DE102010003653A1

DE102010003653A1 - Lichtmischbox, Verfahren zum Herstellen einer Lichtmischbox, Leuchtvorrichtung und Satz von Leuchtvorrichtungen

Info

Publication number: DE102010003653A1
Application number: DE102010003653A
Authority: DE
Inventors: Martin Möck
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: DE102010003653B4

Abstract

Die Lichtmischbox (1) weist einen Hohlraum (3) und eine Lichtaustrittsöffnung (6) auf, wobei der Hohlraum (3) mit einer reflektierenden Oberfläche ausgerüstet ist und in dem Hohlraum (3) mehrere Leuchtdioden (4) mit mindestens zwei unterschiedlichen Farben angebracht sind und wobei die Zahl der Leuchtdioden jeder Farbe so statistisch ausgewählt ist, dass aus der Lichtaustrittsöffnung (6) abgegebenes Mischlicht einen Farbort und/oder einen Wert des Lichtstroms der Lichtmischbox (1) innerhalb eines jeweils vorgegebenen Toleranzbereichs erreicht. Das Verfahren dient zum Herstellen einer Lichtmischbox mit einem Hohlraum und einer Lichtaustrittsöffnung (6), wobei das Verfahren mindestens aufweist: Auswählen von Leuchtdioden (4) jeder Farbe aus jeweiligen Bins; Statistisches Bestimmen der Zahl der Leuchtdioden (4) jeder Farbe, um einen gewünschten Farbort und einen gewünschten Wert des Lichtstroms innerhalb eines jeweils vorgegebenen Toleranzbereichs zu erlangen; und Bestücken der Lichtmischbox (1) mit Leuchtdioden (4) in wenigstens der statistisch bestimmten. Zahl.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtmischbox mit, mehreren Leuchtdioden auch unterschiedlicher Farbe, ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtmischbox, eine Leuchtvorrichtung mit mindestens zwei Lichtmischboxen sowie einen Satz von mindestens zwei Leuchtvorrichtungen.
Es ist zur Einhaltung eines gewünschten Farborts und einer gewünschten Helligkeit eines Mischlichts einer Leuchtvorrichtung mit verschiedenfarbigen Leuchtdioden bisher eine Methode bekannt, Leuchtdioden mit einer entsprechend engen Toleranz bzw. Abweichung von einem jeweiligen Sollwert ihrer Farbe und Helligkeit herzustellen, so dass auch das sich ergebende Mischlicht eine entsprechend enge Toleranz aufweist. Jedoch ist ein eine solche Selektion bzw. 'Binning' sehr teuer, da die Ausbeute gering bzw. der Ausschuss hoch ist.
Es ist zu diesem Zweck noch eine Methode bekannt, bei der die Leuchtdioden mittels einer Regelschleife auf den gewünschten Farbort und die gewünschte Helligkeit eingeregelt werden. Dazu weist die Leuchtvorrichtung typischerweise einen Farbsensor und einen Helligkeitssensor auf, die mit einem Treiber zum Betreiben der Leuchtdioden gekoppelt werden. Der Treiber kann den elektrischen Strom zu den Leuchtdioden regeln, z. B. mittels einer Pulsweitenmodulation. Hierbei ist nachteilig, dass die Implementierung der Regelung komplex und teuer ist, insbesondere aufgrund eines Vorsehens der Sensoren, und zudem fehleranfällig.
Speziell bei LED-Leuchten mit mehreren Leuchtdioden, welche von einer optischen Folie abgedeckt sind, kommt es, insbesondere bei einer Alterung, zu einer fleckigen Erscheinung mit lokalen Variationen in Farbe und Helligkeit, welche von einem Betrachter als störend wahrgenommen werden. Auch benachbart angeordnete LED-Leuchten können deutliche Helligkeits- und Farbunterschiede zeigen. Diese Unterschiede können durch eine Verwendung sehr gleichmäßig (mit geringen Unterschieden) leuchtender Leuchtdioden nur teilweise ausgeglichen werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu beseitigen und insbesondere preiswert und mit einfachen Mitteln einen gewünschten Farbort und/oder eine gewünschte Helligkeit eines LED-Strahlers mit guter Genauigkeit und ohne für einen Betrachter auffällige Farb- und/oder Helligkeitsschwankungen anzunähern.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lichtmischbox bzw. Lichtmischbehälter mit einem Hohlraum und einer Lichtaustrittsöffnung, wobei der Hohlraum mit einer (diffus oder spiegelnd) reflektierenden Oberfläche ausgerüstet ist und in dem Hohlraum mehrere Leuchtdioden mit mindestens zwei unterschiedlichen Farben angebracht sind. Dadurch kann an der Lichtaustrittsöffnung ein gut durchmischtes Mischlicht ohne wesentliche Farb- oder Helligkeitsschwankungen erzeugt werden. Ferner ist die Zahl der Leuchtdioden jeder Farbe so statistisch ausgewählt, dass aus der Lichtaustrittsöffnung abgegebenes Mischlicht einen Farbort und/oder einen Wert des Lichtstroms (Helligkeit) der Lichtmischbox innerhalb eines jeweils vorgegebenen Toleranzbereichs erreicht. Dabei wird ausgenutzt, dass sich eine Toleranz oder Abweichung von einem Sollwert statistisch betrachtet um so weiter verringert, je mehr Leuchtdioden an der Erzeugung des Mischlichts beteiligt sind, z. B. mit n^–1/2 und n der Zahl der Leuchtdioden. Die Abweichungen der Leuchtdioden mitteln sich somit statistisch heraus. Sind die Soll-Farborte und/oder Soll-Helligkeitswerte und die zugehörigen Toleranzen der einzelnen Leuchtdioden bekannt, kann folglich die Zahl der Leuchtdioden pro Farbe ermittelt werden, die benötigt wird, um den gewünschten Farbort bzw. Helligkeit mit der erforderlichen Toleranz zu erreichen. Dabei wird weder eine Regelung benötigt, noch brauchen die Toleranzen der einzelnen Leuchtdioden sehr eng gewählt zu werden. Dies ermöglicht einen einfachen und preiswerten Aufbau mit einer geringen Toleranz.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Farbort des Mischlichts einen maximalen Toleranzbereich entsprechend einer 3-stufigen MacAdam-Ellipse aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann der Wert des Lichtstroms des Mischlichts einen Toleranzbereich von nicht mehr als im Wesentlichen 20% aufweisen. Diese Toleranzbereiche ergeben alleine und insbesondere in Kombination eine Lichtmischbox mit einem besonders gut reproduzierbaren Mischlicht bei einem gleichzeitig noch preiswerten Aufbau und einer geringen Wahrnehmbarkeit von Unterschieden für das menschliche Auge.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Lichtmischbox mindestens drei Leuchtdioden je Farbe aufweist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Toleranzbereiche, bei denen das menschliche Auge Farb- und/oder Helligkeitsunterschiede nicht mehr als klar störend wahrnimmt (wie insbesondere auch innerhalb der oben beschriebenen Toleranzen oder Abweichungen), in den meisten Fällen bereits mit den mindestens drei Leuchtdioden je Farbe eingehalten werden können. Dabei ist das Zahlenverhältnis der Farben zueinander insbesondere durch den gewünschten Farbort bestimmt. So mag z. B. eine rosa oder pink abstrahlende Lichtmischbox 2 rote Leuchtdioden, eine blaue Leuchtdiode und 3 weiße Leuchtdioden, oder ein Vielfaches davon, benötigen. Um die Toleranz auch für die blaue Farbkomponente zu verringern, sind mindestens drei blaue Leuchtdioden nötig und also insgesamt 6 rote, 3 blaue und 9 weiße Leuchtdioden = 18 Leuchtdioden nötig.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Leuchtdioden für zumindest eine Farbe aus unterschiedlichen Bins ausgewählt werden. Dabei stellen 'Bins' Auswahlbereiche innerhalb einer Farbtafel, z. B. gemäß CIE, insbesondere CIELUV, dar, deren Farbe oder Farbtemperatur eine gewisse Einheitlichkeit aufweist bzw. deren Farbe nicht übermäßig schwankt.
Die Farben der Leuchtdioden (bzw. des davon abgestrahlten Lichts) sind nicht eingeschränkt und sind an die Farbe des Mischlichts der Lichtmischbox angepasst. So mögen z. B. für ein kaltweißes Mischlicht rote, grüne und blaue Leuchtdioden verwendet werden (RGB), und zwar aus einem roten, grünen bzw. blauen Bin oder für jede Farbe aus mehreren Bins, so dass schon auf der LED-Ebene eine gewünschte Farbkomponente (z. B. rot, grün und/oder blau) für das Mischlicht der Lichtmischbox gemischt wird, wie auch bereits oben ausgeführt. Andere Varianten sind z. B. ein warmweißes Mischlicht der Lichtmischbox aus roten, grünen, blauen und weißen oder bernsteinfarbenen Anteilen (RGBW oder RGBA).
Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Eine Leuchtdiode kann auch einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Eine Leuchtdiode kann in Form einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein. Eine Leuchtdiode kann mit einer Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. mindestens einer Fresnel-Linse, einem Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass eine Fläche des Hohlraums mindestens zwischen ca. 4 mm² und 16 mm² pro Leuchtdiode beträgt. Dadurch kann einer typischen Leuchtdiode eine ausreichende Kühlfläche zur Verfügung gestellt werden. Jedoch können auch größere individuelle Kühlflächen oder, z. B. bei vergleichsweise leistungsschwachen Leuchtdioden und/oder bei einem Einsatz eines Kühlkörpers oder einer Kühlkörperstruktur, auch kleinere individuelle Kühlflächen zur Verfügung gestellt werden. Für eine Unterbringung von 18 Leuchtdioden kann so z. B. vorteilhafterweise ein Hohlraum mit einer Fläche von mindestens ca. 18 × (3 mm × 3 mm) = 162 mm² bereitgestellt werden, z. B. einschließlich einer Bodenfläche und einer Wandfläche. Bei einer würfelförmigen Ausgestaltung der Lichtmischbox mit einer offenen Seite als der Lichtaustrittsöffnung kann diese dann z. B. eine Kantenlänge von ca. 5,7 mm aufweisen.
Die Lichtaustrittsöffnung kann von einem lichtdurchlässigen Abdeckelement abgedeckt sein, um z. B. den Hohlraum z. B. vor Schmutz und/oder Feuchtigkeit zu schützen. Das Abdeckelement kann ein optisches Elements sein oder nur zum Schutz dienen. Das Abdeckelement kann transparent und/oder diffus sein. Das Abdeckelement kann eine Platte oder eine Folie sein. Das Abdeckelement kann insbesondere eine optische Folie sein, z. B. mit einer strahlformenden Eigenschaft.
Die Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtmischbox mit einem Hohlraum und einer Lichtaustrittsöffnung, wobei der Hohlraum mit einer reflektierenden Oberfläche ausgerüstet ist und in dem Hohlraum mehrere Leuchtdioden mit mindestens zwei unterschiedlichen Farben angebracht sind, wobei das Verfahren mindestens aufweist:

– Auswählen von Leuchtdioden jeder Farbe aus jeweiligen Bins;
– Statistisches Bestimmen der Zahl der Leuchtdioden jeder Farbe um einen gewünschten Farbort und einen gewünschten Wert des Lichtstroms innerhalb eines jeweils vorgegebenen Toleranzbereichs zu erlangen; und
– Bestücken der Lichtmischbox mit Leuchtdioden in wenigstens der statistisch bestimmten Zahl.

Das Verfahren kann allgemein zur Ausgestaltung der Lichtmischbox wie oben beschrieben ausgestaltet werden und die gleichen Vorteile erreichen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Zahl der Leuchtdioden auf der Grundlage einer typischen Betriebstemperatur ausgewählt wird, insbesondere von ca. 45°C bis 75°C.
Die Erfindung wird außerdem gelöst durch eine Leuchtvorrichtung mit mindestens zwei Lichtmischboxen.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Lichtmischboxen eine gleiche gewünschte Farbe und/oder Helligkeit aufweisen. So kann durch eine Wahl der Zahl der Lichtmischboxen eine gewünschte Lichtstärke skaliert eingestellt werden.
Es ist eine alternative Weiterbildung, dass mindestens zwei Lichtmischboxen bzw. das von ihnen ausgestrahlte Mischlicht zueinander einen unterschiedlichen Farbort und/oder einen unterschiedlichen Wert des Lichtstroms aufweisen. So können auf einer Ebene der Leuchtvorrichtung für einen Betrachter auffällige Farb- und/oder Helligkeitsschwankungen weiter unterdrückt werden. Dabei macht man sich den Umstand zu Nutze, dass benachbarte Flächen unterschiedlicher Farbe und/oder Helligkeit von einem menschlichen Auge schlechter verglichen werden können als benachbarte Flächen gleicher Farbe und/oder Helligkeit. Während im Nahfeld die Farben unterschieden werden können, wird im Fernfeld nur das von den mehreren Lichtmischboxen erzeugte Mischlicht wahrgenommen. Eine Lichtmischbox ist dann geeigneterweise so klein gewählt, dass im Fernfeld (z. B. ab einem Abstand von ca. 0,5 m) keine Farb- und Leuchtdichte- bzw. Helligkeitsschatten mehr entstehen, und gleichzeitig so groß, dass sie die Unterbringung der gewünschten Zahl von Leuchtdioden gestattet. Man erlangt in anderen Worten eine Leuchtvorrichtung mit einer gewünschten Farbe und/oder Helligkeit, bei der aber kaum oder keine Farb- und/oder Helligkeitsschwankungen über mehrere Lichtmischboxen hinweg mehr wahrnehmbar sind. So können zur Erlangung einer Leuchtvorrichtung mit einem im Fernfeld gewünschten Farbton Lichtmischboxen mit Farben verwendet werden, welche entsprechende Farbkomponenten ausstrahlen. Beispielsweise können zur Erlangung einer Leuchtvorrichtung mit einem warmweißen Farbton Lichtmischboxen mit den Farben rot, grün, blau und weiß oder bernstein verwendet werden.
Es ist eine allgemeine Weiterbildung, dass Lichtmischboxen mit einem zueinander unterschiedlichen Farbort Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe aufweisen können.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass mindestens einer Lichtmischbox ein optisches Element, insbesondere Reflektor, nachgeschaltet ist. Es können verschiedene optische Elemente verwendet werden. Es können mehrere Lichtmischboxen ein gemeinsames optisches Element aufweisen und/oder eine Lichtmischbox kann ein nur ihr zugehöriges optisches Element aufweisen.
Das optische Element kann z. B. ein refraktives und/oder diffraktives optisches Element umfassen, z. B. eine Linse, einen Reflektor usw.
Die Leuchtvorrichtung kann insbesondere eine Leuchte sein, z. B. eine Wandleuchte, eine Standleuchte oder eine Deckenleuchte.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Leuchte eine Rasterleuchte ist und jeder der Lichtmischboxen ein Reflektor nachgeschaltet ist, wobei die Reflektoren in einem Raster angeordnet sind. Die Erfindung ist in einer Rasterleuchte aufgrund der rasterartigen, insbesondere matrixartigen, Anordnung besonders effektiv umsetzbar.
Die Aufgabe wird zudem gelöst durch einen Satz von Leuchtvorrichtungen, wobei mindestens zwei der Leuchtvorrichtungen bzw. deren Mischlicht die gleiche Farbe und den gleichen Wert des Lichtstroms aufweisen, aber Lichtmischboxen mit unterschiedlicher Farbe und/oder Lichtstrom bzw. Helligkeit-aufweisen. So kann ein Hersteller beispielsweise Leuchtvorrichtungen mit für einen Nutzer gleichen Spezifikationen wie Farbe und/oder Helligkeit oder Lichtstrom bereitstellen, welche jedoch z. B. bezüglich der Zusammenstellung der Lichtmischboxen unterschiedlich sind und so noch weniger Schwankungen zeigen. So mag das Mischlicht unterschiedlicher Leuchtvorrichtungen aus unterschiedlichen Farbkomponenten zusammengesetzt sein.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass mindestens zwei der Leuchtvorrichtungen einen Satz von Lichtmischboxen mit gleicher Farbe aber unterschiedlicher Anordnung aufweisen. Dabei können insbesondere Leuchtvorrichtungen mit einem gleichen Satz von Lichtmischboxen diese unterschiedlich angeordnet haben, z. B. anders auf Rasterplätze verteilt. Auch so wird eine Wahrnehmung von Farb- und/oder Helligkeitsunterschieden erschwert.
So unterschiedlich aufgebaute Leuchtvorrichtungen können nicht mehr nach Helligkeit und/oder Farbe unterschieden werden.
In den Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt ein Diagramm einer Farbdrift einer RGBW-Leuchte als eine Auftragung verschiedener Messwerte über einen Temperaturbereich in einem CIE-Farbdiagramm;
2 zeigt eine erfindungsgemäße Lichtmischbox;
3 zeigt einen Satz von verschiedenartigen offenen Lichtmischboxen;
4 zeigt eine Leuchtvorrichtung mit einem Satz aus verschiedenartigen geschlossenen Lichtmischboxen;
5 zeigt zwei Leuchtvorrichtungen mit unterschiedlichen Sätzen von Lichtmischboxen;
6 zeigt einen Satz von Lichtmischboxen mit unterschiedlichen Reflektoren;
7 zeigt einen Satz von Lichtmischboxen mit gleichen Reflektoren.
1 zeigt ein Diagramm einer Farbdrift einer beispielhaft ausgewählten RGBW-Leuchte als eine Auftragung verschiedener Messwerte über einen Temperaturbereich von 25°C bis 65°C in einem zweidimensionalen CIE-Farbdiagramm mit den CIEx und CIEy. Das Diagramm zeigt als durchgezogene Linie die Plancksche Kurve mit zwei Sollpunkten bei Farbtemperaturen von 3000 K (kaltweiß, gefülltes Quadrat) und 4100 K (warmweiß, offenes Quadrat).
Wird der Temperaturbereich mit Anschalten der Leuchte von 25°C nach 65°C durchlaufen, driften die Istwerte ohne eine Regelung von der Planckschen Kurve weg, wie für 3000 K durch ausgefüllte Dreiecke und für 4100 K durch ausgefüllte Punkte gekennzeichnet. Dadurch ergeben sich erhebliche Farbabweichungen von dem gewünschten Sollwert. Im eingeschwungenen Zustand ist die Farbdrift kleiner (wie durch die offenen Dreiecke bzw. Kreise angedeutet) und bewegt sich innerhalb eines durch einen Kreis D1 beispielhaft für 4100 K gezeigten Bereichs.
Bei einer Farbregelung werden die Ist-Farbwerte nahe an dem ursprünglichen Wert für 25°C gehalten. Jedoch liegt auch hier keiner der Anfangswerte genau auf dem Soll-Farbwert.
Eine Verbesserung für die nicht-geregelte Leuchte kann dadurch erreicht werden, dass eine oder mehrere Leuchtdioden hinzugefügt werden, z. B. eine rote Leuchtdiode, welche den Bereich D1 in Richtung des Soll-Farbwerts verschiebt, wie durch den Pfeil und Kreis D2 angedeutet. So kann eine (Standard)-Abweichung des Farborts der Leuchte auf einen Bereich innerhalb einer 5-stufigen MacAdam-Ellipse M auch ohne Farbregelung begrenzt werden. Es ist jedoch weiter wünschenswert, dass der Farbort der Leuchte zuverlässig innerhalb eines Bereichs einer 4-stufigen MacAdam-Ellipse, besonders bevorzugt einer 3-stufigen MacAdam-Ellipse, bleibt.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Lichtmischbox 1. Die Lichtmischbox 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Hohlraum 3 zur Aufnahme mehrerer Leuchtdioden 4 bzw. roter Leuchtdioden 4r, orangefarbener Leuchtdioden 4o, grüner Leuchtdioden 4g, blauer Leuchtdioden 4b und weißer Leuchtdioden 4w aufweist. Der Hohlraum 3 bzw. die Innenseite des Gehäuses 2 ist mit einer diffus reflektierenden bzw. diffusen Oberfläche ausgerüstet, um eine gute Lichtmischung des von den Leuchtdioden 4 abgestrahlten Lichts zu erreichen. Dazu kann auch eine lichtdurchlässige optische Folie 5 dienen, welche eine Lichtaustrittsöffnung 6 der Lichtmischbox 1 abdeckt und z. B. einen diffusen Charakter aufweist. Das aus der Lichtaustrittsöffnung 6 emittierte Mischlicht ist aufgrund der diffusen Streuung und der hohen Zahl und räumlichen Verteilung der Leuchtdioden 4 hochgradig farb- und helligkeitshomogen. Die Leuchtdioden 4 können auf beliebigen Flächen in dem Hohlraum 3 befestigt sein (Boden, Seitenwände usw.).
Dabei kann die Zahl der Leuchtdioden 4 so ausgewählt werden, dass bei bekannter (Standard-)Abweichung bzw. Toleranz (Farb- und/oder Helligkeits- bzw. Lichtstromabweichung) einer einzelnen Leuchtdiode von einem Sollwert statistisch gesehen die Toleranz der mehreren Leuchtdioden als Gruppe verringert wird. Grundsätzlich kann durch eine immer höhere Zahl von Leuchtdioden 4 die Toleranz oder Abweichung der zugehörigen Farbkomponente des Mischlichts von einem Sollwert immer weiter verkleinert werden, und zwar auch ohne eine Farbregelung. Dadurch kann z. B. der Farbwert einer Leuchte innerhalb einer 3-stufigen MacAdam-Ellipse gehalten werden, z. B. bei 60°C. Es hat sich gezeigt, dass sich eine 3-stufigen MacAdam-Ellipse in vielen Fällen halten lassen kann, falls die Zahl der Leuchtdioden 4 einer Farbe mindestens drei beträgt. Es können auch Leuchtdioden 4 mit einer statistisch hohen Abweichung von einem Sollwert verwendet werden, was die Herstellungskosten senkt.
Auch hat die Verwendung vieler Leuchtdioden den Vorteil, dass ein idealer Farbwert, z. B. auf der Planckschen Kurve, oder Helligkeitswert genauer angenähert werden kann, da eine Hinzufügung von Leuchtdioden den Farbort und/oder die Helligkeit des Mischlichts nur relativ geringfügig ändert.
Es hat sich allgemein als eine vorteilhafte Ausgestaltung mit nur gering wahrnehmbaren Farb- und/oder Helligkeitsunterschieden herausgestellt, dass zwei Lichtmischboxen 1, insbesondere gleichartig aufgebaute Lichtmischboxen 1, jeweils einen Farbort innerhalb einer gemeinsamen 3-stufigen MacAdam-Ellipse aufweisen und/oder sich in der Helligkeit (z. B. abgebildet durch den Lichtstrom) um nicht mehr als 20% unterscheiden. Durch die Verwendung mehrerer Lichtboxen 1 kann der Farbort und/oder der Lichtstrom noch weiter stabilisiert werden.
3 zeigt einen Satz von verschiedenartigen offenen (ohne die optische Folie 5 gezeigten) Lichtmischboxen 1, 7, 8, die zum Beispiel gemeinsam nebeneinander angeordnet verwendet werden können. Die Lichtmischboxen 1, 7, 8 sind unterschiedlich mit Leuchtdioden 4 bestückt und weisen unterschiedliche Farborte und/oder Helligkeiten auf, so dass sich z. B. ihre 3-stufigen, insbesondere ihre 4-stufigen oder 5-stufigen, Mac-Adam-Ellipsen im Farbraum nicht überschneiden. Dazu weist beispielsweise die Lichtmischbox 8 auch gelbe Leuchtdioden 4y auf, welche in den anderen Lichtmischboxen 1, 7 fehlen. Die Lichtmischboxen 1 und 7 weisen Leuchtdioden 4 der gleichen Farben auf, aber in einem anderen Zahlen- oder Mischungsverhältnis.
4 zeigt eine Leuchtvorrichtung 11 mit einem matrixartig angeordneten Satz aus verschiedenartigen geschlossenen Lichtmischboxen 1, 7–10 jeweils mit aufgesetzter optischer Folie 5. Die Lichtmischboxen 1, 7–10 weisen eine definiert unterschiedliche Farbe auf und können innerhalb einer Farbe auch definiert unterschiedliche Lichtströme oder Helligkeiten aufweisen. Im Fernfeld, das z. B. ab einem Abstand von ca. 0,5 m beginnen kann, ist das von den Lichtmischboxen 1, 7–10 abgestrahlte Licht soweit gemischt, dass es als ein Mischlicht mit im Wesentlichen einheitlicher Farbe und/oder Helligkeit wahrgenommen wird. Dieser Satz von Lichtmischboxen 1, 7–10 weist den Vorteil auf, dass Helligkeitsunterschiede und/oder Farbunterschiede zwischen ihnen durch einen Betrachter kaum oder nicht auflösbar sind.
5 zeigt zwei Leuchtvorrichtungen 11, 12 mit unterschiedlichen Sätzen von Lichtmischboxen, wobei die Zahl der Lichtmischboxen pro Leuchtvorrichtung 11, 12 gleich ist. Der Farbort und/oder die Helligkeit des Mischlichts der Leuchtvorrichtungen 11, 12 im Fernfeld ist innerhalb einer vorbestimmten Toleranz bzw. Abweichung gleich. Durch die Wahl eines unterschiedlichen Satzes von Lichtmischboxen zur Erreichung der Sollwerte wird eine Wahrnehmung von Farb- und/oder Helligkeits- bzw. Lichtstromabweichungen zwischen den beiden Leuchtvorrichtungen 11, 12 weiter erschwert und so eine als gleich wahrgenommene Lichtabstrahlung unterstützt.
6 zeigt einen Satz von Lichtmischboxen unterschiedlicher Farbe mit unterschiedlichen nachgeschalteten Optiken, hier: Reflektoren 13, 14, 15, welche einer oder mehreren Lichtmischboxen nachgeschaltet sein können. Dabei können unterschiedliche Lichtmischboxen mit einem Satz von Lichtmischboxen-verwendet werden.
7 zeigt einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung in Form einer Rasterleuchte 16, wobei jeder Lichtmischbox ein gleicher Reflektor 15 nachgeschaltet ist. Jede Kombination aus Lichtmischbox und Reflektor stellt einen Strahlbereich der Rasterleuchte 16 dar, wobei die Strahlbereiche matrixförmig angeordnet sind.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Bezugszeichenliste

1: Lichtmischbox
2: Gehäuse
3: Hohlraum
4: Leuchtdiode
4r: rote Leuchtdiode
4o: orange Leuchtdiode
4g: grüne Leuchtdiode
4b: blaue Leuchtdiode
4w: weiße Leuchtdiode
4y: gelbe Leuchtdiode
5: Folie
6: Lichtaustrittsöffnung
7: Lichtmischbox
8: Lichtmischbox
9: Lichtmischbox (BZZ kommt im Text nicht einzeln vor)
10: Lichtmischbox
11: Leuchtvorrichtung
12: Leuchtvorrichtung
13: Reflektor
14: Reflektor
15: Reflektor
16: Rasterleuchte
Dl: Bereich
D2: Bereich
M: MacAdam-Ellipse

Claims

Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) mit einem Hohlraum (3) und einer Lichtaustrittsöffnung (6), wobei der Hohlraum (3) mit einer reflektierenden Oberfläche ausgerüstet ist und in dem Hohlraum (3) mehrere Leuchtdioden (4; 4r; 4o; 4g; 4b; 4w; 4y) mit mindestens zwei unterschiedlichen Farben angebracht sind und wobei die Zahl der Leuchtdioden (4; 4r; 4o; 4g; 4b; 4w; 4y) jeder Farbe so statistisch ausgewählt ist, dass aus der Lichtaustrittsöffnung (6) abgegebenes Mischlicht einen Farbort und/oder einen Wert des Lichtstroms der Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) innerhalb eines jeweils vorgegebenen Toleranzbereichs erreicht.
Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) nach Anspruch 1, wobei der Farbort des Mischlichts einen maximalen Toleranzbereich entsprechend einer 3-stufigen MacAdam-Ellipse (M) aufweist und/oder der Wert des Lichtstroms des Mischlichts einen Toleranzbereich von nicht mehr als im Wesentlichen 20 aufweist.
Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtdioden (4; 4r; 4g; 4b; 4w) aus der Gruppe der roten (4r), grünen (4g), blauen (4b) und weißen (4w) Leuchtdioden ausgewählt werden.
Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) mindestens drei Leuchtdioden (4) je Farbe aufweist.
Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtdioden (4) für zumindest eine Farbe aus unterschiedlichen Bins ausgewählt werden.
Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Fläche des Hohlraums (3) mindestens zwischen ca. 4 mm² und 16 mm² pro Leuchtdiode (4) beträgt.
Verfahren zum Herstellen einer Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) mit einem Hohlraum und einer Lichtaustrittsöffnung (6), wobei der Hohlraum (3) mit einer reflektierenden Oberfläche ausgerüstet ist und in dem Hohlraum (3) mehrere Leuchtdioden (4) mit mindestens zwei unterschiedlichen Farben angebracht sind, wobei das Verfahren mindestens aufweist: – Auswählen von Leuchtdioden (4) jeder Farbe aus jeweiligen Bins; – Statistisches Bestimmen der Zahl der Leuchtdioden (4) jeder Farbe, um einen gewünschten Farbort und einen gewünschten Wert des Lichtstroms innerhalb eines jeweils vorgegebenen Toleranzbereichs zu erlangen; und – Bestücken der Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) mit Leuchtdioden (4) in wenigstens der statistisch bestimmten Zahl.
Leuchtvorrichtung (11; 12) mit mindestens zwei Lichtmischboxen (1; 7; 8; 9; 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens zwei Lichtmischboxen (1; 7; 8; 9; 10) zueinander einen unterschiedlichen Farbort und/oder einen unterschiedlichen Wert des Lichtstroms aufweisen.
Leuchtvorrichtung (11; 12) nach Anspruch 8, wobei Lichtmischboxen (1; 7; 8; 9; 10) mit einem zueinander unterschiedlichen Farbort Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe aufweisen.
Leuchtvorrichtung (11; 12) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei mindestens einer Lichtmischbox (1; 7; 8; 9; 10) ein optisches Element (13; 14; 15), insbesondere Reflektor (13; 14; 15), nachgeschaltet ist.
Leuchtvorrichtung (11; 12) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Leuchtvorrichtung (11; 12) eine Leuchte ist.
Leuchtvorrichtung (11; 12) nach den Ansprüchen 10 und 11, wobei die Leuchte eine Rasterleuchte (16) ist und jeder der Lichtmischboxen (1; 7; 8; 9; 10) ein Reflektor (13; 14; 15) nachgeschaltet ist, wobei die Reflektoren (13; 14; 15) in einem Raster angeordnet sind.
Satz von Leuchtvorrichtungen (11; 12) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei mindestens zwei der Leuchtvorrichtungen (11; 12) die gleiche Farbe und den gleichen Lichtstrom, aber Lichtmischboxen (1; 7; 8; 9; 10) mit unterschiedlicher Farbe und/oder Lichtstrom aufweisen.
Satz von Leuchtvorrichtungen nach Anspruch 13, wobei mindestens zwei der Leuchtvorrichtungen einen Satz von Lichtmischboxen (1; 7; 8; 9; 10) mit gleicher Farbe aber unterschiedlicher Anordnung aufweisen.