光源装置、投影仪和照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术能够高效地处理从波长变换部件释放的热。本发明专利技术的光源装置包括：用于产生激励光的激励光光源；波长变换部件，其包括基板和设置在基板上的用于将激励光变换为荧光光的荧光体层；和聚光光学系统，其包括使激励光在荧光体层上聚光的聚光透镜，光源装置具有能够收容波长变换部件的壳体，激励光光源设置在壳体的外部，壳体的壁面具有供聚光透镜插入的透镜孔，壳体的内部空间被壳体的壁面和插入在透镜孔中的聚光透镜与壳体的外部空间隔离。

Light sources, projectors and lighting

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光源装置、投影仪和照明装置
本专利技术涉及光源装置和使用它的投影仪、照明装置。
技术介绍
在该
中，提出了对于从固体光源出射的激励光用荧光体变换为可见光而效率良好地发光的光源装置，作为其一例，在专利文献1中，公开了“光源装置包括：波长变换部件，其具有能够以规定的旋转轴为中心旋转的基板和含有荧光体的设置于基板的荧光体层；光源；聚光光学系统，其使从光源出射的激励光以在荧光体层上聚光的方式照射；和壳体，其形成为收纳波长变换部件并将波长变换部件与外部阻断的密闭空间(摘自摘要)”的结构。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-18762号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题因为在荧光体层中激励光被变换为荧光光时产生高热，所以存在要抑制壳体内的温度上升的要求。关于这一点，专利文献1中记载的光学装置中，因为在壳体内收容波长变换部件和光源，所以存在壳体内在由波长变换部件产生的热之外，由光源产生的热也封闭在其中的课题。进而，因为在壳体内收容波长变换部件和光源，所以壳体大型化，且由收容波长变换部件和光源的壳体构成的单元变得昂贵。因此，在波长变换部件或光源的任一者发生故障时以单元为单位更换时，存在维护费用变得昂贵的课题。本专利技术是为了解决上述课题而得出的，目的在于提供一种高效地处理从波长变换部件释放的热的光学装置、投影仪和照明装置。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题，本专利技术具有要求的权利范围所记载的结构。作为其一例，本专利技术的光源装置包括：用于产生激励光的激励光光源；波长变换部件，其包括基板和设置在所述基板上的用于将所述激励光变换为荧光光的荧光体层；和聚光光学系统，其包括使所述激励光在所述荧光体层上聚光的聚光透镜，所述光源装置具有能够收容所述波长变换部件的壳体，所述激励光光源设置在所述壳体的外部，所述壳体的壁面具有供所述聚光透镜插入的透镜孔，所述壳体的内部空间被所述壳体的壁面和插入在所述透镜孔中的所述聚光透镜与所述壳体的外部空间隔离。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种高效地处理从波长变换部件释放的热的光源装置、投影仪和照明装置。上述以外的本专利技术的目的、结构、效果用以下实施方式说明。附图说明图1是投影仪(投射型影像显示装置)的分解立体图。图2是光学引擎的略图。图3是表示荧光体轮壳体与光学引擎的接合状态的略图。图4是荧光体轮壳体的分解立体图。图5是荧光体轮壳体的A-A＇截面图。图6是表示荧光体轮的固定结构的说明图。图7是说明本实施方式的荧光体轮壳体的作用效果的图。图8A是表示荧光体轮壳体内的荧光体轮的收容位置和荧光体轮的旋转角速度和突起部的设置位置的图。图8B是表示函数f(Re,ε)和平均努赛尔数Nu的关系的曲线图的图。图9A是表示荧光体轮壳体的内表面的凹凸结构的形状例的图。图9B是表示安装了由图9A所示的涡旋形状的结构体构成的吸热部的例子的图。图10是表示将水冷套安装在荧光体轮壳体上的状态的分解立体图。图11是表示将水冷套安装在荧光体轮壳体上的状态的分解立体图(有壁面内管)。图12是投影仪的功能模块图。图13是表示投影仪的动作概要的图。图14是表示投影仪的工作模式、特别是通常工作时的模式的流程图。图15是表示投影仪的工作模式、特别是错误发生时的模式和缓冲模式的流程图。图16是说明从旋转的荧光体轮的基板来看的颗粒的位置的图。图17是说明从第二相对面中包括的二维坐标系来看的颗粒的位置的图。图18A是表示在荧光体轮壳体的内表面形成的吸热部的一例的图(由同心圆状的突起与辐射状线的突起的组合形成的吸热部)。图18B是表示在荧光体轮壳体的内表面形成的吸热部的一例的图(由同心圆状的突起与辐射状线的突起的组合形成的吸热部)。图18C是表示在荧光体轮壳体的内表面形成的吸热部的一例的图(由同心圆状的突起、辐射状线的突起和圆形的突起的组合形成的吸热部)。图18D是表示在荧光体轮壳体的内表面形成的吸热部的一例的图(将圆形的突起矩阵状地排列而成的吸热部)。具体实施方式以下，对于本专利技术的实施方式，参考附图进行说明。以下，对于本专利技术的荧光体部件和搭载了使用它的光源装置的投影仪，参考图1至图6进行说明。图1是投影仪(投射型影像显示装置)1的分解立体图。图2是光学引擎4的略图。图3是表示荧光体轮壳体43与光学引擎4的接合状态的略图。图4是荧光体轮壳体43的分解立体图。图5是荧光体轮壳体43的A-A＇截面图。图6是表示荧光体轮100的固定结构的说明图。图1所示的投影仪1在箱状的下壳体2中收容投影仪1的各构成部件，并将上壳体9盖在下壳体2上而构成。在下壳体2中，收容热管3、与热管3相邻设置的光学引擎4、使包括使用来自光学引擎4的出射光在面板上显示的影像信息的影像光出射的面板光学系统5、和包括使影像光放大投射的光学元件(透镜单元和凹面反射镜)构成的投影光学系统6。热管3的上部用形成了冷却导管7的导管罩8覆盖。如图2、图3所示，光学引擎4以将激光模块壳体41、颜色合成单元42和荧光体轮壳体43光学连接的状态排列设置。激光模块壳体41收容出射蓝色激光(激励光)的激光源411(参考图12)。激光模块壳体41中的与颜色合成单元42相反一侧的面与热管3相对。然后，由激光源411产生的热在激光模块壳体41的壁面中传导而向激光模块壳体41的外部释放，被热管3空气冷却。颜色合成单元42收容使激励光透射且使荧光光(黄色)反射的分色反射镜。荧光体轮壳体43收容将透过颜色合成单元42后的激励光变换为荧光光的荧光体轮100(参考图4)。荧光体轮100相当于波长变换部件。如图4、图5所示，荧光体轮壳体43具有与颜色合成单元42相对的第一壳体部件431和位于与颜色合成单元42相反一侧的第二壳体部件432，它们隔着橡胶密封垫433接合、密闭地形成。第二壳体部件432中，具有检测第二壳体部件432的外表面的温度的温度传感器400(参考图5)。本实施方式的荧光体轮壳体43的内部空间形成为密闭空间，所以在内部空间中产生的热向荧光体轮壳体43的外部空间散热的传热通路，经过荧光体轮壳体43的壁面的外表面。因此，荧光体轮壳体43的内部空间的温度变化与荧光体轮壳体43的外表面的温度变化相关性高。从而，使用温度传感器400检测的测量温度使荧光体轮100的转速增减，或者控制激光源411的输出，由此能够抑制荧光体轮壳体43的内部温度变得过高。关于该控制处理在后文中叙述。在荧光体轮壳体43内，按距离颜色合成单元42从近到远的顺序收容荧光体轮100、使荧光体轮100旋转的轮电动机101和电动机电路板102。电动机电路板102收容在第二壳体部件432的内表面上形成的长方形状的凹部中。如图6所示，轮电动机101经由凸缘(未图示)用螺栓104固定在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光源装置，其特征在于，包括：/n用于产生激励光的激励光光源；/n波长变换部件，其包括基板和设置在所述基板上的用于将所述激励光变换为荧光光的荧光体层；和/n聚光光学系统，其包括使所述激励光在所述荧光体层上聚光的聚光透镜，/n所述光源装置具有能够收容所述波长变换部件的壳体，/n所述激励光光源设置在所述壳体的外部，/n所述壳体的第一壁面具有供所述聚光透镜插入的透镜孔，/n所述壳体的内部空间被所述壳体的壁面和插入在所述透镜孔中的所述聚光透镜与所述壳体的外部空间隔离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180202 JP 2018-017662;20180913 JP 2018-1716131.一种光源装置，其特征在于，包括：
用于产生激励光的激励光光源；
波长变换部件，其包括基板和设置在所述基板上的用于将所述激励光变换为荧光光的荧光体层；和
聚光光学系统，其包括使所述激励光在所述荧光体层上聚光的聚光透镜，
所述光源装置具有能够收容所述波长变换部件的壳体，
所述激励光光源设置在所述壳体的外部，
所述壳体的第一壁面具有供所述聚光透镜插入的透镜孔，
所述壳体的内部空间被所述壳体的壁面和插入在所述透镜孔中的所述聚光透镜与所述壳体的外部空间隔离。


2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：
在所述壳体的外表面具有由翅片或凹凸形状的结构体构成的冷却部。


3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：
从所述波长变换部件的具有所述荧光体层的正面到所述第一壁面中的与所述正面相对的第一相对面的第一距离，大于从所述波长变换部件中的不具有所述荧光体层的背面到与所述背面相对的所述壳体的第二相对面的第二距离。


4.如权利要求3所述的光源装置，其特征在于：
在所述第二相对面上还具有大致多棱锥形状的突起部，该突起部在与从所述聚光透镜入射到所述壳体的内部空间的所述激励光相同的轴上具有顶点。


5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：
在所述壳体的内表面具有由翅片或凹凸形状的结构体构成的吸热部。


6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：
所述壳体还具有温度传感器，
所述温度传感器被设置成所述温度传感器的一部分或整体与所述壳体的外表面接触。


7.如权利要求3所述的光源装置，其特征在于：
所述波长变换部件包括形成为具有直径D的圆盘形状的基板和旋转驱动所述基板使其以规定的旋转轴为中心以旋转角速度ω旋转的电动机，
在雷诺数Re用下式(1)描述、间隙比用下式(2)描述、所述波长变换部件的平均努赛尔数Nu用下式(3)描述时，在横轴上对包括所述雷诺数Re和所述间隙比ε的函数f(Re,ε)作图且在纵轴上对所述平均努赛尔数Nu作图而得到的曲线图中，所述第二距离和所述旋转角速度ω满足达到所述曲线图的峰值的半值以上的条件，
[数学式1]









其中，
ν：空气的运动黏度
h：表面的传热系数
λ：空气的导热率。


8.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于：
所述平均努赛尔数Nu和所述函数f(Re,ε)用下式(4)描述：
[数学式2]





9.如权利要求3所述的光源装置，其特征在于：
所述第二距离在5.0mm以下。


10.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于：
所述吸热部的凹凸形状，是在二轴正交坐标系中用下式(6)描述的涡旋形状，其中所述二轴正交坐标系包含在与所述波长变换部件中的不具有所述荧光体层的背面相对的所述壳体的第二相对面中，
[数学式3]

【专利技术属性】
技术研发人员：新井祐俊，椎名浩，佐野健太郎，
申请(专利权)人：麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP