DE10060183A1

DE10060183A1 - Vorrichtung zum Begrenzen des Durchtritts von Licht durch eine Fensteröffnung

Info

Publication number: DE10060183A1
Application number: DE10060183A
Authority: DE
Inventors: Christian Bartenbach
Original assignee: Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Current assignee: Osram SBT GmbH
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begrenzen des Durchtritts von Licht durch eine Fensteröffnung, welche ein Raster aufweist, das auf einer Lichteinfallsseite mehrere zu einer Lichtaustrittsfläche schräg angeordnete Lichteinfallsschächte zum Begrenzen des direkten Einfalls von Licht, die in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, und auf einer Lichtaustrittsseite eine Ausblendeinrichtung zum Begrenzen des Austrittswinkels bezüglich einer Senkrechten zu der Lichtaustrittsfläche aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausblendeinrichtung aus mehreren Lichtaustrittsschächten besteht, die jeweils einem Lichteinfallsschacht zugeordnet sind, so daß jeweils ein durchgängiger Schacht von der Lichteinfallsseite zu der Lichtaustrittsseite gebildet wird, und daß zumindest in einem Teil des Rasters mehrere Lichteinfallsschächte und die jeweils zugeordneten Lichtausfallsschächte gemeinsam in einem Stück einteilig ausgebildet sind, sowie ein Raster für eine solche Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begrenzen des Durchtritts von Licht, z. B. Ta geslicht, durch eine Fensteröffnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die insbesonde re bei Tageslicht-Beleuchtungssystemen eingesetzt werden kann.

Aus DE 31 22 164 A1 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der in einem schräg angeord neten Dachfenster mehrere Lichtschächte in Spalten und Reihen angeordnet sind. Diese Lichtschächte sind so aufgebaut, daß ihre Außenwände den Einfall von Licht oberhalb eines Grenzwinkels zur Horizontalen verhindern und andererseits Licht, das in die Lichtschächte einfällt, oberhalb eines zweiten Grenzwinkels zur Horizontalen zurückreflektiert wird, so daß es nicht durch die Fensteröffnung hindurchtritt. Wenn die Lichtschächte nach Norden ausge richtet sind, wird dadurch verhindert, daß Sonnenlicht direkt in die Lichtschächte einfällt und nur Streulicht oder Zenitlicht durchgelassen wird. An diese Lichtschächte schließt sich ein gemeinsames Umlenkteil an, welches das Licht von den Lichtschächten zu einem Blend schutzraster lenkt, über welches das Licht dann in den Raum abgegeben wird. Diese Vorrich tung besitzt einen komplizierten Aufbau und erfordert ein großes Einbauvolumen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, welche kostengünstig herstellbar ist und welche leicht in beliebige Fensteröffnungen eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Begrenzen des Durchtritts von Licht durch eine Fensteröffnung, welche ein Raster aufweist, das auf einer Lichteinfallsseite mehrere zu einer Lichtaustrittsfläche schräg angeordnete Lichteinfalls schächte zum Begrenzen des direkten Einfalls von Licht von einer Lichtquelle, insbesondere direktem Sonnenlicht, die in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, und auf einer Lichtaustrittsseite eine Ausblendeinrichtung zum Begrenzen des Austrittswinkels be züglich einer Senkrechten zu der Lichtaustrittsfläche aufweist, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausblendeinrichtung aus mehreren Lichtaustritts schächten besteht, die jeweils einem Lichteinfallsschacht zugeordnet sind, so daß jeweils ein durchgängiger Schacht von der Lichteinfallsseite zu der Lichtaustrittsseite gebildet wird, und daß zumindest in einem Teil des Rasters mehrere Lichteinfallsschächte und die jeweils zugeordneten Lichtausfallsschächte gemeinsam in einem Stück einteilig ausgebildet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden ein Lichteinfallsschacht, ein Lichtaustritts schacht und ggf. weitere, diese verbindende Schachtelemente eine optische Basiseinheit, wo bei das Raster aus mehreren dieser Basiseinheiten aufgebaut ist.

Das Raster kann insgesamt einteilig ausgebildet sein oder aus mehreren Bauelementen beste hen, in denen eine Anordnung von Lichteinfallsschächten und Lichtaustrittsschächten ein stückig ausgebildet ist. Derartige Strukturen lassen sich aus Kunststoff, z. B. durch Spritzgie ßen, herstellen.

Im einfachsten Fall wird die Vorrichtung durch das Raster gebildet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Raster zwischen zwei lichtdurchlässigen Scheiben, insbesondere Glasscheiben, angebracht. Insbesondere kann die Vorrichtung als Isolierglasscheibe mit einem zwischen den Glasscheiben liegenden Raster ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung als Verbundglaselement aus gebildet.

Erfindungsgemäß kann der Abstand der lichtdurchlässigen Scheiben in einem Bereich von 1 µm bis 30 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 1 mm bis 27 mm und besonders bevor zugt in einem Bereich von 10 mm bis 26 mm liegen.

Entsprechende Rasterstrukturen im Mikrometerbereich lassen sich mit bekannten Verfahren der Mikrostrukturtechnik herstellen, wobei insbesondere auf solche Verfahren zurückgegrif fen werden kann, die in der Halbleitertechnik für die Herstellung von Mikrostrukturen ver wendet werden.

Die Erfindung kann vorsehen, daß die Lichteinfallsschächte und/oder die Lichtaustritts schächte sechseckig ausgebildet sind.

Für eine Einheit aus Lichteinfallsschacht und zugehörigem Lichtausfallschacht wäre an sich die Kreisform vorteilhaft, da diese die größte Lichttransmission bei gleichzeitiger Einhaltung von geforderten Blend- und Sonnenschutzbedingungen ermöglicht. Die Kreisform hat jedoch den Nachteil, daß in einer flächigen Anordnung zwischen den Kreisen Zwischenräume ver bleiben, die optisch nicht oder nur schwer nutzbar sind. Die sechseckige Form ist eine Annä herung an die Kreisform, welche den besonderen Vorteil hat, daß eine dichteste Packung der einzelnen Basiseinheiten, die jeweils einen Lichteinfallsschacht und einen Lichtaustritts schacht umfassen, möglich ist, im Idealfall ohne Zwischenräume zwischen den einzelnen Zellen, und die sich, insbesondere im Vergleich mit anderen Vielecken, z. B. mit Acht- oder Zwölfecken, wesentlich leichter herstellen läßt.

Grundsätzlich können Lichteinfallsschacht- und Lichtausfallschacht unterschiedliche Formen haben. Bevorzugt ist jedoch, daß beide eine sechseckige Form haben. Die Lichteinfalls schächte und/oder Lichtaustrittsschächte sind vorzugsweise in einer dichtesten Packung ange ordnet.

Die Erfindung kann vorsehen, daß die Lichteinfallsschächte und/oder die Lichtausfalls schächte entsprechend einem Muster von Flächenzellen mit der gleichen geometrischen Grundform, vorzugsweise von identischen Flächenzellen, angeordnet sind, wobei jede dieser Zellen zumindest an einen Teil der benachbarten Zellen unmittelbar angrenzt.

Die Erfindung kann vorsehen, daß die Zellen ohne Zwischenraum zueinander an allen Seiten unmittelbar aneinander angrenzen.

Lichteinfalls- bzw. Lichtaustrittsschächte von benachbarten Zellen haben also zumindest ei nen Teil ihrer Wände oder Teile ihrer Wände, vorzugsweise alle Wände gemeinsam, wobei die jeweiligen reflektierenden Seiten von Lichteinfalls- bzw. Lichtaustriftsschächten von be nachbarten Zellen natürlich entsprechend den geforderten Reflexionseigenschaften unter schiedlich ausgebildet, zum Beispiel in entgegengesetzte Richtungen gekrümmt sein können.

Vorzugsweise ist das Raster insgesamt so ausgebildet, daß zumindest die Mehrzahl der Wän de jedes Lichteinfallsschachtes und/oder jedes Lichtaustrittsschachtes jeweils zumindest einen Teil der Wand eines benachbarten Lichteinfallsschachtes bzw. Lichaustrittsschachtes bildet.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in dem Raster insgesamt oder in einem entsprechenden Bauteil, in dem mehrere Lichteinfallsschächte und Lichtausfallschächte einteilig ausgebildet sind, jede Wand eines Lichteinfallsschachtes und/oder Lichtaustrittsschachtes gleichzeitig die Wand eines weiteren Schachtes bildet.

Die Erfindung kann vorsehen, daß die Achse des Lichteintrittsschachts zu der Achse des Lichtaustrittsschachts geneigt ist, wobei der Neigungswinkel zwischen 15° und 70°, bevor zugt zwischen 30° und 60° liegt.

Für besondere Anwendungen können auch andere Winkel verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Raster in einer diskreten zweidimensionalen Symmetrie translationsinvariant, d. h. jede Basiseinheit der Struktur, wel che einen Lichteinfallsschacht und einen Lichtaustrittsschacht umfaßt, kann durch Verschie bung einer Elementarzelle um ein Vielfaches von zwei nicht kollinearen Basisvektoren er zeugt werden, in derselben Weise, wie dies bei Gitterstrukturen in einem Festkörper der Fall ist. Die beiden nicht kollinearen Basisvektoren spannen dabei eine Grundebene der Struktur auf, mit der Folge, daß sich entsprechende Punkte der einzelnen Zellen jeweils in einer Ebene befinden. In der Regel wird diese Grundebene parallel zu der Grundfläche der Fensteröffnung bzw., falls das Raster zwischen zwei Glasscheiben angeordnet ist, zu den Flächen der Glas scheiben parallel sein. Im Regelfall steht die Achse der Lichtausfallsschächte auf dieser Grundebene bzw. der Fensteröffnung senkrecht. Für besondere Anwendungen, bei denen bei spielsweise eine asymmetrische Abschirmung erwünscht ist, kann hiervon abgewichen wer den. In diesem Fall kann vorgesehen sein, daß der Winkel zwischen den Achsen der Lichtein fallsschächte und einer Senkrechten dieser Grundebene bzw. der Fläche der Glasscheibe in dem oben angegebenen Bereich, d. h. zwischen 15° und 70°, vorzugsweise zwischen 30° und 60° liegt. Für besondere Anwendungen kann das Raster auch durch eine Translation mit zwei Basisvektoren auf einer gekrümmten Fläche definiert sein, die dann die Grundfläche des Ra sters bildet. Die vorangehend für eine ebene Grundfläche beschriebenen Verhältnisse übertra gen sich dann entsprechend.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschränken die Lichtaustrittsschächte den Winkel der austretenden Lichtstrahlen zu der Längsachse des Schachtes im wesentlichen auf einen Bereich unterhalb eines Grenzwinkels, der im Bereich von 30° bis 70°, besonders be vorzugt im Bereich von 40° bis 60° liegt.

Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen erzeugt die Vorrichtung eine Abschirmung des hindurchtretenden Lichts mit einem Abschirmwinkel, der, bezogen auf eine Senkrechte zu der besagten Grundebene bzw. Grundfläche des Rasters oder zu einer Lichtaustrittsfläche und eine Ebene, welche diese Senkrechte enthält, in einem Bereich von 30° bis 70°, bevorzugt von 40° und 60° liegt, derart, daß die Leuchtdichte oberhalb dieses Abschirmwinkels reduziert ist und vorzugsweise unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes, z. B. 1000 cd/m² liegt.

Während der vorangehend genannte Abschirmwinkel die Lichtaustrittseigenschaften des Ra sters festlegt und daher nachfolgend auch rasterbezogener Abschirmwinkel genannt wird, kann man auch einen raumbezogenen Abschirmwinkel derart definieren, daß die Leuchtdichte des von dem Raster durchgelassenen Lichts oberhalb eines Abschirmwinkels zu einer Verti kalen im Raum in einer Ebene, welche diese Vertikale enthält, reduziert ist und vorzugsweise unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes, zum Beispiel 1000 cd/m² liegt. Gemäß den be vorzugten Ausführungsformen ist das Raster im Raum so angeordnet, daß der raumbezogene Abschirmwinkel in einem Bereich 30° bis 70°, bevorzugt von 40° bis 60°, liegt.

Die raumbezogene oder rasterbezogene Abschirmung muß nicht symmetrisch sein. Es kann auch vorgesehen sein, daß in einer bestimmten Ebene, welche die besagte Senkrechte enthält, der rasterbezogene Abschirmwinkel auf einer Seite der Senkrechten größer ist als auf der an deren Seite bzw. daß der raumbezogene Abschirmwinkel in einer vertikalen Raumebene auf einer Seite der besagten Vertikalen größer als auf der anderen Seite ist. Wenn die rasterbezo gene Abschirmung asymmetrisch ist, muß die raumbezogene Abschirmung nicht notwendi gerweise auch asymmetrisch sein. Wenn beispielsweise das Raster in einer schrägen Fen steröffnung eingebaut ist, kann eine asymmetrische rasterbezogene Abschirmung derart ein gerichtet werden, daß die Abschirmung, bezogen auf den Raum, symmetrisch ist.

Die Erfindung kann vorsehen, daß in oder auf den Lichtaustrittsschächten eine lichtstreuende Einrichtung, insbesondere eine Streufolie vorgesehen ist.

Die lichtstreuende Einrichtung bewirkt eine zusätzliche Streuung, welche den rasterbezoge nen Abschirmwinkel vergrößert. Die Erfindung kann vorsehen, daß die durch die Schächte erzeugte Abschirmung in dem oben genannten Bereich, das heißt in einem Bereich von 30° bis 70° bzw. zwischen 40° und 60°, liegt, und aufgrund der lichtstreuenden Einrichtung der Gesamtabschirmwinkel etwas größer ist oder daß die Vorrichtung insgesamt eine Abschir mung mit einem Abschirmwinkel in den oben genannten Bereichen erzeugt, wobei der Ge samtabschirmwinkel der Vorrichtung entsprechend dem Grad der Aufstreuung durch die lichtstreuende Einrichtung vergrößert ist, also z. B. 50° bei einem durch die Schächte erzeug ten Abschirmwinkel von 40° beträgt, wenn die Streueinrichtung um etwa 10° aufstreut.

Die Erfindung kann vorsehen, daß zumindest einige der Wände der Lichteinfallsschächte eine Parabelform haben, derart, daß direkt einfallendes Licht, welches oberhalb eines Grenzwin kels zu einer Lichtaustrittsfläche einfällt, zurückreflektiert wird.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Wände der Lichteinfallsschächte und/oder der Lichtautrittsschächte verspiegelt sind.

Die Erfindung kann vorsehen, daß ein Lichteinfallsschacht zwei einander gegenüberliegende Wände aufweist, von denen die eine näher bei der Lichtaustrittsseite der Vorrichtung liegt als die andere und die näher bei der Lichtaustrittsseite liegende Wand spiegelnd reflektierend und die ihr gegenüberliegende Wand diffus streuend ausgebildet ist.

Die gesamte Vorrichtung kann als Scheibe, insbesondere Isolierglasscheibe, eines Fensters, zum Beispiel eines Dachfensters, ausgebildet sein, wobei zur Befestigung des Rasters am Rand der Scheibe U-Profile vorgesehen sind, welche das Raster aufnehmen und zwischen den Fensterscheiben halten.

Die Erfindung kann vorsehen, daß das Raster aus mehreren Rasterelementen besteht, welche, vorzugsweise lösbar, miteinander verbunden sind.

Als lösbare Verbindungen kommen insbesondere Steckverbindungen, z. B. Nut/Feder- Verbindungen in Frage. Grundsätzlich kann man auch daran denken, mehrere derartige Bau elemente miteinander zu verkleben. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Struktur der Rasterelemente translationsinvariant ist und die Verbindungselemente so ausge bildet sind, daß durch Verbinden dieser Bauelemente das Raster insgesamt wieder translati onsinvariant ist.

Zumindest in einem Bauelement des Rasters können die Lichteinfallsschächte und die Licht eintrittsschächte ohne Zwischenraum ausgebildet sein.

Die Erfindung kann vorsehen, daß zumindest in einem Bauelement des Rasters die Lichtein fallsschächte oder die Lichtaustrittssschächte ohne Zwischenraum ausgebildet sind, während zwischen den zugehörigen Lichtaustrittsschächten bzw. Lichteintrittsschächten Zwischenräu me vorhanden sind, die vorzugsweise nicht massiv ausgeführt sind, sondern als Hohlräume, die von relativ dünnen Wänden begrenzt sind.

Diese letztgenannte Ausbildung ist insbesondere bei Kunststoffteilen präziser herzustellen als wenn der Zwischenraum mit Kunststoff ausgefüllt wird. Letzteres birgt die Gefahr von Ein senkungen bei der Herstellung durch Spritzgießen in sich. Das Vorsehen einer dichtesten Pac kung von Zellen auf der Lichteintrittsseite, kombiniert mit einer Anordnung der Licht austrittsschächte mit Zwischenräumen auf der Lichtausfallseite hat den Vorteil, daß sich auf diese Weise ein gegebener Abschirmwinkel bei einer kleineren Höhe des Rasters realisieren läßt, da die Querschnittsfläche der Lichtaustrittsschächte gegenüber der Querschnittsfläche bei einer Anordnung in einer dichtesten Packung verringert ist. Wenn auch die Lichtaustritts schächte in einer dichtesten Packung, d. h. ohne Zwischenraum, angeordnet sind, muß in der Regel zur Erreichung gleicher Abschirmbedingungen das Raster insgesamt höher ausgebildet werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die Neigung der Lichteintrittsschächte. zu der Grundebene des Rasters bzw. zu den Mittenachsen der Lichtaustrittsschächte relativ klein ist.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Raster zur Verfügung, das auf einer Lichteinfallsseite meh rere zu einer Lichtaustrittsfläche schräg angeordnete Lichteinfallsschächte zum Begrenzen des direkten Einfalls von Licht von einer Lichtquelle, insbesondere direktem Sonnenlicht, die in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, und auf einer Lichtaustrittsseite eine Ausblendeinrichtung zum Begrenzen des Austrittswinkels bezüglich einer Senkrechten zu der Lichtaustrittsfläche aufweist,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausblendeinrichtung aus mehreren Licht austrittsschächten besteht, die jeweils einem Lichteinfallsschacht umkehrbar eindeutig zuge ordnet sind, so daß jeweils ein durchgängiger Schacht von der Lichteinfallsseite zu der Licht austrittsseite gebildet wird,
und daß zumindest in einem Teil des Rasters mehrere Lichteinfallsschächte und die jeweils zugeordneten Lichtausfallsschächte gemeinsam einteilig ausgebildet sind.

Dieses Raster kann insbesondere eine Einrichtung zum lösbaren Verbinden mit einem weite ren Raster aufweisen.

Die Erfindung stellt auch eine Anordnung einer Vorrichtung wie vorangehend umschrieben in einem Raum mit einer Fensteröffnung zur Verfügung, wobei die Vorrichtung zum Begrenzen des Lichtdurchtritts in der Fensteröffnung angeordnet ist.

Die Erfindung kann vorsehen, insbesondere wenn die Fensteröffnung in einer schrägen Dach fläche angebracht ist, daß die Vorrichtung zum Begrenzen des Lichtdurchtritts zu der Hori zontalen des Raums geneigt. ist. Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, daß diese Vorrichtung in einer entsprechenden Fensteröffnung vertikal, zum Beispiel in einer Seiten wand des Raums, oder horizontal, zum Beispiel in einer Deckenöffnung des Raums, verlau fend angeordnet ist.

Wenn die Vorrichtung zum Begrenzen des Lichtdurchtritts zu der Horizontalen des Raums geneigt angeordnet ist, kann vorgesehen sein, daß die Lichtaustrittsschächte in einer Raume bene, zum Beispiel einer C-Ebene gemäß DIN 5032-1, den Winkel der aus ihnen austretenden Lichtstrahlen zu der Vertikalen des Raums im wesentlichen auf einen Bereich unterhalb eines Grenzwinkels beschränken, der im Bereich von 30° bis 70°, bevorzugt in einem Bereich von 40° bis 65° liegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Zeich nungen.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die als Verbundglaselement ausgebildet ist und ein Raster zwischen zwei Glas scheiben aufweist,

Fig. 2 zeigt eine Teilansicht eines Rasters, das in einer erfindungsgemäßen Vorrich tung verwendet wird, in einer Ansicht von oben,

Fig. 3 zeigt das Raster der Fig. 2 in einer Teilansicht von unten,

Fig. 4 zeigt das Raster der Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 und Fig. 3,

Fig. 5 zeigt den Strahlengang für einen Lichtstrahl, der von einem Lichteintritts schacht zurückreflektiert wird,

Fig. 6 zeigt den Strahlengang eines Lichtstrahls, der durch das Raster durchgelassen wird.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung.

Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als Verbundglaselement ausgebildet. Bei diesem Verbundglaselement ist zwi schen zwei Glasscheiben 1 und 3, welche durch eine wasser- und luftdurchlässige Dichtung 5 und einen Abstandshalter 7 aus Aluminium verbunden sind und auf Abstand voneinander gehalten werden, ein Raster 9 angeordnet, das nachfolgend noch näher beschrieben wird. Das Raster wird durch einen im wesentlichen U-förmigen Halter 11, der an dem Abstandshalter 7 beweglich befestigt ist und z. B. aus Kunststoff oder Metall bestehen kann, zwischen den bei den Glasscheiben 1 und 3 in einer Weise gehalten, daß sowohl zu der Scheibe 1 als auch zu der Scheibe 3 hin ein Freiraum verbleibt, so daß das Glas bei einer thermischen Verformung das Raster nicht direkt berührt und dieses mechanisch belastet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Raster 9 mit einer Toleranz in den Halter 11 eingesetzt. Der Abstand der Glasscheiben 1 und 3 kann beispielsweise 24 mm betrage, während die Höhe des Rasters 17 mm beträgt, so daß insgesamt zwischen einer Glasscheibe und einer Seite des Rasters ein Freiraum von ca. 3 mm verbleibt. Dies sind jedoch nur beispielhafte Angaben. Selbstverständlich können auch andere Abmessungen gewählt werden. Die Scheibe 1 kann z. B. aus Einscheibensicherheits glas und die Scheibe 3 aus Verbundscheibenglas bestehen, wie dies in der Zeichnung ange deutet ist.

Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, besteht das Raster 9 aus einer regelmäßigen An ordnung von Lichtschächten, die sich jeweils aus einem Lichteinfallsschacht 20, einem Licht austrittsschacht 22 und aus einem Übergangsbereich 24 zusammensetzen. Sowohl die Licht einfallsschächte 20 als auch die Lichtaustrittsschächte 22 weisen einen sechseckförmigen Querschnitt auf. Die Mittenachse A₁ der Lichteinfallsschächte 20 ist zu der Mittenachse A₂ der Lichtaustrittsschächte 22 in einem Winkel γ von je 50° geneigt, wobei alle Lichteinfalls schächte 20 in die gleiche Richtung gerichtet sind. Die Lichtaustrittsöffnungen der Licht austrittsschächte 32 liegen in einer Ebene E, die parallel zu den beiden Glasscheiben 1 und 3 ist. Der Winkel kann auch andere Werte annehmen.

Jeder Lichteinfallssschacht weist auf seiner Innenseite eine obere Reflexionsfläche 31 und eine ihr gegenüberliegende untere Reflexionsfläche 33 auf. Die jeweilige obere Reflexionsflä che 31 ist in einem Wandelement 35 ausgebildet, das gleichzeitig eine Begrenzung des be nachbarten Lichteinfallsschachts bildet. Ein Teil der Außenfläche der Wand 35 bildet dabei die untere Reflexionsfläche 33 des benachbarten Lichteinfallsschachts.

Das Wandelement 35 verhindert den Einfall von Lichtstrahlen mit einem Winkel zur Hori zontalen größer als einem Grenzwinkel α₁ von 130° (gemessen von der Seite der Mündung der Lichteinfallsschächte). Zusätzlich sind die beiden einander gegenüberliegenden Refle xionsflächen 31 und 33 in einer parabolischen Form derart ausgestaltet, daß Licht mit einem Einfallswinkel kleiner als dem Grenzwinkel α₁ und größer als einem zweiten Grenzwinkel α₂ von ca. 90° von den Lichteinfallsschächten 20 zurückreflektiert wird. Dies ist beispielhaft anhand eines entsprechenden Strahlengangs in Fig. 5 gezeigt.

Alle Strahlen, die mit einem Winkel zur Horizontalen unterhalb des Grenzwinkels α₂ in den Lichteinfallsschacht 20 einfallen, werden, wie aus Fig. 6 ersichtlich, vorzugsweise nicht oder nur einmal an der Reflexionsfläche 31 reflektiert und dann durch den Lichtaustritts schacht 22 abgegeben. In bestimmten Ausführungsformen läßt das Raste 9 für kleine Winkel zur Horizontalen, z. B. kleiner als 20°, allerdings wieder kein Licht durch.

Wie man anhand von Fig. 2 sieht, sind die sechseckigen Lichteinfallsschächte 20 in einer dichtesten Packung derart angeordnet, daß jede Wand eines Lichtschachtes gleichzeitig eine Wand eines benachbarten Lichtschachtes bildet. Fig. 2 zeigt, daß auf der Innenseite der Lichteinfallsschächte 20 an die obere Reflexionsfläche 31 jeweils eine weitere Reflexionsflä che 37 bzw. 39 und an die Reflexionsfläche 33 entsprechende, den Reflexionsflächen 37 und 39 gegenüberstehende Reflexionsflächen 41 und 43 angrenzen. Die Paare von Reflexionsflä che 37 und 41 bzw. 39 und 43 sind entsprechend dem Paar von Reflexionsflächen 31 und 33 aufgebaut, so daß in einen Lichteintrittsschacht 20 einfallendes Licht bis zu einem bestimmten Grenzeinfallswinkel zurückreflektiert wird. Dieser Winkel kann, bezogen auf die Mittenachse des Lichteinfallsschachts 20 und einen Schnitt senkrecht zu den entsprechenden Flächen, je weils gleich sein.

Die Lichtaustrittsschächte 22 haben die Funktion, den Winkel zu der Achse des Lichtaustritts schachts 22 bzw. zu der Ebene E, unter dem das Licht von den Lichtaustrittsschächten 22 ab gegeben wird, nach Art eines in der Leuchtentechnik üblichen Rasters abzuschirmen. Vorteil hafterweise ist die Querschnittsfläche der Lichtaustrittsschächte 22 gegenüber dem Quer schnitt bei einer - prinzipiell möglichen - dichtesten Packung der Lichtaustrittsschächte redu ziert. Für einen vorgegebenen Abschirmwinkel kann nämlich die Höhe der Lichtaustritts schächte 22 für einen kleinen Querschnitt geringer gewählt werden als für einen größeren Querschnitt. Dies führt dazu, daß die Innenflächen benachbarter Lichtaustrittsschächte, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, nicht deckungsgleich, sondern gegeneinander versetzt ange ordnet sind und zwischen einzelnen Lichtaustrittsschächten Zwischenräume 45 vorhanden sind. Diese Zwischenräume 45 werden dadurch gebildet, daß an dem Wandelement 35 zwei im wesentlichen parallele Wände 47 und 48 bzw. 49 und 50 in einem Winkel zu dem Wan delement 35 angeordnet sind, welche jeweils einen Lichtaustrittsschacht 22 auf einer Seite teilweise begrenzen. Zwischen diesen Wänden 47 und 49 ist ein Hohlraum 51 vorgesehen, der lichttechnisch nicht genutzt wird. Ein solcher Hohlraum 51 ist vorteilhaft, da dadurch Einsen kungen vermieden werden, die bei der Herstellung des Rasters entstehen würden, wenn der Raumbereich 45 vollständig mit Material ausgefüllt würde.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Breite L₁ eines Lichtaustrittsschachts 22, gemessen von dem Mittelpunkt der Wände 47 bzw. 49 an ihrem freien Ende, 9,15 mm und der Abstand zwischen den Mittenachsen A₂ von zwei in der Richtung der Öffnung der Lichteinfallsschächte 20 benachbarten Lichtaustrittsschächten, L₂, 12,61 mm. Der Abstand L₃ von zwei benachbarten Lichteintrittsschächten in der Richtung senkrecht zu der Richtung ih rer Lichteinfallsöffnung beträgt, gemessen von der jeweiligen Mittenebene aus, 6,92 mm.

Das in den Fig. 2 bis 4 gezeigte Raster läßt sich trotz der relativ komplexen Struktur durch Spritzgießen aus Kunststoff herstellen. Die Spritzgußtechnik hat den Vorteil, daß das Raster in einer Standardgröße hergestellt werden kann, die dann bei der Herstellung des Verbundgla selements auf die jeweils erforderliche Größe zugeschnitten werden kann. Da das Raster re gelmäßig in einer translationsinvarianten Struktur aufgebaut ist, bleiben die lichttechnischen Eigenschaften, abgesehen möglicherweise von den Randbereichen, für alle Größen dieselben.

Während das Raster 9 insgesamt einstückig ausgebildet sein und gegebenenfalls auf die erfor derliche Größe zugeschnitten werden kann, kann das Raster auch aus mehreren Bauteilen zu sammengesetzt sein, die jeweils in einer flächigen Anordnung mehrere Lichteintritts- und Lichtaustrittsschächte enthalten. Im Regelfall ist die Ausbildung und Anordnung dieser Schächte in jedem dieser Bauteile dieselbe. Grundsätzlich kann jedoch auch jedes dieser Bauteile unterschiedlich ausgebildet sein, um besondere Lichtdurchtritts- oder Lichtabstrahl eigenschaften zu realisieren. Zur Verbindung dieser Bauteile kann an einer oder mehreren der Wände 47 bis 50 am Rande des Bauteils in dem Raumbereich 45 eine Steckverbindung, bei spielsweise in der Form einer Nut/Federverbindung vorgesehen sein, so daß die verschiede nen Bauteile mit den Rasterelementen im wesentlichen parallel zu der Achse der Licht austrittsschächte 22 aufeinander aufgeschoben werden können. Eine Nut/Federverbindung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Wand 47 durch zwei Wände gebildet wird, die verschiedenen Bauteilen zugeordnet sind und von denen eine mit einer Nut und die andere mit einer Feder versehen ist, die so angeordnet sind, daß sich im zusammengesetzten Zustand in diesem Bereich eine Wandform des zusammengesetzten Rasters ergibt, die derje nigen der Wand 47 entspricht. Andere Verbindungstechniken sind ebenfalls möglich, wobei gegebenenfalls der Hohlraum 51 vorteilhafterweise dafür genutzt werden kann, um dort Ver bindungselemente, beispielsweise Rastelemente, Steckelemente oder dergleichen, vorzusehen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann jedes dieser Bauteile aus genau einer Rei he oder, allgemeiner, aus einer bestimmten Anzahl von Reihen von Lichtschächten (jeweils bestehend aus einem Lichteinfallsschacht 20, einem Lichtaustrittsschacht 22 und einem Über gangsbereich 24) bestehen, so daß Raster mit einer beliebigen Anzahl von Reihen durch Zu sammenstecken dieser Bauteile leicht hergestellt werden können. Es kann auch vorgesehen sein, daß diese Bauteile an mehreren Seiten Verbindungselemente aufweisen, so daß das Ra ster zweidimensional erweitert werden kann. Wenn die Bauteile beispielsweise viereckig aus gebildet sind, werden an allen vier Seiten entsprechende Verbindungselemente und ggf. je weils an zwei gegenüberliegenden Seiten komplementäre Verbindungselemente vorgesehen. Die Bauteile können jedoch auch sechseckig oder in anderer Form ausgebildet sein, so daß ein Raster wabenförmig aus mehreren derartigen Bauteilen aufgebaut werden kann.

Wie vorangehend bereits erwähnt wurde, liegen die Lichtaustrittsöffnungen der Lichtaustritts schächte alle auf einer Ebene E, welche in diesem Fall die Grundebene des Rasters bildet. Es kann auch vorgesehen sein, daß eine Seite der Lichtaustrittsschächte 22 länger als die gegen überliegende Seite ist. Wenn z. B. die Vorrichtung insgesamt schräg in eine Fensteröffnung eingebaut wird, kann dadurch, bezogen auf den Raum, trotz der Schräglage der Vorrichtung ein symmetrischer raumbezogener Abschirmwinkel des austretenden Lichts erzeugt werden.

Wenn die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung in eine Fensteröffnung eingebaut ist, weisen die Lichteintrittsschächte vorzugsweise nach Norden, wodurch, bei einer waagerech ten Anordnung der Vorrichtung, Sonnenstände bis 85° von der waagerechten Ausrichtung ausgeblendet werden können. Da in unseren Breitengraden der maximale Sonnenstand bei ca. 68° liegt, bedeutet dies, daß das Raster um mehr als 15° gegen Süden geneigt werden kann, ohne daß die Sonnenschutzfunktion der Lichteinfallsschächte beeinträchtigt wird. Eine Neu gung nach Norden oder einer anderen Richtung ist auch möglich. Idealerweise ist der Nei gungswinkel der Lichteinfallsschächte 20 relativ zu der Achse der Lichtaustrittsschächte 22 so gewählt, daß alle in Mitteleuropa vorkommenden maximalen Sonnenstände auch bei einer Neigung des Dachfensters um mindestens 10° abgeschirmt werden.

Der von den Lichtaustrittsschächten 22 bei einem um 15° geneigten Dachfenster erzeugte raumbezogene Abschirmwinkel liegt bei ca. 60°, was den gängigen Normen und Normvor schlägen für Bildschirmarbeitsplätze entspricht.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der gleiche oder einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind nicht nur die Lichteintrittsschächte 20, sondern auch die Lichtaustrittsschächte 22 in einer dichtesten Anordnung, also ohne die vorangehend erwähn ten Zwischenräume 45, angeordnet. Dies führt insgesamt zu einer größeren Bauhöhe der Vor richtung. Auf die Lichtaustrittsseite der Lichtaustrittsschächte 22 ist eine Streufolie 60 aufge klebt, welche helle Flecken, die insbesondere durch Reflexion von Sonnenlicht an der oberen Glasscheibe 1 entstehen können (vgl. Strahl S₁ in Fig. 7), aufstreut und dadurch verschmiert, so daß insgesamt eine gleichmäßige Lichtabgabe erreicht wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Lichtaustrittsschächte 22 so ausgestaltet, daß sie durch ihre Geometrie eine Abschir mung bei einem Abschirmwinkel von 50° erzeugen, wobei die Streufolie 60 zusätzlich das austretende Licht um maximal 10° aufstreut, so daß insgesamt ein Abschirmwinkel von 60° erreicht wird.

Zahlreiche Abwandlungen der vorangehend beschriebenen Lehre sind möglich. Beispielswei se kann vorgesehen sein, daß die optischen Eigenschaften der Lichtaustrittsschächte und/oder der Lichteinfallsschächte innerhalb des Rasters oder eines Bauelements eines Rasters variie ren.

Die in der vorangehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Glasscheibe

3

Glasscheibe

5

Dichtung

7

Abstandshalter

9

Raster

11

Halter

20

Lichteinfallsschacht

22

Lichtaustrittsschacht

24

Übergangsbereich

31

obere Reflexionsfläche

33

untere Reflexionsfläche

35

Wandelement

37

Reflexionsfläche

39

Reflexionsfläche

41

Reflexionsfläche

43

Reflexionsfläche

45

Zwischenraum

47

Wand

48

Wand

49

Wand

50

Wand

51

Hohlraum

60

Streufolie
α₁

erster Grenzwinkel
α₂

zweiter Grenzwinkel
γ Neigungswinkel der Lichteinfallsschächte
A₁

Mittenachse der Lichteinfallsschächte
A₂

Mittenachse der Lichtaustrittsschächte
E Grundebene

Claims

1. Vorrichtung zum Begrenzen des Durchtritts von Licht durch eine Fensteröffnung, wel che ein Raster (9) aufweist, das auf einer Lichteinfallsseite mehrere zu einer Licht austrittsfläche schräg angeordnete Lichteinfallsschächte (20) zum Begrenzen des di rekten Einfalls von Licht von einer Lichtquelle, die in einer zweidimensionalen An ordnung angeordnet sind, und auf einer Lichtaustrittsseite eine Ausblendeinrichtung zum Begrenzen des Austrittswinkels bezüglich einer Senkrechten zu der Lichtaustritts fläche aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblendeinrichtung mehrere Lichtaustrittsschächte (22) aufweist, die jeweils einem Lichteinfallsschacht (20) zugeordnet sind, so daß je weils ein durchgängiger Schacht von der Lichteinfallsseite zu der Lichtaustrittsseite gebildet wird,
und daß zumindest in einem Teil des Rasters mehrere Lichteinfallsschächte (20) und die jeweils zugeordneten Lichtausfallsschächte (22) gemeinsam in einem Stück eintei lig ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster zwischen zwei lichtdurchlässige Scheiben (1, 3) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Isolierglasscheibe ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Scheiben (1, 3) in einem Bereich von 1 µm bis 30 mm liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteinfallsschächte (20) und/oder die Lichtaustrittsschächte (22) sechseckig ausge bildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteinfallsschächte (20) und/oder die Lichtaustrittsschacht (22) entsprechend einem Muster von Flächenzellen mit der gleichen geometrischen Grundform angeordnet sind, wobei jede dieser Zellen zumindest an einen Teil der benachbarten Zellen unmittelbar angrenzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen ohne Zwi schenraum zueinander an allen Seiten unmittelbar aneinander angrenzen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ach se des Lichteintrittsschachts (A₁) zu der Achse des Lichtaustrittsschachts (A₂) geneigt ist, wobei der Neigungswinkel (γ) zwischen 15° und 70° liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsschächte (22) den Winkel der austretenden Lichtstrahlen zu der Längs achse des Schachtes (A₂) im wesentlichen auf einen Bereich unterhalb eines Gren zwinkels beschränken, der im Bereich von 30° bis 70° liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in oder auf den Lichtaustrittsschächten (22) eine lichtstreuende Einrichtung, insbesondere eine Streufolie vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumin dest einige der Wände der Lichteinfallsschächte (31, 33, 35, 37, 39, 41, 43) derart aus gebildet sind, daß direkt einfallendes Licht, welches oberhalb eines Grenzwinkels zu einer Lichtaustrittsfläche einfällt, zurückreflektiert wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster (9) aus mehreren Rasterelementen besteht, welche miteinander verbunden sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumin dest in einem Bauelement des Rasters die Lichteinfallsschächte (20) oder die Licht austrittssschächte (22) ohne Zwischenraum ausgebildet sind, während zwischen den zugehörigen Lichtaustrittsschächten bzw. Lichteintrittsschächten Zwischenräume (45) vorhanden sind.

14. Raster für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das auf einer Licht einfallsseite mehrere zu einer Lichtaustrittsfläche schräg angeordnete Lichteinfalls schächte (20) zum Begrenzen des direkten Einfalls von Licht von einer Lichtquelle, die in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, und auf einer Licht austrittsseite eine Ausblendeinrichtung zum Begrenzen des Austrittswinkels bezüglich einer Senkrechten zu der Lichtaustrittsfläche aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblendeinrichtung aus mehreren Lichtaustritts schächten (22) besteht, die jeweils einem Lichteinfallsschacht zugeordnet sind, so daß jeweils ein durchgängiger Schacht von der Lichteinfallsseite zu der Lichtaustrittsseite gebildet wird,
und daß zumindest in einem Teil des Rasters mehrere Lichteinfallsschächte (20) und die jeweils zugeordneten Lichtausfallsschächte (22) gemeinsam in einem Stück eintei lig ausgebildet sind.

15. Raster nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung zum lös baren Verbinden mit einem weiteren Raster aufweist.

16. Anordnung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Raum mit einer Fensteröffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Begrenzen des Lichtdurchtritts in der Fensteröffnung angeordnet ist.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Be grenzen des Lichtdurchtritts zu der Horizontalen des Raums geneigt ist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsschächte (22) in einer Raumebene, welche die Vertikale des Raums enthält, den Winkel der aus ihnen austretenden Lichtstrahlen zu der Vertikalen des Raums im wesentlichen auf ei nen Bereich unterhalb eines Grenzwinkels beschränken, der im Bereich von 30° bis 70° liegt.