KR20060131887A

KR20060131887A - 비간섭성 고체 광원을 가진 높은 밝기의 조명 디바이스

Info

Publication number: KR20060131887A
Application number: KR1020067018783A
Authority: KR
Inventors: 한스 조우; 던컨 제이. 앤더슨
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-12-20
Also published as: US20080247169A1; WO2005091035A1; US7740375B2; JP2007529861A; CN1934477A; EP1728113A1; TW200602585A

Abstract

조명 광원은 적어도 하나의 발광 표면(212) 위에 광을 방출하기 위해 적응되고 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비하는 비간섭성 고체 광원; 상기 비간섭성 고체 광원으로부터 광을 수신하기 위해 적응된 적어도 하나의 수신 표면(222)과, 그리고 제 1 표면 영역(S₁)을 구비하는 광 추출 영역(224)을 포함하는 광 순환 디바이스(220); 그리고 광 추출 영역에서 광 순환 디바이스로부터 광을 추출하기 위한 광 추출 디바이스(230)를 포함하며, 이 때 S₁< S₀이다. 따라서, 광의 외관상 밝기는 더 작은 영역 위에 이를 분배함으로써 증가된다. 발광 다이오드(LED)를 포함하는 실시예가 설명된다.

Description

비간섭성 고체 광원을 가진 높은 밝기의 조명 디바이스{HIGH BRIGHTNESS ILLUMINATION DEVICE WITH INCOHERENT SOLID STATE LIGHT SOURCE}

본 발명은, 디스플레이 디바이스를 위한 광원 분야, 특히 비간섭성 고체 광원에 기초한 조명 디바이스에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)와 같은, 고체 디바이스에 기초한 조명 디바이스는 많은 바람직한 특성을 지닌다. 따라서, 실리콘 상의 액정(LCOS: Liquid Crystal On Silicon) 이미징 디바이스와 같은, 마이크로-디스플레이 디바이스에 기초한 프로젝션 디스플레이에서의 사용을 위해 이러한 조명 디바이스를 적응시키는 것이 요구되어 왔다. 예를 들어, 초고압(UHP: Ultra High Pressure) 아크 램프(arc lamp) 등과 같은 기존 프로젝션 디스플레이 광원에 비해, LED-기반 조명 디바이스는 우수한 수명을 가지며, 적거나 거의 없는 바람직하지 못한 적외선 또는 자외선을 발생없이 더욱 순수한 컬러를 생성하며, 합리적인 전압 레벨에서 DC 전력으로 작동한다. 또한, LED-기반 조명 디바이스는 강도-변조될 수 있으며, 이것은 이들을 프레임 순차적 컬러 조명 구조에 적합하게 만든다. 더욱이, 분리된 컬러 LED 광원의 사용은 소형 컬러 관리 아키텍처의 생성을 가능케 한다.

그러나, 프로젝션 디스플레이 시스템을 위한 조명 시스템에 대한 중요한 요 구조건은 높은 밝기 레벨이다. 불행히도, 기존 LED-기반 조명 디바이스의 밝기 레벨은 종래의 UHP 아크 램프의 밝기 레벨보다 훨씬 낮다. 그러므로, 예를 들어, 기존 LED-기반 조명 디바이스가 프로젝션 디스플레이 시스템에서 사용될 때, 조명될 수 있고 여전히 수용가능하게 밝은 이미지를 제공할 수 있는 스크린 크기는 한정된다. LED 광원을 제조하기 위해 사용된 기본 재료, LED 광원의 열 흡수 등과 같은 것을 개선하려는 노력이 지속적으로 행해지고 있다고 해도, 지금까지 이들 노력은 한정된 결과만을 산출해 왔다.

따라서, 높은 밝기 레벨을 갖는, 비간섭성 고체 광원을 사용한 조명 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다. 프로젝션 디스플레이 시스템에 사용하기에 적합한 개선된 조명 디바이스를 제공하는 것이 더 바람직할 것이다. 본 발명은 전술한 사항들 중 한 가지 이상을 다룰 것이다.

본 발명의 일 양상에서, 조명 디바이스는 적어도 하나의 발광 표면 위에 광을 방출하기 위해 적응되고 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비하는 비간섭성 고체 광원; 그리고 상기 비간섭성 고체 광원으로부터 광을 수신하기 위한 진입 개구 및 상기 비간섭성 고체 광원으로부터 광을 출력하기 위한 광 추출 개구를 구비하는 반사 공동을 포함하며, 상기 반사 공동의 광 추출 개구의 표면 영역(S₁)은 S₀보다 더 작다.

본 발명의 다른 양상에서, 조명 디바이스는 적어도 하나의 발광 표면 위에 광을 방출하기 위해 적응되고 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비하는 비간섭성 고체 광원; 그리고 상기 비간섭성 고체 광원 위에 직접 배치되고 이를 덮으며, 그 내부에 상기 비간섭성 고체 광원으로부터 광을 출력하기 위한 개구를 구비하는 반사층을 포함하며, 상기 반사층의 개구의 영역(S₁)은 S₀보다 더 작다.

본 발명의 다른 양상에서, 조명 디바이스는 적어도 하나의 발광 표면 위에 광을 방출하기 위해 적응되고 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비하는 비간섭성 고체 광원; 상기 비간섭성 고체 광원으로부터 광을 수신하기 위해 적응된 적어도 하나의 광 수신 표면과 제 2 표면 영역(S₁)을 구비하는 광 추출 영역을 포함하는 광 순환 디바이스; 그리고 상기 광 추출 영역에서 상기 광 순환 디바이스로부터 광을 추출하기 위한 수단을 포함하며, S₁은 S₀보다 더 작다.

도 1은 본 발명의 하나 이상의 양상에 따른 조명 디바이스의 제 1 실시예를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 하나 이상의 양상에 따른 조명 디바이스의 제 2 실시예를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 하나 이상의 양상에 따른 조명 디바이스의 제 3 실시예를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 하나 이상의 양상에 따른 조명 디바이스의 제 4 실시예를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 하나 이상의 양상에 따른 조명 디바이스의 제 5 실시예를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 하나 이상의 양상에 따른 조명 디바이스의 제 6 실시예를 도시한 도면.

본 명세서에서 사용된 것처럼, "비간섭성 고체 광원"이라는 용어는 큰 표면 영역 LED 칩, LED 어레이 또는 하나 이상의 연장된 선형 LED와 같은 광을 방출하는 하나 이상의 비간섭성 고체 디바이스(예, 발광 다이오드; 유기 발광 다이오드; 등)의 배열을 말한다.

도 1은 조명 디바이스의 제 1 실시예(100)를 도시한다.

도 1의 조명 디바이스(100)는 비간섭성 고체 광원(110)과 진입 개구(122)와 광 추출 개구(124)를 구비한 반사 공동(120)을 포함한다.

비간섭성 고체 광원(110)은 단일 연장되거나 큰 표면 영역의 발광 다이오드(LED) 칩, 또는 더 작은 LED의 어레이를 포함할 수 있다. 비간섭성 고체 광원(110)은 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비하는 발광 표면(112) 위에 광을 방출한다. 고체 디바이스로서, 비간섭성 고체 광원(110)은 조명 디바이스(100)의 광 출력의 제어를 원하면, 쉽게 전자적으로 제어될 수 있다(예, 스위칭 온 및 스위칭 오프, 강도 변조 등)

한편, 반사 공동(120)은 광 순환 디바이스이다. 상부 표면(125)의 내부 및 반사 공동(120)의 측벽(127)은 비간섭성 고체 광원(110)에 의해 방출된 광의 파장에서 매우 반사적이다. 예를 들어, 반사 공동(120)의 내부 표면은 매우 반사적인 미러 코팅(129)으로 코팅될 수 있다. 이것은 금속 코팅, 절연성 다층 코팅이거나 심지어 내부 전반사에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 반사 공동(120)의 구조를 형성하는데 사용된 재료는 그 자체가 매우 반사적인 물질일 수 있다. 게다가, 반사 공동(120)은 진입 개구(122)가 비간섭성 고체 광원(110)의 발광 표면(112)을 덮도록 배치된다.

중요하게, 반사 공동(120)의 광 추출 개구(124)의 표면 영역(S₁)은 비간섭성 고체 광원(110)의 발광 표면(112)의 표면 영역(S₀)보다 훨씬 더 작다.

조명 디바이스(100)는 다음과 같이 작동한다. 발광 표면(112)에서 비간섭성 고체 광원(110)에 의해 발산된 광은 진입 개구(122)를 통해 반사 공동(120)으로 들어간다. 광의 일부는 처음에는 반사 공동(120)의 광 추출 개구(124)에 충돌하고 이에 따라 반사 공동(120)을 빠져나온다. 비간섭성 고체 광원(110)에 의해 발산된 광의 나머지는 반사적 내부 표면에 의해 공동 내부에 갇힐 것이다. 이 광은 반사 공동(120)의 광 추출 개구(124)에 마지막으로 충돌하고 이에 따라 반사 공동(120)을 빠져나갈 때까지 반사 공동(120) 내에서 되튈 것이다. 따라서, 반사 공동(120)의 광 추출 개구(124)를 통해 빠져나간 광은 광 추출 개구(124)에 직접 충돌한 비간섭성 고체 광원(110)의 일반 발산 영역으로부터의 광으로부터의 기여, 그리고 비간섭 성 고체 광원(110)의 나머지 발광 표면(112)으로부터의 기여를 포함한다. 따라서, 광의 외관상 밝기는 더 작은 영역 위에 광을 확산시킴으로써 증가되었다.

대안적으로, 매우 반사적인 미러 코팅(129)은 어떠한 공동 구조도 없는 비간섭성 고체 광원(110)의 발광 표면(112)에 직접 제공될 수 있다. 매우 반사적인 미러 코팅(129)은 광 추출 개구(124)에 대한 개구가 제공되며, 비간섭성 고체 광원(110)의 발광 표면(112)의 작은 영역 위에 배치된다. 이롭게, 유체 또는 겔과 같은 굴절률 매칭 물질은 매우 반사적인 미러 코팅(129)으로 덮여 있지 않은 발광 표면(112)의 작은 영역에 제공된다. 또한, LED 물질은 일반적으로 매우 굴절력이 있으며 특히 공기 클래딩 피복(air cladding)을 사용하여, 높은 각도에서 내부 전반사를 지원한다. 따라서, 다른 대안적인 배열에서, 비간섭성 고체 광원(110)은 발광 표면(112)이 공기로 둘러싸인 큰 표면 영역 LED 칩을 포함하며, 단, 유체 또는 겔과 같은 굴절률 매칭 물질이 제공된 발광 표면(112)의 작은 영역은 제외한다.

유익하게, 광 추출 개구(124)의 형태는 조명 디바이스(100)에 의해 생성될 광빔의 원하는 형태와 매칭하도록 임의적으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 조명 디바이스(100)가 와이드스크린 프로젝션 디스플레이 시스템을 위한 직사각형 마이크로-디스플레이 디바이스(예, LCOS 이미징 디바이스)를 조명하는데 사용될 때, 광 추출 개구(124)의 가로세로 비는 16:9로 설정될 수 있다.

도 2는 조명 디바이스의 제 2 실시예(200)를 도시한다.

도 2의 조명 디바이스(200)는 비간섭성 고체 광원(210), 광 가이드(220) 및 광 추출 디바이스(230)를 포함한다.

비간섭성 고체 광원(210)은 광 가이드(220)의 광 수신 표면(222)에 인접하여 배치된 발광 표면(212)과 함께 배열되며, 광 가이드는 비간섭성 고체 광원(210)으로부터 광을 수신하기 위해 적응된다. 광 추출 디바이스(230)는 추출 표면 영역(S₁)을 갖는 광 가이드(220)의 광 추출 영역(224)을 통해 광 가이드(220)에 광학적으로 연결되도록 배열된다.

비간섭성 고체 광원(210)은 하나 이상의 어레이로 구성된 다수의 개별 LED, 또는 더 적은 수의 큰 표면 영역 또는 연장된 선형 LED를 포함할 수 있다. 유익하게, LED-기반 조명 디바이스(200)와 비간섭성 고체 광원(210)은 2개 이상의 큰 표면 영역 LED 또는 LED 어레이로 물리적으로 분리될 수 있으며, 각각은 광 가이드(220)의 대응 광 수신 표면(222)에 인접하여 배치된 다른 발광 표면(212)을 구비한다. 비간섭성 고체 광원(210)의 발광 표면(212)은 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비한다.

유익하게, 비간섭성 고체 광원(210)은 시준된 광을 광 가이드(220)에 제공한다.

광 가이드(220)는 광 순환 디바이스이다. 유익하게, 광 가이드(220)는 굴절률이 N>1인, 저-손실, 고체, 투명 물질로 제조된다. 선택적으로, 광 가이드(220)는 내부가 비어 있을 수 있다. 내부 전반사(TIR)가 지원되지 않는 광 가이드(220)의 외부 표면 상에, 매우 반사적인 물질(229)이 제공된다. 매우 반사적인 물질(229)은 Spectralon, Teflon 또는 기타 적합한 물질일 수 있다.

유익하게, 광 추출 디바이스(230)는 광 가이드(220)로부터 광을 추출하는 복합 포물선 시준기(CPC), 또는 프리즘 광학 성분과 같은 광-시준 구조이다. 유익하게, 광 추출 디바이스(230)는 광 가이드(220)의 고체 투명 물질과 굴절률-매칭되는 굴절력있는 물질로 만들어진다.

중요하게, 광 가이드(220)의 광 추출 영역(224)의 표면 영역(S₁)은 비간섭성 고체 광원(210)의 발광 표면(212)의 전체 표면 영역(S₀)보다 훨씬 더 작다.

조명 디바이스(200)는 다음과 같이 작동한다. 발광 표면(212)에서 비간섭성 고체 광원(210)에 의해 방출된 광은 하나 이상의 대응 광 수신 표면(222)에서 광 가이드(220)로 진입한다. 광의 일부는 초기에 광 추출 영역(224)을 통해 광 가이드(220)의 외부에서 연결될 것이며 광 추출 디바이스(230)에서 시준된 광 빔으로 빠져 나올 것이다. 비간섭성 고체 광원(210)에 의해 발산된 광의 나머지는 TIR에 의해 그리고 TIR을 지원하지 않는 광 가이드(220)의 표면에 제공된 매우 반사적인 물질(229)에 의해 광 가이드(220) 내부에 감금될 것이다. 광은 광 추출 영역(224)을 통해 광 가이드(220)의 밖에서 마지막으로 연결되고 광 추출 디바이스(230)에서 시준된 광빔으로 빠져 나올 때까지 광 가이드(220) 내에서 바운딩될 것이다. 따라서, 광 추출 디바이스(230)를 통해 빠져 나온 광은 비간섭성 고체 광원(210)의 발광 표면(212)의 전체 영역으로부터 광으로부터 기부를 포함한다. 따라서, 광의 외관상 밝기는 이를 더 작은 영역에 시준하고 분포함으로써 증가되어 왔다.

도 1의 실시예와 유사하게, 광 추출 개구(224)는 조명 디바이스(200)에 의해 생성될 광빔의 원하는 형태와 매칭하도록 임의적으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 조명 디바이스(200)는 와이드스크린 프로젝션 디스플레이 시스템을 위한 직사각형 마이크로-디스플레이 디바이스(예, LCOS 이미징 디바이스)를 조명하기 위해 사용될 때, 광 추출 개구(224)의 가로세로 비는 16:9로 설정될 수 있다.

조명 디바이스가 와이드스크린 프로젝션 디스플레이 시스템에 대한 직사각형 마이크로-디스플레이 디바이스(예, LCOS 이미징 디바이스)를 조명하는데 사용되는 경우와 같은, 일부 응용에서, 편광된(즉, 선형으로 편광된) 광빔을 생성하는 것이 바람직하거나 필요하다. 도 3은 편광된 광빔을 생성하고 출력할 수 있는 조명 디바이스의 제 3 실시예(300)를 도시한다.

조명 디바이스(300)는, 다음 차이점을 제외하고, 조명 디바이스(200)와 유사하다. 첫째, 매우 반사적 물질(229) 대신에, 확산 반사기(329)는 전체 내부 반사(TIR)가 지원되지 않는 광 가이드(220)의 외부 표면에 제공된다. 둘째, 반사 편광기(340)는 광 가이드(220)와 광 추출 디바이스(230) 사이에 제공된다. 반사 편광기(340)는 유선 격자 편광기, 콜레스테릭(cholesteric) 편광기 또는 하나의 편광(예, TIR을 통해)을 구비하는 광을 반사하고, 직교 편광을 구비하는 광을 통과시키는 물질의 높은 이방성층(anisotropic layer)을 포함할 수 있다.

전과 같이, 광 가이드(220)는 광 순환 디바이스이며, 광 가이드(220)의 광 추출 영역(224)의 표면 영역(S₁)은 비간섭성 고체 광원(210)의 발광 표면(212)의 전체 표면 영역(S₀)보다 훨씬 더 작다.

조명 디바이스(300)는 또한 다음 차이를 제외하고, 조명 디바이스(200)와 유사하게 작동한다.

비간섭성 고체 광원(210)으로부터 광은 초기에 편광되지 않는 것으로 가정된다. 광 가이드(220)의 광 추출 영역(224)에 도달하는 광은 반사 편광기(340)로 전달된다. 원하는 편광을 갖는 광의 일부는 반사 편광기(340)를 통과하고 시준되고, 편광된 광빔으로 광 추출 디바이스(230)와 연결된다. 원하는 편광을 갖지 않는 광의 나머지는 반사 편광기(340)에 의해 다시 광 가이드(220)로 반사된다. 한편, 확산 반사기(339)는 광 가이드(220)로 다시 반사된 광의 편광을 변경하기 위해 작동되어, 그 결과 반사 편광기(340)를 통과하기 위한 올바른 편광을 구비하는 성분을 갖는다. 따라서, 조명 디바이스(300)에서 비간섭성 고체 광원으로부터의 광은 정확한 편광을 가진 광 추출 영역(224)이 반사 편광기(340)를 통과하여 광 추출 디바이스(230)에 도달할 때까지 저손실 광 가이드(220) 내에서 순환한다.

따라서, 광의 외관상 밝기는 이를 더 작은 영역 위에 시준하고 분포시킴으로써 증가되었고, 광은 원래 잘못된 편광이었던 광의 부분을 버리지 않고 원하는 대로 올바르게 편광되었다.

대안적인 실시예에서, 확산 반사기(339)는 전체 내부 전반사(TIR)가 지원되지 않는 광 가이드(220)의 외부 표면 상에 배치된 거울 반사기(339)로 교체되며, 1/4 파장 호일(345)은 각 거울 반사기(339)와 반사 편광기 사이의 광 경로에 제공된다. 여기서, 1/4 파장 호일의 축은 반사 편광기(340)의 투과 방향과 약 45도의 각을 이룬다. 1/4 파장 호일(345)은 광 가이드(220)와 반사 편광기(340) 사이, 또 는 각 거울 반사기(339)와 광 가이드(220)의 대응 측벽 사이에 제공될 수 있다.

도 4는 편광된 광빔을 생성할 수 있고 출력할 수 있는 조명 디바이스의 제 4 실시예(400)의 평면도를 도시한다.

조명 디바이스(400)는 조명 디바이스(200)와 유사하며, 큰 영역 LED 칩 또는 LED 어레이를 구비하며, 이들은 광 가이드(220)의 4개의 측벽 각각을 따라 배치된다. 매우 반사적인 물질(239)은 LED가 배열되지 않은 측벽의 임의의 영역을 덮는다. 조명 디바이스(200)와 대조적으로, 조명 디바이스(400)에서 광 가이드(220)는 한 표면 상에 광 추출과 시준 렌즈를 포함하는 광 추출 디바이스(450)가 제공된다.

조명 디바이스(400)의 작동은 조명 디바이스(200)의 그것과 동일하다.

도 4는 충분히 큰 광 가이드가 채용된 경우, 및 충분히 큰 발광 표면 영역을 가진 LED 또는 LED 어레이가 광 가이드와 연결된 경우 이러한 조명 디바이스의 달성가능한 최종 밝기가 매우 높을 수 있음을 도시한다. 최종 광 출력 밝기는 비간섭성 고체 광원의 발광 표면의 전체 표면 영역(S₀)의, 광 추출 디바이스가 연결된 광 가이드의 추출 영역의 표면 영역(S₁)에 대한 비율에 비례한다. 더욱이, 비간섭성 고체 광원(예, 연결 효율성)으로부터 외부-연결된 광의 부분은 또한 적분된 출력 밝기를 결정하며 최대화되어야 한다.

도 5는 조명 디바이스의 제 5 실시예(500)를 도시한다.

조명 디바이스(500)는 다음 차이를 제외하고, 조명 디바이스(200)와 유사하다.

조명 디바이스(500)에서, 비간섭성 고체 광원(210)이 연결된 광 수신 표면(222)(측벽)에 평행한 평면에서 광 가이드(220)의 단면은 크기가 변한다. 즉, 광 가이드(220)의 단면은 다른 영역에서 보다 일부 영역서 "더 두껍다". 특히, 광 추출 영역(224)과 가까운 광 가이드(220)의 부분의 단면은 광 가이드(220)의 다른 영역보다 더 작다. 광 추출 영역(224)에 가까운 감소된 단면은 단일-경로 광추출의 가능성을 증가시키며, 역-반사된 광선에 대한 반사 손실을 최소화한다. 그러므로, 광 가이드(220)의 광-연결 효율성은 증가된다.

조명 디바이스가 프로젝션 디스플레이 시스템을 위한 직사각형 마이크로-디스플레이 디바이스(예, LCOS 이미징 디바이스)를 조명하는데 사용되는 경우와 같은, 일부 응용에서, 다른 컬러를 가질 수 있는 광빔을 생성하는 것이 바람직하거나 필요하다. 도 6은 다른 컬러를 가지는 광을 출력할 수 있는 조명 디바이스의 제 6 실시예(600)를 도시한다.

조명 디바이스(600)는 2개의 다른 스펙트럼 컬러(예, 빨간색 및 청색)를 가지는 광을 방출하는 2개의 다른 비간섭성 고체 광원(210)을 포함한다. 그러나, 3개 이상의 비간섭성 고체 광원(210)이 채용될 수 있으며, 이들은 3 가지 이상의 컬러를 가지며, 빨간색 및 청색 이외의 컬러도 물론 가능하다는 것이 이해된다.

도 2에 대해 전술한 성분 외에도, 조명 디바이스(600)는 2개의 이색성 필터(660)를 포함하며, 각각은 대응 비간섭성 고체 광원(210)의 발광 표면(212)과 광 가이드(220)의 대응 광 수신 표면(222) 사이에 배치된다. 각 이색성 필터(660)는 인접한 비간섭성 고체 광원(210)으로부터 방출된 광의 컬러에 대응하는 제 1 컬러 를 가지는 광을 투과시키며, 광 가이드(220)에 연결된 다른 비간섭성 고체 광원(210)에 의해 생성된 광의 다른 파장을 가지는 광을 반사한다. 각 비간섭성 고체 광원(210)은 광 추출 디바이스(230)에서 시준된 광빔의 완전 컬러 제어를 제공하기 위해 개별적으로 전자적으로 제어될 수 있다(예, 스위칭 온과 스위칭 오프, 강도 변조되는 등).

실시예들이 본 명세서에서 개시되었지만, 많은 변형예들은 가능하며, 이들은 본 발명의 개념과 범위 내에 있다. 예를 들어, 이러한 변형예는 명세서, 도면 및 청구항의 조사이후 당업자에게 명백해 질 것이다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항의 정신과 범위 내를 제외하고 제한되지 않을 것이다.

본 발명은, 디스플레이 디바이스를 위한 광원 분야에 관한 것으로서, 특히 비간섭성 고체 광원에 기초한 조명 디바이스에 이용가능하다.

Claims

조명 디바이스(100)로서,

적어도 하나의 발광 표면(112) 위에 광을 방출하기 위해 적응되고 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비하는 비간섭성 고체 광원(110); 및

비간섭성 고체 광원(110)으로부터 광을 수신하기 위해 적응된 진입 개구(122)와 비간섭성 고체 광원(110)으로부터 광을 출력하기 위해 적응된 광 추출 개구(124)를 구비하는 반사 공동(reflective cavity)(120)을 포함하며,

상기 반사 공동(12)의 광 추출 개구(124)의 표면 영역(S₁)은 표면 영역(S₀)보다 더 작은, 조명 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 비간섭성 고체 광원(210)은 단일 연장된 LED로 구성된, 조명 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 비간섭성 고체 광원(210)은 LED의 어레이를 포함하는, 조명 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 광 추출 개구는 16:9의 가로세로 비(aspect ratio)의 직사각형 모양을 갖는, 조명 디바이스.
조명 디바이스(100)로서,

적어도 하나의 발광 표면(112) 위에 광을 방출하기 위해 적응되고 전체 발광 표면 영역(S₀)을 가지는 비간섭성 고체 광원(110); 및

비간섭성 고체 광원(110) 위에 직접 배치되고 이를 덮으며 그 안에 상기 비간섭성 고체 광원(110)으로부터 광을 출력하기 위한 개구(124)를 구비하는 반사층(129)을 포함하며,

상기 반사층(129)의 개구(124)의 표면 영역(S₁)은 표면 영역(S₀)보다 작은, 조명 디바이스.
제 5항에 있어서, 상기 반사층으로 덮여 있지 않은 제 1 표면 영역 상에 배치된 굴절률 매칭 물질을 더 포함하는, 조명 디바이스.
제 5항에 있어서, 상기 개구는 가로세로 비가 16:9인 직사각형 모양을 갖는, 조명 디바이스.
조명 디바이스(200,300,400,500,600)로서,

적어도 하나의 발광 표면(212) 위에 광을 방출하기 위해 적응되고 전체 발광 표면 영역(S₀)을 구비하는 비간섭성 고체 광원(210);

광 순환 디바이스(220)로서,

상기 비간섭성 고체 광원(210)으로부터 광을 수신하기 위해 적응된 적어도 하나의 광 수신 표면(222), 그리고

표면 영역(S₁)을 구비한 광 추출 영역(224)을 포함하는, 광 순환 디바이스(220); 및

상기 광 추출 영역(224)에서 상기 광 순환 디바이스(220)로부터 광을 추출하기 위한 광 추출 수단(230)을 포함하며,

S₁는 S₀보다 더 작은, 조명 디바이스.
제 8항에 있어서, 상기 광 순환 디바이스(220)는 고체 광 가이드를 포함하는, 조명 디바이스.
제 9항에 있어서, 상기 광 순환 디바이스(220)는 내부 전반사(total internal reflection)를 지원하지 않는 광 가이드의 표면 상에 배치된 반사 물질을 더 포함하는, 조명 디바이스.
제 8항에 있어서, 상기 광 순환 디바이스(220)는 속이 빈 공동(hollow cavity)을 포함하는, 조명 디바이스.
제 8항에 있어서, 상기 광 추출 수단(230)은 광 시준 구조를 포함하는, 조명 디바이스.
제 8항에 있어서, 상기 광 추출 수단(230)은 복합 포물선 시준기를 포함하는, 조명 디바이스(200,300,500,600).
제 8항에 있어서, 상기 광 추출 수단(450)은 분광 광학 성분을 포함하는, 조명 디바이스(400).
제 8항에 있어서, 상기 광 추출 영역(224)과 상가 광 추출 수단(230) 사이의 광 경로에 배치된 반사 편광기(340)를 더 포함하고,

상기 광 순환 디바이스(220)는 그 측벽에 배치된 적어도 하나의 확산 반사기(339)를 포함하는, 조명 디바이스(300).
제 8항에 있어서, 상기 광 순환 디바이스(220)는 그 측벽에 배치된 적어도 하나의 거울 반사기(339)를 포함하고, 상기 조명 디바이스(300)는:

상기 광 추출 영역(224)과 상기 광 추출 수단(230) 사이의 광경로에 배치된 반사 편광기(340); 및

상기 거울 반사기(339)와 상기 반사 편광기(340) 사이의 광 경로 내의 1/4 파장 호일(345)을 더 포함하는, 조명 디바이스(300).
제 8항에 있어서, 상기 광 순환 디바이스(220)는 적어도 2개의 광 수신 표면(222)을 포함하고 비간섭성 고체 광원(210)은 적어도 2개의 발광 성분을 포함하며, 각 발광 성분은 상기 광 수신 표면(222)들 중 대응하는 표면과 인접하여 배치되고 이와 마주보는, 조명 디바이스(400).
제 8항에 있어서, 상기 광 순환 디바이스(220)는 두께가 상기 광 수신 표면(222)에서보다 상기 광 추출 영역(224)과 덜 가까운 단면을 구비하는, 조명 디바이스(500).
제 8항에 있어서,

적어도 제 2 발광 표면(212) 위에 광을 방출하기 위해 적응된 제 2 비간섭성 고체 광원을 더 포함하고,

상기 광 순환 디바이스(220)는 상기 제 2 비간섭성 고체 광원(210)으로부터 광을 수신하기 위해 적응된 적어도 제 2 광 수신 표면(222)을 포함하며,

상기 2개의 비간섭성 고체 광원 각각은 다른 스펙트럼 컬러를 가지는 광을 방출하는, 조명 디바이스(600).
제 8항에 있어서, 상기 비간섭성 고체 광원(210)은 단일 연장된 LED로 구성된, 조명 디바이스(100).