KR19990067283A - 조명용 수직 공동 표면 방사 레이저 어레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면 적외선(infrared) 및 가시 광선(visible light) 파장 모두에서 조명(illumination)용으로 사용되는 수직 공동 표면 방사 레이저들(vertical cavity surface emitting lasers)("VSCEL"s)의 어레이가 제공된다. 각각 서로 다른 파장의 광선을 생성하는, 몇 개의 다른 어레이들(21 내지 26)을 사용하여, 기존의 조명 소스(lighting sources)를 대체할 수 있다. 본 발명에 의하면 공지된 조명 기법보다 적은 전력이 소모되고, 동작 수명이 더 길어진다.

Description

조명용 수직 공동 표면 방사 레이저 어레이
본 발명은 반도체 발광 장치(semiconductor light emitting devices) 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 발방 다이오드(light emitting diodes)("LED"s) 및 수직 공동 표면 방사 레이저(vertical cavity surface emitting lasers)("VCSEL"s)에 관한 것이다.
오늘날, 전기는 주거, 상업 및 공공 조명을 위해 가장 널리 사용되고 있다. 대략적으로 평가를 해보면, 모든 전기의 대략 30 내지 40%는 조명(lighting)에 사용되고 있다. 조명 효율의 커다란 향상은 잠재적으로 큰 경제적 혜택을 제공할 것이다.
비록 20 세기 초반 50년 동안에는 조명 효율이 크게 향상되었지만, 유감스럽게도, 지난 25년 동안은 백열등(incandescent lamps) 및 형광등(fluorescent lamps)과 같은 공지된 조명 기법에 단지 약간의 진보가 있었을 뿐이다. 지난 20년 동안에는 단지 LED만이 현저하게 향상되어 왔으며(그러나, LED당 대략 1 lm), 이것은 영역 조명을 위한 단순한 경제적 대안은 아니다.
합리적인 비용으로 변환 효율(conversion efficiency)을 향상시키는 새로운 조명 기법이 절실히 요구된다.
발명의 요약
제 1 실시예에서, 본 발명은 각각 850 nm 및 980 nm의 파장에서 광선을 생성하는 30 내지 100 개의 GaAlAs 또는 GalnAs VCSEL들의 2 차원 어레이를 포함한다. 각각의 VCSEL은 단일의 전류 소스(current source)로부터 병렬로 구동된다. 발생될지도 모를 눈의 손상을 피하기 위해, 각각의 레이저는 비교적 적은 양의 전력, 이 경우에는 3 mW를 생성한다. 이 어레이는 IrDR 표준과 같은, 그러나, LED를 이용하여 취득할 수 있는 속도보다 고속으로, 적외선(infra-red)("IR") 무선 통신을 위해 사용될 수 있다. 또한, IR LAN 또는 상호 작용 TV(interactive TV)도 본 발명의 실시예를 이용할 수 있다.
제 2 실시예에서, 단일의 하우징(housing)내에 함께 어셈블되고, 각각 서로 다른 가시 광선 파장(visible light wavelength)에서 동작하는 복수의 VCSEL 어레이가 각각의 VCSEL 소자 마다 낮은 전력에서 병렬로 구동된다. 각각의 VCSEL 어레이들의 서로 다른 파장은 색도 다이어그램(chromaticity diagram)의 경계를 커버하며, 매우 높은 효율의 백색 영역 조명 소스(white area lighting source)가 생성된다.
이들 실시예는 이하 기술된 도면들을 참조하여 상세히 기술될 것이다.
도 1은 IR 통신에 사용하기 위한 본 발명의 제 1 실시예를 도시하고 있다.
도 2는 영역 조명 장치로서 사용하기 위한 본 발명의 제 2 실시예를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 공지된 조명 시스템과 호환가능한 패키지내에 통합하는 방법을 도시하고 있다.
바람직한 실시예의 상세한 설명
VCSEL 및 이를 제조하는 방법은 알려져 있다. 예를 들면, 미국 특허 출원 제 5,359,618 호 및 제 5,164,949 호를 참조하면 된다. 또한, 데이터의 디스플레이를 위해 VCSEL을 2 차원 어레이내에 형성하는 방법도 알려져 있다. 미국 특허 출원 제 5,325,386 호 및 제 5,073,041 호를 참조하면 된다.
최근, 샌디아 국립 연구소(Sandia National Laboratories)는 전력으로부터 광 자속(optical flux)으로 50%의 변환 효율(5 mA의 전류 및 2 V의 전압으로부터 5 mW의 광 전력(optical power))을 갖는 VCSEL을 발표하였다. 샌디아의 VCSEL은 GaInAs 물질 시스템을 이용하여, 980 nm의 파장 및 대략 8 내지 10 마이크론(microns)의 직경을 갖는 광선을 생성하였다.
850 nm에서 동작하는 GaAlAs의 VCSEL 어레이(1x8)가 제조되어 왔다. 본 발명자는 VCSEL을 단일의 소스로부터 병렬로 동작시켜, 이들 어레이를 실험하였다. 비록 이들 어레이는 샌디아의 VCSEL의 50%의 변환 효율에 비해 단지 15 내지 25%의 변환 효율에서 동작하지만, 이들 어레이는 VCSEL의 커다란 어레이가 열 손실 없이 병렬로 동작할 수 있음을 입증한다. 열 손실은 단일 전력의 트랜지스터에서 사용된 에미터 핑거들(emitter fingers)의 어레이내의 하나의 에미터 핑거가 전류를 "호그(hog)"하여, 트랜지스터를 파괴시키는 가속 주기(accelerating cycle)에서 그 동작 온도를 상승시키고, 더 많은 전류를 소모시킬 때, 초기 전력 트랜지스터에서 발생된다. 본 발명자는 전술한 사항이 바람직하지 않으면, 각각의 VCSEL에서의 브래그 반사기(Bragg reflectors)의 직렬 저항이 디바이스를 안정시키고, 전류 호깅(hogging)을 방지한다고 믿는다.
이들 VCSEL을 병렬로 동작시킴으로써, 광 전력 소스(optical power source)가 취득된다. 도 1에 도시된 제 1 실시예에서는, 중심 대 중심(center-to-center)이 40 μm 떨어진 대략 10 μm VCSEL의 어레이가 20 × 20 mil 칩(13)상에 제조된다. 12 × 12의 레이저 어레이는 쉽게 수용된다. 전체 128 개의 레이저들은 5 × 5 mil 본딩 영역(bonding area)(15)을 가능하게 한다. 각각의 레이저가 2 mW의 광 자속을 전달하면서 2 mA 및 2 V에서 동작하면, 어레이에 대한 전체 입력 전력은 0.5 W이며, 광 출력 전력은 대략 0.25 W이다. 나머지 0.25 W는 열로서 제거될 것이다.
열을 제거하는 것은 간단한 일이다. 레이저가 GaAs 기판상에 제조되면, 열 저항(thermal resistance)은 10 μm 원(circle)으로부터 기판까지의 확산 항(spreading term) 및 레이저와 칩의 뒷면 사이의 열 저항의 선형 항(linear term)을 포함한다. 0.25 W의 열 흐름이 있는 경우, 확산 저항의 온도가 1.4oC 상승되고, 기판의 온도도 전체 칩과 관련된 4.3oC의 온도 상승에 2.9oC 더 추가된다. 화학 증기 증착(chemical vapor deposition)("CVD") 성장형 다이아몬드, AIN 또는 보통의 구리와 같은 열 확산 기판상에 칩을 탑재하면 커다란 온도 상승없이 열의 흐름이 제어된다.
또한, VCSEL은 열 확산 기판상에 아래를 향하도록 탑재될 수 있으며, 이것은 칩내의 온도 상승을 더 감소시킬 것이다. 이 경우, 기판을 통해 광선이 추출될 것이다. 980 nm에서, GaAs 기판은 투명하다. 보다 짧은 파장에서, 기판은 구조를 GaP 기판에 본딩하는 웨이퍼에 의해 대체되어야 한다.
GaAlAs로부터 제조되고, 850 nm에서 방사하는 LED는 입증된 100%의 내부 양자 효율(internal quantum efficiency)을 갖고 있다. 도 1에 도시된 것과 유사한 어레이에서의 VCSEL 설계를 적절하게 최적화하면, 50% 이상의 전력 변환 효율을 얻을 수 있다. 이러한 광 전력 소스로 인해 공지된 IR LED에서 가능한 속도보다 빠른 속도에서 IR 통신을 할 수 있다. 이들은 IR LAN 및 상호 작용 TV를 가능하게 할 수 있다. 다른 가능한 응용에서는 보안 조명(security illumination)을 위해 어레이를 이용한다.
VCSEL 어레이에 대한 가장 중요한 응용은 가시 광선 스펙트럼의 서로 다른 부분에서 광선을 각각 생성하는 직렬의 어레이를 이용하는 조명이다. 샌디아 국립 연구소는 GaAlInP 물질 시스템으로부터 제조된 적색 VCSEL을 발표하였다. 이들 VCSEL은 단일의 VCSEL을 위해 635 내지 680 nm로부터의 파장 및 8 mW 만큼 높은 전력 레벨에서 광선을 생성한다. 최상의 장치에 대한 변환 효율은 대략 15%이다. 가시 광선 스펙트럼의 녹색 및 청색 부분에서, GaInN 장치는 광 펌핑(optical pumping)에 의한 레이저 생성을 입증해 왔으며, 녹색/청색 파브리 페로 레이저(Fabry-Perot lasers)는 ZnSe 물질 시스템으로 입증을 해왔다. 비교적 가까운 장래에는, 파브리 페로 레이저 및 VCSEL에 GaInN이 사용될 것이다.
980 nm에서 동작하는 VCSEL에 대해 입증된 동일한 변환 효율을 적색으로부터 청색까지의 임의의 가시 광선 파장에서 얻을 수 있다고 가정한다. 그 후, 전술한 IR VCSEL 칩은 레이저의 동일한 영역 밀도를 갖는 1 × 1 mm의 크기로 되어, 단조명 가시 광선 조명(monochromatic visible light illumination) VCSEL 어레이 칩을 제공할 수 있다. 레이저당 2 mA에서 동작하는 대략 500 개의 레이저를 갖는 이 칩은 50%의 변환 효율에서 1 W의 광 자속을 가질 것이다. 560 nm에서, 이러한 칩은 680 lm의 광속(luminous flux)을 생성할 것이다. 칩은 1 A의 입력 전류 및 2 V의 전압 인가시, 340 lm/W의 광 효율(luminous efficiency)을 가질 것이다.
6 개의 VCSEL 칩으로부터 백색 광선 소스(white light source)가 형성되고, 각각의 칩은 1 W의 광 자속을 가지며, 475 nm(청색광)와 625 nm(적색광) 사이의 동일하게 분리된 파장에서 광선을 생성한다.
파장(nm) 자속(lm) 475 77 505 343 535 622 565 665 595 473625 218백색 2398
표 1은 6 개의 VCSEL 에레이 및 12 W의 입력을 갖는 VCSEL 조명 소스에 대한 파장/자속 관계를 도시하고 있다. 12 W의 입력을 갖는 이 광선 소스는 대략 2400 lm의 광 자속을 생성할 것이다. 그 효율은 대략 299 lm/W이다. 표 2에는 비교할만한 자속 레벨의, 기존의 백색 광선 소스와의 비교가 도시되어 있다. 2400 lm의 자속은 170 W의 백열 전구의 자속과 동등하다.
도 2는 VCSEL 어레이들(21 내지 26)을 포함하는, 이러한 백색 광선 조명 소스(20)의 개략도를 도시하고 있다. 각각의 VCSEL 어레이는 서로 다른 파장의 가시 광선을 생성한다. 제 1의 바람직한 실시예에서, 이들 어레이는 표 1에 리스트된 파장에서 광선을 생성할 것이다. VCSEL 어레이들은 제어기(35)를 통해 전원(30)에 차례로 접속된다. 최소한, 전원(30)은 모든 VCSEL 어레이의 각각의 레이저들을, 레이저를 생성하는데 필요한 최소한의 전류에서 병렬로 구동할 수 있어야 한다. 제어기(35)는 사용자가 각각의 어레이로부터 및 동시에 모든 어레이로부터 다소의 광선 출력을 제어할 수 있도록 허용함으로써 동작의 유연성을 더 제공한다. 그렇게 하는데 있어서, 사용자는 그 최종적인 광선 출력 뿐만 아니라, 소스(20)의 색온도(color temperature)를 제어할 수 있다.
기술된 VCSEL 어레이의 백색 광선 조명 소스는 공지된 조명 소스에 비해 여러 가지 이점을 가질 것이다. 표 2에는 공지된 조명 기법에 대한 VCSEL 조명 소스의 효율상의 이점들이 요약되어 있다.
형태 효율(lm/W) VCSEL 이점 백열 14 15x (Incandescent) 할로겐 20 10x (Halogen) 형광 80 2.5x (Fluorescent) 금속 할로겐 화합물 80 2.5x (Metal Halide) 수은 40 5x (Mercury)
VCSEL 기반 광선 소스는 공지된 조명 소스에 비해 몇 가지 다른 이점들을 더 제공할 것이다.
샌디아에 의해 제조된 980 nm의 VCSEL 에레이로 테스트한 결과에 따르면, 이들 어레이는 0.5 내지 5.0 mW의 전력 범위에서 실질적으로 일정한 효율로 동작될 수 있다. 제어기(35)는 각각의 VCSEL 어레이들에 대한 구동 전류를 동등하고, 병렬적으로 감소시킴으로써, 이러한 디밍(dimming)에 영향을 미치는데 사용될 수 있다. 각각의 어레이의 VCSEL 소자들이 단일의 공통 음극(cathod)을 갖고, 복수의 독립적인 양극(anode)을 갖는 경우, 디밍의 범위는 더 확장될 수 있다. 이로 인해 VCSEL 어레이의 각 부분들이 독립적으로 턴 온(turn on) 및 턴 오프(turn off)될 수 있다. 단일의 어레이에 대해 10 개의 분리된 양극이 제조되었다고 가정하면, 어레이의 디밍 범위는 구동 전류의 감소와 함께 조합되어, 추가적인 10의 계수에 의해 확장될 수 있다. 이 확장된 디밍 범위로 인한 비용은 적으며, VCSEL 제조 공정 및 제어기 설계에 단지 약간의 변화가 있을 뿐이다. 기존의 광선 소스는 딤(dim)될 수 없거나, 만약, 딤될 수 없다면, 효율이 크게 저하되고, 할로겐등(halogen lamps)의 경우에는 동작 수명이 감소된다.
제어기(35)를 이용하여 도 2의 백색 광선 소스의 각각의 색 VCSEL 어레이에 대한 구동 전류를 변화시킴으로써, 광선의 색온도는 푸른 빛을 띤 차가운 백색(bluish cold white)으로부터 더 노랗고, 따뜻한 백색 또는 임의의 변형 또는 그들간의 조합이 될 수 있다. 따라서, 소스(20)는 전체 색도 다이어그램상에서 동작할 수 있다. 또한, 단지 약간의 추가적인 비용으로, 단일의 백색 광선 소스를 적어도 6 개의 다른 색의 단조명 광선 소스로서 사용할 수 있다. 전술한 디밍 능력과 조합하여, 색 및/또는 온도를 변화시키는 능력은 본 발명을 장식 또는 극장 조명을 위한 세계적인 소스로 만든다.
형광등은 UV 광선으로 형광체층(phosphor layer)을 유도하여 백색 광선을 생성한다. 형광체층은 거의 단조명의 3 개의 광선(적색, 녹색 및 청색)을 현저하게 생성하는 형광체의 혼합물이다. VCSEL 광선 소스는 조명 소스의 색 표현(color rendering)을 향상시키는 6 개의 광선을 이용할 것이다. 따라서, 전술한 30 nm 스텝을 갖는 6 개의 1 watt 칩 대신에 15 nm 광선 스텝을 갖는 12 개의 1/2 watt 칩을 갖는 조명 소스를 설계하는 것이 가능하다. 이러한 장치는 실제 존재하는 임의의 광선 소스의 색 표현 특성을 능가할 것이다.
기술된 백색 광선 소스는 VCSEL의 고유의 변조 속도를 가지며, 이것은 기가헤르쯔 주파수(gigahertz frequencies)에서 턴 오프 및 턴 온될 수 있다. 이것은 초당 기가비트의 율로 신호를 분배하는데 조명 소스를 사용할 수 있도록 한다. 본 발명은, 비디오와 같은 고속 신호가 광선 소스를 경유하여 브로드캐스트(broadcast)되고, 저속 신호는 기존의 전화선을 이용하는 저비용의 매우 비대칭적인 근거리 통신망(local area network)을 쉽게 구성할 수 있다. VCSEL 백색 광선 조명 소스가 조명 및 신호 송신 모두에 사용되는 식품점에서의 단방향 신호 분배 시스템(unidirectional signal distribution system)은 IR 또는 RF 브로드캐스트 시스템을 설치하지 않고도 광선 시스템을 통해 배터리 동력형 전자 선반 라벨(battery powered electronic shelf labels)이 갱신되도록 할 것이다. 일반적으로, 광 수신기(optical receivers)는 RF 수신기보다 단순하다. 본 발명을 이용할 경우, 조명 전력 레벨은 매우 높으며, IR 수신기보다도 단순한 가시 광선 수신기를 형성할 수 있다.
본 발명에 따라 형성된 광선 소스는 일반적으로 형광 광선 소스와 관련된 턴 온 지연과는 달리, "턴 온" 지연을 겪지 않는다. 또한, 이것은 수만 시간 동안 측정되는 수명을 가지며, 아마도 10 년 정도의 수명을 가질 것이다.
각각의 VCSEL로부터의 광 출력은 대략 10o의 편차를 갖는 조준 빔(collimated beam)이다. 이 빔은 조명이 요구되는 어느 곳에라도 자속을 효율적으로 재분배하기 위해, 낮은 비용의 광 표면으로 가로챌 수 있다. 광 스필링(optical spilling)이 불필요하거나 바람직하지 않은 곳에서, 이러한 특징은 기존의 등방성 고온 광선 소스(isotropic high temprature light sources)와 비교했을 때, 다른 2x 내지 5x 효율 향상을 제공한다.
VCSEL 어레이는 대략 실온에서 동작하므로, 광 표면은 매우 가까이에 안전하게 위치할 수 있다. 이로 인해 상업용 빌딩 또는 거주용 빌딩에서 플러쉬 실링 마운트(flush ceiling mounts)와 일치하는 매우 밀집된 평탄한 조명 픽스쳐(fixture)의 설계 및 형성이 가능하다.
조명을 위해 VCSEL을 사용하면 눈의 안전 문제(issue)가 증가된다. 일시적인 코히어런트 웨이브프론트(temporal coherent wavefront)를 갖는 광선은 눈을 통해 망막상의 회절이 제한된 스폿(spot)으로 쉽게 집속될 수 있다. 이 스폿에서의 전력 레벨이 대략 200 μm를 초과하면, 망막에 영구적인 손상을 초래할 수 있다.
VCSEL 어레이는 눈의 안전 문제를 해결하는 독특한 특징이 있다. VCSEL에서 각각의 소자의 직경이 20 내지 25 μm로 증가되면, 일시적인 코히어런스를 갖는 하나의 소자 때문에 VCSEL은 더 이상 레이저 광선을 생성하지 않는다. 방사 영역은 단일의 코히어런트 모드로 고정되지 않는 복수의 필라멘트(filaments)로 분리된다. 인접한 VCSEL이 대략 20 내지 50 μm로 분리되면, 어레이는 여러 개의 독립적인 레이저 처럼 동작한다. 일시적인 코히어런스는 각각의 소자의 자속으로 제한되며, 이것은 제 1의 바람직한 실시예에서 대략 2mW에서 각각 동작한다. 또한, 각각의 레이저 소자의 일시적인 코히어런스는 빔을 홀로그래프형 위상 시프트 표면(holograph-like phase shifting surface)으로 가로챔으로써 파괴될 수 있다. 1 W 레이저의 위상 코히어런스를 파괴해야 하는 대신에, 여러 개의 독립적인 2 mW 레이저의 코히어런스를 파괴할 필요가 있다. 따라서, 위상 코히어런스는 거의 4 차수의 크기와는 대조적으로, 단일 차수의 크기로 감소되어야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 광선 소스(20)는 공지된 소스 패키지에 맞도록 패키지될 수 있으며, 여기서, 광선 소스를 생성하는 표준 백열 스크루 인 광선 전구(incandescent screw-in light bulb)(100)는 쉽게 개량될 수 있다. 도 2로부터의 동일한 참조 번호를 사용하며, 적절한 VCSEL 어레이(21 내지 26)가 세라믹 기판(ceramic substrate)(27)상에 탑재되고, 제어기(35)에 의해 제어된다. 분리된 전원 소자(30)는 기판(27) 뒤에 위치하여, 소켓(socket)(28)을 통해 전력 소스로부터 전력을 수신한다. 제 1 빔 정형 렌즈(primary beam shaping optics)(40)는 VCSEL(21 내지 26)의 위상 코히어런스를 파괴하여 눈의 손상을 방지하는 뒷면의 광 표면(41) 및 그 위상 코히어런스가 파괴된 후 광선을 형성하는 앞 표면(42)을 갖는다. 제 2 빔 정형 렌즈(45)는 빔을 조준 및 집속하여 특정한 조명 응용에 적합하게 만든다. 제 2 빔 정형 렌즈(45)를 변경하여, 하나의 조명 소스가 여러 가지 다른 응용을 만족시키도록 할 수 있다.
전세계의 전기 소모는 대략 1조 2천억 달러의 경제적 가치가 있다. 대략 33 내지 40%는 조명을 위해 사용된다. 조명의 에너지 비용을 5 내지 10% 줄이면, 년간3천억 내지 4천억 달러의 경제적 효과를 얻는다.
30년의 기간 동안 조명 설치의 90%를 VCSEL 기반 광선 소스로 변환하면, 전기 생성에 대한 요구를 감소시켜, 전세계에 설치된 전기 생성 베이스를 증가시키지 않으면서도, 다른 비조명에 대한 전기 사용을 30년 동안 연간 1.0%의 비율로 증가시킬 것이다. 따뜻한 기후의 지방에서, VCSEL 어레이는 에어 콘디셔닝 시스템(air conditioning systems)에 의해 제거될 열을 덜 발생시키기 때문에, 보다 더 절약할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 적외선 조명 소스(infra-red illumination source)에 있어서,
    각각의 칩상에서 적외선을 방사하고, 적어도 병렬적으로 구동될 수 있도록 함께 접속되는 복수의 수직 공동 표면 방사 레이저 소자를 각각 포함하고, 직렬 및 병렬 접속의 조합에 의해 함께 접속되는 복수의 수직 공동 표면 방사 레이저 칩(vertical cavity surface emitting laser chips)과,
    상기 칩에 접속되어, 상기 소자에 구동 전류를 제공하는 전원(power supply)
    을 포함하는 적외선 조명 소스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 칩상의 상기 소자는 다른 칩상의 소자에 의해 생성된 것과는 다른 파장의 적외선을 생성하는 적외선 조명 소스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 칩상의 상기 소자는 700 내지 1000 nm 사이의 파장을 갖는 적외선을 생성하는 적외선 조명 소스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소자는 적어도 10 MHz의 주파수에서 변조될 수 있는 적외선 조명 소스.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 칩과, 조명되는 대상물 사이에 위상 파괴 광 시스템(phase destroying optical system)이 위치하며, 상기 위상 파괴 광 시스템은 시스템의 일시적 코히어런스(temporal coherence)를 감소시키는 적외선 조명 소스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 소스는 보안을 목적으로한 적외선 조명을 제공하기 위해 사용되는 적외선 조명 소스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각각의 소자는 음극(cathode) 및 양극(anode) 콘텍트(contact)를 가지며, 상기 칩상의 모든 소자의 음극 콘텍트는 공통으로 되고, 양극 콘텍트는 적어도 두 개의 분리된 양극의 그룹으로 형성되며, 그 후, 상기 소자에 대한 구동 전류의 감소와 상기 양극의 그룹들 중 적어도 하나에 접속된 소자들에 대한 턴 오프(turning off)를 조합함으로써 소스의 디밍(dimming)이 수행되는 적외선 조명 소스.
  8. 조명 소스에 있어서,
    각각의 칩상에서 사전결정된 파장의 레이저 광선을 생성하고, 적어도 병렬로 구동될 수 있도록 함께 접속되는 복수의 수직 공동 표면 방사 레이저 소자를 포함하는 복수의 수직 공동 표면 방사 레이저 칩과,
    상기 각각의 칩에 접속되고, 적어도 상기 모든 칩의 상기 모든 소자에 구동 전류를 병렬로 공급할 수 있는 전원과,
    상기 전원에 접속되어 상기 칩의 광선 출력을 제어하는 제어기
    를 포함하는 조명 소스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각각의 칩을 포함하는 상기 소자는 동일한 파장의 광선을 생성하고, 상기 각각의 칩에 의해 생성된 광선의 파장은 다른 모든 칩에 의해 생성된 파장과 다른 조명 소스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 칩으로부터 조합된 광선은 백색 광선(white light)을 형성하는 조명 소스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는 사용자 입력을 받아들일 수 있고, 사용자는 소정의 사전정의된 시간에 광선을 생성해야 할 칩을 지정하며, 그 후, 조명 소스는 각각의 칩 및 칩들의 임의의 조합에 의해 생성된 각각의 파장에서 조명을 제공할 수 있는 조명 소스.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 칩은 동시에 변조되어 정보를 송신하고, 조명을 생성할 수 있는 조명 소스.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 조명 소스와, 조명되는 대상물 사이에 위상 파괴 광 시스템이 위치하며, 상기 위상 파괴 광 시스템은 시스템의 각각의 레이저 생성 소자의 일시적 코히어런스를 감소시키는 조명 소스.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 전원은 제어기에 의해 조정되어 각각의 레이저 생성 소자에 가변 구동 전류를 동시에 제공할 수 있어, 상기 조명 소스가 딤(dim)될 수 있는 조명 소스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 조명 소스는 상기 칩상의 모든 소자에 단일의 음극 콘텍트를 형성하고, 복수의 양극 콘택트 그룹을 형성함으로써 더 딤될 수 있고, 상기 각각의 소자는 하나의 상기 양극 콘텍트 그룹에 접속되며, 상기 각각의 칩상에는 적어도 두 개의 양극 콘텍트가 존재하고, 상기 양극 그룹들 중 적어도 하나를 선택적으로 비활성화함으로써 디밍이 수행되는 조명 소스.
  16. 복수의 파장에서 영역 조명(area illumination)을 제공하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    각각 서로 다른 파장의 광선을 생성하는 복수의 수직 공동 표면 방사 레이저 어레이를 제조하는 단계와,
    적어도 상기 어레이내의 모든 수직 공동 레이저를 구동할 수 있는 전원에 상기 어레이를 동시에 병렬로 접속하는 단계와,
    상기 레이저에 의해 생성된 코히어런트 광선으로부터 발생될 수도 있는 손상을 방지하는 광 확산 시스템(optical diffusing system)을 상기 어레이와, 조명되는 대상물 사이에 위치시키는 단계
    를 포함하는 영역 조명 제공 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 모든 어레이는 동일한 파장의 광선을 생성하여 단조명 영역 조명 소스(monochromatic area illumination source)를 제공하는 영역 조명 제공 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 어레이 및 전원은 상기 전원에 의해 상기 각각의 어레이에 인가된 전류를 조절할 수 있는 제어기에 더 접속되는 영역 조명 제공 방법.
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