測定は、ベーン３２の取り付けの有無にかかわらず、ディスク１０の外径付近で行った。ベーン３２が取り付けられていない状態において、対気速度（即ち、風速）は、１０８００ＲＰＭの回転速度で５．３ｍ／ｓであった。ベーン３２が取り付けられた状態において、１ｍｍの厚さが追加され（追加されたインペラ３０の厚さのために）、対気速度は、１０８００ＲＰＭで１０．５ｍ／ｓ、７２００ＲＰＭで６．５ｍ／ｓに増加した。ベーン３２を追加すると、騒音は２ｄＢＡに増加した。考慮されたプロジェクタシステムを適用するために、１００Ｗのポンプレーザパワーが波長変換層１２に適用されることになる。ベーン３２を追加した後、出力光パワーは変わらなかったが、変換材料の温度は９７℃から８２℃に低下し、インペラ３０によって効果的な冷却がもたらされたことを示している。
【００２９】
再び図３を参照し、さらに図６を参照すると、インペラ３０の別の例が示されている。この実施形態では、ベーン３２は、中央リング６０に接着又は溶接されている。例えば、ベーン３２及び中央リング６０は、アルミニウム合金等で作ることができる。このアプローチは、ベーン３２が最初に接着、溶接等によって中央リング６０に適切に取り付けられ、次いでアセンブリ３２、６０がディスク１０に接着、溶接、又は、他の方法で取り付けられることから、モジュール式製造を容易にする。更に、この実施形態におけるベーン３２は、中央リング６０の厚さによってディスク１０から離間されている。これにより、ディスクが回転方向Ｒへ回転されたとき、ディスク１０及び波長変換層１２を横切る外向きの気流を有益に改善することができる。
【００３０】
本発明は、好ましい実施形態を参照して記載されてきた。前述の詳細な説明を読み、理解すると、修正及び変更が生じることもある。これら例示的な実施形態は、そのような修正及び変更が請求の範囲及びその均等物の範囲に包含される限りにおいて、それら全てを含むと解釈されることを意図している。
【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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【国際調査報告】
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