DE102019109709B4

DE102019109709B4 - Optical element, lighting device and method for producing the same

Info

Publication number: DE102019109709B4
Application number: DE102019109709.6A
Authority: DE
Inventors: Georg Rosenbauer
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2039-04-13
Also published as: DE102019109709A1

Abstract

Ein optisches Element, umfassend:- eine erste lichtdurchlässige Komponente (2), wobei die erste lichtdurchlässige Komponente (2) ein erstes optisches Material aufweist,- eine zweite lichtdurchlässige Komponente (3), wobei die zweite lichtdurchlässige Komponente (3) ein zweites von dem ersten Material unterschiedliches optisches Material aufweist, und wobei die zweite lichtdurchlässige Komponente (3) in Form von in der ersten lichtdurchlässigen Komponente (2) eingebetteten Makropartikeln (4) ausgebildet ist, wobei das zweite Material eine höhere mechanische und thermische Festigkeit als das erste Material aufweist, und wobei die eingebetteten Partikel als Makropartikel mit linearen Abmessungen von mehr als 0,1 mm ausgebildet sind, wobei die Makropartikel mit Mikropartikeln mit Abmessungen von weniger als 100 pm beschichtet sind.An optical element comprising:- a first light-transmissive component (2), said first light-transmissive component (2) comprising a first optical material,- a second light-transmissive component (3), said second light-transmissive component (3) comprising a second of said first material has different optical material, and wherein the second light-transmissive component (3) is in the form of macroparticles (4) embedded in the first light-transmissive component (2), the second material having a higher mechanical and thermal strength than the first material , and wherein the embedded particles are formed as macroparticles with linear dimensions of more than 0.1 mm, wherein the macroparticles are coated with microparticles with dimensions of less than 100 μm.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein optisches Element und eine das optische Element aufweisende Leuchtvorrichtung. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des optischen Elements.The present disclosure relates to an optical element and a lighting device having the optical element. The present disclosure further relates to a method for manufacturing the optical element.

Es sind Leuchtvorrichtungen mit Lichtquellen und mit optischen Elementen bekannt. Ein optisches Element kann beispielsweise als ein lichtdurchlässiges optisches Element oder als eine lichtdurchlässige Abdeckung einer Leuchtvorrichtung ausgebildet sein. Die Druckschrift DE 10 2017 101 880 A1 beschreibt eine lichtemittierende Vorrichtung mit einem lichtemittierenden Bauteil, wobei das lichtemittierende Bauteil ein Konversionselement zur Wellenlängenkonversion sowie eine Lichtaustrittsfläche mit Streukörpern zur Streuung des Lichts aufgebracht ist. Die Druckschrift DE 10 2010 028 754 A1 beschreibt eine LED-Leuchtröhre mit einer transluzenten Abdeckung aus Acrylglas, in welcher kugelförmige Polymer-Partikel gleichmäßig eingebettet sind. Die Druckschrift DE 20 2013 005 422 U1 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung mit halbleiterbasierenden Lichtquellen und mit einer lichtstreuenden Abdeckung, wobei die lichtstreuende Abdeckung ein transparentes Basismaterial aufweist, in welchem eine Vielzahl von Mikropartikeln verteilt angeordnet sind. Im Einsatz bzw. im Betrieb von Leuchtvorrichtungen können die optischen Elemente, insbesondere die lichtdurchlässigen Abdeckungen, großen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sein, was zu einer Zerstörung bzw. Deformation des optischen Elements und letztlich der Leuchtvorrichtungen führen kann.Lighting devices with light sources and with optical elements are known. An optical element can be designed, for example, as a light-transmissive optical element or as a light-transmissive cover of a lighting device. The document DE 10 2017 101 880 A1 describes a light-emitting device with a light-emitting component, wherein the light-emitting component has a conversion element for wavelength conversion and a light exit surface with scattering bodies for scattering the light applied. The pamphlet DE 10 2010 028 754 A1 describes an LED tube with a translucent cover made of acrylic glass, in which spherical polymer particles are evenly embedded. The publication DE 20 2013 005 422 U1 describes an illumination device with semiconductor-based light sources and with a light-scattering cover, the light-scattering cover having a transparent base material in which a large number of microparticles are distributed. When using or operating lighting devices, the optical elements, in particular the transparent covers, can be exposed to high mechanical and thermal loads, which can lead to destruction or deformation of the optical element and ultimately of the lighting devices.

Eine Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist es, ein verbessertes optisches Element bereitzustellen, welches sich durch eine hohe thermische und/oder mechanische Belastbarkeit und eine einfache Herstellbarkeit auszeichnet. Gleichzeitig sollen die optische Transmission und die Materialkosten nicht wesentlich verschlechtert werden.One object of embodiments of the present disclosure is to provide an improved optical element which is distinguished by high thermal and/or mechanical resilience and ease of manufacture. At the same time, the optical transmission and the material costs should not be significantly worsened.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt ein optisches Element bereitgestellt. Das optische Element umfasst eine erste lichtdurchlässige, insbesondere wenigstens teilweise lichtdurchlässige Komponente, welche ein erstes optisches Material aufweist. Als lichtdurchlässige Materialien werden insbesondere sowohl transparente als auch transluzente Materialien verstanden.To solve this problem, an optical element is provided according to a first aspect. The optical element comprises a first light-transmissive, in particular at least partially light-transmissive component, which has a first optical material. In particular, both transparent and translucent materials are understood as light-transmitting materials.

Das optische Element umfasst ferner eine zweite lichtdurchlässige, insbesondere wenigstens teilweise lichtdurchlässige, Komponente auf, welche ein zweites von dem ersten Material unterschiedliches optisches Material aufweist. Die zweite lichtdurchlässige Komponente ist in Form von in der ersten lichtdurchlässigen Komponente eingebetteten Makropartikeln ausgebildet, wobei das zweite Material eine höhere mechanische und thermische Festigkeit als das erste Material aufweist. Die eingebetteten Partikel sind als Makropartikel mit linearen Abmessungen von mehr als 0,1 mm ausgebildet, wobei die Makropartikel mit Mikropartikeln mit Abmessungen von weniger als 100 pm beschichtet sind.The optical element also includes a second light-transmissive, in particular at least partially light-transmissive component, which has a second optical material that is different from the first material. The second light-transmissive component is in the form of macroparticles embedded in the first light-transmissive component, the second material having a higher mechanical and thermal strength than the first material. The embedded particles are in the form of macroparticles with linear dimensions of more than 0.1 mm, the macroparticles being coated with microparticles with dimensions of less than 100 μm.

Das optische Element stellt somit ein zusammengesetztes optisches Element dar, wobei die erste Komponente als Grundkomponente bzw. Matrix fungiert, in dem die zweite Komponente eingebettet ist. Aufgrund der höheren mechanischen Festigkeit der eingebetteten Makropartikel wird dabei eine erhöhte mechanische Festigkeit des optischen Elements erzielt, ohne dabei die optischen Eigenschaften, insbesondere die Lichtdurchlässigkeit des optischen Elements zu beeinträchtigen. Insbesondere kann dabei eine hohe mechanische und thermische Belastbarkeit mit einer hohen Transparenz des optischen Elements vereint werden.The optical element thus represents a composite optical element, with the first component functioning as a basic component or matrix in which the second component is embedded. Due to the higher mechanical strength of the embedded macroparticles, increased mechanical strength of the optical element is achieved without impairing the optical properties, in particular the transparency of the optical element. In particular, high mechanical and thermal resilience can be combined with high transparency of the optical element.

Ein derartiges optisches Element kann insbesondere in mechanisch beanspruchten Stellen einer Leuchtvorrichtung, beispielsweise als ein lichtdurchlässiges Gehäuseteil bzw. als eine lichtdurchlässige Abdeckung eingesetzt werden. Die Erhöhung der mechanischen Festigkeit unter Temperatureinfluss kann beispielsweisen in einem Kugeldrucktest gemäß IEC 60695-10-2 nachgewiesen werden, der auch für Produktqualifizierung bzw. für die Qualifizierung des optischen Elements verwendet werden kann. Durch einen hohen Füllgrad kann zusätzlich die Entflammbarkeit von Bauteilen gemäß IEC 60695-2-11 (Glühdrahttest) und 60695-11-5 (Nadelflammtest) gesteigert werden. Während einige kostengünstige ungefüllte Polymere die obigen thermischen Beständigkeitstest nicht bestehen, können die mit temperaturstabilen Makropartikeln gefüllten Bauteile obige Tests der Reihe IEC 60695 bestehen. Der hohe Füllgrad von >30% bzw. >50% verleiht den Polymerbauteilen eine höhere thermische Beständigkeit, die zusätzlich durch den Werkstoff der Makropartikel bestimmt wird. Insbesondere können die Makropartikel aus Glas ausgebildet sein und eine hohe Temperaturstabilität, eine hohe Druckfestigkeit und eine niedrige Entflammbarkeit aufweisen.Such an optical element can be used in particular in mechanically stressed areas of a lighting device, for example as a translucent housing part or as a translucent cover. The increase in mechanical strength under the influence of temperature can be demonstrated, for example, in a ball pressure test in accordance with IEC 60695-10-2, which can also be used for product qualification or for the qualification of the optical element. A high degree of filling can also increase the flammability of components in accordance with IEC 60695-2-11 (glow wire test) and 60695-11-5 (needle flame test). While some low cost unfilled polymers fail the above thermal endurance tests, the components filled with temperature stable macroparticles can pass the above IEC 60695 series tests. The high degree of filling of >30% or >50% gives the polymer components a higher thermal resistance, which is also determined by the material of the macroparticles. In particular, the macroparticles can be made of glass and have high temperature stability, high compressive strength and low flammability.

Wenigstens das erste oder das zweite Material kann als transparentes Material ausgebildet sein. Insbesondere kann das erste Material transparent und das zweite Material transluzent sein. Ferner kann das erste Material transluzent und das das zweite Material transparent sein. Durch die Kombination von transluzenten und transparenten Materialen können die Streueigenschaften und Brechungseigenschaften des optischen Elements gezielt beeinflusst werden.At least the first or the second material can be in the form of a transparent material. In particular, the first material can be transparent and the second material can be translucent. Furthermore, the first material can be translucent and the second material can be transparent. The combination of translucent and transparent materials allows the scattering properties and refraction properties of the optical element can be specifically influenced.

In einigen Ausführungsformen weisen das erste Material und das zweite Material unterschiedliche Brechungsindizes auf. Durch den Unterschied in den Brechungsindizes können auch die optischen Eigenschaften bzw. Lichtstreuung in dem optischen Element beeinflusst werden. In einem speziellen Ausführungsbeispiel haben beide Materialien gleiche Brechungsindizes, was zu einer mechanischen Optimierung ohne sichtbare Beeinträchtigung der Transmission und des optischen Erscheinungsbildes führt.In some embodiments, the first material and the second material have different refractive indices. The optical properties or light scattering in the optical element can also be influenced by the difference in the refractive indices. In a special embodiment, both materials have the same refractive indices, which leads to mechanical optimization without any visible impairment of the transmission and the optical appearance.

Die eingebetteten Partikel sind als Makropartikel mit linearen Abmessungen von mehr als 0,1 mm ausgebildet Mit solchen Makropartikeln kann die mechanische Festigkeit des optischen Elements besonders effizient erhöht werden.The embedded particles are in the form of macroparticles with linear dimensions of more than 0.1 mm. The mechanical strength of the optical element can be increased particularly efficiently with such macroparticles.

In einigen Ausführungsformen weisen die eingebetteten Partikel eine im Wesentlichen runde Form mit einem Durchmesser von wenigstens 0,1 mm, insbesondere von wenigstens 0,5 mm, speziell zwischen 1 mm und 10 mm auf. Die runden Partikel können als Kugeln und/oder als Sphären ausgebildet sein. Diese Partikelgrößen sind gut dafür geeignet, die mechanische Festigkeit des optischen Elements zu gewährleisten und die Lichtverluste in dem optischen Element gering zu halten.In some embodiments, the embedded particles have an essentially round shape with a diameter of at least 0.1 mm, in particular at least 0.5 mm, especially between 1 mm and 10 mm. The round particles can be in the form of balls and/or spheres. These particle sizes are well suited to ensure the mechanical strength of the optical element and to keep the light losses in the optical element low.

Die eingebetteten Partikel können insbesondere als Glaskugeln ausgebildet sein. Glaskugel weisen sowohl eine hohe Transparenz, als auch eine hohe thermische Stabilität und eine hohe Festigkeit auf. Zudem sind Glaskugeln sehr kostengünstig und auch in größeren Mengen leicht erhältlich. Das Glas kann verschiedene chemische Zusammensetzungen haben (Quarzglas, Kronglas, Flintglas, Hartglas, und bevorzugt Weichglas bzw. Kalk-Natron-Glas). Der Brechungsindex des Glases kann dabei im Bereich von 1,5 bis 1,9 liegen.The embedded particles can be designed in particular as glass beads. Glass spheres have both high transparency and high thermal stability and high strength. In addition, glass beads are very inexpensive and easily available in larger quantities. The glass can have different chemical compositions (quartz glass, crown glass, flint glass, tempered glass, and preferably soft glass or soda-lime glass). The refractive index of the glass can be in the range from 1.5 to 1.9.

Das optische Element kann durch die eingebetteten Partikel bis zu einem Füllgrad von wenigstens 30%, insbesondere wenigstens 50%, speziell zwischen 60% und 70%, ausgefüllt sein. Bei extremen Füllgraden von 60-70% ist die Härte und Festigkeit des Füllstoffes für die Bauteilfestigkeit verantwortlich, da sich die Makro-Füllpartikel dann berühren. Das Matrixmaterial schließt lediglich die Lücken zwischen den Makropartikeln. Als Füllgrad wird das Verhältnis des durch die Makropartikel bzw. Füllpartikel eingenommenen Volumens zu dem Gesamtvolumen des optischen Elements verstanden. Aufgrund des hohen Füllgrads kann die mechanischen bzw. thermischen Eigenschaften des optischen Elements besonders effizient verbessert werden.The optical element can be filled with the embedded particles to a degree of filling of at least 30%, in particular at least 50%, especially between 60% and 70%. With extreme filling levels of 60-70%, the hardness and strength of the filler is responsible for the strength of the component, since the macro-filler particles then touch. The matrix material only closes the gaps between the macroparticles. The degree of filling is the ratio of the volume occupied by the macroparticles or filling particles to the total volume of the optical element. Because of the high degree of filling, the mechanical or thermal properties of the optical element can be improved particularly efficiently.

Das erste Material kann ein Silikon sein. Die Silikon- Materialien sind in der Gruppe der Polymere einzigartig, da sie aufgrund des anorganischen Gerüstes und der organischen Reste eine Zwitterstellung zwischen den Silikaten und organischen Polymeren einnehmen. Die Silicone sind daher sehr temperaturstabil und sehr Blaulichtbeständig, was die Bestrahlung mit LED-Licht anbelangt. Die Füllpartikel bzw. Einschlüsse können dabei die mechanisch-thermischen Eigenschaften noch weiter verbessern, so dass ein günstiges optisches Element mit verbesserten mechanischen und thermischen Eigenschaften auf günstige Weise bereitgestellt werden kann. Zudem besitzt Silicon analog zum Glas einen sehr hohen Transmissionskoeffizienten, analog zum Glas eine sehr große Einsatztemperatur vom Minusbereich bis in den hohen Temperaturbereich (-40 bis 200°C), analog zum Glas eine geringe Alterung, analog zum Glas eine hohe chemische Beständigkeit und die Brechungsindizes von Glas und Silikon können sehr gut aneinander angepasst werden. Einziger Nachteil des weichen Silikons ist die geringe Härte, die geringe Druckfestigkeit und der hohe Materialpreis. Durch die Füllung mit härteren Füllstoffpartikeln kann die Härte und Druckfestigkeit deutlich verbessert werden ohne die optische Transparenz zu verschlechtern. Zudem kann der Materialkostenpreis des optischen Bauteils durch die günstigen Glaspartikel der Silikonoptik bis zu einem Faktor 3 gesenkt werden.The first material can be a silicone. The silicone materials are unique in the group of polymers because they occupy a hybrid position between the silicates and organic polymers due to the inorganic backbone and the organic residues. The silicones are therefore very temperature-stable and very resistant to blue light when exposed to LED light. The filler particles or inclusions can further improve the mechanical-thermal properties, so that a favorable optical element with improved mechanical and thermal properties can be provided in a favorable manner. In addition, like glass, silicone has a very high transmission coefficient, like glass, a very high operating temperature from the minus range to the high temperature range (-40 to 200°C), like glass, low aging, like glass, high chemical resistance and the The refractive indices of glass and silicon can be matched very well. The only disadvantage of the soft silicone is its low hardness, low compressive strength and the high price of the material. By filling with harder filler particles, the hardness and compressive strength can be significantly improved without impairing the optical transparency. In addition, the material costs of the optical component can be reduced by up to a factor of 3 thanks to the inexpensive glass particles in the silicone optics.

Das erste Material kann auch ein thermoplastisches Material sein. Die thermoplastischen Materialien sind verhältnismäßig günstig. Die Füllpartikel bzw. Einschlüsse können dabei die mechanisch-thermischen Eigenschaften verbessern, so dass ein günstiges optisches Element mit aufgebesserten mechanischen und thermischen Eigenschaften auf günstige Weise bereitgestellt werden kann.The first material can also be a thermoplastic material. The thermoplastic materials are relatively cheap. The filler particles or inclusions can improve the mechanical-thermal properties, so that a favorable optical element with improved mechanical and thermal properties can be provided in a favorable manner.

Das erste Material kann auch ein Silikonelastomer oder duroplastisches Material sein. Die duroplastischen Materialien weisen verhältnismäßig hohe thermische sowie mechanische Beständigkeit auf. Die Füllpartikel bzw. Einschlüsse können dabei die mechanisch-thermischen Eigenschaften weiter verbessern, so dass ein günstiges optisches Element mit aufgebesserten mechanischen und thermischen Eigenschaften auf günstige Weise bereitgestellt werden kann.The first material can also be a silicone elastomer or thermoset material. The duroplastic materials have relatively high thermal and mechanical resistance. The filler particles or inclusions can further improve the mechanical-thermal properties, so that a favorable optical element with improved mechanical and thermal properties can be provided in a favorable manner.

Das erste Material kann ein Material aus der Gruppe PE (Polyethylen, PET (Polyethylenterephthalat), PP (Polypropylen), PU (Polyurethan), PMMA (Polymethylmethacrylat bzw. Plexiglas®) und PS (Polystyren) sein. Das sind verhältnismäßig günstige und leicht erhältliche Materialien, so dass sie durch die Einschlüsse von Glaskugeln im Hinblick auf ihre optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften aufgebessert werden können. Somit kann ein optisches Element mit verbesserten optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften auf günstige Weise bereitgestellt werden.The first material can be a material from the group PE (polyethylene, PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), PU (polyurethane), PMMA (polymethyl methacrylate or Plexiglas®) and PS (polystyrene). These are relatively cheap and easily available Materials so that they can be improved in terms of their optical, mechanical and thermal properties by the inclusion of glass beads an optical element with improved optical, mechanical and thermal properties can be provided in a favorable manner.

Das erste Material kann ferner ein Material aus der Gruppe PC (Polycarbonate), PA (Polyamid), SAN (Styrene-acrylonitrilisches Harz), COC (Cycloolefin-Copolymer) / COP (Cycloolefin-Polymer), SMMA (Styrol-Acryl-Copolymer), SBC (Styrol-Butadien-Copolymer), MBS (Methacrylat-Butadien-Styrol), PMMI (Polymethyl-Methacrylimid), Epoxid und Silikon sein. Das sind hochwertige und verhältnismäßig teure Materialien, so dass durch die Füllung mit Glaskugeln an dem hochwertigen Material eingespart werden kann und gleichzeitig die mechanisch-thermischen Eigenschaften verbessert werden.The first material can also be a material from the group PC (polycarbonate), PA (polyamide), SAN (styrene-acrylonitrile resin), COC (cycloolefin copolymer) / COP (cycloolefin polymer), SMMA (styrene-acrylic copolymer) , SBC (styrene butadiene copolymer), MBS (methacrylate butadiene styrene), PMMI (polymethyl methacrylimide), epoxy and silicone. These are high-quality and relatively expensive materials, so that the filling with glass balls saves on the high-quality material and at the same time improves the mechanical-thermal properties.

Das optische Element kann als ein optisches Element einer Leuchtvorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere kann das optische Element als eine Linse, als eine Streuscheibe für seitlich einkoppelnde LED, als Lichtleiter, als eine lichtdurchlässige Abdeckung, insbesondere als ein Kunststoffcover oder Potting bzw. Verguss, einer Leuchtvorrichtung ausgebildet sein. Leuchtvorrichtungen mit einer solchen Abdeckung bzw. mit solchen Linsen bzw. mit einem solchen Potting zeichnen sich durch eine hohe Robustheit und eine verbesserte Abstrahlcharakteristik, insbesondere geringe Blendung aufgrund der Lichtbrechung an den Makropartikeln, aus. Somit kann ein Blickschutzeffekt bei einer hohen Transparenz der Abdeckung und eine hohe Lichtstärke erzielt werden.The optical element can be designed as an optical element of a lighting device. In particular, the optical element can be embodied as a lens, as a diffuser for LEDs that are coupled in from the side, as a light guide, as a translucent cover, in particular as a plastic cover or potting or encapsulation, of a lighting device. Lighting devices with such a cover or with such lenses or with such a potting are characterized by a high level of robustness and improved emission characteristics, in particular low glare due to the refraction of light at the macroparticles. Thus, a privacy protection effect can be achieved with a high transparency of the cover and a high light intensity.

Nach einem zweiten Aspekt wird eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt. Die Leuchtvorrichtung umfasst eine Lichtquelle, insbesondere eine LED-Lichtquelle, sowie ein optisches Element nach dem ersten Aspekt, wobei das optische Element als eine lichtdurchlässige Abdeckung der Leuchtvorrichtung ausgebildet ist. Die lichtdurchlässige Abdeckung kann insbesondere als Gehäuse bzw. als ein Gehäuseteil der Leuchtvorrichtung ausgebildet sein. Die Leuchtvorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Robustheit, insbesondere durch eine hohe mechanisch-thermischen Stabilität, sowie verbesserte optischen Eigenschaften aus. Die Lichtbrechung an den Makropartikeln kann dabei zu einem Sichtschutz sowie zu solchen Kristalleffekten bzw. Glitzereffekten führen, die das Erscheinungsbild der Leuchtvorrichtung verbessern.According to a second aspect, a lighting device is provided. The lighting device comprises a light source, in particular an LED light source, and an optical element according to the first aspect, the optical element being designed as a translucent cover of the lighting device. The translucent cover can be designed in particular as a housing or as a housing part of the lighting device. The lighting device is characterized by a high degree of robustness, in particular by high mechanical and thermal stability, and improved optical properties. The refraction of light at the macroparticles can lead to a privacy screen and to such crystal effects or glitter effects that improve the appearance of the lighting device.

Die Leuchtvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Lichtquelle und das optische Element voneinander beabstandet angeordnet sind. Insbesondere kann das optische Element derart angeordnet sein, dass es zu keinem unmittelbaren Kontakt zwischen der Lichtquelle und dem optischen Element kommt. Durch derartige Anordnung der Lichtquelle und des optischen Elements kann die thermische Belastung des optischen Elements durch die Lichtquelle reduziert werden.The lighting device can be designed in such a way that the light source and the optical element are arranged at a distance from one another. In particular, the optical element can be arranged in such a way that there is no direct contact between the light source and the optical element. By arranging the light source and the optical element in this way, the thermal load on the optical element from the light source can be reduced.

Die Leuchtvorrichtung kann insbesondere als ein Leuchtmittel oder als eine Leuchte ausgebildet sein. Aufgrund der im optischen Element eingebetteten Makropartikel weist ein solches Leuchtmittel bzw. eine solche Leuchte eine verbesserte Abstrahlcharakteristik sowie eine hohe mechanisch-thermische Stabilität auf.The lighting device can be designed in particular as a lighting means or as a lamp. Due to the macroparticles embedded in the optical element, such a lighting means or such a lamp has improved emission characteristics and high mechanical-thermal stability.

Nach einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements nach dem ersten Aspekt vorgeschlagen. According to a third aspect, a method for producing an optical element according to the first aspect is proposed.

Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer ersten lichtdurchlässigen Komponente, wobei die erste lichtdurchlässige Komponente ein erstes optisches Material aufweist. Das Verfahren umfasst auch ein Bereitstellen einer zweiten lichtdurchlässigen Komponente in Form von Makropartikeln, wobei die zweite lichtdurchlässige Komponente ein zweites optisches Material aufweist. Das Verfahren umfasst ferner ein Zusammenmischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente zur Erzeugung eines Gemisches, das das optische Material und das zweite optische Material aufweist, sowie das Formen des optischen Elements. Dabei wird das erzeugte Materialgemisch zu seiner anwendungsgemäßen räumlich-körperlichen Gestaltung geformt, wobei die Makropartikel Abmessungen von mehr als 0,1 mm aufweisen. Vor dem Zusammenmischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente werden die Makropartikel einem Oberflächenbehandlungsprozess unterzogen, wobei die Makropartikel mit Mikropartikeln mit Abmessungen von weniger als 100 pm versehen werden.The method includes providing a first light transmissive component, the first light transmissive component comprising a first optical material. The method also includes providing a second light transmissive component in the form of macroparticles, the second light transmissive component comprising a second optical material. The method further includes mixing the first component and the second component together to create a mixture comprising the optical material and the second optical material, and shaping the optical element. The material mixture produced is formed into its application-specific three-dimensional shape, with the macroparticles having dimensions of more than 0.1 mm. Before the first component and the second component are mixed together, the macroparticles are subjected to a surface treatment process in which the macroparticles are provided with microparticles with dimensions of less than 100 μm.

Aufgrund der Mischung von unterschiedlichen optischen Materialen der ersten und der zweiten Komponente können anwendungsspezifische optische Elemente, insbesondere mit modifizierten optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften erhalten werden.Due to the mixture of different optical materials of the first and the second component, application-specific optical elements, in particular with modified optical, mechanical and thermal properties, can be obtained.

Das erste Material kann ein Kunststoff oder ein Silikonelastomer und das zweite Material ein Glas sein. Insbesondere können die Makropartikel als Glaskugeln ausgebildet sein. Durch Beimischung von Glaspartikeln zu dem Kunststoff können insbesondere die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs, wie Stabilität und Festigkeiten, verbessert werden.The first material can be a plastic or a silicone elastomer and the second material can be a glass. In particular, the macroparticles can be in the form of glass beads. By adding glass particles to the plastic, it is possible in particular to improve the mechanical properties of the plastic, such as stability and strength.

Das Formen des optischen Elements kann in einem Verguss-, Extrusions-, Spritzguss- und/oder 3D-Druckverfahren erfolgen. Insbesondere zur Formung von optischen Elementen in Form von Platten oder linearen Profilen, beispielweise zur Verwendung als lichtdurchlässige Abdeckungen für Leuchten, eignet sich das Extrusionsverfahren. Das Spritzgieß- bzw. 3D-Druckverfahren eignet sich gut zur Formung von speziellen optischen Bauteilen bzw. von feineren optischen Strukturen.The optical element can be formed in a potting, extrusion, injection molding and/or 3D printing process. In particular for forming optical elements in the form of plates or linear profiles, for example to be used as translucent covers for lamps ten, the extrusion process is suitable. The injection molding or 3D printing process is well suited for forming special optical components or finer optical structures.

Das Zusammenmischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente sowie das Formen des optischen Elements im Wesentlichen gleichzeitig in einem Verfahrensschritt erfolgen. Insbesondere kann eine Gussform zuerst mit den Makropartikeln bzw. Glaspartikeln der zweiten Komponente bis zu einem vorbestimmten Füllgrad, beispielsweise 63%, aufgefüllt, wonach in die mit den Glaspartikeln aufgefüllte Form die erste Komponente in dünnflüssiger Form eingegossen wird. Somit kann das optische Element auf besonders effiziente Weise hergestellt werden.The first component and the second component are mixed together and the optical element is formed essentially simultaneously in one process step. In particular, a casting mold can first be filled with the macroparticles or glass particles of the second component up to a predetermined filling level, for example 63%, after which the first component in low-viscosity form is poured into the mold filled with the glass particles. The optical element can thus be produced in a particularly efficient manner.

Vor dem Zusammenmischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente können die Makropartikel einem Oberflächenbehandlungsprozess unterzogen werden. Durch die Oberflächenbehandlung können insbesondere die optischen Eigenschaften der Makropartikel und somit auch des optischen Elements modifiziert werden.Before the first component and the second component are mixed together, the macroparticles may be subjected to a surface treatment process. In particular, the optical properties of the macroparticles and thus also of the optical element can be modified by the surface treatment.

Prozesstechnisch haben die erfindungsgemäßen runden Makro-Füllpartikel >0,1mm ebenso sehr viele Vorteile. Durch die bevorzugt runde, glatte Oberfläche können die Glaspartikel ohne größere Abrasion im Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder mit dem Polymermatrix Material vermischt werden. Dies ermöglicht einen kostengünstigen Extrudier- bzw. Spritzgussprozess. In terms of process technology, the round macro-filler particles >0.1 mm according to the invention also have many advantages. Due to the preferably round, smooth surface, the glass particles can be mixed with the polymer matrix material in the single-screw or twin-screw extruder without major abrasion. This enables a cost-effective extrusion or injection molding process.

Durch die große, runde Partikelgröße ist das Fließverhalten der Füllpartikel sehr gut im Gegensatz zu den Mikro-Füllstoffen mit den Abmessungen unter 10pm. Das Befüllen der Fertigungsmaschinen mittels einfacher Einfülltrichter ist daher problemlos möglich. Prozesstechnisch wurden daher 3 neue Füllprozesse für die mit Makropartikel verstärkten Polymermaterialien entwickelt.Due to the large, round particle size, the flow behavior of the filler particles is very good in contrast to the micro-fillers with dimensions below 10pm. The filling of the production machines using a simple filling funnel is therefore possible without any problems. In terms of process technology, 3 new filling processes were therefore developed for the polymer materials reinforced with macroparticles.

In einer Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Füllpartikel bereits zusammen mit einer der 2 flüssigen Ausgangskomponenten beim Einfüllen in die Spritzgussmaschine / Extrudiermaschine mit dem Polymermaterial vermischt. Dieser Prozess kann bei Zweikomponenten-Polymermaterialien wie bei einigen LSR Silikonen (Liquid Rubber Silicone) verwendet werden.In one embodiment of the method according to the invention, the filler particles are already mixed with the polymer material together with one of the 2 liquid starting components when they are filled into the injection molding machine/extrusion machine. This process can be used with two-component polymer materials such as some LSR silicones (Liquid Rubber Silicone).

In einer anderen Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Makropartikel unmittelbar vor der Düse zugemischt. Da das Fließverhalten der runden Makropartikel so exzellent ist, muss keine vorherige Durchmischung in der Schneckeneinheit erfolgen. Diese Durchführungsform wird besonders für Extrudier-Halbzeuge bevorzugt. Lediglich eine Vakuum-Entgasung hilft bei der Erreichung der optischen Zielwerte, in der keine störenden Luftblasen vorhanden sein sollten.In another embodiment of the method according to the invention, the macroparticles are admixed immediately before the nozzle. Since the flow behavior of the round macroparticles is so excellent, there is no need for prior mixing in the screw unit. This embodiment is particularly preferred for extruded semi-finished products. Only vacuum degassing helps to achieve the optical target values, in which there should be no disruptive air bubbles.

In einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens fließen die Makro-Füllstoffpartikel auf einer vertikalen Fülleinheit durch die Schwerkraft nach unten in das Formwerkzeug bis dieses komplett mit Füllpartikeln gefüllt ist. In einem 2.ten Prozessschritt werden die Hohlräume mit einem Polymer (Silikon, Thermoplast bzw. Duroplast) gefüllt. Typischerweise sind ca. 34% Volumenprozent Matrixmaterial notwendig, wenn die Füllstoffe eine ideale Kugelform aufweisen (Erfindungsgemäßer Prozess 3, bevorzugt für Spritzgussbauteile). Auch hier kann ein Vakuum das Füllen der Kavitäten im Werkzeug unterstützen.In a further embodiment of the method according to the invention, the macro-filler particles flow down on a vertical filling unit by gravity into the mold until it is completely filled with filler particles. In a second process step, the cavities are filled with a polymer (silicone, thermoplastic or thermoset). Typically, about 34% by volume of matrix material is necessary if the fillers have an ideal spherical shape (inventive process 3, preferred for injection molded components). Here, too, a vacuum can support the filling of the cavities in the tool.

Um die Haftung der Makropartikel mit dem Matrixmaterial zu erhöhen, werden die Makropartikel bevorzugt mit Plasma behandelt und/oder mit UV-Strahlung angeregt und/oder mit flüssigen Haftvermittlern behandelt.In order to increase the adhesion of the macroparticles to the matrix material, the macroparticles are preferably treated with plasma and/or excited with UV radiation and/or treated with liquid adhesion promoters.

In dem Oberflächenbehandlungsprozess können die Makropartikel im einfachsten Fall aufgeraut und/oder mit einer dichroitischen und/oder anderer farblichen Beschichtung und/oder mit Mikropartikeln und/oder mit einer Remote-Phosphorschicht aus GAL (Aluminate) bzw. YAG (Yttrium-Aluminium-Granat) bzw. Nitride bzw. Oxynitride bzw. Silicate versehen werden. Die Mikropartikel, im Unterschied zu Makropartikeln, weisen Abmessungen von weniger als 100 pm auf. Alternativ oder zusätzlich zu Mikropartikeln kann die Beschichtung Luftbläschen, insbesondere Mikroluftbläschen aufweisen. Durch die Aufrauhung bzw. die dichroitische oder farbliche Beschichtung bzw. Remote Phosphorschichten bzw. Mikropartikel oder Luftbläschen auf der Oberfläche von den Makropartikeln können die Streueigenschaften von Makropartikeln gezielt beeinflusst bzw. modifiziert werden.In the simplest case, the macroparticles can be roughened and/or coated with a dichroic and/or other colored coating and/or with microparticles and/or with a remote phosphor layer made of GAL (aluminate) or YAG (yttrium aluminum garnet) in the surface treatment process. or nitrides or oxynitrides or silicates are provided. In contrast to macroparticles, the microparticles have dimensions of less than 100 μm. As an alternative or in addition to microparticles, the coating can have air bubbles, in particular micro-air bubbles. The scattering properties of macroparticles can be specifically influenced or modified by the roughening or the dichroic or colored coating or remote phosphor layers or microparticles or air bubbles on the surface of the macroparticles.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden in den Figuren gleiche Bezugszeichen Figuren verwendet.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optisches Element gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optisches Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optisches Element gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Makropartikel gemäß einem Ausführungsbeispiel,
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Makropartikel gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
6 zeigt ein Leuchtmittel mit einem optischen Element gemäß einem Ausführungsbeispiel,
7 zeigt ein Leuchtmittel mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
8 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem Ausführungsbeispiel,
9 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
10 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
11 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
12 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
13 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
14 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
15 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
16 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
17 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,
18 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
19 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element nach einem anderen Ausführungsbeispiel.
20 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines optischen Elements gemäß dem ersten Aspekt gemäß einem Durchführungsbeispiel,
21 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Elements nach einem Ausführungsbeispiel,
22 zeigt einen simulierten Strahlengang durch Makropartikel eines optischen Elements in Seitenansicht,
23 zeigt einen simulierten Strahlengang durch Makropartikel eines optischen Elements gemäß 22 in isometrischer Ansicht, und
24 zeigt das Ergebnis der optischen Simulation der Lichtbrechung durch Makropartikel.

The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures. The same reference numbers are used in the figures for parts that are the same or have the same effect.

1 shows a schematic cross section through an optical element according to an embodiment,
2 shows a schematic cross section through an optical element according to another embodiment,
3 shows a schematic cross section through an optical element according to a further embodiment,
4 shows a schematic cross section through a macroparticle according to an embodiment,
5 shows a schematic cross section through a macroparticle according to another embodiment,
6 shows a light source with an optical element according to an embodiment,
7 shows a light source with an optical element according to another embodiment,
8th shows a lamp with an optical element according to an embodiment,
9 shows a lamp with an optical element according to another embodiment,
10 shows a lamp with an optical element according to a further embodiment,
11 shows a lamp with an optical element according to another embodiment,
12 shows a lamp with an optical element according to another embodiment,
13 shows a lamp with an optical element according to a further embodiment,
14 shows a lamp with an optical element according to a further embodiment,
15 shows a lamp with an optical element according to another embodiment,
16 shows a lamp with an optical element according to a further embodiment,
17 shows a lamp with an optical element according to another embodiment,
18 shows a lamp with an optical element according to a further embodiment,
19 shows a lamp with an optical element according to another embodiment.
20 shows a flowchart of a method for producing an optical element according to the first aspect according to an exemplary embodiment,
21 shows a device for producing an optical element according to an embodiment,
22 shows a simulated beam path through macroparticles of an optical element in side view,
23 shows a simulated beam path through macroparticles according to an optical element 22 in isometric view, and
24 shows the result of the optical simulation of light refraction by macroparticles.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optisches Element gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das optische Element 1 weist eine erste lichtdurchlässige Komponente 2 und eine zweite lichtdurchlässige Komponente 3 auf. Die zweite lichtdurchlässige Komponente 3 ist in Form von in der ersten lichtdurchlässigen Komponente 2 eingebetteten Makropartikeln 4 ausgebildet. Die erste lichtdurchlässige Komponente 2 weist ein erstes optisches Material auf. Die erste lichtdurchlässige Komponente 2 kann auch im Wesentlichen vollständig aus dem ersten optischen Material hergestellt sein. Die zweite lichtdurchlässige Komponente 3 weist ein zweites optisches Material auf. Die zweite lichtdurchlässige Komponente 3 kann auch im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten optischen Material hergestellt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Material PMMA (Polymethylmethacrylat) bzw. Plexiglas® (eingetragene Marke). Das zweite Material ist Glas. Das erste Material und das zweite Material sind in diesem Ausführungsbeispiel transparent ausgebildet. Das Glas weist eine höhere mechanische und thermische Stabilität als Polymethylmethacrylat auf, so dass die mechanischen bzw. thermischen Eigenschaften des optischen Elements durch die Glaseinschlüsse verbessert werden können, ohne dabei die optischen Eigenschaften, insbesondere die Lichtdurchlässigkeit, des optischen Elements merklich zu beeinträchtigen. 1 shows a schematic cross section through an optical element according to an embodiment. The optical element 1 has a first transparent component 2 and a second transparent component 3 . The second transparent component 3 is in the form of macroparticles 4 embedded in the first transparent component 2 . The first light-transmitting component 2 has a first optical material. The first light-transmitting component 2 can also be made essentially entirely of the first optical material. The second transparent component 3 has a second optical material. The second light-transmitting component 3 can also be made essentially entirely of the second optical material. In this exemplary embodiment, the first material is PMMA (polymethyl methacrylate) or Plexiglas® (registered trademark). The second material is glass. In this exemplary embodiment, the first material and the second material are transparent. The glass has a higher mechanical and thermal stability than polymethyl methacrylate, so that the mechanical and thermal properties of the optical element can be improved by the glass inclusions without noticeably impairing the optical properties, in particular the light transmission, of the optical element.

Das PMMA und das Glas weisen unterschiedliche Brechungsindizes auf, so dass durch die Glaseinschlüsse auch das optische Verhalten des optischen Elements aufgrund der Lichtbrechung an den Grenzflächen zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente gezielt beeinflusst werden kann.The PMMA and the glass have different refractive indices, so that the glass inclusions can also have a targeted influence on the optical behavior of the optical element due to the refraction of light at the interfaces between the first component and the second component.

Im Gegensatz zu im Stand der Technik bekannten Mikro-Streupartikeln im Mikrometerbereich weisen die Makropartikel 4 Abmessungen von wenigstens 0,1 mm auf. In einigen Ausführungsformen sind die Makropartikel als Glaskugeln ausgebildet und weisen einen Durchmesser von mehr als 0,5 mm, speziell zwischen 1 mm und 10 mm auf. Diese Größe von Glaskugeln ist gut dafür geeignet, die mechanische Festigkeit des optischen Bauteils zu gewährleisten und die Lichtverluste in dem optischen Element gering zu halten.In contrast to the micro-scattering particles in the micrometer range known in the prior art, the macro-particles 4 have dimensions of at least 0.1 mm. In some embodiments, the macroparticles are in the form of glass spheres and have a diameter of more than 0.5 mm, specifically between 1 mm and 10 mm. This size of glass balls is well suited for that to ensure mechanical strength of the optical component and to keep the light losses in the optical element low.

Das optische Element 1 weist einen Füllgrad von etwa 63% auf. Insbesondere ist das optische Element 1 ungefähr zur Hälfte seines Volumens mit der zweiten Komponente 3 bzw. mit den Glaskugeln aufgefüllt. Der Füllgrad von wenigstens 60%, sorgt dafür, dass die mechanischen bzw. optischen Eigenschaften des optischen Elements mit den Einschlüssen besonders effizient modifiziert werden können.The optical element 1 has a filling level of approximately 63%. In particular, the optical element 1 is approximately half its volume filled with the second component 3 or with the glass beads. The degree of filling of at least 60% ensures that the mechanical or optical properties of the optical element can be modified particularly efficiently with the inclusions.

In einigen Ausführungsbeispielen weist die erste Komponente als Material PE (Polyethylen, PET (Polyethylenterephthalat), PP (Polypropylen), PU (Polyurethan) und/oder PS (Polystyren) auf. Diese Materialien sind verhältnismäßig günstig und leicht erhältlich, so dass durch die Füllung mit Glaskugeln diese Materialien auf einfache Weise im Hinblick auf ihre optischen, mechanischen bzw. thermischen Eigenschaften aufgewertet werden können. Ein optisches Element mit verbesserten Eigenschaften kann somit auf günstige Weise bereitgestellt werden.In some embodiments, the material of the first component is PE (polyethylene, PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), PU (polyurethane) and/or PS (polystyrene). These materials are relatively inexpensive and readily available, so that the filling With glass beads, these materials can be upgraded in a simple manner with regard to their optical, mechanical or thermal properties An optical element with improved properties can thus be provided in a favorable manner.

In einigen Ausführungsbeispielen weist die erste Komponente als Material PC (Polycarbonate), PA (Polyamid), SAN (Styreneacrylonitrilisches Harz), COC (Cycloolefin-Copolymer) / COP (Cycloolefin-Polymer), SMMA (Styrol-Acryl-Copolymer), SBC (Styrol-Butadien-Copolymer), MBS (Methacrylat-Butadien-Styrol), PMMI (Polymethyl-Methacrylimid), Epoxid und/oder Silikon auf. Diese Materialien sind verhältnismäßig teure Materialien, so dass durch die Füllung mit Glaskugeln an dem hochwertigen Material eingespart werden kann.In some exemplary embodiments, the first component has PC (polycarbonate), PA (polyamide), SAN (styrene-acrylonitrile resin), COC (cycloolefin copolymer)/COP (cycloolefin polymer), SMMA (styrene-acrylic copolymer), SBC ( styrene butadiene copolymer), MBS (methacrylate butadiene styrene), PMMI (polymethyl methacrylimide), epoxy and/or silicone. These materials are relatively expensive materials, so that the high-quality material can be saved by filling with glass beads.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optisches Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Das optische Element 1 der 1 ist ähnlich wie das optische Element der 1 ausgebildet, und weist eine erste Komponente 2 und eine zweite Komponente 3 in Form von in der ersten Komponente 2 eingebetteten Makropartikeln 4 auf. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die erste Komponente 2 als eine transluzente bzw. diffus streuende Matrix ausgebildet, in dem transparente Makropartikel 4 der zweiten Komponente 3 eingebettet sind. Durch die Addition der transparenten Makropartikel 4 können die optischen Eigenschaften, insbesondere die Durchstrahlcharakteristik des optischen Elements 1 beeinflusst bzw. modifiziert werden. Beispielsweise kann durch die Erhöhung des Füllgrads der zweiten Komponente der diffusgestreute Lichtanteil des durch das optische Element 1 durchstrahlten Lichts reduziert werden. Somit kann insbesondere eine erwünschte Diffusivität des Lichts erzielt werden. In einigen Ausführungsformen weist das optische Element eine transparente Matrix auf, in welcher diffus streuende Kugeln eingebettet sind. Auch in solchen Ausführungsformen kann durch die Variation des Füllgrades der zweiten Komponente, der erwünschte Grad an Diffusivität eingestellt werden. 2 shows a schematic cross section through an optical element according to another embodiment. The optical element 1 of 1 is similar to the optical element of 1 formed, and has a first component 2 and a second component 3 in the form of macroparticles 4 embedded in the first component 2 . In contrast to the embodiment of 1 the first component 2 is designed as a translucent or diffusely scattering matrix in which transparent macroparticles 4 of the second component 3 are embedded. The addition of the transparent macroparticles 4 can influence or modify the optical properties, in particular the transmission characteristics of the optical element 1 . For example, by increasing the degree of filling of the second component, the diffusely scattered light portion of the light transmitted through the optical element 1 can be reduced. Thus, in particular, a desired diffusivity of the light can be achieved. In some embodiments, the optical element has a transparent matrix in which diffusely scattering spheres are embedded. In such embodiments, too, the desired degree of diffusivity can be adjusted by varying the degree of filling of the second component.

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optisches Element gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht weitegehend dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei in dem Ausführungsbeispiel der 3 das optische Element 1 flächig ausgebildet ist und die eingebetteten Partikel ebenfalls flächig in einer Ebene angeordnet sind. Die Partikel weisen einen Partikeldurchmesser auf, der in etwa der Dicke des flächigen optischen Elements 1 entspricht. Ein derartiges optisches Element 1 kann beispielsweise für Kristalleffekte sorgen. Insbesondere kann ein solches optische Element 1, wenn es beispielsweise von einer Lichtquelle angeleuchtet wird, als ein Gitter mit hellen und dunklen Punkten wahrgenommen werden. 3 shows a schematic cross section through an optical element according to a further embodiment. This embodiment largely corresponds to that in 2 shown embodiment, wherein in the embodiment of 3 the optical element 1 is flat and the embedded particles are also arranged flat in one plane. The particles have a particle diameter that corresponds approximately to the thickness of the planar optical element 1 . Such an optical element 1 can provide crystal effects, for example. In particular, such an optical element 1 can be perceived as a lattice with light and dark points when it is illuminated by a light source, for example.

4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Makropartikel gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Makropartikel 4 weist einen Grundkörper 5 sowie eine auf dem Grundkörper aufgetragene Beschichtung 6 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist Beschichtung 6 als eine dichroitische Spiegelbeschichtung ausgebildet, dessen Spiegel-Eigenschaften von der Wellenlänge des auf das Streupartikel einfallenden Lichtes abhängt. Mit der dichroitischen Spiegelbeschichtung kann insbesondere die spektralen Eigenschaften des an den Makropartikeln gestreuten Lichtes gezielt beeinflusst bzw. modifiziert werden. 4 shows a schematic cross section through a macroparticle according to an embodiment. The macroparticle 4 has a base body 5 and a coating 6 applied to the base body. In this exemplary embodiment, coating 6 is designed as a dichroic mirror coating, the mirror properties of which depend on the wavelength of the light incident on the scattering particle. In particular, the spectral properties of the light scattered on the macroparticles can be specifically influenced or modified with the dichroic mirror coating.

5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Makropartikel gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Das Makropartikel der 5 weist ebenfalls einen Grundkörper 5 sowie eine Beschichtung 6 auf, wobei die Beschichtung 6 in Form von Mikropartikeln 7 ausgebildet ist. Die Mikropartikel, im Unterschied zu Makropartikeln, weisen Abmessungen von weniger als 100 pm auf. Alternativ oder zusätzlich zu Mikropartikeln kann die Beschichtung Luftbläschen, insbesondere Mikroluftbläschen aufweisen. Durch die Mikropartikel 7 bzw. Luftbläschen auf der Oberfläche von den Makropartikeln 4 kann die Streueigenschaften von Makropartikeln 4 ebenfalls gezielt beeinflusst bzw. modifiziert werden. 5 shows a schematic cross section through a macroparticle according to another embodiment. The macroparticle of 5 also has a base body 5 and a coating 6 , the coating 6 being in the form of microparticles 7 . In contrast to macroparticles, the microparticles have dimensions of less than 100 μm. As an alternative or in addition to microparticles, the coating can have air bubbles, in particular micro-air bubbles. The scattering properties of macroparticles 4 can likewise be specifically influenced or modified by the microparticles 7 or air bubbles on the surface of the macroparticles 4 .

6 zeigt ein Leuchtmittel mit einem optischen Element gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Leuchtmittel 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein LED-Ersatzleuchtmittel für eine Halogen-Reflektorlampe ausgebildet, und weist eine LED-Lichtquelle 11, eine Einhausung 12 sowie elektrische Kontakte 14 auf. Ferner weist das Leuchtmittel 10 ein optisches Element 1 gemäß dem ersten Aspekt auf, welches als eine lichtdurchlässige Abdeckung 16 des Leuchtmittels 10 ausgebildet ist. 6 shows a light source with an optical element according to an embodiment. In this exemplary embodiment, the light source 10 is designed as an LED replacement light source for a halogen reflector lamp and has an LED light source 11 , a housing 12 and electrical contacts 14 . Furthermore, the illuminant 10 has an optical element 1 according to the first Aspect, which is designed as a translucent cover 16 of the illuminant 10.

7 zeigt ein Leuchtmittel mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Leuchtmittel 10 ebenfalls als ein LED-Ersatzleuchtmittel ausgebildet, und weist eine LED-Lichtquelle (nicht gezeigt), eine Einhausung 12 sowie elektrische Kontakte 14 auf. Ferner weist das Leuchtmittel 10 ein optisches Element 1 gemäß dem ersten Aspekt, wobei das optische Element 1 die Einhausung 12 des Leuchtmittels 10 bildet. 7 shows a light source with an optical element according to another embodiment. In this exemplary embodiment, the illuminant 10 is also in the form of an LED replacement illuminant and has an LED light source (not shown), a housing 12 and electrical contacts 14 . Furthermore, the illuminant 10 has an optical element 1 according to the first aspect, the optical element 1 forming the housing 12 of the illuminant 10 .

Aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften des optischen Elements 1, insbesondere der hohen mechanischen und thermischen Stabilität, weisen auch die in den 6 und 7 gezeigten Leuchtmittel 10 eine erhöhte mechanische bzw. thermische Stabilität auf. Die in dem optischen Element 1 eingebetteten Makropartikel 4 sorgen zudem dafür, dass die Leuchtmittel erwünschte Abstrahlcharakteristik bzw. Diffusivität der Strahlung aufweisen.Due to the properties of the optical element 1 described above, in particular the high mechanical and thermal stability, also have in the 6 and 7 Lamps 10 shown have an increased mechanical or thermal stability. The macroparticles 4 embedded in the optical element 1 also ensure that the lighting means have the desired emission characteristics or diffusivity of the radiation.

8 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Leuchte 20 ist als LED-Strahler (LED Floodlight) ausgebildet und weist eine als LED-Matrix ausgebildete Lichtquelle 11, ein im Wesentlichen rechteckiges Einhausung 22, sowie ein optisches Element 1 nach dem ersten Aspekt auf. Das optische Element 1 weist eine im Wesentlichen transparente erste Komponente 2 aus Plastik und eine im Wesentlichen transparente zweite Komponente 3 in Form von Glaskugeln auf. Das optische Element 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine im Wesentlichen transparente lichtdurchlässige Abdeckung 26 der Leuchte 20 ausgebildet. 8th shows a lamp with an optical element according to an embodiment. The lamp 20 is in the form of an LED emitter (LED floodlight) and has a light source 11 in the form of an LED matrix, a substantially rectangular housing 22 and an optical element 1 according to the first aspect. The optical element 1 has an essentially transparent first component 2 made of plastic and an essentially transparent second component 3 in the form of glass beads. In this exemplary embodiment, the optical element 1 is embodied as a substantially transparent, light-transmitting cover 26 of the lamp 20 .

9 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leuchte 20 als eine LED-Hallenleuchte (LED High-Bay) ausgebildet und weist eine LED-Lichtquelle (nicht gezeigt), ein Gehäuse 22 sowie ein optisches Element 1 nach dem ersten Aspekt auf. Das optische Element 1 umfasst eine im Wesentlichen transluzente erste Komponente 2 aus Plastik und eine im Wesentlichen transparente zweite Komponente 3 in Form von Glaskugeln. Das optische Element 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein im Wesentlichen diffus streuende lichtdurchlässige Abdeckung 26 ausgebildet. 9 shows a lamp with an optical element according to another embodiment. In this exemplary embodiment, the lamp 20 is designed as an LED hall lamp (LED high bay) and has an LED light source (not shown), a housing 22 and an optical element 1 according to the first aspect. The optical element 1 comprises an essentially translucent first component 2 made of plastic and an essentially transparent second component 3 in the form of glass beads. In this exemplary embodiment, the optical element 1 is designed as a substantially diffusely scattering transparent cover 26 .

10 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leuchte 20 als eine LED-Spotlight ausgebildet und weist eine LED-Lichtquelle (nicht gezeigt), eine Einhausung 22 sowie ein optisches Element 1 nach dem ersten Aspekt, wobei das optische Element 1 als eine lichtdurchlässige, flächige, diffus streuende, runde Abdeckung ausgebildet ist. 10 shows a lamp with an optical element according to a further embodiment. In this exemplary embodiment, the lamp 20 is designed as an LED spotlight and has an LED light source (not shown), a housing 22 and an optical element 1 according to the first aspect, the optical element 1 being a translucent, flat, diffusely scattering , Round cover is formed.

11 zeigt eine Leuchte mit einem optischen Element gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leuchte 20 als ein LED-Spotlight ausgebildet und weist eine als LED-Lichtquelle ausgebildete Lichtquelle 21, eine Einhausung 22 bzw. ein Gehäuse sowie ein optisches Element 1 nach dem ersten Aspekt, wobei das optische Element 1 als eine flächige, diffus streuende, lichtdurchlässige Abdeckung 26 ausgebildet ist. 11 shows a lamp with an optical element according to another embodiment. In this exemplary embodiment, the lamp 20 is embodied as an LED spotlight and has a light source 21 embodied as an LED light source, a housing 22 or a housing and an optical element 1 according to the first aspect, the optical element 1 being a flat, diffusely scattering, transparent cover 26 is formed.

Die in dem optischen Element 1 eingebetteten Makropartikel 4 sorgen dafür, dass die in 8, 9, 10 und 11 dargestellten Leuchten eine erhöhte mechanische und thermische Stabilität aufweisen. Zudem kann aufgrund der Lichtbrechung an den eingebetteten Makropartikeln 4 die Abstrahlcharakteristik der Leuchten bzw. die Diffusivität des von den Leuchten abgegebenen Lichts modifiziert bzw. an konkrete Anforderungen angepasst werden.The macroparticles 4 embedded in the optical element 1 ensure that the 8th , 9 , 10 and 11 Luminaires shown have increased mechanical and thermal stability. In addition, due to the refraction of light at the embedded macroparticles 4, the emission characteristics of the lights or the diffusivity of the light emitted by the lights can be modified or adapted to specific requirements.

12, 13 und 14 zeigen unterschiedliche Ausführungen von länglichen bzw. linearen Leuchten (Linear lights). Die in den 12, 13 und 14 gezeigten Leuchten weisen jeweils eine Lichtquelle, insbesondere eine LED-Lichtquelle (nicht gezeigt), ein Gehäuse 22 sowie ein optisches Element 1 nach dem ersten Aspekt auf, wobei das optische Element 1 als eine längliche, diffus streuende, lichtdurchlässige Abdeckung 26, insbesondere in Form eines Linearprofils, ausgebildet ist. In den Leuchten der 12, 13 und 14 sorgen die in dem optischen Element 1 eingebetteten Makropartikel 4 für eine erhöhte mechanische und thermische Stabilität der Leuchten. Zudem kann aufgrund der Lichtbrechung an den eingebetteten Makropartikeln 4 die Abstrahlcharakteristik der Leuchten bzw. die Diffusivität des von den Leuchten abgegebenen Lichts modifiziert bzw. an konkrete Anforderungen angepasst werden. 12 , 13 and 14 show different versions of elongated or linear lights (Linear lights). The in the 12 , 13 and 14 The lights shown each have a light source, in particular an LED light source (not shown), a housing 22 and an optical element 1 according to the first aspect, the optical element 1 being an elongate, diffusely scattering, light-transmissive cover 26, in particular in the form a linear profile, is formed. In the lights of 12 , 13 and 14 the macroparticles 4 embedded in the optical element 1 ensure increased mechanical and thermal stability of the lights. In addition, due to the refraction of light at the embedded macroparticles 4, the emission characteristics of the lights or the diffusivity of the light emitted by the lights can be modified or adapted to specific requirements.

15, 16 und 17 zeigen unterschiedliche Ausführungen von dekorativen Leuchten, insbesondere von Decken- bzw. Wandleuchten. Die in den 15, 16 und 17 gezeigten Leuchten weisen jeweils eine LED-Lichtquelle (nicht gezeigt), eine Einhausung 22 sowie ein optisches Element 1 nach dem ersten Aspekt auf, wobei das optische Element 1 als eine dreidimensionale, flächige, diffus streuender Abdeckung ausgebildet ist. In den Leuchten der 15, 16 und 17 sorgen die in dem optischen Element 1 eingebetteten Makropartikel 4 für eine erhöhte mechanische und thermische Stabilität der Leuchten. Zudem kann aufgrund der Lichtbrechung an den eingebetteten Makropartikeln 4 die Abstrahlcharakteristik der Leuchten bzw. die Diffusivität des von den Leuchten 20 abgegebenen Lichts modifiziert bzw. an konkrete Anforderungen angepasst werden. Insbesondere können durch eine entsprechende Dimensionierung der Makropartikel 4 besondere visuelle Effekte wie Glitzer- bzw. Kristalleffekte hervorgerufen werden. 15 , 16 and 17 show different versions of decorative lights, especially ceiling and wall lights. The in the 15 , 16 and 17 The lights shown each have an LED light source (not shown), a housing 22 and an optical element 1 according to the first aspect, the optical element 1 being designed as a three-dimensional, flat, diffusely scattering cover. In the lights of 15 , 16 and 17 the macroparticles 4 embedded in the optical element 1 ensure increased mechanical and thermal stability of the lights. In addition, due to the refraction of light at the embedded macroparticles 4, the emission characteristics of the lights or the diffusivity of the light emitted by the lamps 20 can be modified or adapted to specific requirements. In particular, special visual effects such as glitter or crystal effects can be brought about by appropriate dimensioning of the macroparticles 4 .

18 und 19 zeigen unterschiedliche Ausführungen von Automobilleuchten, insbesondere von Frontscheinwerfer (18) bzw. Heckleuchten (19). Die in den 18 und 19 gezeigten Leuchten weisen jeweils eine LED-Lichtquelle (in 19 nicht gezeigt), eine Einhausung 22 (in 18 nicht gezeigt) sowie ein optisches Element 1 nach dem ersten Aspekt auf. In 18 ist das optische Element als Teil einer Linseneinheit des Frontscheinwerfers ausgebildet. In den Leuchten 20 der 18 und 19 sorgen die in dem optischen Element 1 eingebetteten Makropartikel 4 für eine erhöhte mechanische und thermische Stabilität der Leuchten- bzw. der Linseneinheit. Zudem kann aufgrund der Lichtbrechung an den eingebetteten Makropartikeln 4 die Abstrahlcharakteristik der Leuchten bzw. die Diffusivität des von den Leuchten 20 abgegebenen Lichts modifiziert 18 and 19 show different designs of automotive lights, especially headlights ( 18 ) or rear lights ( 19 ). The in the 18 and 19 The lights shown each have an LED light source (in 19 not shown), an enclosure 22 (in 18 not shown) and an optical element 1 according to the first aspect. In 18 the optical element is designed as part of a lens unit of the headlight. In the lights 20 of the 18 and 19 the macroparticles 4 embedded in the optical element 1 ensure increased mechanical and thermal stability of the lamp or lens unit. In addition, due to the refraction of light at the embedded macroparticles 4, the emission characteristics of the lamps or the diffusivity of the light emitted by the lamps 20 can be modified

20 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines optischen Elements gemäß dem ersten Aspekt gemäß einem Durchführungsbeispiel. In einem Verfahrensschritt 110 wird eine erste lichtdurchlässige Komponente bereitgestellt, die ein erstes optisches Material aufweist. Die erste lichtdurchlässige Komponente kann insbesondere in flüssiger bzw. zähflüssiger Form bereitgestellt werden. 20 shows a flowchart of a method for producing an optical element according to the first aspect according to an exemplary embodiment. In a method step 110, a first light-transmitting component is provided, which has a first optical material. The first light-transmitting component can be provided in particular in liquid or viscous form.

In einem Verfahrensschritt 120 wird eine zweite lichtdurchlässige Komponente in Form von Makropartikeln bereitgestellt, die ein zweites optisches Material aufweist.In a method step 120, a second transparent component is provided in the form of macroparticles, which has a second optical material.

In einem weiteren Verfahrensschritt 130 wird die zweite lichtdurchlässige Komponente und die erste lichtdurchlässige Komponente zu einem Gemisch zusammengemischt. Dabei kann insbesondere die zweite Komponente 3 der ersten Komponente in der Proportion beigemischt werden, die dem erwünschten Füllgrad des optischen Elements 1 gemäß seiner Anwendung entspricht.In a further method step 130, the second transparent component and the first transparent component are mixed together to form a mixture. In particular, the second component 3 can be added to the first component in the proportion that corresponds to the desired degree of filling of the optical element 1 according to its application.

In einem Verfahrensschritt 140 wird das optische Element aus dem erzeugten Gemisch, insbesondere zu seiner anwendungsgemäßen räumlich-körperlichen Gestaltung, geformt.In a method step 140, the optical element is formed from the mixture produced, in particular to its spatial-physical configuration appropriate to the application.

In einigen Ausführungsformen wird in dem Verfahrensschritt 110 die erste Komponente in fester Form bereitgestellt, wobei sie in einem Zwischenschritt, insbesondere vor der Beimischung der zweiten Komponente, verflüssigt wird.In some embodiments, the first component is provided in solid form in method step 110, being liquefied in an intermediate step, in particular before the second component is added.

In einigen Ausführungsformen werden die Makropartikel, insbesondere vor der Bereitstellung der zweiten Komponente im Verfahrensschritt 120, einem Oberflächenbehandlungsprozess unterzogen. In dem Oberflächenbehandlungsschritt können die Makropartikel mit Mikropartikeln bzw. mit Mikrobläschen, insbesondere mit Luftbläschen, versehen. Die Mikropartikel bzw. Mikrobläschen auf der Oberfläche der Makropartikel beeinflussen die optischen Eigenschaften der Makropartikel, so dass auch die optischen Eigenschaften insbesondere Lichtstreueigenschaften des optischen Elements ebenfalls beeinflusst bzw. modifiziert werden können.In some embodiments, the macroparticles are subjected to a surface treatment process, in particular before the second component is provided in method step 120 . In the surface treatment step, the macroparticles can be provided with microparticles or with microbubbles, in particular with air bubbles. The microparticles or microbubbles on the surface of the macroparticles influence the optical properties of the macroparticles, so that the optical properties, in particular light scattering properties, of the optical element can also be influenced or modified.

In einigen Durchführungsformen erfolgt die Formung des optischen Elements durch eine Plattenextrusion, wobei das Gemisch der ersten Komponente und der zweiten Komponente als zähflüssige flache Schicht aus einem Extruder extrudiert wird. Die extrudierte Schicht wird danach abgekühlt und dabei ausgehärtet. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zu Herstellung von flachen optischen Elementen, wie beispielsweise die lichtdurchlässige Abdeckungen 26 der in 8, 9 und 10 gezeigten Leuchten 20.In some implementations, the optical element is formed by sheet extrusion, where the mixture of the first component and the second component is extruded as a viscous flat sheet from an extruder. The extruded layer is then cooled and hardened in the process. This method is particularly suitable for the production of flat optical elements, such as the light-transmitting covers 26 in 8th , 9 and 10 shown lights 20.

In einigen Durchführungsformen erfolgt die Formung des optischen Elements durch eine Profilextrusion. Dabei können optische Elemente in Form von linearen Profilen unterschiedlicher Form hergestellt werden. Solche Profile können beispielsweise als lichtdurchlässige Abdeckungen der in 12, 13 und 14 gezeigten Leuchten verwenden werden.In some implementations, the optical element is formed by profile extrusion. Optical elements can be produced in the form of linear profiles of different shapes. Such profiles can be used, for example, as translucent covers in 12 , 13 and 14 lights shown will be used.

In einigen Durchführungsformen wird das optische Element in einem Spritzgussverfahren geformt. Dabei wird das Materialgemisch mit einer vorgefertigten Spritzgussform zur endgültigen Form gegossen. In einigen Durchführungsformen wird das Materialgemisch als Granulat bereitgestellt, das durch Wärmezufuhr verflüssigt wird und durch die Spritzgussform geformt wird. Das Spritzgussverfahren eignet sich zur Herstellung von optischen Elementen, die eine komplexere dreidimensionale Form aufweisen, und können beispielsweise als lichtdurchlässige Abdeckungen für dekorative Leuchten, beispielsweise für die in 15, 16 und 17 gezeigten Leuchten, verwendet werden.In some implementations, the optical element is formed using an injection molding process. The material mixture is cast into the final shape using a prefabricated injection mold. In some implementations, the material mixture is provided as granules, which are liquefied by the application of heat and are shaped by the injection mold. The injection molding process is suitable for the production of optical elements that have a more complex three-dimensional shape and can be used, for example, as translucent covers for decorative luminaires, for example for the in 15 , 16 and 17 lamps shown, are used.

In einigen Durchführungsformen erfolgt der Verfahrensschritt 130 bzw. das Zusammenmischen der beiden Komponenten gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt 140 bzw. Formen des optischen Elements. Insbesondere kann eine Gussform zuerst mit den Makropartikeln bzw. Glaspartikeln der zweiten Komponente bis zu einem Füllgrad, beispielsweise 63%, aufgefüllt, wonach in die mit den Glaspartikeln aufgefüllte Form die erste Komponente in dünnflüssiger Form eingegossen wird. Als Material der ersten Komponente kann dabei dünnflüssiges Polymer, insbesondere Thermoplast, Silikon oder Duroplast, verwenden werden. Somit kann das Vermischen und die Formung auf einfache Weise in einem gemeinsamen Verfahrensschritt erfolgen.In some implementation forms, the method step 130 or the mixing of the two components takes place at the same time as the method step 140 or shaping of the optical element. In particular, a casting mold can first be filled with the macroparticles or glass particles of the second component up to a filling level, for example 63%, after which the first component is poured in low-viscosity form into the mold filled with the glass particles. As material The first component can be a low-viscosity polymer, in particular thermoplastic, silicone or thermoset. Mixing and shaping can thus be carried out in a simple manner in a common process step.

In einer Durchführungsform des Verfahrens 100 erfolgt die Formung des optischen Elements 1 im Verfahrensschritt 140 in einem 3D-Druckverfahren, wobei das Gemisch in zähflüssiger Form von einer Düse auf einer Plattform abgeschieden wird.In one implementation of method 100, optical element 1 is formed in method step 140 in a 3D printing method, with the mixture being deposited in viscous form from a nozzle onto a platform.

21 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung eines optischen Elements nach einem Ausführungsbeispiel. Die in 19 gezeigte Vorrichtung 200 ist als ein 3D-Drucker zur Herstellung des optischen Elements im 3D-Druckverfahren ausgebildet. Die Vorrichtung weist einen Druckerkopf 201 zum Drucken des optischen Elements 1 auf einer beweglichen Plattform 202 auf. Der Druckerkopf 201 umfasst einen Extruder 210 und eine Düse 215. Der Druckerkopf 201 weist ferner eine Heizkammer 220 mit einem Heizelement 221 auf. Die Heizkammer 220 ist zwischen dem Extruder 210 und der Düse 215 angeordnet. Die Düsenöffnung des 3D-Druckers kann, insbesondere in Abhängigkeit von verwendeten Materialien, einen Durchmesser von 1,75 mm bis 2,85 mm aufweisen. 21 12 shows an apparatus for producing an optical element according to an embodiment. In the 19 The device 200 shown is embodied as a 3D printer for producing the optical element using the 3D printing method. The device has a printer head 201 for printing the optical element 1 on a movable platform 202 . The printer head 201 comprises an extruder 210 and a nozzle 215. The printer head 201 also has a heating chamber 220 with a heating element 221. The heating chamber 220 is arranged between the extruder 210 and the die 215 . The nozzle opening of the 3D printer can have a diameter of 1.75 mm to 2.85 mm, in particular depending on the materials used.

Zur Herstellung des optischen Elements 1 wird dem Extruder 210 des Druckerkopfs 201 das zu druckende Material zugeführt, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines vorgefertigten Filaments 225 ausgebildet ist, das von einer Rolle 230 abgewickelt wird. Durch den Extruder 210 gelangt das Filament 225 in die Heizkammer 220 des Druckerkopfs 201, in der es mit dem Heizelement 221 bis zu einer vordefinierten Temperatur aufgeheizt wird. Dabei wird die Viskosität des Materials auf ein für das Drucken des Materials geeignete Niveau abgesetzt. Von der Heizkammer 220 gelangt das Material in die Düse 215, woraus es auf der Plattform 202 abgeschieden wird. Durch die Bewegung der Plattform 201 bezüglich der Düse 215 kann dabei eine gewünschte Form des optischen Elements geschaffen werden. In dem in 19 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das dem Druckerkopf 201 zugeführte Material ein Materialgemisch aus dem ersten Material der ersten optischen Komponente und aus dem zweiten Material der zweiten optischen Komponente.To produce the optical element 1, the extruder 210 of the printer head 201 is supplied with the material to be printed, which in the exemplary embodiment shown is in the form of a prefabricated filament 225 that is unwound from a roll 230. The filament 225 passes through the extruder 210 into the heating chamber 220 of the printer head 201, in which it is heated by the heating element 221 to a predefined temperature. In doing so, the viscosity of the material is reduced to a level suitable for printing the material. From the heating chamber 220 the material enters the nozzle 215 from which it is deposited on the platform 202 . By moving the platform 201 with respect to the nozzle 215, a desired shape of the optical element can be created. in the in 19 illustrated embodiment, the printer head 201 supplied material is a material mixture of the first material of the first optical component and the second material of the second optical component.

In einigen Ausführungsformen wird das zweite Material in Form von Makropartikeln dem Druckerkopf 201, insbesondere der Heizkammer 220, durch einen separaten Einlass zugeführt, so dass das erste Material und das zweite Material erst in dem Druckerkopf 201 erfolgt.In some embodiments, the second material in the form of macroparticles is fed to the printer head 201, in particular the heating chamber 220, through a separate inlet, so that the first material and the second material only occur in the printer head 201.

22 zeigt einen simulierten Strahlengang durch Makropartikel eines optischen Elements in Seitenansicht. Die Simulation ist für eine Mono-Lage von in einer Matrix eingebetteten Makropartikeln 4, ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel der 3, durchgeführt worden. 22 zeigt insbesondere aus einer Punktlichtquelle 301 ausgehende Primärstrahlen 302, die an der von Mono-Lage von Makropartikeln 4 gestreut werden. 22 zeigt auch von dem optischen Element abgestrahlten Sekundärstrahlen 303 des an den Makropartikeln gestreuten Lichts. In diesem Simulationsbeispiel sind die Makroartikel als Glaskugeln ausgebildet, die einen höheren Brechungsindex als das Matrixmaterial aufweist. 22 shows a simulated beam path through macroparticles of an optical element in side view. The simulation is for a mono-layer of macroparticles 4 embedded in a matrix, similar to the exemplary embodiment in FIG 3 , Have been carried out. 22 shows in particular primary rays 302 emanating from a point light source 301, which are scattered at the monolayer of macroparticles 4. 22 12 also shows secondary rays 303 of the light scattered on the macroparticles emitted by the optical element. In this simulation example, the macro-articles are designed as glass spheres, which have a higher refractive index than the matrix material.

23 zeigt einen simulierten Strahlengang durch Makro-partikel eines optischen Elements gemäß 22 in isometrischer Ansicht. In dieser Ansicht ist das Streuverhalten der Makropartikel besonders gut zu sehen. 23 shows a simulated beam path through macro-particles according to an optical element 22 in isometric view. In this view, the scattering behavior of the macroparticles can be seen particularly well.

24 zeigt das Ergebnis der optischen Simulation der Lichtbrechung durch Makropartikel. Die Lichtverteilung des von dem optischen Element abgestrahlten Lichts wird anhand der Lichtverteilungskurven charakterisiert, die die Abhängigkeit der Lichtintensität I in willkürlichen Einheiten von dem Vertikalwinkel V in Grad darstellt. Die durch die Simulation erhaltene Lichtverteilung wird in 24 als durchgezogene Linie darstellt. Die gestrichelte Linie stellt eine Referenzkurve dar, die einer an einer Testscheibe gemessenen Lichtverteilung darstellt, wobei die Testscheibe als Streuzentren lichtbrechende Mikropartikel in der Größenordnung von 50 pm aufweist. Das Simulationsergebnis zeigt, dass mit optischen Elementen bzw. Streuscheiben mit Makropartikeln ähnliche Lichtverteilungen wie mit Streuscheiben mit Mikropartikeln erzielt werden können. 24 shows the result of the optical simulation of light refraction by macroparticles. The light distribution of the light emitted by the optical element is characterized using the light distribution curves, which represent the dependence of the light intensity I in arbitrary units on the vertical angle V in degrees. The light distribution obtained by the simulation is shown in 24 represented as a solid line. The dashed line represents a reference curve representing a light distribution measured on a test pane, the test pane having refractive microparticles of the order of 50 μm as scattering centers. The simulation result shows that with optical elements or diffusers with macroparticles, similar light distributions can be achieved as with diffusers with microparticles.

Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications can be made. The above embodiments are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration of the present disclosure in any way. Rather, the foregoing description provides those skilled in the art with a roadmap for implementing at least one example embodiment, and various changes in function and arrangement of elements described in an example embodiment may be made without departing from the scope of the appended claims and their legal equivalents .

BezugszeichenlisteReference List

11: optisches Elementoptical element
22: erste Komponentefirst component
33: zweite Komponentesecond component
44: Makropartikelmacroparticles
55: Grundkörperbody
66: Beschichtungcoating
77: Mikropartikel microparticles
1010: Leuchtmittelbulbs
1111: Lichtquellelight source
1212: GehäuseHousing
1414: elektrische Kontakteelectrical contacts
1616: lichtdurchlässige Abdeckung translucent cover
2020: Leuchtelamp
2121: Lichtquellelight source
2222: Einhausungenclosure
2424: elektrische Kontakteelectrical contacts
2626: lichtdurchlässige Abdeckung translucent cover
100100: Verfahren zur HerstellungMethod of manufacture
110110: Verfahrensschrittprocess step
120120: Verfahrensschrittprocess step
130130: Verfahrensschrittprocess step
140140: Verfahrensschritt process step
200200: Vorrichtungcontraption
201201: Druckerkopfprinter head
202202: Plattform platform
210210: Extruderextruder
215215: Düsejet
220220: Heizkammerheating chamber
221221: Heizelementheating element
225225: Filamentfilament
230230: Rolle role
301301: Punktlichtquellepoint light source
302302: Primärstrahlprimary beam
303303: Sekundärstrahlsecondary beam

Claims

An optical element comprising: - a first light-transmissive component (2), wherein the first light-transmissive component (2) comprises a first optical material, - a second light-transmissive component (3), the second light-transmissive component (3) comprising a second optical material different from the first material, and the second light-transmissive component (3) in the form of macroparticles embedded in the first light-transmissive component (2). (4) is formed, wherein the second material has a higher mechanical and thermal strength than the first material, and wherein the embedded particles are formed as macroparticles with linear dimensions of more than 0.1 mm, wherein the macroparticles with microparticles with dimensions of less than 100 μm are coated.

Optical element after claim 1 , wherein at least the first or the second material is formed as a transparent material.

Optical element after claim 1 or 2 , wherein the first material and the second material have different refractive indices.

Optical element according to one of the preceding claims, wherein the embedded particles are in the form of glass spheres.

Optical element according to one of the preceding claims, wherein the optical element (1) is filled by the embedded particles to a degree of filling of at least 30%, in particular at least 50%.

Optical element according to one of the preceding claims, wherein the first material is a thermoplastic material.

Optical element according to one of the preceding claims, wherein the first material is a silicone elastomer or thermoset material.

Lighting device with a light source (11, 21) and with an optical element (1) according to one of the preceding claims, wherein the optical element (1) is designed as a transparent cover (16, 26) of the lighting device (10, 20) or as a lens is.

A method of manufacturing an optical element, comprising: - providing (110) a first light-transmissive component (2), said first light-transmissive component (2) comprising a first optical material, - providing (120) a second light-transmissive component (3) in mould of macroparticles (4), wherein the second transparent component (3) comprises a second optical material, - mixing (130) together the first component (2) and the second component (3) to produce a mixture comprising the first optical material and comprises the second optical material, and - forming (140) the optical element (1) from the material mixture produced, wherein the macroparticles have dimensions of more than 0.1 mm, and wherein before the mixing (130) of the first component (2 ) and the second component (3), the macroparticles (4) are subjected to a surface treatment process, the macroparticles being provided with microparticles with dimensions of less than 100 μm.

procedure after claim 9 , wherein the first material is a plastic or a silicone elastomer and the second material is a glass.

procedure after claim 9 or 10 , wherein the molding (140) of the optical element (1) takes place in a potting, extrusion, injection molding and/or 3D printing process.

Procedure according to one of claims 9 until 11 , wherein the mixing (130) of the first component (2) and the second component (3) and the molding of the optical element takes place essentially simultaneously in one process step.

Procedure according to one of claims 9 until 12 , wherein in the surface treatment process the macroparticles (4) roughened and/or with a dichroic coating (6) and/or with a colored coating and/or with a remote phosphor layer of GAL or YAG or nitrides or oxynitrides or silicates be provided.