KR20120095437A - 발광다이오드를 이용한 내부 수집 반사 광학체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드(LED)를 사용하는 광학 시스템에 관한 것이다. 광 출력은 고 굴절율을 갖는 재료로 형성된 광학 요소와 결합된다. 광과 고 굴절율 재료의 결합은 광의 원추각을 상당히 감소시킨다. 이에 본 발명의 시스템은 매우 큰 효율을 갖으며, 발광다이오드(LED)에서 생성된 광의 거의 모두가 의도된 목적물로 지향되도록 한다.

Description

발광다이오드를 이용한 내부 수집 반사 광학체{Internal Collecting Reflector Optics For LEDs}
본 발명은 전체적으로 발광다이오드(LED)에서 조사된 광을 수집하고 제어하는 것에 관한 것이다.
더욱 구체적으로, 본 발명은 발광다이오드(LED)에서 조사된 광의 넓은 각도 방출을 제어하여, 광의 고도로 조절된 광선을 생성하는 것에 관련된다.
수많은 제품들은 광원으로부터 조사되는 광의 효율적인 수집 및 제어를 필요로 한다. 라이브 공연, 특별한 이벤트 및 높은 구조물을 비추기 위한 서치라이트에 요구되는 유형의 평행 광선(collimated beam)을 생성하기 위하여, 고도의 제어가 요구된다. 서치라이트는 제논 아크(xenon arc) 유형의 램프를 광원으로 사용하고, 광을 수집하고 광향 및 광선의 각도를 제어하기 위하여 깊은 포물선형 반사물을 사용한다. 이러한 방법은 다년간 사용되었고, 심지어 전구가 발명되기 이전부터 사용되었다.
이러한 유형의 종래의 기술의 서치라이트는 일반적으로 그것의 아크(arc)의 간극보다 훨씬 큰 반사물을 필요로 한다. 1000 와트의 제논 램프는 제논 램프의 대부분의 광을 직경 1 밀리 미터의 구체내에 생성한다. 고도로 평행화된(collimated) 광선을 생성하기 위하여, 20 인치의 직경을 갖는 반사물이 전형적으로 사용된다. 비록 제논 광원은 막대한 양의 광을 좁은 영역에 생성하나, 이러한 유형의 램프의 효율은 저조하다. 1000 와트의 램프는 오직 전기 에너지의 와트 당 35 루멘(lumens)을 생성할 수 있을 뿐이다.
이러한 램프의 다른 결함은 오직 몇 천 시간에 불과한 그 수명이다. 마지막으로, 제논 광원은 높은 압력의 가스로 채워진다. 제논 램프를 교체하는 사람은, 서치라이트를 다루는 동안에, 보호 의류를 착용하고 안면 보호 장비를 착용할 필요가 있다.
제논 라이트 시스템의 또 다른 단점은, 광학면 상에 먼지의 퇴적의 결과로 인한 성능의 감소이다. 라이트가 전형적으로 강제 공기 냉각(forced-air cooling)을 필요로 하는 사실에 의해, 이러한 퇴적은 더욱 심화된다. 제논 시스템은 먼지가 퇴적될 수 있고 출력을 감소시킬 수 있는 적어도 4개의 표면을 갖는다. 이러한 표면들의 첫 번째는 램프 자체의 표면이다. 두 번째는 반사물의 표면이다. 세 번째 및 네 번째는 창의 내부 및 외부이다. 이러한 네 개의 표면들 중의 어느 표면 상에 있는 오직 적은 양의 먼지일 지라도, 이는 시스템의 광 출력을 현저하게 감소시킨다.
서치라이트 생산자는 포물선형(deep parabolic) 반사물을 사용하는데, 이는전반적인 시스템의 저조한 효율을 더욱 악화시킨다. 램프에서 생성되는 많은 광은 포물선형 반사물의 개방 단부의 전면으로 방출되고, 반사물에 부딪치는 광에 의해 생성되는 평행 광선에는 기여하지 않는다.
서치라이트의 제조자들은 발광다이오드(LED)를 그들의 서치라이트의 광원으로서 사용하고 싶어 한다. 발광다이오드(LED)는 제논 광원처럼 높은 강도의 광을 생성하지 못한다. 낮은 강도의 발광다이오드(LED) 광으로 인해서 제논 시스템과 같은 출력을 위해서는 훨씬 더 큰 반사물을 필요로 하게 된다. 몇몇 경우에서, 발광다이오드(LED)를 사용하는 것은 제논 광원을 포함하는 시스템에서 사용된 반사물의 크기의 열배 크기인 반사물을 필요로 할 것이다. 요약하면, 현재의 제논 베이스의 광 시스템들의 주된 단점은 그것들의 짧은 수명, 시스템 운영상의 위험 및 그것들의 낮은 효율에 있다.
발광다이오드(LED)로부터의 광을 수집하고 제어하기 위한 광학 시스템은 통상적으로 종래의 반사물과 굴절력이 있는 광학체를 결합한다. 이러한 유형의 시스템의 전형적인 예시는 도 1에 도시되어 있다. 비록 이러한 유형의 시스템은 발광다이오드(LED)로부터의 모든 광을 수집하는 데에 있어서 효율적일지라도, 출력을 제어하는 능력은 제한된다. 시스템의 반사물 부분에 의해 수집되는 광은, 광이 반사물로부터 멀어짐에 따라, 전체적으로 고른 원추각(cone angle)을 갖는다. 이러한 예시에서, 원추각은 3.9도 내지 4.5도이다. 굴절력있는 광학체는(즉, 렌즈를 통과하여 전달되는 광)은 훨씬 더 큰 원추각을 갖고, 이 원추각은 41도 이다. 그러므로, 서치라이트 시스템에 있어서, 굴절력있는 광학체로 부터의 광은 서치라이트 광선에 기여하지 못하고, 잡광(spill light)을 생성한다.
도 1의 종래의 시스템의 다른 내재적인 결함은 출력 광이, 렌즈와 반사물이라는 두 개의 소스(source)로부터 조사된다는 것이다. 렌즈로부터의 광의 성질은 반사물로부터의 광의 성질과는 상당히 다르다. 그러므로, 두 소스(source)로부터의 출력을 동시에 최적화하는 것은 상당히 어렵다. 렌즈로부터의 광 출력에 긍정적인 영향을 갖는 출력 제어 수단은 반사물로부터의 광 출력에 부정적인 영향을 갖는 경향이 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
종래의 반사물 광학체의 다른 변형(variation)은 포물선형 반사물의 초점에 발광다이오드(LED)가 위치된 램프이다. 발광다이오드(LED)의 표면에 직교하는 출력은 포물선의 축을 따라 지향된다. 발광다이오드(LED)로부터의 광은 반구형의 방향으로 방출되어, 법선에 대하여 + 90도 및 -90도로 방출된다. 포물선형 반사물은 방출된 광 전부를 수집하고, 대부분의 광을 의도된 방향으로 유도한다. 발광다이오드(LED) 및 그것의 장착물들은, 차단되지 않았다면, 의도된 방향으로 진행하였을 광의 일부를 흡수한다. 이러한 흡수는, 발광다이오드(LED)가 포물선형 반사물에 의해 반사되는 광의 출력 경로 내에 있기 때문에, 발생한다.
전기는 광을 생성하기 위하여 발광다이오드에 공급되어야만 하는데, 이는 열을 생성한다. 발광다이오드(LED)를 냉각하기 위하여, 발광다이오드(LED)로부터의 열을 반사물의 뒤에 있는 열 수집체(heat sink)로 전도시키는 열 파이프가 사용된다. 이러한 요소들은 또한 광의 일부를 흡수하는데, 이로써 광조사 시스템의 효율은 더욱 감소된다.
발광다이오드(LED) 광 시스템의 반사물은 발광다이오드(LED)로부터의 반구형의 ±90도인 출력을 수집하기 위하여 대형화 될 것이 요구된다. 만일 원추각이 ±45도 보다 작아질 수 있다면, 반사물은 훨씬 작아질 수 있다. 종래의 기술 제품의 반사물의 출력 광선 각도가 반사물의 중앙으로부터 반사물의 가장자리까지의 거리의 함수로서 크게 변동한다. 광선 각도의 변동은, 반사물의 직경에 걸치는 광선 각도의 변동이 줄어들 때 요구되는 반사물보다 큰 반사물을 요구한다.
그러므로, 높은 효율을 갖고, 오물 및 먼지에 민감하지 않고, 출력 광선에 대해 높은 수준의 제어를 제공하고, 작은 패키지에 수용되는 광조사 시스템에 대한 요구가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 효율을 갖고, 오물 및 먼지에 민감하지 않고, 출력 광선에 대해 높은 수준의 제어를 제공하고, 작은 패키지에 수용되는 광조사 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들은 지향된 출력을 갖는 광학 시스템을 개시한다.
시스템은 광원을 제공하는 적어도 하나의 발광다이오드(LED)를 포함한다.
시스템은 광원의 출력 광의 원추각을 감소시키는 광학 요소를 더 포함한다.
광은 반사면에서 예각으로 반사된다. 반사된 광은 이후, 출력 광선을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예들은 지향된 출력을 갖고, 광학 시스템의 어레이를 포함하는 광조사 시스템을 개시할 수 있다.
각 광학 시스템은, 광원을 제공하는 적어도 하나의 발광다이오드(LED) 및 광원의 출력 광의 원추각을 감소시키는 광학 요소를 포함한다.
광은 반사면에 부딪치고, 광은 예각으로 반사면에서 반사된다.
반사된 광은, 이후, 출력 광선을 형성한다.
광학 시스템 어레이의 광선은 결합되어, 광학 시스템 출력 광선을 형성한다.
더하여, 본 발명의 다른 실시예들은 지향된 출력을 갖고, 광원을 제공하는 적어도 하나의 발광다이오드를 포함하는광학 시스템을 개시한다.
광원은 시스템의 출력 광의 경로 내에 위치된다.
광학 요소는 광원의 출력 광의 원추각을 감소시킨다.
반사면은 광원으로부터의 광을 예각으로 반사시킨다.
반사된 광은 시스템의 출력 광선을 형성한다.
도 1은 종래의 기술의 측면 단면도이다.
도 2는 예시적인 광학 시스템의 등각도이다.
도 3은 예시적인 광학 시스템의 측면 단면도이다.
도 4는 광선들이 도시된 예시적인 광학 시스템의 측면 단면도이다.
도 5는 다른 예시적인 광학 시스템의 측면 단면도이다.
도 6은 예시적인 광학 시스템 어레이의 등각도이다.
본 발명의 다양한 실시예들은 출력 광의 방향과 각도를 조절하는 시스템을 개시한다. 시스템의 출력은, 하나 또는 둘 이상의 발광다이오드(LED)에 의해 생성된 광의 상당히 높은 비율을 광이 비추어지도록 지정되는 물체로 지향시킴으로써, 전력 소모를 감소시킨다.
우선, 도 2 및 3을 참조하면, 광학 시스템(200)은 광 파이프(220)와 결합된 발광다이오드(LED) 조립체(210)를 포함한다. 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자에게 발광다이오드(LED) 조립체(210)의 유형 및 크기는 주어진 응용 분야에 사용되는 특정 광학시스템에 따라 변화될 수 있는 것으로 이해할 것이다. 발광다이오드(LED) 조립체(210)은, 발광다이오드(LED) 다이(die)(도 3의 310)로부터의 열을 전도하는 열 수집체 판(heat sink plate, 230)을 구비하여 도시된다.
발광다이오드(LED) 다이(310)는 몇몇 도면에서 단일 요소인 그림으로 도시되어 있으나, 발광다이오드(LED) 다이(310)는 복수의 다이들(dies)로부터 형성될 수 있다. 복수의 다이들이 발광다이오드(LED) 다이(310)를 형성하도록 사용될 때, 복수의 다이(die)들은 함께 접착될 수 있다.
광 파이프(220)는, 적어도 부분적으로는, 반사 재료가 라이닝된(lined) 튜브, 광섬유, 중공 라이트 가이드(hollow light guide), 형광 베이스 시스템(fluorescence based system) 및/ 또는 광 전달에 적절한 다른 장치로서 구현될 수 있다. 광 파이프(220)는 발광다이오드(LED) 다이(310)와 결합될 수 있고, 차례로 발광다이오드(LED) 다이(310)는 열 수집체 판(heat sink plate, 230)에 결합될 수 있다. 광 파이프(220)는 발광다이오드(LED) 다이(310)의 출사면에 광학적으로 결합될 수 있다. 광 파이프(220) 및 발광다이오드(LED) 다이(310)의 출사면이 겔(gel) 또는 접착제에 의해 광학적으로 결합될 때, 광 파이프(220) 및 발광다이오드(LED) 다이(310)이 접하는 면에서의 반사 손실과 마찬가지로, 발광다이오드(LED) 다이(310)의 몸체로부터의 반사 손실은 감소된다. 만일, 반사 손실이 치명적인 것으로 여겨지지 않는다면, 발광다이오드(LED) 조립체(210)는 발광다이오드(LED) 다이(310)과 광 파이프(220)의 제1 단부 사이에 좁은 공기 간극이 있도록 구성될 수 있다.
광 파이프(220)의 제2 단부는 광학 요소(240)와 광학적으로 결합될 수 있다. 광학 요소(240)는 횡단면이 원기둥인 형상일 수 있다. 광 파이프(220)와 발광다이오드(LED) 다이(310), 및 광 파이프(220)와 광학 요소(240)의 광학적 결합은 광 파이프(220)의 단부들에서의 광 손실을 감소시킨다.
광 파이프(220)내에서의 광 이동은 광 파이프(220)의 중심선에 대해 상대적으로 약 42도 내지 약 -42도 범위내에서 이동할 수 있다. 광 이동의 실제 각도는 광 파이프(220)의 굴절율 및 발광다이오드(LED) 다이(310)의 특정 출력에 의존될 것이다.
광 파이프(220)는 광을 광학 요소(240)로 이송한다. 광학 요소(240)는 단면이 원통형인 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형상 역시 활용될 수 있다. 광학 요소(240)은 광 파이프(220)와 동일한 굴절율을 갖을 수 있거나, 그렇지 않을 수 있다. 광학 요소(240)은 거의 1에 근접하는 공기의 굴절율 보다 훨씬 더 큰 굴절율을 갖을 수 있다. 아크릴의 굴절율은 약 1.49이고, 폴리카보네이트의 굴절율은 약 1.58이다. 몇몇 플라스틱들은 더 높은 굴절율을 갖고, 유리 재료들은 훨씬 더 큰 굴절율을 갖을 수 있다. 광학 요소(240)을 형성하기 위해 사용되는 재료의 굴절율이 커질수록, 광 파이프의 중심선(410)(도 4에 도시됨)에 대한 상대적인 광의 원추각은 좁아 질 수 있다. 폴리카보네이트로 형성되는 광학 요소에 대하여, 원추각은 약 ±39도 일 수 있다.
이제, 도 4를 참조하면, 광 파이프의 중심선(410)을 따라서 지향되는 발광다이오드(LED) 조립체(210)으로부터의 광은 광학 요소(240) 내부로 광이 유입되어도 동일한 방향으로의 진행을 계속할 것이다. 광학 요소(240) 내에서, 최종적으로, 광은 내부 반사면(250)과 교차할 것이다. 평행 광선에 대하여, 반사면(250)은 포물선형 일 것이다.
내부 반사면(250)의 형상은 출력 광선의 요구되는 특성에 따라서, 변동될 수 있다. 출력 광선은 평행하게 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 유형의 출력 광선이 요구될 수 있다. 반사면(250)은 출력 광선에 대해 다른 효과를 제공하기 위하여 타원체 또는 비구면 형상이 될 수 있다.
반사면(250)은 광학 요소(240)내에 내부 반사 효과를 생성한다. 반사면(250)은 광학 요소(240)의 표면을 고반사 재료로 코팅함으로써, 형성될 수 있다. 고반사 재료는, 예를 들어, 은, 알루미늄 또는 높은 성능의 간섭 코팅일 수 있다. 응용 분야에 적합한 코팅을 위하여 특정 재료를 선정하는 것은 개별적인 응용 분야 및 프로젝트의 예산 제한에 대한 요건을 고려한 공학적인 결정이다.
광 파이프의 중심선(410)과 반사면(250)의 교차는 반사면(250)의 중심점의 인근에서 일어날 수 있다. 중심선(410)이 반사면(250)의 중심점에 인접하도록 시스템(200)을 구성하는 것은 반사면(250)에 닿는 광의 양을 최대화한다.
시스템에서 사용되는 광학 요소가 고 굴절율의 재료로 형성되지 않는다면, 광 파이프를 떠나는 광의 원추각은 ±90도 범위 내일 것이란 점을 주목할 수 있다. 큰 원추각은 광 파이프의 출사면에서 굴절된 광에 의한 결과일 수 있다. 큰 원추각은 또한, 광 파이프가 아크릴로 만들어지고 고 굴절율이 아닌 광학 요소가 공기로 채워진 중공 요소인 경우에도 초래될 것이다.
광학 시스템(200)의 기하 구조는, 광이 광학 요소(240)을 떠나는 위치에 인접한 위치에서, 광이 광학 요소(240)을 침투하도록 하는 것일 수 있다. 유출구와 인접하도록 유입구를 위치시킴으로써, 출력 중심선(430)및 광 파이프 중심선(410) 사이의 각도는 최소화 될 수 있다.
두 중심선(410, 430) 사이의 각도를 작게 할수록, 파이프 중심선(410)으로부터 양의 각을 갖는 광선(ray)인 양(positive)의 내부 광선(ray, 440) 의 길이와 파이프 중심선(410)으로부터 음의 각을 갖는 광선(ray)인 음(negative)의 내부 광선(ray, 450)의 길이 간의 차이를 줄일 수 있다.
광선들(440, 450) 의 길이 및 기하 구조는, 그것들의 기하학적 배열에 의하여 출력 광선 원추 각을 결정한다. 광 파이프 중심선(410) 및 출력 중심선(430) 사이의 각도를 줄이는 것은 시스템(200)의 크기를 줄일 수 있다. 광 파이프 중심선(410) 및 출력 중심선(430) 사이의 각도를 크게 할수록, 동일한 출력 광선의 원추각을 얻을 수 있는 시스템(200)은 커질 수 있다.
도 4에 도시된 시스템에서, 광학 길이는 공칭갑으로 부터 약 ±30% 가량 변화될 수 있다. 만일, 두 중심선(410, 430) 사이의 각도가, 예를 들어 60도와 같이, 매우 커진다면, 공칭 길이들의 차이는 약 ±60%에 가까워질 것이다. 동일한 출력 광선 원추각을 유지하기 위하여, 반사물은 전체적인 크기 면에서 훨씬 커질 것이 요구될 수 있다. 요약하면, 광학 요소(240)의 굴절율이 커질수록, 시스템(200)의 크기는 더 축소될 수 있다. 또한, 두 중심선(410, 430) 사이의 각도가 작아질수록, 시스템(200)의 크기는 더 축소될 수 있다.
본 발명의 기술 분야의 통상의 기술자는, 출사면(420)에서 고 굴절율의 광학 요소(240)를 떠나는 광은 출사면(420)을 지나는 광이 광학 요소(240) 내의 광 보다 더 큰 원추각을 가질 수 있도록 구절될 수 있다는 것을 알 것이다.
출사면(420)은 편평할 수 있다. 출사면(420)은 또한, 다른 기하 구조를 가질 수 있다. 출사면(420)의 기하 구조는 전반적인 시스템 요구 조건 및 요구되는 광학 효과를 기초로 선정될 수 있다. 다른 광학 요소들은 출사면(420)의 하부에서, 시스템(200)에 추가될 수 있다.
만일, 해당 설비에 요구된다면, 광 파이프(220)는 광학 시스템(200)에서 제거될 수 있다. 이 경우에, 발광다이오드(LED) 조립체(210)는 광학 요소(240)에 직접 광학적으로 연결될 수 있다. 시스템(200)의 광학적인 성능은, 열 수집체 판(heat sink plate, 230)의 크기를 줄이거나 열 수집체 판(heat sink plate, 230)의 형태를 변경함으로써, 유지될 수 있다. 만일, 광 파이프 230이 사용된다면, 광 파이프(220)의 길이는 발광다이오드(LED) 조립체(210) 및 그것의 열 수집체 판(heat sink plate, 230)의 크기에 의존한다.
도 5는 다른 예시적 광학 시스템(500)의 측면도이다. 광학 시스템(500)에서, 발광다이오드(LED) 다이(510)는 출력 광 경로 내에 위치된다. 이러한 구성에서, 출력 광 경로 및 입력 광 경로의 중심선은 일치하고, 중심선들 사이의 각도는 0이다. 이에, 이러한 구성은 최소의 크기의 시스템(500)을 야기할 수 있다. 전기 및 열은 발광다이오드(LED, 510)으로, 그리고 발광다이오드(LED, 510)으로부터 전도되어야한다. 만일, 전도성 부품들이 크다면, 그것들은 상당한 양의 광을 흡수할 수 있다. 그러므로, 고전력 시스템은 일반적으로 발광다이오드(LED)가 출력 경로 내에 있도록 구성되지 않을 수 있다.
도 6은 예시적인 광학 시스템(200)의 예시적인 어레이(600)의 등각도를 도시한다. 어레이(600)는, 고 전력 서치라이트와 같은, 많은 양의 광을 요구하는 시스템에서 사용될 수 있다. 광학 시스템(200)의 어레이를 사용함으로써, 열의 소산은 더 간단하게 이루어질 수 있다. 단일의 큰 발광다이오드(LED)와는 달리 더 작은 광학 모듈의 어레이를 활용함으로써, 생성된 열은 더 넓은 영역으로 확산되고, 따라서, 생성된 열은 더 쉽게 소산된다. 광학 시스템(200)의 어레이(600)의 깊이는, 단일의 큰 발광다이오드(LED) 또는 광학 요소를 사용하는 동등한 시스템에 요구되는 것보다 작을 수 있다. 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자는, 어레이(600)가 본 명세서에 기술된 어떠한 구성으로도 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
상기 개시내용은 한정적 의도로 사용된 것이 아니다. 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 개시내용 내에서, 장치의 수많은 수정예들 및 변형예들이 만들어 질 수 있다는 것을 쉽게 유추할 것이다. 따라서, 상기 개시내용은 오직 첨부된 청구항의 한정사항에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 광학 시스템 210: 발광다이오드 조립체
220: 광 파이프 230: 열 수집체 판
240: 광학 요소 250: 내부 반사면
310: 발광다이오드 다이 410: 광 파이프의 중심선
420: 출사면 430: 출력 중심선
440: 양의 내부 광선 450: 음의 내부 광선
500: 다른 예시적인 광학 시스템 510: 발광다이오드 다이
600: 광학 시스템 어레이

Claims (23)

  1. 지향된 출력을 갖는 광학 시스템에 관한 것으로,
    광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 발광다이오드(LED);
    상기 광원의 출력광의 원추각을 감소시키는 광학 요소; 및
    반사면을 포함하되,
    상기 출력광은 상기 반사면에서 예각으로 반사되고, 반사된 광은 출력 광선(output light beam)을 형성하는,
    광학 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반사면으로 지향된 광의 중심선과 상기 반사면에서 반사된 광의 중심선의 각도는 60도 이거나 60도 보다 작은,
    광학 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    광 파이프가 상기 광원을 상기 광학 요소에 광학적으로 연결되는,
    광학 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 반사면은 포물선형 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 반사면은 타원형 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 반사면은 비구면의 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 굴절율은 1.3 이거나 1.3 보다 큰,
    광학 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광원은 복수의 발광다이오드(LED) 다이(die)으로 형성되는,
    광학 시스템.
  9. 지향된 출력을 갖는 광조사 시스템에 관한 것으로,
    각 광학 시스템이,
    광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 발광다이오드(LED);
    상기 광원의 출력광의 원추각을 감소시키는 광학 요소; 및
    반사면을 포함하는 광학 시스템 어레이를 포함하고,
    상기 출력광은 상기 반사면에서 예각으로 반사되고, 반사된 광은 출력 광선(output light beam)을 형성하고,
    상기 광학 시스템의 상기 출력 광선은 결합하여 광조사 시스템 출력 광선을 형성하는,
    광조사 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 반사면으로 지향된 광의 중심선과 상기 반사면에서 반사된 광의 중심선의 각도는 60도 이거나 60도 보다 작은,
    광학 시스템.
  11. 제9 항에 있어서,
    광 파이프가 상기 광원을 상기 광학 요소에 광학적으로 연결되는,
    광학 시스템.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 반사면은 포물선형 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 반사면은 타원형 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 반사면은 비구면의 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 굴절율은 1.3 이거나 1.3 보다 큰,
    광학 시스템.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 광원은 복수의 발광다이오드(LED) 다이(die)으로 형성되는,
    광학 시스템.
  17. 지향된 출력을 갖는 광학 시스템에 관한 것으로,
    광원을 제공하는 적어도 하나 이상의 발광다이오드(LED);
    상기 광원의 출력광의 원추각을 감소시키는 광학 요소; 및
    반사면을 포함하되,
    상기 출력광은 상기 반사면에서 예각으로 반사되고, 반사된 광은 출력 광선(output light beam)을 형성하고,
    상기 광원은 출력광의 경로 내에 위치되는,
    광학 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 반사면으로 지향된 광의 중심선과 상기 반사면에서 반사된 광의 중심선의 각도는 0도인,
    광학 시스템
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 반사면은 포물선형 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 반사면은 타원형 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  21. 제18 항에 있어서,
    상기 반사면은 비구면의 프로파일을 갖는,
    광학 시스템.
  22. 제18 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 굴절율은 1.3 이거나 1.3 보다 큰,
    광학 시스템.
  23. 제18 항에 있어서,
    상기 광원은 복수의 발광다이오드(LED) 다이(die)로 형성되는,
    광학 시스템.
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