조명 창을 생성하는 광 장치 document_id A220623108139

발광 다이오드(LED)는 종래 기술에서 잘 알려져 있다. LED는 서로의 위에 위치한 P형 반도체 층과 N형 반도체 층을 갖는 반도체 다이에 의해 형성된다. PN 접합은 P형 반도체 층과 N형 반도체 층 사이에 정의된다. 전압이 LED에 인가될 때, P형 반도체 층 내의 정공(hole)과 N형 반도체 층 내의 전자는 끌어 당겨져서 PN 접합에서 만난다. 정공과 전자가 결합할 때, 광자가 생성되어, 방사선 빔(광선)을 만들어낸다. LED는 LED에 의해 발생된 열을 전달하는 히트 싱크(heat sink) 및 생성된 방사선 빔을 반사시키는 반사기로서 작용하는 반사 컵 내에 위치할 수 있다. LED는 전형적으로 PN 접합을 형성하는 물질의 밴드 갭(band-gap) 에너지에 의존하여, 광의 단일 파장을 방출한다. 오늘날, LED를 만들기 위해 사용된 물질에 기초하여 여러 가지 색이 생성될 수 있다. 예를 들어, GaAs(gallium arsenide)로 만들어진 LED는 적외선 및 적색 광을 생성한다. 다른 예로는 녹색 광을 생성하는 GaAlP(gallium aluminum phosphide), 적색, 황색 및 녹색 광을 생성하는 GaP(gallium phosphide) 및 청색 광을 생성하는 ZnSe(zinc selenide)가 있다. LED는 전형적으로 비평행화(non-collimated) 방사선 빔을 생성한다. 그러므로, LED에 의해 발생된 광을 평행하게 하려는 노력이 이루어져 왔다. 특히 고출력 LED 분야에서, 빔 성형뿐만 아니라 색 혼합 및 콜리메이션 광학은 빈번한 토론의 화제이다. LED 발명 이전에도, 점 광원(이 경우에 LED)을 평행화 방사선 빔으로 변환하는 상이한 방식이 알려져 있었다. 1922년 2월에 에서 출간된 저의 라는 명칭의 논문은 2개의 반사 표면을 사용하여 점 광원을 평행화 방사선 빔으로 변환하는 수학적 계산법을 설명한다. 이들 수학적 기법은 LED에 의해 발생된 방사선 빔을 평행하게 하기 위한 광 소자를 개발하기 위해 사용되었다. 이 문서에서, "평행화 빔(collimated beam)"은 대체로 평행한, 즉 10°또는 20°내에서 평행한 방사선 빔을 나타내는 것으로 이해될 수 있다. US 2004/0246606 A1은 돔-패키지 LED 및 LED 어레이와 같은 광원 위에 위치한 광 소자를 설명한다. LED는 광 소자의 공동(cavity) 내에 위치하게 된다. 광 소자는 LED에 의해 발생된 방사선 빔이 공동의 입구 표면을 통해 광 소자로 들어가는 방식으로 형성된다. 방사선 빔은 대체로 평행하게 된 방사선 빔으로서 광 소자를 빠져나오기 전에 광 장치 내부에서 두 번 반사된다. US 2004/0246606 A1에 따른 광 소자는 도 1과 관련하여 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. WO 2005/103562 A2는 다수의 유색 LED로부터 백색 광을 생성하는 문제를 다룬다. 이 문서에 따르면, 광 매니폴드(manifold)는 다수의 LED 출력을 단일의 대체로 동일한 혼합 출력으로 결합하기 위해 제공된다. 다른 공지된 혼합 기술은 혼합 로드(mixing rods), 라이트 가이드(light guides), 반사기 또는 그 조합을 사용한다. 그러나, 이들 기술은 비교적 커서 다루기 어렵다.