DE102008055857A1 - Daylight deflecting device for use in double glass window for illuminating of building room, has lens profile representing ninety degrees-section from convex structure and including beam prism-shaped surface structure on light emission side - Google Patents

Daylight deflecting device for use in double glass window for illuminating of building room, has lens profile representing ninety degrees-section from convex structure and including beam prism-shaped surface structure on light emission side

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DE102008055857A1 DE200810055857 DE102008055857A DE102008055857A1 DE 102008055857 A1 DE102008055857 A1 DE 102008055857A1 DE 200810055857 DE200810055857 DE 200810055857 DE 102008055857 A DE102008055857 A DE 102008055857A DE 102008055857 A1 DE102008055857 A1 DE 102008055857A1
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Stephan Klammt
Helmut Frank Ottomar Mueller
Andreas Neyer
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ANDREAS NEYER, DE
HELMUT FRANK OTTOMAR MUELLER, DE
MUELLER, HELMUT FRANK OTTOMAR, DE
NEYER, ANDREAS, PROF. DR.-ING. PRIV.-DOZ., DE
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Müller, Helmut Frank Ottomar, Prof. Dr.-Ing.
Neyer, Andreas, Prof. Dr.-Ing. Priv.-Doz.
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    • E06B2009/2417Light path control; means to control reflection

Abstract

The device (4.25) has two separate plates or foils including a cylindrical-lens-shaped surface structure on a light incidence side. A lens profile represents a ninety degrees-section from a plane-convex structure. The profile includes a beam prism-shaped surface structure on a light emission side. A curvature radius of the lens profile is identical to and larger than side lengths (4.18, 4.19) of the section. Structure supporting elements are made of transparent thermoplastic, duroplastic or elastomer materials. A transparent carrier is made of plastic or glass. An independent claim is also included for a method of manufacturing a light deflecting device.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtumlenkvorrichtung, die aus einer transparenten Platte oder Folie besteht, deren dem Lichteinfall zugewandte Seite mit einer linsenartigen und deren dem Lichteinfall abgewandte Seite mit einer prismenartigen Oberflächenstruktur versehen ist, sowie auf Verfahren zur Herstellung einer solchen Lichtumlenkvorrichtung. The invention relates to a deflecting device, which consists of a transparent plate or film of which facing the light incidence side with a lens-like and their faces away from the light incident side is provided with a prism-like surface structure, and to methods for producing such a deflecting device.
  • Vorrichtungen zur Lichtumlenkung für eine möglichst blendfreie Innenbeleuchtung von Räumen unter optimierter Ausnutzung des auf eine Fensterfassade einfallenden Tageslichts sind hinlänglich in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Means for deflecting light for a non-glare interior lighting of spaces as possible under optimized utilization of the light incident on a front window daylight are well known in different embodiments. Hauptaufgabe derartiger Lichtumlenkungssysteme ist stets, das einfallende Tageslicht bei seitenbelichteten Räumen derart umzulenken, dass eine bessere Ausleuchtung der Raumtiefe erreicht wird. The main task of such light deflection systems is always to deflect the incoming daylight in side-exposed areas such that a better illumination of the room depth is reached. Vorteile der Tageslichtnutzung zur Raum- und Gebäudebeleuchtung sind zum einen die physiologisch vorteilhafte Wirkung von Tageslicht auf das menschliche Befinden und zum anderen der Energiespareffekt, der bis zu 40% der für die Raumbeleuchtung aufgewendeten Energie betragen kann. Advantages of the use of daylight to the room and building lighting are firstly the physiologically beneficial effect of sunlight on the human being and on the other hand the energy saving effect, which can be up to 40% of time spent on lighting energy.
  • So geht beispielsweise aus der So for example, from the DE 43 10 718 A1 DE 43 10 718 A1 eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung des Lichteinfalls in einen Raum hervor. a device for automatically controlling the incident light into a space produced. Die Vorrichtung besteht aus mehreren, übereinander angeordneten, gleichartigen Lichtlenkprofilen, die vorzugsweise zwischen zwei Glasplatten angeordnet sind. The device consists of several superimposed, similar light-guiding profiles, which are preferably placed between two glass plates. Die Lichtlenkprofile bestehen ihrerseits aus drei verspiegelten und konkav gewölbten Flächen, so dass das auf sie einfallende Sonnenlicht in steilem Winkel an die Decke oder auf den Boden eines Innenraums reflektiert wird. The light-guiding profile in turn consist of three mirrored and concave surfaces so that the light incident on it sunlight is reflected at a steep angle to the ceiling or to the floor of an interior space. Durch die Verwendung reflektierender Oberflächen haftet diesem Lichtumlenksystem jedoch der Nachteil an, dass – bedingt durch den Reflexionsgrad üblicher reflektierender Oberflächen von nur ca. 80% – ein bedeutender Anteil des einfallenden Lichtes in der Reflexionsschicht absorbiert wird und aus diesem Grunde nicht in den Raum gelangen kann However, by the use of reflective surfaces this light deflection system has the disadvantage that - is absorbed, a significant portion of the incident light in the reflection layer and can not pass into the space for this reason - due to the reflectance of conventional reflective surfaces of only about 80%
  • Die The DE 103 38 378 DE 103 38 378 und die and the US 4557565 US 4557565 versuchen mit rein prismatischen Strukturen eine möglichst blendfreie Innenbeleuchtung mit Tageslicht zu realisieren. try to realize a glare-free as possible interior lighting with natural light with pure prismatic structures. Nachteile dieser Strukturen sind unerwünschte Farbsäume, die bei rein prismatischen Systemen prinzipiell immer entstehen, und die Bildung von Schlagschatten in den Randbereichen des gelenkten Lichts. Disadvantages of these structures are undesirable color fringing, which always occur in principle in pure prismatic systems, and the formation of shadows in the edge regions of the guided light. Desweiteren zeigen rein prismatische Strukturen eine relativ geringe Lichtlenkeffizient für kleine Einfallswinkel. Furthermore, purely prismatic structures exhibit relatively low light efficient for small steering angle of incidence. In In 2 2 wird die Wirkung einer rein prismatischen Struktur anhand einer numerischen Simulation dargestellt. the effect of a purely prismatic structure based on a numerical simulation is shown. Das Diagramm zeigt für das in The graph shows the in 1 1 gezeigte Profil die Lichttransmission in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichtes, wobei die durchgezogene Linie die Gesamttransmission darstellt und die gepunktete den an die Decke abgelenkten Lichtanteil. Profile shown the light transmission in function of the incidence angle of the light, wherein the solid line represents the total transmittance and the dotted the deflected light onto the ceiling portion. Die gestrichelte Linie stellt den nach unten gelenkten Lichtanteil dar, der der Blendung entspricht. The dashed line represents the steered downwardly light portion, which corresponds to the glare. Für flache Einstrahlwinkel unter 30° wird praktisch keine Umlenkung an die Decke erreicht, für Winkel größer als 30° jedoch eine nahezu vollständige Umlenkung in ein sehr enges Winkelspektrum, was eine starke Schlagschattenwirkung hervorruft. For flat angle of incidence below 30 ° no deflection is reached to the ceiling in handy for angles greater than 30 ° but which causes an almost complete reversal in a very narrow angular spectrum, a strong drop shadow effect. Der gesamte Ablenkungswirkungsgrad in den für Tageslichtlenkung relevanten Winkelbereich zwischen 15° und 60° beträgt für diese Anordnung 56%. The total deflection efficiency in the relevant for daylight steering angle range between 15 ° and 60 ° is 56% for this arrangement.
  • Ein weiterer Nachteil der Another disadvantage of the DE 103 38 378 DE 103 38 378 ist das schwierige Herstellungsverfahren. is the difficult manufacturing process. Das Lichtlenkelement besteht aus zwei prismatischen Platten, die für eine ordnungsgemäße Lichtlenkung exakt zueinander ausgerichtet sein müssen. The light-guiding element consists of two prismatic plates which must be aligned for proper light direction exactly to each other. Schon bei geringen fertigungsbedingten Unregelmäßigkeiten kann die lichtlenkende Eigenschaft vollständig verloren gehen. Even at low production-related irregularities, the light-directing property can be completely lost. Dieser Zusammenhang wird in This relationship is in 3 3 für eine geringfügige vertikale Verschiebung der beiden Elemente gegeneinander demonstriert. against each demonstrated for a slight vertical displacement of the two elements.
  • Neben den Lichtlenkvorrichtungen mit rein prismatischen Oberflächenstrukturen gibt es die Gattung der äußerlich planaren Lichtlenkvorrichtungen mit innen liegenden Lichtlenkstrukturen. In addition to the light-guiding devices with purely prismatic surface structures, there are the genre of the external planar light guiding devices with interior light-guiding structures. Ein Beispiel hierfür ist die An example of this is the US 6616285 US 6616285 . , Diese Vorrichtung besteht aus zwei getrennt voneinander gefertigten strukturierten Seiten, die mit ihren Strukturseiten zusammengefügt bzw. verzahnt werden. This device consists of two separately manufactured structured surfaces, which are assembled with their sides or toothed structure. Die Lichtlenkung erfolgt an entstehenden Lufteinschlüssen mittels Totalreflexion. The light guidance takes place in the resulting air bubbles by means of total reflection. Diese Systeme haben die gleichen Nachteile des Farbsaumes und der scharfen Schlagschatten wie alle rein prismatischen Vorrichtungen. These systems have the same disadvantages of Farbsaumes and the sharp drop shadows like all pure prismatic devices. Weiterhin verschlechtert sich der Transmissionswirkungsgrad durch Reflexionsverluste bedingt durch zusätzliche Luftschichten im Systeminnern. Furthermore, the transmission efficiency deteriorates due to reflection losses due to additional layers of air inside the system. Die optische einwandfreie Verklebung beider Seiten ist eine hohe technische Hürde im Herstellungsverfahren. The optical perfect adhesion both sides is a high technical hurdle in the manufacturing process. Das System wird dadurch verteuert. The system is more expensive thereby.
  • Ein ähnliches System wird in A similar system is in DE 196 22 670 DE 196 22 670 beschrieben. described. Dort werden anstatt prismatischer Elemente bogenförmige Strukturen miteinander verzahnt. There arc-shaped structures are intertwined rather than prismatic elements. Dieses System hat den Nachteil, dass es sehr voluminös ist und eine schwierig zu kontrollierende Verbindung mit Hilfe einer Klebstoffschicht aufweist. This system has the disadvantage that it is very bulky and has a difficult to control connection using an adhesive layer.
  • In der In the EP0718547 EP0718547 wird ein System beschrieben, in dem übereinander gestapelte, stabförmige Acrylprofile zwischen zwei Glasscheiben eingebracht sind. a system is described, are incorporated in the stacked rod-shaped acrylic profiles between two glass panes. Die Lichtlenkung erfolgt mittels Totalreflexion innerhalb der Profile. The light guidance takes place by total reflection within the profiles. Auch dieses System ist äußerst voluminös und schwer. Also, this system is extremely bulky and heavy. Das Herstellungsverfahren ist durch das Übereinanderstapeln der Profile unverkennbar aufwendig und teuer. The manufacturing process is unmistakable complicated by the stacking of the profile and expensive. Desweiteren ergibt sich der Nachteil, dass die großen Abmessungen einen Einbau in Standard-Mehrfachglasfenster verhindern. Furthermore, there is the disadvantage that the large dimensions prevent installation in standard multiple glass windows. Die mittlere Scheibe eines Dreifachisolierglasfensters weist beispielsweise eine Dicke von etwa 4 mm auf. The central disc of a triple insulating glass window for example has a thickness of about 4 mm. Die Dicke des Acrylprofils von annähernd 20 mm ist somit offensichtlich nicht ohne Anpassung des Herstellungsverfahrens in ein solches Fenster integrierbar. The thickness of the acrylic profile of approximately 20 mm is therefore obviously not without adaptation of the manufacturing process in such a window integrated.
  • Ein weiteres Verfahren zur Realisierung von Lichtlenkvorrichtungen beschreibt die Another method for the realization of light guiding devices describes the US 7070314 US 7070314 , welches auf Totalreflexion an Laser-geschnittenen Luftspalten basiert, die in Acrylplatten unter definiertem Winkel eingebracht werden. Which is based on total internal reflection at the laser-cut air gaps, which are incorporated in acrylic sheets at a defined angle. Zwei mit unterschiedlich angewinkelten Luftspalten versehene Platten werden miteinander verklebt und bilden das Lichtlenksystem. Two provided with differently bent air gaps plates are glued together to form the light guidance system. Nachteile des Systems sind die aufwendige und damit kostenintensive sequentielle Herstellung der Laser-geschnittenen Luftspalte, ihre Wandrauheit und die damit verbundenen Streuverluste sowie eine Verklebung der beiden Platten ohne die Funktion der Luftspalte zu beeinträchtigen. Disadvantages of the system are interfering with the complex and thus cost-intensive sequential production of the laser-cut air gaps, their wall roughness and the associated scattering losses and a bonding of two plates without the function of the air gaps.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte und effiziente Lichtumlenkvorrichtung anzugeben, die einen höheren Ablenkwirkungsgrad hat als rein prismatisch arbeitende Vorrichtungen, die Nachteile rein prismatischer Vorrichtungen wie die des Farbsaumes und des scharfen Schlagschattens nicht aufweist, so geringvolumig ausfällt, dass sie einfach in Standard-Fensterverglasungen zu integrieren ist, und kostengünstig herzustellen ist. The present invention therefore has for its object to provide a compact and efficient optical deflecting, which has a higher deflection efficiency than pure prismatic operating devices, the disadvantages of purely prismatic devices such as that of the Farbsaumes and the sharp drop shadow does not have, so geringvolumig fails, that they simply must be integrated into standard window glazing, and is inexpensive to manufacture.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine transparente Platte oder Folie auf der dem Lichteinfall zugewandten Seite mit einer linsenartigen und auf der dem Lichtaustritt zugewandten Seite mit einer prismenartigen Oberflächenstruktur versehen ist, wobei das Profil der linsenartigen Strukturen vorteilhafterweise aus Viertelkreisen besteht und der Winkelbereich der Linsenkrümmung den Winkelbereich des einfallenden Lichtes umfasst (siehe The object is inventively achieved in that a transparent plate or foil is provided on the side facing the light incidence side with a lens-like and on the side facing the light exit side with a prism-like surface structure, wherein the profile of the lens-like structures advantageously from quadrants exists and the angle range of the lens curve includes the angular range of the incident light (see 4 4 ). ).
  • Während bei rein prismatisch arbeitenden Verfahren ( While (when purely prismatic working method 1 1 a, b) einfallendes paralleles Licht im Wesentlichen in eine einzige – durch den Prismenwinkel ( a, b) parallel light incident substantially in a single - by the prism angle ( 1.7 1.7 ) definierte – Richtung abgelenkt wirkt und letztlich zur Bildung eines scharfen Schlagschattens sowie eines Farbsaumes führt, bewirken plankonvexe Linsenelemente auf der dem Lichteinfall zugewandten Seite zunächst eine Bündelung ( ) Defined - direction acts deflected and ultimately leads to the formation of a sharp drop shadow and an Farbsaumes cause plano-convex lens elements on the side facing the light incidence side, first bundling ( 4.27 4.27 , . 4.28 4.28 ) der einfallenden Strahlen und hinter dem Fokuspunkt eine anschließende winkelmäßige Aufweitung. ) Of the incident beams and behind the focal point of a subsequent angular expansion. Das so winkelmäßig aufgeweitete Licht wird auf der Lichtaustrittsseite durch prismatische Strukturen gezielt abgelenkt, wobei die erzielbaren Ablenkwinkel und zugehörigen Ablenkungswirkungsgrade durch die Prismengeometrie und die Geometrie der Gesamtanordnung ( The thus angularly expanded light is deflected selectively on the light exit side by prismatic structures, wherein the recoverable deflection angle and deflection efficiencies associated (by the prism geometry and the geometry of the overall arrangement 4.18 4.18 - 4.25 4.25 ) bestimmt werden. be determined). Durch die Winkelaufweitung des austretenden Lichtes wird zum einen der Schlagschatten aufgeweicht und zum anderen findet eine Farbmischung der beim Durchtritt durch die Prismen erzeugten Spektralfarben statt. By the angular spread of the emerging light of the drop shadow is softened and, on the other hand, a color mixing of the spectral colors produced when passing through the prisms occurs. Dadurch wird die Bildung eines Farbsaumes unterdrückt. Thereby, the formation of a Farbsaumes is suppressed.
  • Als Profil der linsenförmigen Strukturen wird erfindungsgemäß ein 90°-Ausschnitt aus einer plankonvexen Linse gewählt (siehe As a profile of the lenticular structures a 90 ° section is selected from a plano-convex lens according to the invention (see 6 6 ), da dadurch zum einen die erwünschte Winkelaufweitung erreicht wird und zum anderen eine Planfläche ( ), As this on the one hand the desired angular spread is achieved and on the other hand a plane surface ( 6.29 6.29 ) für eine Strahlreflexion durch Totalreflexion zur Verfügung steht. ) Represents a beam reflection by total reflection available. Es ist dabei anzumerken, dass der Krümmungsradius der Linse ( It is to be noted that the radius of curvature of the lens ( 6.31 6.31 ) für eine optimale Lichtumlenkwirkung größer ist als die Schenkellängen ( ) Is greater for optimal Lichtumlenkwirkung than the leg lengths ( 6.29 6.29 + + 6.30 30.6 ) des 90°-Kreisausschnittes. ) Of 90 ° -Kreisausschnittes.
  • Durch den Effekt der Winkelaufweitung und die zusätzliche Reflexionsebene an der Unterseite der Viertelkreislinsen wird eine deutliche Steigerung des Umlenkungswirkungsgrades insbesondere bei flacher Lichteinstrahlung erreicht (vgl. By the effect of angular spread, and the additional reflection plane at the bottom of the quarter circle lenses a significant increase of the deflection efficiency is particularly flat light irradiation achieved (see. 1b 1b und and 4b 4b ). ). Das Diagramm in The diagram in 5 5 zeigt für das in shows for the in 4a 4a , b gezeigte Profil die Lichttransmission in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichtes, wobei die durchgezogene Linie die Gesamttransmission darstellt und die gepunktete den an die Decke abgelenkten Lichtanteil. B profile shown the light transmission in function of the incidence angle of the light, wherein the solid line represents the total transmittance and the dotted the deflected light onto the ceiling portion. Das in This in 4a 4a , b gezeigte, beispielhafte Profil beruht auf den folgenden geometrischen Daten: Die Schenkellängen ( B profile shown exemplary based on the following geometrical data: The limb lengths ( 4.18 4.18 , . 4.19 4.19 ) der linsenförmigen Struktur messen 100 μm, der Linsenradius ( ) Of the lenticular structure measured 100 microns, the lens radius ( 4.20 4.20 ) beträgt 141 μm. ) Is 141 microns. Der Mittelpunktswinkel des wölbungsbildenden Kreisbogens ( The central angle of the vault forming arc ( 4.21 4.21 ) beträgt 60°. ) Is 60 °. Die prismatische Seite beruht auf folgenden Werte: horizontaler Schenkel der Prismenspitze ( The prismatic side based on the following values: the horizontal leg of the prism apex ( 4.23 4.23 ) = 143 μm, Winkel der Prismenspitze ( ) = 143 microns, (angle of the prism apex 4.24 4.24 ) = 35°, Höhe der prismatischen Struktur ( ) = 35 ° height of the prismatic structure ( 4.22 4.22 ) = 100 μm. ) = 100 microns. Die Dicke der Lichtlenkvorrichtung ( The thickness of the light-directing device ( 4.25 4.25 ) beträgt 1 mm. ) Is 1 mm.
  • Es ist bemerkenswert, dass sich bei Skalierung der angegebenen geometrischen Abmessungen ein gleichbleibendes Transmissionsverhalten ergibt. It is noteworthy that a constant transmission behavior results in scaling the geometric dimensions specified.
  • Bereits bei einem Lichteinstrahlwinkel von 20° wird ein Ablenkwirkungsgrad in Richtung Raumdecke von über 50% erreicht, während ein solcher Wert bei rein prismatischen Strukturen erst für Einfallswinkel größer als 35° realisiert wird. Already at a 20 ° Lichteinstrahlwinkel of a deflection efficiency in the direction of the room ceiling is achieved of over 50%, while such value for pure prismatic structures only for angles of incidence greater than 35 ° is realized. Der Gesamtwirkungsrad der Lichtumlenkung in dem für Tageslichtlenkung relevanten Winkelbereich zwischen 15° und 60° beträgt mit der erfindungsgemäßen Struktur 65%, während bei rein prismatischen Strukturen maximal 56% erreichbar sind. The Gesamtwirkungsrad the light deflection in the relevant for daylight steering angle range between 15 ° and 60 ° is 65% with the inventive structure, while purely prismatic structures maximum of 56% are achievable. Ebenso ist der blendende Anteil an Tageslicht im Gegensatz zur rein prismatischen Lichtumlenkvorrichtung in erheblichen Umfang reduziert. Similarly, the dazzling amount of natural light, in contrast to pure prismatic optical deflecting reduced to a considerable extent.
  • Für eine ordnungsgemäße Funktion ist zu beachten, dass der Abstand ( For proper operation, it should be noted that the distance ( 4.25 4.25 ) zwischen Linsenstruktur und prismatischer Struktur so beschaffen ist, dass er größer ist als die Brennweite der Linsenstrukturen. ) Is arranged between the lens structure and prismatic structure so that it is greater than the focal length of the lens structures. Eine Ausrichtung der vertikalen Position der Linsenelemente auf der Plattenvorderseite bezogen auf die vertikale Position der Prismenelemente auf der Plattenrückseite ist für ein einwandfreies Funktionieren der Ablenkvorrichtung nicht erforderlich. Alignment of the vertical position of the lens elements on the plate front side relative to the vertical position of the prism elements on the plate rear side is not required for the proper functioning of the deflector.
  • Die Herstellung der Lichtumlenkvorrichtung kann mit mehreren Verfahren unter Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe erfolgen: The preparation of the deflecting device can be made by several methods using different materials:
    • 1. Die linsenförmigen ( 1. The lenticular ( 7.33 7:33 ) und prismenförmigen ( ) And prismatic ( 7.34 7:34 ) Elemente werden auf der Vorder- und Rückseite einer transparenten Platte oder Folie ( ) Elements are (on the front and back of a transparent plate or film 7.35 7:35 ) gleichzeitig oder nacheinander gefertigt (siehe ) Simultaneously or successively generated (see 7a 7a ). ). Herstellungstechniken für die erfindungsgemäß profilierten Platten oder Folien sind die Extrusionstechnik durch entsprechend profilierte Düsen, die Profilwalzentechnik, bei der die Profile durch entsprechend geformte Walzen in das noch weiche Polymermaterial eingewalzt werden, die Heißprägetechnik und die Gießtechnik, bei der entsprechende profilierte Formmatrizen ( Manufacturing techniques for the present invention profiled sheets or films are the extrusion technique by correspondingly profiled nozzle, the form rolling technique in which the profiles are rolled by appropriately shaped rolls in the still soft polymer material, the hot stamping technology and the casting technique (in which corresponding profiled molding dies 7.36 7:36 + + 7.37 7:37 ) für die Replikation eingesetzt werden. ) Are used for replication. Für die Extrusionstechnik, die Profilwalztechnik sowie das Heißprägen bieten sich transparente thermoplastische Materialien wie z. For the extrusion technique that roll-forming technology as well as hot stamping is transparent thermoplastic materials such offer. B. Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Cycloolefincopolymere (COC) wie auch thermoplastisch verarbeitbare Polysiloxane und Polyurethane (PU) an. As polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin copolymers (COC) and thermoplastically processable polysiloxanes and polyurethanes (PU) to. Für die Gießtechnik sind unter anderen transparente Epoxydharze, Acrylate, Polysiloxane und Polyurethane geeignete Werkstoffe. For the casting technique are suitable materials among other transparent epoxy resins, acrylates, polysiloxanes and polyurethanes.
    • 2. Es werden zwei Platten oder Folien ( 2. Two sheets or films ( 7.38 7:38 + + 7.39 7:39 ) mit jeweils linsenförmigen und prismenförmigen Strukturen mit Hilfe der oben genannten Methoden gefertigt und anschließend durch Lamination, Verklebung, Verschweißung oder weitere stoffspezifische Verbindungstechniken so miteinander verbunden, dass sich die Strukturseiten auf der Außenseite des Zweier-Verbundes befinden (siehe ) Generated with each lenticular and prismatic structures using the above methods and then connected by lamination, adhesive bonding, welding or other substance-specific connection techniques with each other, that the structure of the pages on the outer side of the two-composite are (see 7b 7b ). ).
    • 3. Es werden zwei Platten oder Folien mit jeweils linsenförmigen ( 3. There will be two sheets or films, each lens-shaped ( 7.40 7:40 ) und prismenförmigen ( ) And prismatic ( 7.41 7:41 ) Strukturen separat gefertigt und anschließend auf einen planen oder bereits strukturierten und transparenten Träger ( ) Structures fabricated separately and then (on a plane or already structured and transparent support 7.42 7:42 ) so aufgebracht, dass sich die Strukturseiten auf der Außenseite des Dreier-Verbundes befinden (siehe ) Applied so that the structure of the pages on the outer side of the triple bond are (see 7c 7c ). ). Diese Technik kann von Vorteil sein, wenn die mechanische Stabilität z. This technique can be advantageous if the mechanical stability z. B. von strukturierten Folien nicht ausreichend ist. B. structured films is not sufficient.
  • Der transparente Träger kann aus einer Platte oder Folie bestehen, die aus thermoplastischem, duroplastischem oder elastomeren Kunststoffmaterial oder aus Glas hergestellt ist. The transparent support may be composed of a plate or foil, which is made of thermoplastic, thermosetting or elastomeric plastic material or of glass.
  • Wichtige Anwendungsgebiete der erfindungsmäßigen Vorrichtung sind die Tageslichtlenkung aber auch die gezielte Lichtlenkung im Bereich von Kunstlichtleuchten. Important areas of application of the invention even device, the daylight control but also the targeted light guidance in the field of artificial light lamps.
  • Die erfindungsgemäße Lichtumlenkvorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung werden nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch dargestellt. The deflecting device according to the invention and methods of making are set forth below with reference to embodiments by way of example.
  • Es zeigen: Show it:
  • 1a 1a , b schematische Darstellungen einer rein prismatisch arbeitenden Lichtumlenkvorrichtung: , B are schematic representations of a purely prismatic working optical deflecting:
    Die Strahlen The Rays 1.1 1.1 bis to 1.4 1.4 entsprechen den Sonnenelevationswinkeln 15°, 30°, 45° und 60°. correspond to the sun elevation angles 15 °, 30 °, 45 ° and 60 °. Die rein prismatische Lichtumlenkvorrichtung ermöglicht nicht die vollständige Umlenkung von Winkeln kleiner gleich 30°. The pure prismatic deflecting device does not allow the full deflection angles less than or equal to 30 °. Es resultiert eine unerwünschte Blendung. The result is an unwanted glare. Das Strahlbündel The beam 1.8 1.8 wird von der rein prismatischen Lichtumlenkvorrichtung nur teilweise umgelenkt. is deflected by the purely prismatic optical deflecting only partially. Das Lichtbündel wird beim Durchtritt durch die Vorrichtung winkelmäßig nicht aufgeweitet. The light beam is angularly not expanded when passing through the device.
  • 2 2 strahlenoptisch berechneter Lichtumlenkungswirkungsgrad in Abhängigkeit vom Einstrahlwinkel des Lichtes für die rein prismatisch arbeitende Lichtumlenkvorrichtung gemäß radiation optically calculated light redirection efficiency depending on the angle of incidence of the light for the purely prismatic working deflecting device according to 1a 1a , b. B.
  • 3a 3a , b schematische Darstellungen einer rein prismatisch arbeitenden doppelseitigen Lichtumlenkvorrichtung: , B are schematic representations of a purely prismatic working double-sided optical deflecting:
    Die prismatischen Elemente sind bei beiden abgebildeten Vorrichtungen identisch. The prismatic elements are identical for both devices shown. Bei der rechten Vorrichtung sind die prismatischen Elemente um die Länge In the right apparatus, the prismatic elements by the length 3.13 3.13 vertikal verschoben. vertically moved. Die Strahlbündel The beam 3.9 3.9 treten in identische Bereiche der Lichtlenkvorrichtung ein. enter into identical regions of the light steering device. Durch die Verschiebung der rechten prismatischen Seite aus By the displacement of right prismatic side 3b 3b ergibt sich eine vollständig veränderte Lichtlenkung. results in a completely altered light steering.
  • 4a 4a , b schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung mit viertellinsenförmiger Vorderseite (Lichteingangsseite) und stabprismenförmiger Rückseite (Lichtaustrittsseite): , B schematic views of a deflecting device according to the invention with quarter lenticular front face (light input side) and rod-prism-shaped rear side (light output side):
    Die Strahlen The Rays 4.14 4.14 bis to 4.17 4.17 entsprechen den Sonnenelevationswinkeln 15°, 30°, 45° und 60°. correspond to the sun elevation angles 15 °, 30 °, 45 ° and 60 °. Die erfindungsgemäße Lichtumlenkvorrichtung ermöglicht die Umlenkung aller abgebildeten Strahlen. The deflecting device according to the invention allows the redirection of all rays shown. Es resultiert keine unerwünschte Blendung. This results in no unwanted glare. Das Strahlbündel The beam 4.26 4.26 wird von der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung trotz verschiedener Strahlwege vollständig umgelenkt. is totally deflected by the deflecting device according to the invention in spite of different beam paths. Das Lichtbündel wird nach dem Eintritt in die Vorrichtung an den Punkten The light beam is after entry into the device at the points 4.27 4.27 und and 4.28 4.28 fokussiert und im weiteren Verlauf winkelmäßig aufgeweitet. focused and angularly widened in the further course.
  • 5 5 strahlenoptisch berechneter Lichtumlenkungswirkungsgrad in Abhängigkeit vom Einstrahlwinkel des Lichtes für die erfindungsgemäße Lichtumlenkvorrichtung gemäß radiation optically calculated light redirection efficiency depending on the angle of incidence of the light deflecting device according to the invention for the 4a 4a , b. B.
  • 6 6 schematische Darstellung der geometrischen Abmessungen der linsenförmigen Struktur. schematic representation of the geometrical dimensions of the lens-shaped structure. Das Profil der linsenförmigen Struktur wird durch einen 90°-Ausschnitt aus einer plankonvexen Linse gewählt. The profile of the lenticular structure is selected by a 90 ° section of a plano-convex lens. Der Krümmungsradius der Linse ( The radius of curvature of the lens ( 6.31 6.31 ) ist für eine optimale Lichtumlenkwirkung größer als die Schenkellängen ( ) Is greater than the segment lengths for optimal Lichtumlenkwirkung ( 6.29 6.29 + + 6.30 30.6 ) des 90°-Kreisausschnittes. ) Of 90 ° -Kreisausschnittes.
  • 7a 7a Herstellung einer erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung als eine Platte oder Folie ( Preparation of a deflecting device according to the invention (as a sheet or film 7.35 7:35 ) unter Verwendung der beiden Formwerkzeuge ) Using the two shaping tools 7.36 7:36 , . 7.37 7:37 . ,
  • 7b 7b Herstellung einer erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung als zwei Platten oder Folien ( Preparation of a deflecting device according to the invention as two sheets or films ( 7.38 7.38 , . 7.39 7:39 ), die nach ihrer separaten Fertigung miteinander verbunden werden. ), Which are connected to each other according to their separate manufacturing.
  • 7c 7c Herstellung einer erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung als zwei Platten oder Folien ( Preparation of a deflecting device according to the invention as two sheets or films ( 7.40 7:40 , . 7.41 7:41 ), die nach ihrer separaten Fertigung auf einen mechanisch stabilen Träger ( ), Which (on a mechanically stable substrate after its separate manufacturing 7.42 7:42 ) aufgebracht werden. ) Are applied.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Claims (8)

  1. Lichtumlenkvorrichtung bestehend aus einem transparenten Medium, gekennzeichnet dadurch, dass das transparente Medium auf der dem Lichteinfall zugewandten Seite eine zylinderlinsenförmige Oberflächenstruktur aufweist, wobei das Linsenprofil einen 90°-Ausschnitt aus einer plankonvexen Struktur darstellt, und auf der dem Lichtaustritt zugewandten Seite eine stabprismenförmige Oberflächenstruktur besitzt. Deflecting device consisting of a transparent medium, characterized in that the transparent medium on the side facing the light incident side has a cylindrical lens-shaped surface structure, whereby the lens profile shows a 90 ° section of a plano-convex structure, and on the side facing the light output side has a rod-prismatic surface structure ,
  2. Lichtumlenkvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Krümmungsradius des Linsenprofils mit den Schenkellängen des 90°-Ausschnitts identisch ist. Deflecting device of claim 1, characterized in that the radius of curvature of the lens profile is identical with the leg lengths of the 90 ° -Ausschnitts.
  3. Lichtumlenkvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Krümmungsradius des Linsenprofils größer ist als die Schenkellängen des 90°-Ausschnitts. Deflecting device of claim 1, characterized in that the radius of curvature of the lens profile is greater than the segment lengths of the 90 ° -Ausschnitts.
  4. Lichtumlenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das transparente Medium aus einer einzigen Platte oder Folie besteht, welche die linsenförmigen und prismenförmigen Oberflächenstrukturen aufweist. Deflecting device of claim 1 to 3, characterized in that the transparent medium consists of a single plate or sheet having the lenticular and prismatic surface structures.
  5. Lichtumlenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das transparente Medium aus zwei getrennt gefertigten Platten oder Folien besteht, von denen eine auf einer ihrer beiden Oberflächen eine linsenförmige und die andere eine prismenförmige Oberflächenstruktur trägt, und nach ihrer separaten Fertigung mit Hilfe stoffspezifischer Methoden so miteinander verbunden werden, dass die Oberflächenstrukturen die Außenseite des Zweier-Verbundes bilden. Deflecting device of claim 1 to 3, characterized in that the transparent medium of two separately is produced sheets or films, one of which carries on one of its two surfaces a lenticular and the other a prismatic surface structure, and after its separate manufacturing substance-specific using methods are joined together so that the surface structures form the outer side of the two-composite.
  6. Lichtumlenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das transparente Medium aus zwei getrennt gefertigten Platten oder Folien besteht, von denen eine auf einer ihrer beiden Oberflächen eine linsenförmige und die andere eine prismenförmige Oberflächenstruktur trägt, und nach ihrer separaten Fertigung auf den beiden Seiten eines gemeinsamen transparenten Trägers so befestigt werden, dass die Oberflächenstrukturen die Außenseite des Dreier-Verbundes bilden. Deflecting device of claim 1 to 3, characterized in that the transparent medium of two separately is produced sheets or films, one of which carries on one of its two surfaces a lenticular and the other a prismatic surface structure, and after their separate production on the two sides a common transparent support be attached so that the surface structures form the outside of the triple bond.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Lichtumlenkvorrichtung nach Anspruch 4–6, gekennzeichnet dadurch, dass die strukturtragenden Elemente durch Gießverfahren, Spritzgießverfahren, Extrusionsverfahren oder Heißprägeverfahren unter Verwendung transparenter thermoplastischer, duroplastischer oder elastomerer Materialien gefertigt werden. A process for the preparation of a deflecting device of claim 4-6, characterized in that the structure-bearing elements by casting, injection molding, extrusion or hot embossing process be fabricated using transparent thermoplastic, thermosetting or elastomeric materials.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Lichtumlenkvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die strukturtragenden Elemente mit in Anspruch 7 angegebenen Methoden gefertigt werden und der transparente Träger aus Kunststoff oder aus Glas besteht. A process for the preparation of a deflecting device of claim 6, characterized in that the structure-bearing elements are produced with specified in claim 7 and methods of the transparent substrate of plastic or glass.
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