KR20140068211A - 높은 리사이클링 효율 고체 광원 장치 - Google Patents

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Abstract

광원 장치는 가까운 램버시안 발광 면을 갖는 LED 광원 또는 파장 변환 재료를 포함한다. 광원 장치는 광원에 작은 각도의 광(발광 면의 법선 방향에 가까운 광)을 반사하는 광 리사이클링 시스템과 큰 각도의 광(법선 방향에서 먼 광)을 집광하여 출력하는 집광 시스템을 포함한다. 광 리사이클링 시스템에 의해 반사된 광은 모든 방향으로 발광 면에 의해 산란되고 큰 각도의 산란 광은 집광 시스템에 의해 집광되고 작은 각도의 산란 광이 다시 광 리사이클링 시스템에 의해 반사된다. 파장 변환 재료가 없는 제 2 여기 광원 또는 자신의 파장 변환 재료를 갖는 제 2 광원은 설치될 수 있으며, 제 2 광은 적절한 광학 부품에 의해 발광면에 안내된다.

Description

높은 리사이클링 효율 고체 광원 장치{HIGH RECYCLING EFFICIENCY SOLID STATE LIGHT SOURCE DEVICE}
본 발명은 고체 광원 장치에 관한 것으로, 특히 출력 휘도를 증가시키기 위해 광의 리사이클링을 사용하는 고체 광원 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 인기가 좋은 광원이 되고 있다. 그러나 LED 광원의 휘도는 종종 대형 디스플레이 장치, 자동차 헤드 라이트, 무대 조명 시스템 등의 특정 응용 분야에는 불충분하다. LED 광원의 휘도를 향상시키기 위해, 하나의 방법은 각 LED 칩에 입력 전력을 증가시키는 것이다. 그러나 축적된 열이 LED 칩의 온도를 증가 시키기 때문에 높은 전력이 방열의 요구를 증가시킴으로써 LED 칩의 광 발생 효율을 저하시켜 버렸다. 이것은 종종 LED 광원의 휘도의 상한치로 된다. 또한 큰 구동 전류는 LED 장치의 수명을 단축하고 그들의 신뢰성을 감소시킬 수 있다. 따라서 LED 광원의 휘도는 구동 전류를 증가시킴으로써 무제한 방식으로 증가될 수 없다.
LED 장치 또는 LED 장치의 표면에 형성된 파장 변환 재료에 의해 방출된 광은 전형적으로 가까운 램버시안 분포를 가지고 있어 즉 그 휘도가 모든 방향으로 거의 균일하다. 여러 기술은 그 휘도를 높이기 위해 LED 광원의 배광 각도를 작게하는 데 사용되고 있다. 도 13은 LED 칩(21)에서의 작은 각도의 광(A), 즉 LED 칩의 표면에 수직인 법선 방향에 비교적 가까운 광이 예를 들어 렌즈, 반사기, 광섬유 등의 광학 부품(22)에 의해 출력되는 광원 장치(20)를 나타낸다. 큰 각도의 광(B), 즉 법선 방향에서 비교적 먼 광은 LED 칩(21)을 향해 구면 반사기(23)에 의해 반사된다. LED 칩(21)에 반사된 광은 칩에 의해 모든 방향으로 산란된다. 따라서 큰 각도의 광이 리사이클되지만, 출력 광이 상대적으로 작은 발산 각 (즉, 작은 넓이(etendue))을 가짐으로써, 광원 장치(20)의 고휘도화를 초래한다.
도 13에 나타낸 광원 장치에서 존재하는 하나의 문제는 구형 반사기(23)가 큰 각도의 광에 대해 비교적 큰 수차를 가지고 있기 때문에 큰 각도의 광의 대부분이 반사기(23)에 의해 반사된 후 LED 칩(21) 상에 조사되지 않으며 따라서 리사이클되지 않는 것이다. 이것은 장치의 광 리사이클링 효율을 저하시킨다.
따라서 본 발명은 실질적으로 종래 기술의 제한 및 단점에 의한 문제의 하나 이상을 해결하는 LED 광원을 대상으로 하는 것이다.
본 발명의 목적은, LED 광원의 광 리사이클링 효율을 증가시키는 것이다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점은 다음의 설명에 기재되어 이 설명에서 부분적으로 명백할 것이며, 또는 본 발명의 실시에 의해 알 수 있다. 본 발명의 목적 및 다른 장점은 구체적으로 본 명세서 및 특허 청구 범위 및 첨부 도면에서 지적된 구조에 의해 실현 및 달성되는 것이다.
이들과 다른 장점을 달성하기 위해 구체화되고 널리 기재된 바와 같이 본 발명의 목적에 따라 본 발명은 소정의 범위의 방향으로 작은 각도의 광과 큰 각도의 광을 포함하는 광을 방출 및/또는 산란하는 발광 면을 가지며, 상기 작은 각도의 광은 상기 발광 면의 법선 방향에 대하여 상기 큰 각도의 광보다 작은 각도를 갖는 제 1 광원과, 상기 작은 각도의 광을 상기 제 1 광원으로 다시 안내하기 위해 각각 상기 제 1 광원의 한쪽에 배치된 두 개의 반사기를 포함하는 광 리사이클링 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치를 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은 광을 방출하는 시트 형태의 광원과, 자신에게 조사되는 작은 각도의 광과 큰 각도의 광을 포함하는 광을 소정의 범위의 방향으로 확산시키는 광 확산기로서, 상기 작은 각도의 광은 광 확산기의 법선 방향에 대해 상기 큰 각도의 광보다 작은 각도를 가지며 상기 광원과는 다른 상기 광 확산기와, 2 개의 반사기를 포함하는 광 리사이클링 시스템을 구비하고, 상기 광원과 상기 광 확산기는 상기 2 개의 반사기 사이에 위치하고 있으며, 상기 2 개의 반사기는 상기 광 확산기로부터의 상기 작은 각도의 광을 상기 광 확산기로 다시 안내하는 것을 특징으로 하는 광원 장치를 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은 제 1 광원의 발광 면에 의해 작은 각도의 광과 큰 각도의 광을 포함한 소정의 범위의 방향을 갖는 광을 생성하는 단계 - 상기 작은 각도의 광은 상기 발광 면의 법선 방향에 대해 상기 큰 각도의 광보다 작은 각도를 가짐 - 단계와, 상기 작은 각도의 광을 상기 광원의 상기 발광 면에 다시 안내하는 단계와, 상기 큰 각도의 광을 집광하여 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 출력 광을 생성하기 위한 방법을 제공한다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 예시적이고 설명적이며, 본 출원 발명의 또 다른 설명을 제공하는 것을 의도하고 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 출력을 위해 큰 각도의 광을 집광하는 집광 시스템과 작은 각도의 광을 리사이클하는 구면 반사기를 각각 사용하는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 2는 광원으로 파장 변환 소자 및 원격 여기 광을 사용하는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 도 2의 실시 형태의 파장 변환 소자의 두 개의 구현을 나타낸다.
도 2c는 도 2의 실시 형태의 광원의 다른 구현을 나타낸다.
도 3은 제 2 여기 원을 제공하는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 4는 서로 대향하는 2 개의 LED를 사용하는 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 5는 두 개의 광원을 사용하는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 6은 제 2 여기 광원을 사용하는 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 7은 제 5 실시 형태의 대체예인 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 8은 서로 대향하는 2 개의 LED를 사용하여 그들 사이에 반사기를 갖는 본 발명의 제 8 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 9는 두 개의 광원이 산란 면을 조명하는 본 발명의 제 9 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 10은 두 개의 여기 광원이 파장 변환 재료를 조명하는 본 발명의 제 10 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 11a는 각도 선택 다이크로익 필터가 작은 각도의 광을 리사이클하기 위해 사용되는 본 발명의 제 11 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다.
도 11b는 도 11a의 다이크로익 필터의 예시적인 투과율의 그래프를 나타낸다.
도 12은 장치의 다양한 기능 구성 요소를 표시하는 광원 장치를 모식 적으로 나타낸다.
도 13은 큰 각도의 광을 리사이클하는 구면 반사기를 사용하는 기존의 LED 장치를 나타낸다.
도 13에 도시된 기존의 LED 장치에 연결된 상술의 문제를 해결하기 위해 LED 광원은 본 발명의 실시 형태에 따라 설계되고 출력을 위해 큰 각도의 광을 집광하는 집광 시스템과 작은 각도의 광을 리사이클하는 구면 반사기를 각각 사용한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다. 광원 장치(100)는 광원(110), 광 리사이클링 시스템 및 집광 시스템을 포함한다. 광원(110)은 LED 칩 이라도 좋다. LED 칩은 UV, 청색, 녹색, 적색, IR 등의 원하는 색의 광을 방출할 수 있다. LED 칩도 그 표면에 형성되어 LED로부터의 보다 짧은 파장의 광(예를 들어, UV, 청색 등)을 보다 긴 파장의 광(예를 들어, 녹색, 황색, 적색 등)으로 변환하는 파장 변환 재료를 포함 할 수 있다. 바람직하게는 LED는 내부에 발광 재료의 하부에 반사면을 가지고 있어 도표 중 아래 방향으로 진행되고 있는 방출 광이 손실을 방지하기 위해 위쪽으로 반사되도록 되고 있다. 광 리사이클링 시스템은 광원(110)의 위쪽에 배치되는 것과 동시에, 광원(110)에 의해 규정되는 평면 P의 법선 방향 N(중심 축)에 가까운 영역을 덮지만, 광원의 평면 P까지 연장하지 않는 구형 형상의 제 1 반사기(120)를 포함한다. 따라서 광원(110)에서의 작은 각도의 광(A)(즉, 법선 방향에 비교적 가까운 광)은 광원(110)으로 구면 반사기(120)에 의해 반사된다. 반사기(120)는 바람직하게는 그 내부 표면에 효과적으로 광을 반사하는 고 반사 코팅이 있다.
광원(110)에서의 큰 각도의 광(B)은 집광 시스템에 의해 집광된다. 집광 시스템은 하나 또는 그 이상의 반사기 또는 하나 또는 그 이상의 프리즘 또는 하나 또는 그 이상의 반사기, 하나 또는 그 이상의 프리즘, 및 하나 또는 그 이상의 렌즈의 조합 등으로 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 실시 형태에서는 집광 시스템은 제 1 및 제 2 집광 반사기(130) 및 (140)를 포함한다. 제 1 집광 반사기(130)는 구면 반사기(120)보다 광원에서 떨어져 배치되어 있으며 일반적으로 상향(즉 평면 P에서 떨어지는) 및 내향(즉 중심 축으로 향하는) 방향에서 광원(110)에서의 큰 각도의 광(B)을 반사한다. 제 2 집광 반사기(140)는 구면 반사기(120)의 상방에 배치되어 있으며 도면 중 대체로 상향(수직) 방향에서 제 1 집광 반사기(130)로부터의 광을 반사한다. 또한, 도 1은 단면도이다. 반사기(123), (130) 및 (140)의 형상은 바람직하게는 중심 축 N 주위의 회전 대칭성이 있다. (과밀을 방지하기 위해 도 1은 제 1 및 제 2 집광 반사기(130) 및 (140)를 한쪽으로만 나타낸다.) 제 1 및 제 2 집광 반사기(130) 및 (140)의 형상 및 위치는 실질적으로 제 1 반사기(120)에 의해 차단되지 않는 광원(110)으로부터의 광의 모두가 제 1 집광 반사기(130)에 의해 제 2 집광 반사기(140)를 향해 반사되고 또한 도면에서 실질적으로 수직 방향에서 제 2 집광 반사기(140)에 의해 반사되도록 설계되어 있다. 도 1에 나타내는 예에서는 제 1 집광 반사기(130)는 광을 수렴하고 제 2 집광 반사기(140)는 약간 광을 발산한다(단면도 중).
제 1 및 제 2 집광 반사기(130) 및 (140)의 임의의 적절한 형상 및 위치는, 그들이 효과적으로 큰 각도의 광을 원하는 방향으로 집광하여 출력하면 사용될 수 있다. 바람직하게는 집광 시스템은 광원(110)의 출사광의 넓이를 유지한다. 예를 들어, 반사기(130) 및 반사기(140)는 회전 대칭 형상 이라도 좋고, 또는 자유 형식의 형상일 수 있다 (회전 대칭이 아니다). 바람직한 실시 형태에서는 반사기(130) 및 반사기(140)는 회전 대칭 비구면이지만, 회전 대칭 구면 이라도 좋다. 또는 광원에서의 다른 광 분포를 달성하기 위해 반사기(130) 및 반사기(140)는 불균일한 회전 B-스플라인 또는 계산된 포인트 사이의 선형 보간 또는 다른 고차 다항식 보간 등 다양한 방법에 의해 규정되는 자유 형식의 형상을 갖도록 설계할 수 있다 (단면도 중).
광 리사이클링 시스템(구면 반사기(120))에 의해 광원(110)으로 반사된 광은 부분적으로 광원(110)에 의해 모든 방향으로 산란되어 부분적으로 광원에 전송된다. 광원에 전송된 광은 리사이클되고 그 일부가 모든 방향으로 다시 방출된다. 산란 및 재 방출된 광 중에서 큰 각도의 광이 집광 시스템(반사기(130) 및 (140))에 의해 집광되어 출력되고 작은 각도의 광이 구면 반사기(120)에 의해 광원(110)으로 다시 반사된다. 반사된 작은 각도의 광은 다시 부분적으로 광원에 의해 반사되고, 부분적으로 광원에 전송되고 과정이 반복된다. 이와 같이, 반사기(120)는 광을 리사이클한다. 작은 각도의 광은 광 리사이클링 시스템에 의해 리사이클되고 큰 각도의 광은 집광 시스템에 의해 출력된다.
도 1에 나타난 구성에서는 집광 시스템(반사기(130) 및 (140))이 반사기(120)의 후방에 배치되어 있기 때문에, 어떤 광이 리사이클되는지 및 어떤 광이 출력되는 것인지는 반사기(120)의 공간적 범위에 의해 결정된다. 반사기(120)에 의해 반사되는 광은 법선 방향에 대해 비교적 작은 각도를 가지고 집광 시스템에 의해 출력되는 광은 법선 방향에 대해서 비교적 큰 각도를 가진다. 큰 각도와 작은 각도라는 용어는 상대적인 용어인 것으로 이해되어야 한다.
작은 수차를 갖는 작은 각도의 광은 광 리사이클링 시스템에 의해 반사되어 있기 때문에 광 리사이클링 시스템이 효과적으로 실질적으로 모든 작은 각도의 광을 광원으로 반사할 수 있다. 전반적으로, 상기 광 리사이클링 시스템 및 집광 시스템은 매우 높은 효율을 갖는 동시에 효과적으로 광원(110)에 의해 방출된 광을 집광하여 현저하게 출력광의 밝기를 증가시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다. 도 2에 나타내는 광원 장치(100A)에서는 광 리사이클링 시스템(제 1 반사기)과 집광 시스템(제 1 및 제 2 집광 반사기(130) 및 (140))은 도 1에 나타내는 제 1 실시 형태의 대응하는 시스템과 유사한 또는 동일한 것이다. 광원(110A)은 적절한 전달 광학 소자(delivery optical element)(113)(예를 들어, 렌즈나 반사기, 광섬유 등)를 통해 외부 여기 광원(112)에 의해 조명되고 형광체 재료, 양자 도트, 발광 색소 등과 같은 파장 변환 재료를 탑재하는 파장 변환 소자(111)를 포함한다. 광원(110A)의 표면에서 방출되는 광은 가까운 램버시안 분포를 갖는다. 여기 광원(112)은 바람직하게는 청색 또는 UV 영역에서 발광하는 LED이다. 여기 광원(112)은 적절한 광학 소자가 광을 전달하기 위해 사용되는 것이면 파장 변환 소자(111)에 대해 원격 배치할 수 있다. 구체적으로는 파장 변환 소자(111)는 다른 파장 변환 재료를 탑재하는 (또는 전혀 파장 변환 재료를 탑재 않은) 여러 세그먼트를 포함할 수 있으며, 파장 변환 소자의 다른 세그먼트가 교대로 여기 광원(112)의 광에 노출되도록 회전 바퀴와 같은 이동 시스템에 이동 가능하게 장착할 수 있다. 파장 변환 재료를 탑재하는 가동 바퀴는 공동 소유의 미국 특허 번호 7547114에서 기재되어 있다.
도 2a에 나타내는 바람직한 구현에서는 도 2의 파장 변환 소자(111)에 대응하는 파장 변환 소자(111A)는 파장 변환 재료(111A-1) 층과 여기 광(D)(청색 또는 UV 광)을 투과하여 파장 변환 재료(111A-1)에 의해 방출된 더 긴 파장 변환 광을 반사하는 다이크로익 필터(dichroic filter)(111A-2)를 포함한다. 다이크로익 필터(111A-2)는 파장 변환 재료(111A-1)와 전달 광학 소자(113) 사이에 배치되어 있으며, 여기 광이 전달 광학 소자(113)에서 도입되고 있다. 에어 갭은 파장 변환 재료(111A-1) 층과 다이크로익 필터(111A-2) 사이에 설치되어 있다. 파장 변환 재료(111A-1)는 양방향으로 변환 광을 방출하고 있으며, 순방향의 광(A1)이 반사기(120) 및 (130)를 향해 진행하며 역방향의 광이 다이크로익 필터(111A-2)(예를 들면 그런 광에 대하여 높은 반사율의 미러로서 기능한다)에 의해 순방향으로 광(A2)으로 반사된다. 매우 높은 반사율 덕분에 다이크로익 필터(111A-2)는 반사기(120)와 함께 고효율의 리사이클링을 실현하고 있다.
도 2b에 나타내는 대체적인 구현은 파장 변환 소자(111B)의 파장 변환 재료(111B-1)와 다이크로익 필터(111B-2)의 사이에 에어 갭이 존재하지 않는 것을 제외하면 도 2a에 나타내는 구현과 동일하다. 다이크로익 필터(111B-2)는 아랫면에 다이크로익 코팅을 갖는 유리 재료라도 좋다. 대체적으로, 다이크로익 코팅은 파장 변환 재료(111B-1)에 인접하여 유리의 상면에 위치할 수 있지만, 이 구성은 변환 광에 대한 낮은 반사율을 가지게 된다. 도 2a의 구현과 비교하여 도 2b의 구현은 제조가 용이하고 방열을 위해 더 효율적이다.
도 2c는 광원(110A)의 변형예를 나타낸다. 렌즈(113) 및 다이크로익 필터(111A-2) 및 (111B-2)는 파장 변환 재료(111C)에서의 후진광(A3)(적어도 작은 각도의 후진광)을 그 자체에게 다시 반사하는 만곡한 반사기(114)로 대체하지만, 반사기(114)는 여기 광 D를 파장 변환 재료(111C)에 조사시키기 위한 작은 구멍이 설치되어 있다. 큰 각도의 광(B)는 파장 변환 재료(111C)의 양쪽 또는 어느 한쪽에서 출력된다. 도 2c의 반사기(120)는 도 2의 반사기(120)에 대응하고 있다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다. 도 3에 나타낸 광원 장치(100B)에서는 집광 시스템(제 1 및 제 2 집광 반사기 (130) 및 (140))은 도 1에 나타내는 제 1 실시 형태의 대응하는 시스템과 유사한 또는 동일한 것이다. 광 리사이클링 시스템(제 1 반사기(120B))은 후술하는 바와 같이, 다이클로익 소자인 것을 제외하고 제 1 실시 형태의 반사기(120)과 동일한다. 광원은 LED에 의해 조명되는 파장 변환 재료 HOB를 포함한다. 광원은 LED 칩과 일체되도록 형성된 파장 변환 재료를 갖는 LED 칩이라도 좋고, 도 2, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 광원(110A)과 같은 외부 여기 광원에 의해 조명되는 파장 변환 소자라도 좋다. 도시의 구성에서는 제 1의 여기 광은, 아래에서 파장 변환 재료를 조명한다.
또한, 제 2의 여기 광원(112B)은 제 1 반사기(120B)의 상방에 설치되어 있고, 상방에서 파장 변환 재료(110B)를 여기한다. 제 2 여기 광원(112B)은 바람직하게는 청색 또는 UV 영역에서 발광하는 LED이다. 이 실시 형태에서는 제 1 반사기(120B)는 제 2 여기 광원(112B)에서의 청색 또는 UV 광(C)을 투과하지만 청색 또는 UV보다 긴 파장 범위를 갖는 파장 변환 재료에서의 변환 광(A)을 반사하는 다이클로익 소자이다. 이것은 다이클로익 소자로 반사기(120B)의 표면을 코팅함으로써 달성할 수 있다. 적절한 광학 소자(113B)(예를 들어, 렌즈)는 파장 변환 재료 HOB으로 제 2 여기 광원(112B)에서 제 2 여기 광을 안내하기 위해 사용된다. 바람직하게는 효율성을 향상시키기 위해 (광학 소자(113B)를 포함하는) 제 2 여기 광원(112B)의 넓이는 파장 변환 소자 HOB의 넓이보다 작다.
파장 변환 재료 HOB는 제 2 여기 광을 변환 광으로 변환한다. 두 개의 여기 광원에서 얻은 변환 광은 도 1을 참조하여 설명한 방법으로 리사이클되어 출력된다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 광원 장치를 개략적으로 도시한다. 광원 장치(200)는 2 개의 광원을 포함하고, 당해 2 개의 광원의 각각은 상부에 파장 변환 재료(211)가 형성된 LED 칩(210)이다. 2 개의 LED 칩(210)은 파장 변환 재료(211)가 서로 대향하도록 평행하게 배치되어 있다. 2 개의 파장 변환 재료(211)에 의해 방출된 큰 각도의 광(B)은 2 개의 파장 변환 재료 사이의 공간을 통해 출사 광이 집광 시스템에 의해 집광되는 측에 출사하고 있다. 집광 시스템은 2 개의 LED 칩(210)의 주위에 배치된 큰 각도의 광을 집광하여 출력하는 반사기(230)를 포함한다. 각 (제 1) 파장 변환 재료(211)에 의해 방출된 작은 각도의 광(A)은 다른 (제 2) 파장 변환 재료의 표면에 조사하여 그 표면에 의해 모든 방향으로 산란된다. 산란 광 중 큰 각도의 광은 측면으로 출사하여 출력을 위해 집광 시스템(230)에 의해 집광되지만, 작은 각도의 광은 제 1 파장 변환 재료에 조사하여 모든 방향으로 다시 산란된다. 따라서 작은 각도의 광은 리사이클되고 큰 각도의 광은 출력된다. 제 4 실시 형태에서는 각 광원의 파장 변환 재료(211)는 작은 각도의 광을 리사이클하기 위해 다른 광원 용 광 리사이클링 시스템으로 작동한다. 또한, 두 개의 LED를 사용하는 것은 광원 장치의 밝기를 증가시킨다.
도 5는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 광원 장치를 도시한다. 광원 장치(300)는 제 1 및 제 2 광원(310) 및 (312)을 포함하고 당해 제 1 및 제 2 광원(310) 및 (312)의 각각은 상부에 파장 변환 재료가 형성된 LED 칩이다. 두 개의 파장 변환 재료는 그들이 서로 강하게 변환 광을 흡수하지 않도록 선택된다. 2 개의 LED 칩(310) 및 (312)은 파장 변환 재료가 서로 대향하도록 평행하게 배치되어 있다. 반사체(320) 및 렌즈(321)를 포함하는 광 리사이클링 시스템은 2 개의 광원 사이에 배치되어 있다. (제 2 광원(312)은 광 리사이클링 시스템의 일부로 간주될 수 있었다). 반사기(320), 바람직하게는 복합 포물면 집광기(CPC)는 제 2 광원(312)의 주위에 배치되어 있다. 렌즈(321)는 반사기(320)의 출력 포트 근방에 배치되어 있으며, 제 1 광원에서 반사기(320)로 작은 각도의 광을 안내한다. 집광 시스템은 출력을 위해 제 1 파장 변환 재료에 의해 방출되는 큰 각도의 광(B)을 반사하기 위해 제 1 광원(310)의 주위에 배치되는 반사기(330)를 포함한다.
제 1 광원(310)에 의해 방출되는 작은 각도의 광은 반사기(320)에 안내되어 제 2 광원(312)에 반사된다. 제 2 광원(312)의 제 2 파장 변환 재료의 표면은 이 광을 모든 방향으로 산란시킨다. 제 2 파장 변환 재료에 의해 산란된 광 및 제 2 파장 변환 재료에 의해 방출되는 변환 광은 반사기(320)에 의해 반사되어 제 1 광원(310)의 표면 상에 렌즈(321)에 의해 안내된다. 이러한 광은 제 1 광원(310)의 제 1 파장 변환 재료의 표면에 의해 모든 방향으로 산란된다. 산란 광 중 큰 각도의 광은 출력을 위해 집광 시스템(반사기(330))에 의해 집광되어 작은 각도의 광은 다시 제 2 광원으로 렌즈(321) 및 반사기(320)에 의해 안내된다. 따라서 반사기(320), 렌즈(321) 및 제 2 광원(312)의 표면은 작은 각도의 광을 리사이클한다.
도 6은 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다. 광원 장치(300A)는 파장 변환 재료(310)를 갖는 제 1 광원을 포함한다. 청색 또는 UV 영역에서 발광하는 LED이지만, 파장 변환 재료가 없는 제 2 광원 (314)은 제 1 광원(310)에 대향하고 평행하게 배치되어 있다. 제 2 광원(314)은 도 3에 나타내는 제 3 실시 형태에서 여기 광원(112B)과 유사한 제 2 여기 광원으로 기능한다. 제 2 여기 광원(314)의 주위에 배치된 반사기(320A)는 제 2 여기 광(C)을 반사하고 그것을 렌즈(321)를 통해 제 1 광원(310)에 안내함으로써 제 1 광원의 파장 변환 재료를 여기한다.
집광 시스템은 출력을 위해 파장 변환 재료에 의해 방출된 큰 각도의 광(B)을 반사하기 위해 제 1 광원(310)의 주위에 배치된 반사기(330)를 포함한다. 제 1 광원(310)의 파장 변환 재료로부터의 작은 각도의 광은 반사기 (320A)를 향해 렌즈(321)에 의해 안내된다. 다이클로익 소자는 파장 변환 재료(310)로부터의 변환 광을 반사하기 위해 반사기(320A) 내에 또는 위에 설치되어 있다. 다이클로익 소자는 제 2 여기 광원(314)에 의해 방출된 청색 또는 UV 광을 투과하지만 파장 변환 재료(310)에 의해 방출된 더 긴 파장 변환 광(A)을 반사한다. 반사된 변환 광은 렌즈(321)에 의해 제 1 광원(310)으로 안내된다. 반사 광은 파장 변환 재료(310)의 표면에 의해 모든 방향으로 산란된다. 산란 광 중 큰 각도의 광(B)은 집광 시스템(반사기(330))에 의해 출력되고 작은 각도의 광(A)은 렌즈(321)에 의해 집광되어 다이클로익 소자(321)에 의해 파장 변환 재료(310)로 반사된다. 따라서 작은 각도의 광은 광 리사이클링 시스템(렌즈(321)과 다이클로익 소자(322))에 의해 리사이클된다.
도시한 실시 형태에서는 다이클로익 소자(322)는 반사기(320A)의 출력 포트에 위치한다. 반사기(320A)가 중실(solid)의 (Compound Parabolic Concentrator; CPC)인 경우에는 다이클로익 막이 CPC의 평탄한 출력 면에 도포될 수 있다. 반사기(320A)가 중공(hollow)의 CPC인 경우에는 다이클로익 소자는 CPC의 출력 포트에 또는 출력 포트의 내부에 배치될 수 있다. 다른 실시 형태에서는 다이클로익 소자는 제 2 여기 광원(314)의 표면에 형성 또는 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 광원 장치를 나타낸다. 이 실시 형태는 도 5의 반사기(CPC)(320) 및 렌즈(321)가 만곡된 (볼록) 출력 면(320B)을 갖는 중실의 CPC에 의해 대체되는 것을 제외하고 도 5에 나타내는 제 5 실시 형태와 동일한다. 마찬가지로 (미도시) 볼록 출력 면(320B)을 갖는 중실의 CPC는 도 6의 실시 형태에서 반사기(320A) 및 렌즈(321)를 대체할 수 있지만, 이 경우 다이클로익 소자가 CPC의 출력 면 위에 형성할 수 없는 것을 제외한다.
도 5, 도 6과 도 7에 나타낸 실시 형태에서는 제 1 파장 변환 재료를 갖는 제 1 LED(310)는 도 2, 도 2a와 도 2b에 나타내는 광원(110A)과 유사한 파장 변환 재료를 탑재하는 파장 변환 소자를 조명하는 외부 여기 광원에 의해 대체될 수 있다. 또한, 파장 변환 소자는 다른 파장 변환 재료를 탑재하는 (또는 전혀 파장 변환 재료를 탑재 않은) 여러 세그먼트를 포함할 수 있으며, 도 2와 관련하여 설명한 바와 같이 이동 시스템에 이동 가능하게 장착할 수 있다. 도 5와 도 7에서 제 2 파장 변환 재료를 갖는 제 2 광원(312)은 마찬가지로 치환되어 있어도 좋다.
바람직하게는, 도 5, 도 6, 도 7에 나타낸 실시 형태에서는 제 2 광원(312) 또는 제 2 여기 광원(314)의 넓이는 효율성을 높이기 위해 제 1 광원(310)의 넓이보다 작다.
도 8는 본 발명의 제 8 실시 형태에 따른 광원 장치를 개략적으로 도시한다. 광원 장치(400)는 2 개의 광원을 포함하고, 당해 2 개의 광원의 각각은 상부에 파장 변환 재료(411)가 형성된 LED 칩(410)이다. 2 개의 LED 칩(410)은 파장 변환 재료(411)가 서로 대향하도록 평행하게 배치되어 있다. 광 리사이클링 시스템은 2 개의 파장 변환 재료(411)에 평행하게 2 개의 파장 변환 재료(411) 사이에 배치된 평탄한 양면 반사기(450)를 포함한다. 반사기(450)는 자체에 각 파장 변환 재료(411)로부터 작은 각도의 광을 반사하면서 측부로 큰 각도의 광을 그들이 2 개의 LED 칩(410) 사이의 공간으로부터 출사하도록 반사한다. 양면 반사기(450)는 모든 방향으로 광을 산란시키는 양면 산란 면이라도 좋다. 집광 시스템(도 8에는 미도시)은 큰 각도의 광을 집광하여 출력하기 위해 LED 칩(410)의 주위에 설치되어 있다. 집광 시스템은 도 4에 나타내는 반사기(230)와 유사한 반사기를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 9 실시 형태에 따른 광원 장치를 도시한다. 광원 장치(500)는 제 1 및 제 2 광원(510) 및 (512)을 포함하고 당해 제 1 및 제 2 광원(510) 및 (512)의 각각은 상부에 파장 변환 재료가 형성된 LED 칩이다. 2 개의 LED 칩(510) 및 (512)은 파장 변환 재료가 서로 대향하도록 평행하게 배치되어 있다. 제 1 반사기(520)와 제 1 렌즈(521), 제 2 반사기(523)와 제 2 렌즈(524), 및 평면 양면 산란 면(광 확산기)(550)을 포함하는 광 리사이클링 시스템은 2 개의 광원(510, 512) 사이에 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 반사기(520, 523)는 각각 제 1 및 제 2 광원(510, 512)의 주위에 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 렌즈(521, 524)는 각각 제 1 및 제 2 반사기(520) 및 (523)의 출력 포트 근방에 배치되어 있다. 평탄한 양면 산란 면(550)은 제 1 및 제 2 렌즈(521)와 (524) 사이에 배치되어 있다. 반사기(530)를 포함하는 집광 시스템은 큰 각도의 광(B)을 반사하기 위해 양면 산란 면(550)의 주위에 배치되어 있다.
각 광원(510, 512)에 의해 방출된 광은 각각의 반사기(520, 523)에 의해 반사되고, 모든 방향으로 광을 산란시키는 양면 산란 면(550) 위로 각각의 렌즈(521, 524)에 의해 안내된다. 산란 광 중 큰 각도의 광(B)은 집광 시스템(반사기(530))에 의해 반사되어 출력된다. 작은 각도의 광(A)은 렌즈(521, 524)에 다시 들어가고 반사기(520,523)에 의해 각각의 광원(510, 512)으로 반사된다. 반사광은 광원(510, 512)의 파장 변환 재료에 의해 양면 산란 면(550)을 향해 산란된다. 따라서 작은 각도의 광(A)은 광 리사이클링 시스템에 의해 리사이클되고 큰 각도의 광(B)은 집광 시스템에 의해 출력된다.
이 실시 형태를 관찰하는 다른 방법은 산란 면(550)이 가까운 램버시안 분포를 갖는 발광 면으로 간주될 수 있다는 것이다. 이 발광 면(550)에서의 큰 각도의 광은 집광 시스템(반사기(530))에 의해 출력되고 발광 면에서의 작은 각도의 광은 광 리사이클링 시스템(반사기(520)과 렌즈(521) 및 반사기(523)과 렌즈(524))에 의해 리사이클된다.
이 실시 형태에서는 제 1 및 제 2 반사기(520, 523)는 바람직하게는 중공 또는 중실의 CPC이다. 각 CPC(520, 523) 및 각각의 렌즈(521, 524)는 도 7에 나타낸 CPC과 유사한 만곡된 (볼록)의 출력 면을 갖는 중실의 CPC에 의해 대체될 수 있다.
이 실시 형태에서는 각 LED(510, 512)는 도 2, 도 2a와 도 2b에 나타내는 광원(110A)과 유사한 파장 변환 재료를 탑재하는 파장 변환 소자를 조명하는 외부 여기 광원에 의해 대체될 수 있다. 또한, 파장 변환 소자는 다른 파장 변환 재료를 탑재하는 (또는 전혀 파장 변환 재료를 탑재 않은) 여러 세그먼트를 포함할 수 있으며, 도 2와 관련하여 설명한 바와 같이 이동 시스템에 이동 가능하게 장착할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 10 실시 형태에 따른 광원 장치를 도시한다. 광원 장치(500A)는 제 1 및 제 2 광원(510A) 및 (512A)을 포함하고 당해 제 1 및 제 2 광원(510A) 및 (512A)의 각각은 UV 또는 청색 영역에서 발광하지만, 상부에 파장 변환 재료가 형성되지 않은 LED 칩이다. 2 개의 LED 칩(510A) 및 (512A)은 그들이 서로 대향하도록 평행하게 배치되어 있다. 파장 변환 소자(560)는 2 개의 여기 광원(510A, 512A) 사이에 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 반사기(520A, 523A)는 각각 제 1 및 제 2 여기 광원 (510A, 512A)의 주위에 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 렌즈(521, 524)는 각각 제 1 및 제 2 반사기(520A) 및 (523A)의 출력 포트 근방에 배치되어 있다. 제 1 반사기(520A)와 제 1 렌즈(521) 및 제 2 반사기(523A)와 제 2 렌즈(524)는 각각 양쪽에서 파장 변환 소자(560)를 향해 제 1 및 제 2 여기 광(C)을 안내한다. 파장 변환 소자(560)는 여기 광을 변환 광으로 변환하기 위해 파장 변환 재료를 탑재한다.
반사기(530)를 포함하는 집광 시스템은 파장 변환 소자(560)의 주위에 배치되어 있다. 파장 변환 소자(560)에 의해 방출된 큰 각도의 변환 광(B)은 반사기(530)에 의해 반사되어 출력된다. 파장 변환 소자(560)에 의해 방출된 작은 각도의 변환 광(A)은 반사기(520A) 및 (523A)을 향해 렌즈(521, 524)에 의해 안내된다. 다이클로익 소자(522, 525)는 렌즈(521, 524)를 통해 파장 변환 소자(560)를 향해 변환 광을 반사하기 위해 각 반사기(520A, 523A)의 출력 포트에 설치되어 있다. 다이클로익 소자는 여기 광원(510A, 512A)에 의해 방출되는 청색 또는 UV 광을 투과하지만 파장 변환 재료(560)에 의해 방출되는 더 긴 파장 변환 광(A)을 반사한다. 변환 광은 파장 변환 소자(560)로 반사되는 경우, 모든 방향으로 파장 변환 재료에 의해 산란된다. 산란 광 중 큰 각도의 광(B)은 반사기(530)에 의해 반사되어 출력된다. 작은 각도의 광(A)은 그들을 다시 반사하는 다이클로익 소자(522, 525)로 렌즈(521, 524)에 의해 안내된다. 따라서 작은 각도의 광(A)은 광 리사이클링 시스템(렌즈(521, 524) 및 다이클로익 소자(522, 525))에 의해 리사이클되고 큰 각도의 광(B)은 집광 시스템(반사기(530))에 의해 출력된다.
도시한 실시 형태에서는 다이클로익 소자(522)과 (525)는 각각의 반사기(520A, 523A)의 출력 포트에 배치되어 있지만, 그들은 다른 위치에 배치될 수 있다. 반사기(520A, 523A)는 중실의 CPC라면 다이클로익 막이 각 CPC의 평탄한 출력 면에 도포될 수 있다. 반사기(520A, 523A)는 중공의 CPC라면 다이클로익 소자가 각각의 CPC의 출력 포트의 내부 또는 출력 포트에 배치될 수 있다. 다른 실시 형태에서는 다이클로익 소자는 여기 광원(510A, 512A)의 표면에 형성 또는 배치될 수 있다. 각 CPC(520A, 523A) 및 각각의 렌즈(521, 524)는 도 7에 나타낸 CPC과 유사한 만곡된 (볼록)의 출력 면을 갖는 중실의 CPC에 의해 대체될 수 있다. 그러나 이러한 경우에는 다이클로익 소자가 CPC의 출력 면에 도포될 수 없다.
도 9에 나타낸 제 9 실시 형태에서는 두 개의 광원(510) 및 (512)은 파장 변환 재료를 갖는 LED이다. 도 10에 나타낸 제 10 실시 형태에서는 두 개의 광원(510A) 및 (512A)는 파장 변환 재료가 없는 여기 광을 방출하는 LED이다. 대체 실시 형태에서는 광원의 하나는 파장 변환 재료(예를 들면 510)를 탑재하는 LED이며 평탄한 소자(550/560)의 대응하는 측은 산란 면 이지만, 광원의 다른 하나는 파장 변환 재료가 없는 여기 광(청색 또는 UV)을 방출하는 LED이며 평탄한 소자(550/560)의 대응하는 쪽은 파장 변환 재료를 탑재한다.
도 3 내지 도 10의 실시 형태의 하나의 장점은 2 개의 LED 칩이 사용되기 때문에 광원 장치 전체의 휘도가 더욱 증가한다는 것이다.
도 11a는 본 발명의 제 10 실시 형태에 따른 광원 장치를 도시한다. 광원 장치(600)는 광원(610)과 광원(610)의 상부에 배치된 광 리사이클링 시스템으로 작동하는 각도 선택 다이클로익 소자(620)를 포함한다. 다이클로익 소자(620)는 작은 각도의 광을 반사하고 큰 각도의 광을 투과한다. 이 광원 장치는 작은 각도의 광을 리사이클하는 반사기를 필요로하지 않는다. 집광 시스템(미도시)은 큰 각도의 광을 집광하여 출력하기 위해 광원(610)과 다이클로익 소자(620)의 주위에 설치되어 있다.
광원(610)은 LED 나 파장 변환 재료를 탑재하는 파장 변환 소자라도 좋다. 후자의 경우에는 여기 광원(미도시)은 도 2에 나타내는 광원(110A)과 유사한 파장 변환 재료를 여기하기 위해 설치되어 있고 도 2a와 2b에 나타내는 필터(111A-2) 및 (111B-2)와 유사한 필터는 정방향으로 후진 광을 반사하도록 설치될 수 있다. 또한 파장 변환 소자(610)는 다른 파장 변환 재료를 탑재하는 (또는 전혀 파장 변환 재료를 탑재 않은) 여러 세그먼트를 포함할 수 있으며, 파장 변환 소자의 다른 세그먼트가 교대로 여기 광원의 광에 노출되도록 회전 바퀴와 같은 이동 시스템에 이동 가능하게 장착할 수 있다.
도 11b는 다이클로익 소자(620)의 예시적인 투과율 그래프를 도시한다. 작은 입사각(예를 들어 AOI=0°)에서 투과율은 주목의 파장에 대해 낮다(예를 들어 파장 변환 재료에 의해 방출된 변환 광의 파장은 전형적으로 500nm~700nm의 범위에 포함된다.). 더 큰 입사각(예를 들어 AOI=60°)에서 투과율은 주목의 파장에 대해 높다. 즉, 다이클로익 소자는 주목의 파장에 대해 작은 각도의 광을 반사하고 큰 각도의 광을 투과한다.
따라서 도 11a에 도시된 바와 같이 광원(610)에 의해 방출되는 광 중 큰 각도의 광(B)은 다이클로익 소자(620)를 통과하여 출력되지만, 작은 각도의 광(A)은 모든 방향으로 광을 산란시키는 광원(610)으로 다이클로익 소자(620)에 의해 반사된다. 산란 광 중 큰 각도의 광 출력되어 작은 각도의 광은 다시 리사이클된다.
바람직하게는 더 양호한 리사이클링 효율을 달성하기 위해 다이클로익 소자(620)는 광원(610)에 인접하여 배치된다.
각도 선택 필터는 LED 광원을 위한 출력 장치로 기재되어 있다. 예를 들어 미국 특허 8008694에는 큰 각도의 광을 반사하고 작은 각도의 광을 투과하는 각도 선택 필터가 사용되는 것이 기재되어 있다. 본 실시 형태와 같이 작은 각도의 광을 리사이클하여 큰 각도의 광을 출력하는 각도 선택 필터를 사용하는 경우 광원의 에지에서의 누설에 의한 리사이클링 가능한 광의 손실의 잠재 문제를 해결한다.
상술한 실시 형태에서는 발광 면은 광을 방출하는 표면 또는 광을 산란하는 표면 또는 광을 발출하여 산란하는 표면 중 하나이다. 도 12에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 실제의 구조는 발광과 산란을 하는 하나의 층 또는 2 개의 별개의 층을 포함할 수 있다. 도 12은 기능 구성 요소로서 시트상의 광원(710)과, 광원(710)의 양쪽에 배치된 제 1 및 제 2 반사기(720) 및 (730)와, 두 개의 반사기(720)와 (730) 사이에 배치된 적어도 하나의 광 확산기(740)를 포함하는 광원 장치(700)를 나타낸다. 또한 이 도시는 매우 개략적이며 반드시 구성 요소의 실제의 형상 및 위치를 표시하지 않는 것을 주목해야 한다. 광원(710)은 한쪽 또는 양쪽에 광을 방출할 수 있다. 실제로, 광원은 전형적으로 모든 방향으로 광을 방출하고, 즉 가까운 램버시안 분포를 갖는다. 두 개의 반사기(720) 및 (730)는 광원(710)(또는 확산기(740))을 향해 작은 각도의 광을 반사한다. 그들 중 적어도 하나는 광원에서의 큰 각도의 광을 반사하지 않고 즉 큰 각도의 광이 출력되는 것을 허용한다. 도 12에서, 큰 각도의 광을 출력하기 위한 집광 시스템은 도시되지 않는다. 두 개의 반사기(720)와 (730) 사이에 위치하고 있다 확산기(740)는 그것에 광원 (710) 또는 반사기(720) 및/또는(730)에서 조사된 광을 소정의 범위의 방향으로 확산(산란)한다. 확산기(740) 및 광원(710) 사이의 공간 관계는 임의의 특정 구성에 한정되지 않는다. 또한 확산기(740) 및 광원(710)은 물리적으로 발광과 확산의 기능을 수행하는 동일한 구조 이라도 좋다. 이러한 구조에서, 광원(910)으로부터 발산된 작은 각도의 광은 앞뒤로 반사될 것이다. 광이 확산기를 통과할 때마다 이 광의 일부가 큰 각도의 광이 되도록 확산된 후 출력된다. 그 결과 원래 작은 각도의 광의 대부분이 리사이클링 과정에서 큰 각도로 출력된다.
도 12에 도시한 광원 장치(700)의 기능 구성 요소는 전술한 제 1 내지 제 11 실시 형태에서 다양한 형태로 존재한다. 제 1 및 제 6 실시 형태(도 1 및 도 6)에서는 LED(110/310)는 광원(710), 확산기(740) 및 제 2 반사기(730)의 기능을 조합하고 있어 LED의 내면이 모든 각도 광을 반사하는 제 2 반사기로 작용하고 LED의 상면이 확산기 및 광원으로 작용한다. 제 2 실시 형태(도 2, 도 2a와 도 2b)에서는 파장 변환 재료(111A-1/111B-1)가 광원과 확산기로 작용하고 다이크로익 필터(111A-2/111B-2)가 모든 각도 변환 광을 반사하여 여기 광을 투과하는 제 2 반사기로 작용한다. 도 2c에 나타내는 제 2 실시 형태의 구현에서는 파장 변환 재료(111C)가 광원과 확산기로 작용하고 반사기(114)가 제 2 반사기로 작용한다. 제 4, 제 5 및 제 7 실시 형태(도 4, 도 5 및 도 7)에서는, 2 개의 광원(211/310/312) 및 2 개의 확산기(211/310/312)가 존재하고 각각의 요소(211/310/312)가 광원과 확산기로 작용한다. 제 8 및 제 9 실시 형태(도 8 및 도 9)에서는 광원(411/510/512)과 확산기(450/550)는 물리적으로 별개인 요소이다. 제 10 실시 형태(도 10)에서는 파장 변환 재료(560)가 광원과 확산기로 작용하고 반사기(522/525)가 제 1 및 제 2 반사기로 작용한다. 제 11 실시 형태(도 11a)에서는 각도 선택 다이크로익 필터(620)가 제 1 반사기로 작용하고 광원(610)이 광원, 확산기 및 제 2 반사기로 작용한다.
도 12의 구성의 다른 실시 형태에서는 확산기(740)과 제 2 반사기(730)는 광원(710)의 하방에 위치하고 있는 (예를 들면 광원(710)의 후면에 부착되어 있는) 백색 확산기인 단일 요소에 의해 실현된다.
상기의 설명에서는 광이 "모든 방향"으로 방출되고 산란된다고 말할 때, 그것은 광이 소정의 범위의 방향으로 방출 또는 산란되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
여기에 설명된 다양한 실시 형태들에 따른 광원 장치는 프로젝터, 헤드 램프, 스포트 라이트, 서치 라이트 등과 같은 애플리케이션에서 사용할 수 있다.
다양한 수정 및 변형은 본 발명의 정신 또는 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 광원 장치에서 할 수 있는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 수정 및 변형을 포함하는 것이 의도된다.

Claims (20)

  1. 소정의 범위의 방향으로 작은 각도의 광과 큰 각도의 광을 포함하는 광을 방출 및/또는 산란하는 발광 면을 가지며, 상기 작은 각도의 광은 상기 발광 면의 법선 방향에 대하여 상기 큰 각도의 광보다 작은 각도를 갖는 제 1 광원과,
    상기 작은 각도의 광을 상기 제 1 광원으로 다시 안내하기 위해 각각 상기 제 1 광원의 한쪽에 배치된 두 개의 반사기를 포함하는 광 리사이클링 시스템을 포함하는
    광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 리사이클링 시스템의 두 개의 반사기는 하나 또는 그 이상의 구면 반사기, 복합 포물면 집광기 또는 평탄한 반사기를 포함하는
    광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 리사이클링 시스템의 상기 두 개의 반사기는 작은 각도의 광을 반사하고 큰 각도의 광을 투과하는 상기 발광 면에 인접 배치된 각도 선택 필터를 포함하는
    광원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 큰 각도의 광을 집광하여 출력하기 위한 집광 시스템을 더 포함하는
    광원 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 집광 시스템은 상기 제 1 광원 주위에 배치된 하나 또는 그 이상의 반사기 또는 하나 또는 그 이상의 프리즘, 또는 하나 또는 그 이상의 반사기, 및 하나 또는 그 이상의 프리즘의 조합을 포함하는
    광원 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광원은 발광 다이오드를 포함하고, 상기 발광 면은 상기 발광 다이오드의 표면인
    광원 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광원은
    제 1 파장을 갖는 제 1의 여기 광을 방출하는 제 1 발광 다이오드와,
    상기 제 1 발광 다이오드에 의해 방출되는 상기 제 1 여기 광을 흡수하고 상기 제 1 파장보다 긴 파장을 갖는 변환된 광을 방출하는 적어도 하나의 파장 변환 재료를 갖는 파장 변환 소자를 포함하고,
    상기 발광 면은 상기 파장 변환 재료의 표면인
    광원 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 파장 변환 소자는 두 개 또는 그 이상의 다른 파장 변환 재료를 가지고, 상기 제 1 여기 광에 상기 두 개 또는 그 이상의 다른 파장 변환 재료를 교대로 노출시키도록 이동 가능한
    광원 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 다이오드로부터 상기 파장 변환 소자에 상기 제 1 여기 광을 전달하는 전달 광학 소자(delivery optical element)를 더 포함하는
    광원 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파장 변환 소자는 역방향 진행하는 변환 광(backward-traveling converted light)을 상기 광 리사이클링 시스템을 향해 정방향으로 반사하기 위해 상기 파장 변환 재료와 상기 전달 광학 소자 사이에 배치된 다이크로익 필터(dichroic filter)를 더 포함하는
    광원 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터와 상기 파장 변환 재료 사이에 에어 갭이 설치되어 있는
    광원 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    제 2 파장을 갖는 제 2 여기 광을 방출하는 제 2 발광 다이오드와,
    상기 제 2 발광 다이오드에 의해 방출되는 제 2 여기 광을 흡수하고 상기 제 2 파장보다 긴 파장을 갖는 변환 광을 방출하는 상기 파장 변환 재료에 상기 제 2 여기 광을 안내하도록 상기 광 리사이클링 시스템과 협동하는 광학계를 더 포함하는
    광원 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 다이오드는 상기 광 리사이클링 시스템의 후방에 배치되고, 상기 광 리사이클링 시스템은 상기 변환 광을 반사하고 상기 제 2 여기 광을 투과하는 다이클로익 소자를 포함하는
    광원 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광학계는 중공(hollow) 또는 중실(solid) 복합 포물면 집광기(Compound Parabolic Concentrator; CPC)를 포함하고, 상기 다이클로익 소자는 상기 CPC의 출력 포트에 배치되는
    광원 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 리사이클링 시스템은
    제 2 광을 방출하기 위한 발광 면을 갖는 제 2 광원과,
    상기 제 2 광원의 상기 발광 면을 향해 상기 제 1 광원으로부터의 상기 작은 각도의 광을 안내하기 위해 상기 제 1 광원과 상기 제 2 광원 사이에 배치된 하나 또는 그 이상의 반사기를 포함하는 광학계를 포함하고,
    상기 제 2 광원의 상기 발광 면은 상기 광학계를 통해 상기 제 1 광원으로 상기 제 1 광원으로부터의 상기 광을 다시 반사 또는 산란하고,
    상기 광학계는 상기 제 1 광원의 상기 발광 면으로 상기 제 2 광원으로부터의 상기 제 2 광을 안내하는
    광원 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광학계는 중공 복합 포물면 집광기(CPC)와 상기 중공 CPC의 출력 포트 근방에 배치된 렌즈를 포함하거나, 중실의 CPC와 상기 중실 CPC의 출력 포트 근방에 배치된 렌즈를 포함하거나, 만곡 출력 면을 갖는 중실 CPC를 포함하는
    광원 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광원의 상기 발광 면은 소정의 범위의 방향으로 광을 산란하는 산란 면을 포함하는
    광원 장치.
  18. 광을 방출하는 시트 형태의 광원과,
    자신에게 조사되는 작은 각도의 광과 큰 각도의 광을 포함하는 광을 소정의 범위의 방향으로 확산시키는 광 확산기로서, 상기 작은 각도의 광은 광 확산기의 법선 방향에 대해 상기 큰 각도의 광보다 작은 각도를 가지며 상기 광원과는 다른 상기 광 확산기와,
    2 개의 반사기를 포함하는 광 리사이클링 시스템을 포함하고,
    상기 광원과 상기 광 확산기는 상기 2 개의 반사기 사이에 위치하고 있으며, 상기 2 개의 반사기는 상기 광 확산기로부터의 상기 작은 각도의 광을 상기 광 확산기로 다시 안내하는
    광원 장치.
  19. 제 1 광원의 발광 면에 의해 작은 각도의 광과 큰 각도의 광을 포함한 소정의 범위의 방향을 갖는 광을 생성하는 단계 - 상기 작은 각도의 광은 상기 발광 면의 법선 방향에 대해 상기 큰 각도의 광보다 작은 각도를 가짐 - 와,
    상기 작은 각도의 광을 상기 광원의 상기 발광 면으로 다시 안내하는 단계와,
    상기 큰 각도의 광을 집광하여 출력하는 단계를 포함하는
    출력 광 생성 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 생성 단계는
    제 1 파장을 갖는 제 1 여기 광을 방출하는 단계와,
    파장 변환 재료에 의해 상기 제 1 여기 광을 상기 제 1 파장보다 긴 파장을 갖는 변환 광으로 변환하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은
    제 2 파장을 갖는 제 2 여기 광을 방출하는 단계와,
    상기 파장 변환 재료에 상기 제 2 여기 광을 안내하는 단계와,
    상기 파장 변환 재료에 의해 상기 제 2 여기 광을 상기 제 2 파장보다 긴 파장을 갖는 변환 광으로 변환하는 단계를 더 포함하는
    출력 광 생성 방법.
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