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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtleitvorrichtung zum Einleiten
von Sonnenlicht in das Innere eines Gebäudes, mit mehreren
beweglich gelagerten Lichtumlenkflächen, die von einer
Steuervorrichtung in Abhängigkeit des Sonnenstands ausrichtbar
sind.
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Aufgrund
der positiven Auswirkungen des natürlichen Tageslichts
auf die menschliche Physiologie und das wahrnehmungspsychologische
Empfinden wird in der Architektur seit geraumer Zeit versucht, Tages-
bzw. Sonnenlicht möglichst tief in das Innere von Gebäuden
zu leiten, um auch in gebäudeinnenseitig liegenden Räumen
möglichst viel Tageslicht zu haben und möglichst
wenig Kunstlicht zu benötigen.
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Um
das Einleiten von Sonnenlicht in das Gebäudeinnere zu erreichen,
wurden beispielsweise bereits sog. Lichtrohre vorgeschlagen, die
im Wesentlichen aus zylindrischen Rohren mit verspiegelter Innenwandung
bestehen, um Tageslicht möglichst verlustfrei tief in das
Innere eines Gebäudes zu führen. Die Effizienz
derartiger Lichtrohre ist jedoch vom Sonnenstand abhängig
und leidet ohne aufwändige Maßnahmen insbesondere
bei tiefem Sonnenstand am Abend oder frühmorgens.
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Andererseits
wurden bereits Heliostate vorgeschlagen, die über Umlenkflächen
das Tageslicht in die gewünschte Richtung umlenken und
ggf. auch fokussieren, um ein starkes Lichtbündel gezielt
in das Gebäudeinnere zu lenken. Derartige Heliostatsysteme
sind bislang jedoch üblicherweise sehr aufwändig,
großflächig und kostspielig. Beispielsweise zeigt die
DE 101 29 745 A1 eine
Lichtleitvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der das Sonnenlicht über
einen verschwenk- und drehbaren ersten Spiegel auf einen zweiten,
parabolischen Spiegel gelenkt wird, der das umgelenkte Licht in
das Gebäudeinnere lenkt. Zwischengeschaltet ist hierbei
eine Fresnel-Linse, um das Licht vor dem Parabolspiegel zu fokussieren.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte Lichtleitvorrichtung der eingangs genannten Art
zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und
Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll
mit einer einfachen, möglichst wartungsfreien und kostengünstigen
Lichtleitvorrichtung ein effizientes Einleiten von Tageslicht tief
in das Innere von Gebäuden ermöglicht werden.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Es
wird also vorgeschlagen, mit einer kompakt bauenden, leichten Lamellenanordnung
das Sonnenlicht in das Gebäudeinnere zu lenken. Erfindungsgemäß werden
die Lichtumlenkflächen der Lichtleitvorrichtung von reihenförmig
angeordneten, um zueinander etwa parallelen Schwenkachsen verschwenkbaren
Umlenklamellen gebildet, die an einem Lamellenträger gelagert
sind, der um eine zur Richtung der Schwenkachsen etwa senkrechte
Drehachse verdrehbar ist. Vorteilhafterweise kann die Lichtleitvorrichtung
die Lichteinleitung in das Gebäude alleine durch die Lichtlamellen
bewirken und auf die bei herkömmlichen Heliostaten bekannten,
voneinander beabstandeten, großflächigen Spiegel
verzichten, wodurch eine kurze Baulänge erzielt werden kann.
Insbesondere kann die Lichtleitvorrichtung im Wesentlichen aus nur
einem Trägerring und den Umlenklamellen bestehen, die näherungsweise
in einer Querschnittsebene des Trägerrings liegend angeordnet
sind, so dass die gewünschte kurze Baulänge erzielt
wird. Neben den genannten Hauptkomponenten Trägerring und
Umlenklamellen können noch Zusatzkomponenten wie Antriebe
und Steuerungsbausteine die Lichtleitvorrichtung komplettieren.
Gegebenenfalls können natürlich auch noch im Gebäudeinneren zusätzliche
Umlenkschaufeln bzw. andere Umlenkmittel hinzukommen, um den durch
die Lichtleitvorrichtung in das Gebäudeinnere geleiteten
Sonnenlichtstrom in einzelne Gebäudeteile abzulenken. Durch
die Parallelanordnung der Schwenkachsen der Lamellen ist eine einfache
motorische Betätigung möglich. Zudem sind die
Lamellen einfach zu fertigen und nahezu wartungsfrei. Die Umlenklamellen
können vorteilhafterweise lediglich aus länglichen,
streifenförmigen Umlenkstegen bestehen, die an ihrer Oberfläche
auf zumindest einer Seite verspiegelt sind.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann der genannte Lamellenträger
von einem ringförmigen Lichtleitrohrabschnitt gebildet
sein, durch den hindurch das von den Umlenklamellen umgelenkte Licht
hindurchgeleitet wird. Vorteilhafterweise sind die Umlenklamellen
also an einem Abschnitt eines Lichtrohres gelagert, um das Tageslicht
vorteilhafterweise parallel zur Längsrichtung des Lichtleitrohres
in dieses einzuleiten.
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Um
die Umlenklamellen bei Lagerung an dem ringförmigen Lichtleitrohrabschnitt
dem Sonnenstand nachführen zu können, ist in vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung der genannte ringförmige Lichtleitrohrabschnitt
um seine zentrale Achse drehbar, wobei die Verdrehung vorteilhafterweise
durch einen geeigneten motorischen Stellantrieb bewirkt wird, der
von der eingangs genannten Steuervorrichtung angesteuert wird. Beispielsweise
kann der Lichtleitrohrabschnitt über einen Ritzel- oder
Reibradantrieb gedreht werden, der umfangsseitig oder stirnseitig
an dem Lichtleitrohrabschnitt angreift.
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Die
Umlenklamellen sind hierbei vorteilhafterweise an einem stirnseitigen
Endabschnitt des Lichtleitrohrs in dessen Inneren angeordnet. Die
Umlenklamellen sind vorteilhafterweise innerhalb des Umrisses des
Lichtleitrohrabschnitts positioniert.
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Vorteilhafterweise
sind die Umlenklamellen hierbei an der Wandung des genannten Lichtleitrohrabschnitts
drehbar gelagert. Die Wandung des Lichtleitrohrabschnitts kann hierbei
Lagerstellen aufweisen, an denen die Umlenklamellen um die genannten etwa
parallelen Schwenkachsen gelagert sind. Beispielsweise kann die
umfangsseitige Wandung des Lichtleitrohrabschnitts vorzugsweise
bohrlochförmige Ausnehmungen zur Lagerung von Schwenkachsabschnitten
besitzen, wobei jedoch auch andere Schwenklager vorgesehen werden
können. Die mit ihren Schwenkachsen parallel ausgerichteten
Umlenklamellen erstrecken sich hierbei vorteilhafterweise im Wesentlichen über
die gesamte Quererstreckung des ringförmigen Lichtleitrohrabschnitts,
wobei je nach Position in dem Lichtleitrohrabschnitt die Umlenklamellen
unterschiedliche Längen besitzen. Die Länge der
Umlenklamellen ist an die Umfangskontur des Lichtleitrohrabschnitts
und die jeweilige Position der Umlenklamelle angepasst.
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Die
Umlenklamellen werden hierbei von der Steuervorrichtung über
entsprechende Stellantriebe, d. h. zumindest einen Stellantrieb
für die Schwenkstellung der Umlenklamellen und einen Schwenkantrieb
für die Drehstellung des Lamellenträgers vorteilhafterweise
derart dem Sonnenstand nachgeführt, dass das umgelenkte
Licht stets parallel zur Längsachse des Lichtleitrohrabschnitts
durch dieses hindurch geleitet wird. Hierdurch kann eine optimale
Einleitung des Tageslichts bis tief in das Innere von Gebäuden
erzielt werden.
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Die
Umlenklamellen können hierbei grundsätzlich verschieden
ausgebildet sein. Nach einer vorteilhaften Ausführung der
Erfindung sind die Umlenklamellen derart paarweise zusammengefasst, dass
eine erste Lamelle eines Lamellenpaares das Tages- bzw. Sonnenlicht
einfängt und auf die zweite Lamelle des Lamellenpaares
lenkt bzw. leitet. Diese zweite Lamelle lenkt das von der ersten
Lamelle kommende Tages- bzw. Sonnenlicht dann in die gewünschte
Richtung in das Innere des Gebäudes um, insbesondere parallel
zur Längsachse des Lichtleitrohrabschnitts und/oder vertikal
nach unten in das Gebäudeinnere.
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Diese
genannten ersten und zweiten Lamellen sind hierbei vorteilhafterweise
in der gesamten Lamellenanordnung jeweils benachbart zueinander angeordnet,
wobei die ersten und zweiten Lamellen eines jeweiligen Lamellenpaares
auf einander zugewandten Seiten bzw. Oberflächen verspiegelt
ausgebildet sind bzw. eine Verspiegelung tragen.
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Um
für verschiedene Sonnenstände stets eine optimale
Lichtumlenkung und -einleitung in das Gebäudeinnere zu
erzielen, sind die genannten ersten und zweiten Lamellen eines jeweiligen
Lamellenpaares relativ zueinander in verschiedene Anstellwinkel
bringbar und andererseits auch relativ zu dem Lamellenträger
in verschiedene Anstellwinkel bringbar, d. h. die Lamellen eines
Lamellenpaares können in ihrem Anstellwinkel relativ zueinander
verstellt werden und zusätzlich – gemeinsam oder
individuell – gegenüber dem Lamellenträger
verschwenkt werden.
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Insbesondere
ist die Steuervorrichtung hierbei derart ausgebildet, dass die genannten
ersten und zweiten Lamellen eines Lamellenpaares in Abhängigkeit
der Sonnenhöhe stärker oder weniger stark zueinander
aufgespreizt werden. Gleichzeitig kann die Ausrichtung beider Lamellen
relativ zu dem Lamellenträger in Abhängigkeit
des Sonnenstands verändert werden. In vorteilhafter Weiterbildung
der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass bei im Zenit stehender
Sonne die ersten und zweiten Lamellen eines Lamellenpaares zueinander
etwa parallel ausgerichtet sind und/oder die ersten und zweiten
Lamellen eines Lamellenpaares mit zunehmend tiefer stehender Sonne
einen zunehmend größer werdenden Spreizungswinkel
zueinander einnehmen, d. h. entsprechend einem zunehmend stumpfer
werdenden V ausgerichtet werden.
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Um
eine klein bauende und leichte Lamellenanordnung zu erreichen, sind
in Weiterbildung der Erfindung jeweils zwei Lamellen aneinander
gelagert und/oder mittels eines gemeinsamen Lamellenlagers an dem
Lamellenträger gelagert, wobei die gemeinsame Lagerung
vorteilhafterweise derart ausgebildet ist, dass die eine Lamelle
gegenüber der anderen Lamelle verschwenkt werden kann,
um den Anstellwinkel der Lamellen relativ zueinander verändern
zu können.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist hierbei vorgesehen,
dass zwei zusammenwirkende Lamellen um separate, voneinander beabstandete
Schwenkachsen schwenkbar angeordnet sind. Zusammenwirkende Lamellen
meint dabei im vorgenannten Sinne eine erste Lamelle, die das Licht
einfängt und auf eine zweite Lamelle wirft, die das von der
ersten Lamelle kommende Licht dann in die gewünschte Richtung
umlenkt.
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Um
dennoch eine klein bauende und kompakte Anordnung zu erzielen, können
dennoch zwei Umlenklamellen, die nicht in der vorgenannten Weise zusammenwirken,
lagerungstechnisch zusammengefasst werden bzw. um eine gemeinsame
Achse schwenkgelagert sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass
die Lamellen lagerungstechnisch derart zusammengefasst sind, dass
die erste Lamelle eines ersten Lamellenpaares an der zweiten Lamelle eines
zweiten Lamellenpaares schwenkbar gelagert ist. Die beiden aneinander
gelagerten Lamellen bilden also kein Lamellenpaar im vorgenannten
Sinne dahingehend, dass die eine Lamelle das Sonnenlicht einfängt
und auf die andere Lamelle leitet. Vielmehr leitet die eine Lamelle,
die auf der genannten anderen Lamelle gelagert ist bzw. zusammen
mit dieser auf einem gemeinsamen Schwenklager sitzt, das eingefangene
Licht auf den Rücken einer dritten Lamelle, die eine andere
Einfanglamelle trägt.
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Die
Lamellenkörper können grundsätzlich verschieden
ausgebildet sein, beispielsweise eine leicht rinnenförmige
Konturierung besitzen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung
jedoch können die Lamellen eben ausgebildet sein. Bei geschickter Winkelsteuerung
kann hierdurch mit einfach herzustellenden Lamellen eine effektive
Lichtumlenkung erzielt werden.
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Grundsätzlich
könnten alle Lamellen in Querschnitt betrachtet dieselbe
Konturierung und/oder Größe besitzen. Insbesondere
dann jedoch, wenn die Lamellen in der zuvor genannten Art paarweise
zusammengefasst bzw. aneinander gelagert sind, kann es in vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung Lamellen unterschiedlicher Querschnittsgröße
geben. Insbesondere kann die vorgenannte erste Lamelle, die das
Sonnenlicht einfängt und auf die zweite Lamelle lenkt,
eine geringere Querschnittserstreckung haben als die vorgenannte
zweite Lamelle eines jeweiligen Lamellenpaares. Vorzugsweise beträgt
die Lamellenbreite, d. h. die Längserstreckung im Querschnitt
einer ersten Lamelle etwa 30% bis 90%, vorzugsweise etwa 50% bis 75%
der Breite einer zugehörigen zweiten Lamelle.
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Die
Steuerung der Anstellwinkel der Umlenklamellen kann grundsätzlich
in verschiedener Art und Weise ausgebildet sein. Nach einer vorteilhaften Ausführung
der Erfindung kann die Lamellenstellung zeitgesteuert sein. Die
Steuervorrichtung kann hierzu einen Timer beispielsweise in Form
einer Uhr besitzen und die Lamellenstellung anhand der Uhrzeit berechnen
und/oder aus einer Tabelle auslesen, um entsprechende Ansteuersignale
für die Stellantriebe zu erzeugen. Ist der Standort der
Lichtleitvorrichtung bekannt, kann aus der Uhrzeit die optimale
Stellung berechnet werden.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die Anstellung der Umlenklamellen
auch sensorgesteuert sein. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung
der Erfindung kann die Steuervorrichtung eine Erfassungsvorrichtung,
vorzugsweise umfassend Helligkeitssensoren, zur Erfassung des Sonnenstands
relativ zu dem Lamellenträger besitzen. Anhand des ermittelten
Sonnenstands regelt ein entsprechender Regler dann die Winkelstellung
der Umlenklamellen relativ zum Lamellenträger und die Winkelstellung
des Lamellenträgers bezüglich dessen Drehachse.
Eine sensorgesteuerte Anstellung der Umlenklamellen besitzt den
Vorteil, dass unabhängig vom Aufstellungsort der Lichtleitvorrichtung,
d. h. unabhängig vom Längen- und Breitengrad keine
unterschiedlichen Programmierungen der Steuerung zu erfolgen haben,
wie es beispielsweise bei einer Zeitsteuerung der Fall wäre,
wenn die Lichtleitvorrichtung einmal in Stockholm und einmal in
Rio de Janeiro aufgestellt wird. Überdies werden die üblichen
Probleme einer Zeitsteuerung wie beispielsweise falsch gehender
Timer oder Zeitversatz durch Stromausfall vermieden. Auf einen Timer
kann vollständig verzichtet werden.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Sensorsteuerung
hierbei zumindest zwei Helligkeitssensoren, insbesondere Relativ-Helligkeitssensoren
umfassen, von denen einer zur Steuerung der Verdrehung des Lamellenträgers
um die vertikale Achse und der andere zur Steuerung der Lamellen
um deren Schwenkachsen herangezogen wird. Vorteilhafterweise kann
ein erster Helligkeitssensor an dem Lamellenträger und/oder
drehfest mit dessen Drehachse verbunden vorgesehen sein, so dass
dieser Lichtsensor bei Verdrehung des Lamellenträgers um
dessen Drehachse je nach Drehstellung besser oder schlechter auf
die Sonne ausgerichtet ist, so dass aus dem Signal dieses ersten
Helligkeitssensors die Drehstellung des Lamellenträgers eingeregelt
werden kann. Der zweite Helligkeitssensor kann vorteilhafterweise
verschwenkbar um eine Schwenkachse angeordnet sein, die stets parallel
zu den Schwenkachsen der Lamellen ausgerichtet ist, wobei die Schwenkstellung
dieses zweiten Helligkeitssensors jedoch vorteilhafterweise gegenüber der
Schwenkstellung der Lamellen übersetzt ist. Vorteilhaft
kann es insbesondere sein, den Helligkeitssensor z. B. doppelt so
schnell bzw. doppelt so weit zu verschwenken wie die Lamellen. In
jedem Fall ist jedoch ein festes Schwenkwinkelverhältnis
zwischen diesem zweiten Helligkeitssensor und dem Schwenkwinkel
der Lamellen vorgesehen. In jedem Fall wird aus dem Signal des zweiten
Helligkeitssensors die Schwenkstellung der Lamellen eingeregelt.
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Die
Drehstellung des Lamellenträgers wird vorteilhafterweise
derart dem Sonnenstand nachgeführt, dass die am Lamellenträger
gelagerten Umlenklamellen mit ihren Schwenkachsen senkrecht zur Richtung
des von der Sonne her einfallenden Lichts ausgerichtet sind.
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Der
Schwenkwinkel der Lamellen kann hierbei vorteilhafterweise durch
einen gemeinsamen Lamellenantrieb eingestellt werden, der sowohl
die zuvor genannten ersten Lamellen als auch die zweiten Lamellen
gleichzeitig verschwenkt. Da die ersten Lamellen und die zweiten
Lamellen vorteilhafterweise in einem festen, linearen Winkelverhältnis
zueinander verschwenkt werden, kann die Verschwenkung der unterschiedlich
stark zu verschwenkenden Lamellen von demselben Schwenkantrieb abgeleitet
werden. Beispielsweise kann dies durch eine entsprechende Wahl einer Übersetzungsstufe
bzw. Untersetzungsstufe erreicht werden, die in einen der beiden
Antriebsstränge vom gemeinsamen Schwenkantrieb zu den ersten
Lamellen einerseits oder zu den zweiten Lamellen andererseits geschaltet
ist.
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Um
insbesondere auch bei tief stehenden Sonnenständen noch
möglichst viel Sonnenlicht einzufangen, kann es vorteilhaft
sein, die von der Sonne her betrachtet weiter hinten liegenden Lamellen
höher anzuordnen als die weiter vorne liegenden Lamellen.
Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Lamellenträger
um eine weitere Schwenkachse parallel zu den Schwenkachsen der Lamellen verkippbar
ist, um die gesamte Lamellenanordnung in der gewünschten
Weise zu verkippen. Alternativ oder zusätzlich könnte
vorgesehen sein, die weiter hinten liegenden Lamellen beispielsweise
in einer Langlochführung höheneinstellbar an dem
Lamellenträger zu lagern. Im Sinne einer einfachen Ausbildung
der Vorrichtung kann es jedoch auch ausreichend sein, die Lamellen
in einer festen Ebene anzuordnen, wobei diese Ebene beispielsweise
horizontal ausgerichtet sein kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1:
eine perspektivische, schematische Ansicht einer Lichtleitvorrichtung
nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfassend
einen etwa zylindrischen Lichtleitrohrabschnitt, in dem Umlenklamellen
schwenkbar gelagert sind,
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2:
eine schematische Schnittansicht durch die Lichtleitvorrichtung
aus 1, die die Anordnung der Umlenklamellen im Inneren
des Lichtleitrohrabschnitts zeigt, wobei in verschiedenen Strichdarstellungen
verschiedene Winkelstellungen der Umlenklamellen gezeigt sind,
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3:
eine schematische Darstellung der verschiedenen Winkelstellungen
der Umlenklamellen für verschiedene Sonnenstände,
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4:
eine ausschnittsweise, vergrößerte und perspektivische
Darstellung der Lagerung zweier Lamellen aneinander, die die Verschwenkbarkeit
der Lamellen zueinander zeigt,
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5:
eine grafische Darstellung des Zusammenhangs des Lamellenanstellwinkels
und des Sonnenhöhenwinkels, und
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6:
eine schematische Darstellung der Lichtverteilung und -umlenkung
im Inneren eines Gebäudes stromab der Lichtleitvorrichtung,
die in der gezeichneten Ausführung auf dem Dach des Gebäudes
montiert ist.
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Die
in 1 gezeichnete Lichtleitvorrichtung 1 umfasst
einen im Wesentlichen zylindrischen Lichtleitrohrabschnitt 4,
der beispielsweise am Ende eines Lichtschachts oder eines Lichtleitrohrs
eines Gebäudes platzierbar ist, um Licht in das Innere
des Gebäudes zu leiten.
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Wie 6 zeigt,
kann die Lichtleitvorrichtung auf dem Dach eines Gebäudes
montiert sein. Durch die Umlenkung des eingefangenen Sonnenlichts
mittels der Umlenklamellen in einen parallel gerichteten, im Wesentlichen
vertikal nach unten gerichteten Sonnenlichtstrom ergeben sich gegenüber
einem herkömmlichen Lichtrohr beachtliche Vorteile. Zum
einen ergibt sich eine beträchtlich erhöhte Effizienz,
d. h. es kommt auch tief unten im Gebäude sehr viel mehr
Licht an als bei einem herkömmlichen Lichtrohr, da die
Anzahl der Reflexionen auf dem Weg nach unten beträchtlich
reduziert ist. Während bei einem herkömmlichen
Lichtrohr insbesondere bei tieferem Sonnenstand sehr viele Reflexionen
an den Wandungen auftreten, bis das Licht in den tieferen Stockwerken
des Gebäudes angekommen ist, benötigt die vorliegende
Lichtleitvorrichtung nur zwei Reflexionen im Bereich der Lamellen,
da das Licht auf dem weiteren Weg nach unten durch die parallele,
vertikale Ausrichtung der Lichtstrahlen auf dem weiteren Weg nach
unten keine zusätzlichen Umlenkungen benötigt.
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Zum
anderen kann auf ein durchgehendes Lichtrohr, das ggf. durch mehrere
Stockwerke hindurch geht und dort entsprechenden Raum versperrt, verzichtet
werden. Es kann ausreichend sein, in Decken und Böden entsprechende
transparenete Flächen einzubringen, da die parallel umgelenkten Strahlen
des Sonnenlichts auch ohne durchgehendes Lichtrohr unten ankommen.
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Wie
dies 6 zeigt, ermöglicht dies auch in besonders
einfacher Weise, in verschiedenen Bereichen verschiedene Teile des
umgelenkten Sonnenlichtstroms abzuzweigen. Beispielsweise kann in
jedem Stockwerk eine Umlenkschaufel 15 im Bereich des in
das Gebäude gelenkten Sonnenlichtstroms angeordnet sein,
um jeweils nur einen Teil dieses umgelenkten Sonnenlichtstroms in
ein Stockwerk umzulenken, vorzugsweise an die Decke eines jeweiligen Stockwerks
zu werfen, vgl. 6. Weiterhin ist es möglich,
den in das Gebäude eingelenkten Sonnenlichtstrom horizontal
umzulenken und/oder auf einen Weg mit einer horizontalen Komponente
umzulenken, um seitlich versetzt zu der auf dem Dach positionierten
Umlenkvorrichtung das Licht in gewünschte Untergeschossabschnitte
einzuleiten, vgl. 6.
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Der
zuvor genannte Lichtleitrohrabschnitt 4 am oberen Ende
des Lichtschachts bildet hierbei einen Lamellenträger 3,
an dem eine Vielzahl von Umlenklamellen 2 gelagert sind.
Wie 1 zeigt, sind die genannten Umlenklamellen 2 hierbei
innerhalb des Umrisses des Lichtleitrohrabschnitts 4 positioniert,
genauer gesagt am stirnseitigen Ende des Lichtleitrohrabschnitts 4 in
dessen Inneren angeordnet.
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Die
Umlenklamellen 2 erstrecken sich hierbei entlang paralleler
Achsen, die in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Lichtleitrohrabschnitts 4 angeordnet
sind. Die Umlenklamellen 2 erstrecken sich hierbei jeweils
quer über die gesamte Quererstreckung des Lichtleitrohrabschnitts 4,
so dass dessen Innenraum vollständig mit Umlenklamellen 2 abgedeckt
ist.
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Die
Umlenklamellen 2 sind hierbei um Schwenkachsen 9 schwenkbar
an dem Lichtleitrohrabschnitt 4 gelagert, wobei sich die
genannten Schwenkachsen 9 parallel zur Längsachse
der jeweiligen Umlenklamellen 2 erstrecken. Wie 1 verdeutlicht,
können die Umlenklamellen 2 an der Wandung des
Lichtleitrohrabschnitts 4 gelagert sein, die entsprechende
Schwenklagerabschnitte 5 besitzt.
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Der
genannte Lichtleitrohrabschnitt 4 ist hierbei selbst wiederum
schwenkbar bzw. drehbar, und zwar um eine Drehachse 8,
die im Wesentlichen der zentralen Längsachse des Lichtleitrohrabschnitts 4 entspricht.
Ein geeigneter Stellantrieb 12 kann den Lichtleitrohrabschnitt 4 verdrehen,
wie der Pfeil 13 angibt. Gleichermaßen sind den
Umlenklamellen 2 Stellantriebe 14 zugeordnet,
um die Umlenklamellen 2 gegenüber dem Lamellenträger 3 zu
verschwenken.
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Wie
die 4 zeigt, sind hierbei jeweils zwei Umlenklamellen 2 aneinander
gelagert bzw. gemeinsam auf einer Schwenkachse 9 gelagert
derart, dass die beiden Lamellen unter einem festen Anstellwinkel zueinander
im Raum, d. h. gegenüber dem Lichtleitrohrabschnitt 4 verschwenkt
werden können und andererseits gleichzeitig die beiden
Lamellen auch relativ zueinander verschwenkt werden können,
so dass beispielsweise nur eine der Lamellen gegenüber dem
Lichtleitrohrabschnitt 4 verschwenkt wird. Wie 4 zeigt,
kann dies in einfacher Weise dadurch erzielt werden, dass eine der
Lamellen mittels eines Lagerauges 6 auf der mit der anderen
Lamelle fest verbundenen Schwenkachse 9 sitzt.
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2 zeigt
die Anordnung der Umlenklamellen 2 in einer Schnittansicht,
aus der zu erkennen ist, dass die Umlenklamellen 2 jeweils
paarweise zusammengefasst sind. Eine erste Lamelle 2a,
die zum Einfangen des Sonnenlichts vorgesehen ist, überragt hierbei
eine damit zusammenwirkende zweite Lamelle 2b. Die genannte
erste Lamelle 2a besitzt hierbei eine dem Sonnenlicht zugewandte
Spiegelfläche 7a, während die zweite
Lamelle 2b eine der Sonne abgewandte, jedoch der ersten
Lamelle 2a zugewandte Spiegelfläche 7b besitzt.
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Wie 2 zeigt,
wird die erste Lamelle 2a eines jeweiligen Lamellenpaars
gegenüber der Vertikalen um einen Winkel α geneigt,
während die zweite Lamelle 2b gegenüber
der Vertikalen um den Winkel β geneigt wird. Diese Winkeleinstellung
der ersten und zweiten Lamellen wird hierbei in Abhängigkeit des
Sonnenstands, genauer gesagt des Sonnenhöhenwinkels vorgenommen,
wie dies 5 zeigt und in 3 veranschaulicht
ist. Steht die Sonne im Zenit, werden die beiden zusammenwirkenden
ersten und zweiten Lamellen 2a und 2b zueinander
parallel ausgerichtet und gegenüber der Vertikalen im gleichen
Winkel angestellt. Dieser Winkel kann grundsätzlich verändert
werden, um ein Dimmen zu erreichen, wie dies in 3 die
beiden Darstellungen zum 0°-Einfallswinkel zeigen. Werden
die Lamellen 2a und 2b so stark verkippt (in paralleler
Stellung zueinander), dass die erste Lamelle 2a einen Teil
des eingefangenen Sonnenlichts an der zweiten Lamelle 2b vorbei
zurück in die Umgebung wirft, gelangt nur ein Teil des
möglichen Lichts in den Innenraum. Die rechte Stellung
indes zeigt die vollständige Einleitung des Sonnenlichts
in den Innenraum.
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Je
tiefer indes die Sonne steht, desto stärker werden die
beiden zusammenwirkenden Lamellen 2a und 2b aus
der parallelen Stellung zueinander heraus V-artig aufgespreizt,
d. h. unter unterschiedlichen Anstellwinkeln β und α geneigt.
Vorteilhafterweise kann hierbei für die Anstellwinkel α und β jeweils
ein linearer Zusammenhang mit dem Sonnenhöhenwinkel vorgesehen
werden, jedoch unter unterschiedlicher Steigung des Verlaufs, vgl. 5.
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Wie 5 und 3 verdeutlichen,
wird hierbei vorteilhafterweise die erste Lamelle, die das Sonnenlicht
einfängt, stärker verstellt, je tiefer die Sonne
wandert.
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Der
in 5 gezeigte lineare Zusammenhang der Anstellwinkel α und β ermöglicht
es vorteilhafterweise, wie in 4 gezeigt,
die unterschiedlich stark zu verstellenden Lamellen 2a und 2b trotz
unterschiedlicher Verstellung von einem gemeinsamen Stellantrieb 14 her
anzutreiben. Wie 4 zeigt, kann dies beispielsweise
dadurch erreicht werden, dass zwischen der Antriebswelle 16 des
Stellantriebs 14 und der Schwenkachse der ersten Lamelle 2a eine
erste Übersetzungsstufe 17 vorgesehen ist, die ein
anderes Übersetzungs- bzw. Untersetzungsverhältnis
besitzt als die zweite Übersetzungsstufe 18 zwischen
der genannten Antriebswelle 16 und der Schwenkachse der
zweiten Lamelle 2b. Die Übersetzungsverhältnisse
der beiden Übersetzungsstufen 17 und 18 werden
hierbei derart gewählt, dass die in 5 gezeigte
Spreizung der Anstellwinkel α und β zueinander
eintritt.
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Der
Lamellenträger 3 insgesamt wird hierbei vorteilhafterweise
ebenfalls in Abhängigkeit vom Sonnenstand um die Drehachse 8 gedreht,
vorzugsweise derart, dass die Lamellen 2 mit ihren Schwenkachsen 9 stets
senkrecht zur Lichteinfallsrichtung ausgerichtet sind.
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Die
Steuervorrichtung 10 kann die Lamellenausrichtung vorteilhafterweise
automatisch in Abhängigkeit des Sonnenstands verändern.
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Wenn
die Position der Vorrichtung auf der Erde bekannt ist, kann der
Stand der Sonne in Abhängigkeit von der jeweiligen Uhrzeit
berechnet und dementsprechend auch die optimale Ausrichtung der Umlenklamellen 2 bestimmt
werden. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung
kann hierbei die Steuervorrichtung die Stellantriebe 12 und 14 zeitabhängig
steuern. Die entsprechende Prozessorsteuerung kann bei Bekanntsein
des Aufstellungsorts die Verschwenkwinkel entsprechend zeitabhängig
berechnen bzw. aus einer Tabelle auslesen.
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Alternativ
kann auch eine Sensorregelung der Stellung der Umlenklamellen vorgesehen
sein. Wie 1 zeigt, kann mittels Licht-
und/oder Helligkeitssensoren 11 und 19 der Sonnenstand
relativ zu der Lichtleitvorrichtung erfasst werden. Auf Basis der erfassten
Position der Sonne kann die Verschwenkung der Umlenklamellen 2 durch
einen Regler der Steuervorrichtung 10 geregelt werden.
Vorteilhafterweise ist hierbei ein erster Helligkeitssensor 11 fest mit
dem Lamellenträger 3 und/oder dessen Drehachse
verbunden, so dass sich der Helligkeitssensor 11 mit dem
Lamellenträger 3 mitdreht. Der genannte Helligkeitssensor
ist hierbei vorteilhafterweise ein Differenz-Helligkeitssensor.
Ein solcher Differenz-Helligkeitssensor weist zwei Sensorelemente auf,
welche nur dann die gleiche Helligkeit messen, wenn der Sensor in
eine gewisse Richtung ausgerichtet ist. Hierfür können
z. B. die Hauptmessrichtungen der beiden Sensorelemente gegeneinander
geneigt sein. Wird der Lamellenträger 3 hin und
her gedreht und damit der Helligkeitssensor 11 einmal mehr von
der linken oder rechten Seite auf die Sonne ausgerichtet, steigen
und fallen die Ausgangssignale der beiden Helligkeitssensor-Hälften
bzw. Sensorelemente entsprechend gegenläufig, woraus die
optimale Ausrichtung des Lamellenträgers 3 herausgefunden
und dessen Stellung entsprechend eingeregelt werden kann, an der
beide Seiten des Sensors gleich stark zur Sonne ausgerichtet sind.
Weiterhin ist vorteilhafterweise zumindest ein zweiter Helligkeitssensor 19 vorgesehen,
der schwenkbar um eine Schwenkachse angeordnet ist, die sich parallel
zur Schwenkachse der Lamellen erstreckt. Mittels dieses zweiten
Helligkeitssensors 19 wird sozusagen die Höhe
des Sonnenstands erfasst, wobei die Schwenkbewegung des Helligkeitssensors 19 vorteilhafterweise
mit der Schwenkbewegung der Lamellen in einem vorbestimmten Verhältnis
gekoppelt ist. Wird dieser Helligkeitssensor 19 auf und
ab geschwenkt, richtet er sich ähnlich der vorgenannten Weise
einmal besser und einmal schlechter auf die Sonnenhöhe
aus, so dass sein Ausgangssignal entsprechend der Schwenkstellung
steigt und fällt. Hieraus kann ebenfalls die optimale Ausrichtung
zur Sonne ermittelt und die Schwenkstellung der Lamellen entsprechend
eingeregelt werden.
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Bei
sensorgesteuerter bzw. -geregelter Anstellung der Umlenklamellen
kann auf einen Timer gänzlich verzichtet werden, so dass
auch Zeitabweichungen wie beispielsweise durch Stromausfall oder Falschgehen
einer Uhr keine Rolle spielen. Auch benötigt die Steuerung
keine individuelle Programmierung in Abhängigkeit des Aufstellungsorts.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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