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Title:
OPTICAL ELEMENT FOR COLOUR MIXING AND OPTICAL ARRANGEMENT FOR COLOUR MIXING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/010582
Kind Code:
A1
Abstract:
An optical element for colour mixing comprises a first lateral surface (S10a) having first regions (11), which are configured for the entry of light into the interior (13) of the optical element (10), and having second regions (12), which are configured for diffuse reflection of light that is incident on the second regions (12) from the interior (13) of the optical element. A second lateral surface (S10b), which is situated opposite the first lateral surface, is configured for totally reflecting the light that is incident from the interior of the optical element into the interior (13) of the optical element (10) onto the second regions (12) of the first lateral surface. Owing to the diffuse reflection at the second regions (12) of the first lateral surface (S10a), the light is mixed in a manner such that the optical element appears to an observer as a source effecting Lambertian radiation that is homogeneous in terms of colour and luminance.

Inventors:
HADRATH, Stefan (Seefelder Str. 32, Augsburg, 86136, DE)
MUSCHAWECK, Julius (Zugspitzstr. 66, Gauting, 82131, DE)
Application Number:
EP2011/062318
Publication Date:
January 24, 2013
Filing Date:
July 19, 2011
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM AG (Hellabrunner Str.1, München, 81543, DE)
HADRATH, Stefan (Seefelder Str. 32, Augsburg, 86136, DE)
MUSCHAWECK, Julius (Zugspitzstr. 66, Gauting, 82131, DE)
International Classes:
G02B17/08; F21V5/00; F21V7/00; G02B5/02
Domestic Patent References:
WO2001007828A12001-02-01
Foreign References:
JP4399678B12010-01-20
DE102009017495A12010-08-12
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
OSRAM AG (Intellectual Property IP, Postfach 22 13 17, München, 80503, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Optisches Element zur Farbmischung, umfassend

- eine erste Seitenfläche (SlOa) mit ersten Bereichen (11) und zweiten Bereichen (12),

- wobei die ersten Bereiche (11) der ersten Seitenfläche (SlOa) zum Eintritt von Licht in das Innere (13) des opti¬ schen Elements (10) ausgebildet sind,

- wobei die zweiten Bereiche (12) der ersten Seitenfläche (SlOa) zu einer diffusen Reflexion von Licht, das aus dem Inneren (13) des optischen Elements auf die zweiten Bereiche

(12) auftrifft, ausgebildet sind,

- eine zweite, der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Sei¬ tenfläche (SlOb) , die dazu ausgebildet ist, dass Licht in Ab¬ hängigkeit von einem Winkel, mit dem das Licht aus dem Inne¬ ren (13) des optischen Elements (10) auf die zweite Seitenfläche (SlOb) auftrifft, in das Innere (13) des optischen Elements (10) zurück reflektiert wird oder aus dem Inneren

(13) des optischen Elements (10) austritt.

2. Optisches Element nach Anspruch 1,

- wobei an den ersten Bereiche (11) der ersten Seitenfläche (SlOa) jeweils eine Vertiefung (20) im Material des optischen Elements ausgebildet ist,

- wobei die jeweilige Vertiefung (20) derart ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil des Lichts, das an der Vertiefung (20) in das Innere (13) des optischen Elements (10) eintritt, an der Grenzfläche zwischen der Vertiefung (20) und dem Material des optischen Elements (10) derart gebrochen wird, dass der Teil des Lichts unter einem Winkel auf die zweite Seiten¬ fläche (SlOb) des optischen Elements (10) auftrifft, unter dem eine Totalreflexion des Teils des Lichts in das Innere (13) des optischen Elements (10) erfolgt.

3. Optisches Element nach Anspruch 2,

wobei sich die jeweilige Vertiefung (20) von der ersten Seitenfläche (SlOa) ausgehend mindestens bis zur Hälfte der Di¬ cke des optischen Elements (10), vorzugsweise bis zur zweiten Seitenfläche (SlOb) , in das Material des optischen Elements erstreckt .

4. Optisches Element nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die jeweilige Vertiefung (20) in dem Material des opti¬ schen Elements (10) kegelförmig ausgebildet ist.

5. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweiten Bereiche (12) der erste Seitenfläche (SlOa) mit einer diffus, hoch reflektierenden Schicht (30), vorzugsweise mit einem Reflexionsgrad von mehr als 90 %, beschichtet sind .

6. Optisches Element nach Anspruch 5,

wobei die diffus, hoch reflektierende Schicht (30) Titandi¬ oxid enthält.

7. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das optische Element (10) aus einem Material aus Poly- carbonat, Polymethylmethacrylat oder Glas ausgebildet ist.

8. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

- wobei das optische Element (10) als ein Licht transparenter zylinderförmiger Körper mit einer Höhe zwischen 3 mm und 10 mm ausgebildet ist,

- wobei die erste und zweite Seitenfläche (SlOa, SlOb) plan¬ parallel zueinander ausgebildet sind.

9. Optisches Element nach einem der Ansprüche 2 bis 8,

- wobei das optische Element eine dritte Seitenfläche (SlOc) , die zwischen der ersten und zweiten Seitenfläche (SlOa, SlOb) angeordnet ist, aufweist,

- wobei die ersten Bereiche (11) der erste Seitenfläche

(SlOa) und die zweite Seitenfläche (SlOb) und die dritte Sei¬ tenfläche (SlOc) jeweils eine derart polierte Oberfläche auf¬ weisen, dass der Teil des Lichts an den ersten Bereichen (11) der ersten Seitenfläche (SlOa) und an der zweiten und dritten Seitenfläche (SlOb, SlOc) total reflektiert wird.

10. Optische Anordnung zur Farbmischung, umfassend:

- ein optisches Element (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

- ein Trägerelement (40), auf dem Lichtquellen (50a, 50b, 50c, 51, 52, 53) angeordnet sind,

- wobei das optische Element (10) derart zu dem Trägerelement (40) ausgerichtet ist, dass die Lichtquellen (50a, 50b, 50c, 51, 52, 53) jeweils über den Vertiefungen (20) des optischen Elements angeordnet sind.

11. Optische Anordnung nach Anspruch 10, umfassend:

ein Halteelement (60), an dem das optische Element (10) gehalten ist, wobei das Halteelement (60) an dem Trägerele¬ ment (40) angeordnet ist.

12. Optische Anordnung nach Anspruch 11,

wobei das optische Element (10) zu dem Halteelement (60) der¬ art angeordnet ist, dass zwischen der dritten Seitenfläche

(SlOc) des optischen Elements (10) und einer der dritten Seitenfläche (SlOc) zugewandten Fläche (61) des Haltelements

(60) ein Spalt (70) gebildet ist.

13. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Halteelement (60) auf der der dritten Seitenfläche (SlOc) zugewandten Fläche (61) eine diffus, hoch reflektie¬ rende Schicht (80), vorzugsweise eine Schicht mit einem Re¬ flexionsgrad von mehr als 90 %, aufweist.

14. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Lichtquellen jeweils als eine Leuchtdiode (50a, 50b, 50c, 51, 52, 53) ausgebildet sind.

15. Optische Anordnung nach Anspruch 14,

wobei mindestens eine der Leuchtdioden (51, 52, 53) als eine Konversions-Leuchtdiode (51) ausgebildet ist und mindestens eine andere der Leuchtdioden (52, 53) derart ausgebildet ist, dass der Farbwiedergabeindex des nach der Mischung des Lichts der Konversions-Leuchtdiode und der mindestens einen anderen Leuchtdiode (52, 53) im Inneren (13) des optischen Elements aus der ersten Seitenfläche (SlOa) des optischen Elements austretenden Lichts größer als 90 ist.

Description:
Beschreibung

Optisches Element zur Farbmischung und optische Anordnung zur Farbmischung

Die Erfindung betrifft ein optisches Element zur Farbmischung verschiedenfarbiger Lichtquellen, insbesondere von Leuchtdioden, und eine Anordnung, insbesondere eine Lampe, mit einem solchen optischen Element zur Farbmischung.

Zur Beleuchtung von Objekten werden oftmals Lampen, die eine Vielzahl von Leuchtmitteln enthalten, eingesetzt. Als Leuchtmittel in diesen Lampen können beispielsweise Leuchtdioden verwendet werden. Um die Intensität der Strahlung einer Lampe mit Leuchtdioden zu erhöhen, sind beispielsweise mehrere Leuchtdioden auf engem Raum nebeneinander in einem Gehäuse der Lampe angeordnet. Damit ein im Fernfeld einer Lampe ange ¬ ordnetes Objekt oder der sich im Fernfeld befindende Raum mit einer nahezu homogenen Lichtfarbe ausgeleuchtet wird, muss insbesondere bei Lampen, die eine Vielzahl von Leuchtdioden aufweisen, darauf geachtet werden, dass alle Leuchtdioden, insbesondere auch solche desselben Typs, beispielsweise weiß, warm-weiß oder kalt-weiß, aus der gleichen Helligkeits- und Farbgruppe ausgewählt sind. Zur Auswahl von Leuchtdioden aus der gleichen Helligkeits- und Farbgruppe ist jedoch ein hoher logistischer Aufwand erforderlich, der mit zunehmenden Kosten verbunden ist.

Um die Kosten für Lampen mit Leuchtdioden gering zu halten und trotzdem einen homogenen Farbeindruck im Fernfeld der Lampe zu erzielen, kann auf das so genannte "Champen" zurückgegriffen werden. Dabei werden mehrere Leuchtdioden, beispielsweise weiße Leuchtdioden eines Typs, aber unterschied- licher Farbgruppe, so gemischt, dass im Mittel der gewünschte Farbort erreicht wird. Obwohl dadurch im Fernfeld ein nahezu homogener Farbeindruck erzielt werden kann, sieht ein Beob ¬ achter beim Betrachten der Lampe selbst jedoch Leuchtdioden, die unterschiedlich weißes Licht emittieren.

Eine weitere Möglichkeit, um bei einer Lampe, die mehrere weiße Leuchtdioden umfasst, einen homogenen Farbeindruck im Fernfeld zu erzielen, besteht darin, den weißes Licht emit ¬ tierenden Leuchtdioden einige monochromatische Leuchtdioden, bevorzugt rote, blaue und/oder grüne Leuchtdioden, beizumischen, um den Farbwiedergabeindex zu erhöhen. Dadurch gelingt es beispielsweise, den für weißes Licht typischen Farbwieder ¬ gabeindex Ra von 80 auf über 90 zu erhöhen. Jedoch erkennt auch bei dieser Technik ein Beobachter beim Betrachten der Lampe im Nahfeld die verschiedenfarbigen Leuchtmittel.

Es ist wünschenswert, ein optisches Element zur Farbmischung anzugeben, mit dem im Nahfeld einer Lampe, die verschiedenfarbige Leuchtmittel umfasst, ein homogener Farbeindruck er ¬ zielt werden kann. Des Weiteren soll eine optische Anordnung zur Farbmischung angegeben werden, wobei ein Betrachter beim Betrachten der Anordnung selbst eine in Farbe und Leuchtdichte nahezu homogen, strahlende Quelle sieht.

Ein optisches Element zur Farbmischung umfasst eine erste Seitenfläche mit ersten Bereichen und zweiten Bereichen, wobei die ersten Bereiche der ersten Seitenfläche zum Eintritt von Licht in das Innere des optischen Elements ausgebildet sind und wobei die zweiten Bereiche der ersten Seitenfläche zu einer diffusen Reflexion von Licht, das aus dem Inneren des optischen Elements auf die zweiten Bereiche auftrifft, ausgebildet sind. Das optische Element umfasst eine zweite, der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Seitenfläche, die dazu ausgebildet ist, dass Licht in Abhängigkeit von einem Winkel, mit dem das Licht aus dem Inneren des optischen Ele ¬ ments auf die zweite Seitenfläche auftrifft, in das Innere des optischen Elements zurück reflektiert wird oder aus dem Inneren des optischen Elements austritt.

Wenn Licht an den ersten Bereichen der ersten Seitenfläche des optischen Elements in das Innere des optischen Elements eingestrahlt wird, wird ein Großteil des Lichts an der zwei ¬ ten Seitenfläche total reflektiert, sodass dieser Lichtanteil in das Innere des optischen Elements zurück reflektiert wird. Das zurück reflektierte Licht wird an den zweiten Bereichen der ersten Seitenfläche diffus reflektiert. Dadurch werden die verschiedenfarbigen Lichtstrahlen innerhalb des optischen Elements derart gemischt, dass ein Betrachter beim Betrachten des von der ersten Seitenfläche beleuchteten optischen Elements einen homogenen Farbeindruck erhält.

Das optische Element kann als ein zylinderförmiger flacher Körper, insbesondere als eine zylinderförmige Platte, ausge ¬ bildet sein, der eine planparallele erste und zweite Seiten ¬ fläche umfasst. Die ersten Bereiche der ersten Seitenfläche können Vertiefungen jeweils in Form eines Kegeleinschnitts aufweisen. Beim Beleuchten der Platte an den ersten Bereichen, wird das Licht an den Kegeleinschnitten seitlich in das Innere des optischen Elements gebrochen. Die zweite Seiten ¬ fläche ist an ihrer Oberfläche derart poliert, dass ein Groß ¬ teil des Lichts von der glatten Deckfläche der zweiten Sei ¬ tenfläche in das Innere des optischen Elements totalreflek ¬ tiert und danach an den zweiten Bereichen der ersten Seitenfläche wieder diffus zurück reflektiert wird. Durch die dif ¬ fuse Reflexion kann ein Teil des Lichts an der zweiten Sei- tenfläche aus dem optischen Element austreten. Der Rest des Lichts tritt nach mehreren Reflexionen ebenfalls aus der zweiten Seitenfläche aus. Dabei wird das Licht der an den ersten Bereichen der ersten Seitenflächen angeordneten Lichtquellen hinreichend gut durchmischt.

Eine optische Anordnung, beispielsweise eine Lampe, zur Farb- mischung, umfasst ein optisches Element der oben angegebenen Aus führungs form und ein Trägerelement, auf dem Lichtquellen angeordnet sind. Das optische Element ist derart zu dem Trä- gerelement ausgerichtet, dass die Lichtquellen jeweils über den Vertiefungen des optischen Elements angeordnet sind.

Die Lampe weist somit mehrere Lichtquellen auf, denen ein op ¬ tisches Element, das als eine Mischoptik ausgebildet ist, vorgeschaltet ist. Das optische Element kann beispielsweise Polycarbonat enthalten, welches das Licht der Lichtquellen mischt und lambertsch in einen Halbraum abstrahlt. Dabei wird das Licht nicht nur im Fernfeld, sondern auch im Nahfeld der Lampe sehr gut gemischt, sodass die gesamte Lampe für einen Betrachter als gleichmäßig leuchtendes Objekt erscheint. Wenn die Lampe als Lichtquelle mehrere Leuchtdioden aufweist, sieht ein Betrachter, der in die Lampe hineinschaut, nicht verschiedenfarbige Lichtpunkte, sondern eine in Farbe und Leuchtdichte homogene, lambertsch strahlende Quelle.

Weitere Aus führungs formen des optischen Elements zur Farbmischung sowie der Anordnung zur Farbmischung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Aus führungs form eines optischen Elements zur Farbmischung im Nahfeld,

Figur 2 eine Aus führungs form eines optischen Elements zur

Farbmischung mit einem Strahlengang innerhalb des optischen Elements,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Aus führungs form des optischen Elements mit Lichtquellen,

Figur 4 eine Aus führungs form einer optischen Anordnung zur

Farbmischung,

Figur 5 eine perspektivische Ansicht der optischen Anord ¬ nung zur Farbmischung,

Figur 6A einen Ausschnitt aus dem CIE-Normfarbsystem,

Figur 6B Farbraumkoordinaten und Beleuchtungsstärke aufge ¬ tragen über dem Durchmesser einer Lampe ohne das optische Element zur Farbmischung,

Figur 6C Farbtemperatur, Farbraumkoordinaten und Beleuchtungsstärke aufgetragen über dem Durchmesser einer Lampe mit einem vorgeschalteten optischen Element zur Farbmischung.

Figur 1 zeigt eine Aus führungs form eines optischen Elements 10 zur Farbmischung. Das optische Element kann beispielsweise als eine planparallele Platte ausgeführt sein und ein Materi ¬ al aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat oder Glas ent ¬ halten. Das optische Element weist eine Seitenfläche SlOa, eine der Seitenfläche SlOa gegenüberliegende Seitenfläche SlOb sowie eine zwischen den Seitenflächen SlOa und SlOb angeordnete Seitenfläche SlOc auf. Die Seitenfläche SlOa weist erste Bereiche 11 auf. Zwischen beziehungsweise neben den Be ¬ reichen 11 weist die Seitenfläche SlOa Bereiche 12 auf.

Die Bereiche 11 sind zum Eintritt von Licht in das optische Element 10 ausgebildet. An den Bereichen 11 können in der Seitenfläche SlOa Vertiefungen 20 angeordnet sein, die sich ausgehend von der Seitenfläche SlOa in das Innere des opti ¬ schen Elements 10 erstrecken.

Die Bereiche 12 der Seitenfläche SlOa sind dazu ausgebildet, Licht, das aus dem Inneren 13 des optischen Elements auf die Bereiche 12 auftrifft, diffus in das Innere des optischen Elements zurück zu reflektieren. Des Weiteren sind die Bereiche 12 dazu ausgebildet, ein Austreten des Lichts, das aus dem Inneren 13 des optischen Elements 10 auf die Bereiche 12 auftrifft, zu verhindern. Die Bereiche 12 der Seitenfläche SlOa können beispielsweise diffus, hoch reflektierend ausge ¬ bildet sein. Dazu kann beispielsweise auf den Bereichen 12 der Seitenfläche SlOa eine diffus, hoch reflektierende

Schicht angeordnet sein. Die Schicht kann einen Reflexions ¬ grad von mehr als 90 % aufweisen. Beispielsweise kann auf den Bereichen 12 der Seitenfläche SlOa ein Material, das Titandi ¬ oxid enthält, angeordnet sein. Auf den Bereichen 12 der Sei ¬ tenfläche SlOa kann zum Beispiel weiße Farbe aufgebracht sein .

Die Bereiche 11 der Seitenfläche SlOa und die übrigen Seiten ¬ flächen SlOb und SlOc sind derart ausgebildet, dass beim Auf ¬ treffen von Lichtstrahlen aus dem Inneren 13 des optischen Elements auf die Seitenflächen SlOb und SlOc unter einem be ¬ stimmten Winkel das Licht total in das Innere des optischen Elements zurück reflektiert wird. Damit eine Totalreflexion der Lichtstrahlen auftritt, können die Oberfläche der Seitenfläche SlOa an den Bereichen 11 der Vertiefungen 20 sowie die Oberflächen der Seitenflächen SlOb und SlOc poliert sein.

Figur 2 zeigt einen Strahlengang von Licht, das in das optische Element 10 an den Bereichen 11 der Seitenfläche SlOa eingekoppelt wird. An den Bereichen 11 der Seitenfläche SlOa weist das optische Element 10 Vertiefungen 20 auf. Zum Ein- koppeln von Licht in das optische Element 10 sind über den Bereichen 11 Lichtquellen 50a und 50b angeordnet. Die Licht ¬ quellen 50a und 50b emittieren Licht lambertsch in die Vertiefungen 20 des optischen Elements 10.

Beispielhaft sind in Figur 2 jeweils ein Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 50a erzeugt wird, und ein Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 50b emittiert wird, gezeigt. Die Licht ¬ strahlen werden an einer Grenzfläche zwischen der Vertiefung 20 und dem Material des optischen Elements 10 derart gebro ¬ chen, dass die Lichtstrahlen in das Innere 13 des optischen Elements eingestrahlt werden. Ein Teil der Lichtstrahlen, beispielsweise die in Figur 2 gezeigten Strahlen, werden an der Grenzfläche zwischen den Vertiefungen 20 und dem optischen Element 10 insbesondere derart gebrochen, dass die Lichtstrahlen unter einem Winkel auf die Seitenfläche SlOb auftreffen, bei dem an der Seitenfläche SlOb eine Totalrefle ¬ xion auftritt. Infolge der Totalreflexion werden die Lichtstrahlen ins Innere 13 des optischen Elements 10 zurück reflektiert .

Da neben der Seitenfläche SlOb auch die Seitenfläche SlOc ei ¬ ne glatt polierte Oberfläche aufweisen können, kann auch beim Auftreffen eines Lichtstrahls aus dem Inneren des optischen Elements auf die Seitenfläche SlOc eine Totalreflexion auf ¬ treten. Dadurch werden auch Lichtstrahlen, die nach der Totalreflexion an der Seitenfläche SlOb zunächst in Richtung der Seitenfläche SlOc abgelenkt werden, an der Seitenfläche SlOc nochmals total ins Innere des optischen Elements zurück ¬ reflektiert .

Aufgrund der Totalreflexion an den Seitenflächen SlOb und SlOc trifft letztendlich ein Großteil des Lichts, das an den Bereichen 11 der Seitenfläche SlOa in das Innere des opti ¬ schen Elements eingekoppelt wird, auf die diffus hoch reflek ¬ tierenden Bereiche 12 der Seitenfläche SlOa auf. An den Be ¬ reichen 12 der Seitenfläche SlOa tritt anschließend eine dif ¬ fuse Reflexion der total reflektierten Lichtstrahlen auf.

Wenn die Lichtquellen 50a und 50b Licht mit unterschiedlicher Farbe emittieren, wird das Licht aufgrund der Totalreflexion an der Seitenfläche SlOb sowie der diffusen Reflexion an der Seitenfläche SlOa im Inneren des optischen Elements 10 derart gemischt, dass ein Beobachter beim Betrachten des an den Bereichen 11 beleuchteten optischen Elements einen homogenen Farbeindruck erhält. Für den Betrachter erscheint das optische Element 10 als eine in Farbe und Leuchtdichte homogen, lambertsch strahlende Lichtquelle.

Die Vertiefungen 20 sind derart ausgebildet, dass das Licht, das an der Grenzfläche zwischen einer der Vertiefungen 20 und dem Material des optischen Elements 10 in das Innere 13 des optischen Elements eingekoppelt wird, unter einem Winkel gebrochen wird, bei dem beim Auftreffen auf die Seitenfläche SlOb Totalreflexion auftritt. Dazu können die Vertiefungen 20 beispielsweise als kegelförmige Einschnitte in dem Körper des optischen Elements 10 ausgebildet sein. Die Vertiefungen 20 der Kegeleinschnitte können ausgehend von der Seitenfläche SlOa mindestens bis zur Hälfte der Dicke des optischen Elements 10 in das Material des optischen Elements hineinragen. Insbesondere können sich die kegelförmigen Einschnitte 20 von der Seitenfläche SlOa ausgehend bis zur Sei ¬ tenfläche SlOb beziehungsweise annähernd bis zur Seitenfläche SlOb in das Material des optischen Elements 10 erstrecken.

Im Falle eines kegelförmigen Einschnitts 20 kann der kegel ¬ förmige Einschnitt an der Seitenfläche SlOa einen Radius auf ¬ weisen, sodass ein Leuchtmittel passgenau über der Vertiefung des Kegeleinschnitts angeordnet werden kann. Der kegelförmige Einschnitt kann beispielsweise einen Radius zwischen 1,5 mm und 3 mm, insbesondere einen Radius von 1,7 mm, aufweisen.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des in Figur 2 im Querschnitt dargestellten optischen Elements 10 mit den

Lichtquellen 50a, 50b und einer Lichtquelle 50c, die auf ei ¬ ner Oberfläche einer Platine regelmäßig angeordnet sein kön ¬ nen. Das optische Element 10 ist als ein zylindrisch geformter Körper mit zueinander planparallelen Seitenflächen SlOa und SlOb ausgebildet. Das optische Element kann ein Material aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat oder Glas enthal ¬ ten. Bei der in Figur 3 dargestellten Aus führungs form weist das optische Element eine zylindrische Form mit runder Grund ¬ bzw. Seitenfläche SlOa und runder Deck- bzw. Seitenfläche SlOb auf. Der zylindrische Körper des optischen Elements kann eine Höhe beziehungsweise eine Dicke zwischen 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 5,5 mm, und einen Radius zwischen 5 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 10,5 mm, aufweisen. Die Seitenflächen SlOb und SlOc können poliert sein. Ebenso kann die Seitenfläche SlOa an den Bereichen 11 poliert sein. An den Bereichen 12 kann die Grundfläche SlOa mit einer dif ¬ fus, hoch reflektierenden Schicht, beispielsweise mit weißer Farbe oder einem Material, das Titandioxid enthält, beschich ¬ tet sein.

Bei der in Figur 3 dargestellten Aus führungs form können die Lichtquellen 50a, 50b und 50c als Leuchtdioden ausgebildet sein. Es können jedoch auch beliebig andere Lichtquellen verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsform des optischen Elements nicht auf die Verwendung von drei Lichtquellen, wie in Figur 3 dargestellt ist, beschränkt ist. Es können auch nur zwei oder mehr als drei Lichtquellen verwendet werden. Es ist in dem optischen Element 10 vor jeder Lichtquelle eine Vertiefung 20 im Material des optischen Elements 10 vorzusehen.

In Figur 3 ist neben der Aus führungs form mit den Leuchtdioden 50a, 50b und 50c eine weitere Aus führungs form mit Leuchtdio ¬ den 51, 52 und 53 dargestellt. Bei dieser Aus führungs form ist die Leuchtdiode 51 als eine Konversions-LED ausgebildet. Wenn als Konversions-LED eine weiße Leuchtdiode mit einem Farbwie ¬ dergabeindex Ra zwischen 70 und 80 verwendet wird, können die weiteren Lichtquellen 52 und 53 als Leuchtdioden mit einer Farbe ausgebildet sein, sodass sich nach Mischung des von den Leuchtdioden 51, 52 und 53 emittierten Lichts im Inneren des optischen Elements ein Farbwiedergabeindex Ra von mehr als 90 ergibt. Bei Verwendung einer Konversions-LED mit einem niedrigen Farbwiedergabeindex, beispielsweise dem oben genannten Farbwiedergabeindex Ra zwischen 70 und 80, kann beispielswei ¬ se bei Verwendung einer rotes Licht emittierenden Leuchtdiode 52 und einer blaues Licht emittierenden Leuchtdiode 53 durch Mischung des von den Leuchtdioden emittierten Lichts innerhalb des optischen Elements der Farbwiedergabeindex Ra auf über 90 erhöht werden.

Figur 4 zeigt eine optische Anordnung 1 zur Farbmischung, beispielsweise eine Lampe, die ein optisches Element 10 nach einer der oben angegebenen Aus führungs formen umfasst. Das optische Element 10 weist somit an Bereichen 11 Vertiefungen 20 auf, die beispielsweise als kegelförmiger Einschnitt im Mate ¬ rial des optischen Elements 10 ausgebildet sind. An den Be ¬ reichen 12 der Seitenfläche SlOa ist das optische Element diffus, hoch reflektierend ausgebildet, indem beispielsweise eine diffus, hoch reflektierende Schicht mit einem Reflexi ¬ onsfaktor von mehr als 90 % auf der Oberfläche der Seitenflä ¬ che SlOa an den Bereichen 12 angeordnet ist. Die Seitenflä ¬ chen SlOb und SlOc sind derart ausgebildet, dass Lichtstrah ¬ len, die aus dem Inneren 13 des optischen Elements auf eine der Seitenflächen SlOb beziehungsweise SlOc auftreffen, in Abhängigkeit von dem Auftreffwinkel total ins Innere des op ¬ tischen Elements 10 zurück reflektiert werden. Ebenso ist die Seitenfläche SlOa an den Bereichen 11 derart ausgebildet, dass Lichtstrahlen, die aus dem Inneren 13 des optischen Elements auf die Bereiche 11 der Seitenflächen SlOa auftreffen, in Abhängigkeit von dem Auftreffwinkel total ins Innere des optischen Elements 10 zurück reflektiert werden.

Über den Vertiefungen 20 sind Lichtquellen 50a, 50b, die beispielsweise als Leuchtdioden ausgebildet sein können, ange ¬ ordnet. Die Leuchtdioden sind an einem Trägerelement 40, bei ¬ spielsweise einer Platine, gehalten. Die Lichtquellen sind dabei an dem Trägerelement 40 derart fixiert, dass sie über den Bereichen 11 der Seitenfläche SlOa beziehungsweise über den Vertiefungen 20 angeordnet sind. Zur Halterung des opti- sehen Elements 10 an dem Trägerelement 40 ist ein Halteele ¬ ment 60 vorgesehen, das an dem Trägerelement 40 fixiert ist. An dem Halteelement 60 können Fixierungselemente 90, bei ¬ spielsweise Klammern, durch die das optische Element 10 an dem Halteelement 60 gehalten ist, angeordnet sein.

Das optische Element 10 ist derart an dem Halteelement 60 gehalten, dass zwischen dem Halteelement 60 und der Seitenfläche SlOc des optischen Elements ein schmaler Spalt 70, beispielsweise ein Luftspalt, ausgebildet wird. Der Luftspalt zwischen dem Halteelement 60 und dem optischen Element 10 ist vorgesehen, damit beim Auftreffen von Licht aus dem Inneren 13 des optischen Elements unter einem bestimmten Winkel auf die Seitenfläche SlOc eine Totalreflexion auftritt.

Damit auch Lichtstrahlen, die beim Auftreffen auf die polierte Seitenfläche SlOc keine Totalreflexion erfahren und aus dem optischen Element 10 an der Seitenfläche SlOc austreten, wieder in das Innere 13 des optischen Elements 10 zurück reflektiert werden, kann die der Seitenfläche SlOc des opti ¬ schen Elements zugewandte Fläche 61 des Halteelements 60 mit einer diffus, hoch reflektierenden Schicht 80 beschichtet sein. Die Fläche 61 des Halteelements 60 kann zu diesem Zweck beispielsweise eine Schicht, die Titandioxid enthält, aufwei ¬ sen. Zum Beispiel kann auf die Fläche 61 eine weiße Farbe aufgebracht sein. Die hoch reflektierende Schicht 80 kann ei ¬ nen Reflexionskoeffizienten von mehr als 90 % aufweisen.

Die Seitenfläche SlOc kann anstatt poliert auch diffus re ¬ flektierend sein. Bei einer derartigen Aus führungs form ist der Luftspalt 70 und die diffus, reflektierende Beschichtung 80 auf der Oberfläche 61 des Halteelements 60 nicht mehr not ¬ wendig, da alles Licht an der Seitenfläche SlOc diffus re- flektiert wird. Das Halteelement 60 ist dann nur noch zur Halterung des optischen Elements ausgebildet.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der optischen An ¬ ordnung beziehungsweise der Lampe 1. Auf dem Trägerelement 40, die beispielsweise als eine Platine ausgebildet sein kann, ist das Halteelement 60 angeordnet. Das Halteelement 60 kann als ein ringförmiges Element ausgeführt ist. Das Halte ¬ element kann beispielsweise aus einem Kunststoff ausgebildet sein, wobei auf der Innenmantelfläche 61 die diffus, hoch re ¬ flektierende Schicht 80 angeordnet ist. Das optische Element 10 ist an dem Halteelement 60 fixiert.

Eine in den Figuren 4 und 5 gezeigte Lampe kann beispielswei ¬ se ein optisches Element 10 mit einer Höhe beziehungsweise Dicke von 5,5 mm und mit einem Radius von 10,5 mm aufweisen. Die Vertiefungen 20 können eine Tiefe von näherungsweise 5,5 mm aufweisen, sodass sich die Vertiefungen ausgehend von der Seitenfläche SlOa nahezu bis zur Seitenfläche SlOb erstre ¬ cken. Die Vertiefungen können kegelförmig mit einem Radius an der Grundfläche von 1,7 mm ausgebildet sein. Als Material für das optische Element kann Polycarbonat verwendet werden. Als Lichtquellen können drei weiße Leuchtdioden verwendet werden, die radial in einem Radius von 10 mm angeordnet sind. Als Lichtquellen werden beispielsweise zwei Leuchtdioden der in Figur 6A gezeigten Gruppe Bin: QK mit CIE x/y = 0,36/0,37 und eine weitere Leuchtdiode der Gruppe Bin: JK mit CIE x/y = 0,40/0,27 verwendet.

Figur 6B zeigt die Farbraumkoordinaten und die Beleuchtungs ¬ stärke der Leuchtdioden des oben angegebenen optischen Elements aufgetragen über dem Durchmesser der optischen Anordnung mit einem Radius von 10,5 mm ohne das optische Element zur Farbmischung . Figur 6C zeigt die Farbtemperatur, die Farbraumkoordinaten und die Beleuchtungsstärke der Leuchtdio ¬ den der oben angegebenen optischen Anordnung, die unmittelbar hinter der optischen Anordnung aufgenommen worden sind, aufgetragen über dem Durchmesser der optischen Anordnung mit einem Radius von 10,5 mm, wobei der Lampe das oben angegebene optische Element 10 zur Farbmischung im Nahfeld vorgeschaltet ist .

Anhand von Figur 6B ist zu erkennen, dass ohne das Vorschal ¬ ten des optischen Elements 10 und somit ohne Mischung an denjenigen Stellen der Lampe, an denen die Leuchtdioden angeordnet sind, eine erhöhte Beleuchtungsstärke auftritt. Wie an ¬ hand von Figur 6C zu erkennen ist, ist die Mischoptik 10 in der Lage, die Lichtfarben des Lichts, das von den Lichtquel ¬ len emittiert wird, bei der oben genannten Konfiguration gut zu mischen, sodass die Farbtemperatur des abgestrahlten

Lichts im Bereich zwischen 6000 K und 7000 K und die Beleuchtungsstärke um max . +/- 12% entlang des Durchmessers des op ¬ tischen Elements schwankt. Die Mischoptik mischt die Farben mit einer optischen Effizienz von 60 %. Die Standardabweichung für die Farbkoordinaten CIE x/y beträgt 0,0043 beziehungsweise 0,0065 und liegt damit bei unter 2 %.

Mit dem optischen Bauelement 10 zur Farbmischung beziehungsweise einer optischen Anordnung 1, insbesondere einer Lampe, die das optische Bauelement 10 zur Farbmischung umfasst, kann somit eine Homogenisierung der Leuchtdichteverteilung im Nahfeld der Lampe beziehungsweise des optischen Elements erzielt werden, wobei die Lampe lediglich eine geringe Bauhöhe auf ¬ weist.