DE102009056360B4

DE102009056360B4 - Lichtlenklamellen mit abgeflachten Zahnstrukturen

Info

Publication number: DE102009056360B4
Application number: DE200910056360
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: DE102009056360A1

Abstract

Prismenlamellen für Lichtlenkjalousien zur Ausblendung von Sonnenstrahlung, bestehend mindestens aus spiegelnden Lamellenoberseiten, Lamellenoberseiten mit einer Vielzahl von prismatisch ausgeformten Rillen, in der Art von Fresnelspiegeln, dadurch gekennzeichnet, dass – in die Lamellenoberseiten zwei optische Systeme durch Überlagerung einer Prismenstruktur mit einer spiegelnden Flachlamelle eingebracht werden, – durch Ausbildung von Einzelprismen mit drei Spiegelflächen (30, 31, 32), wovon eine Spiegelfläche (30, 31) Fragment eines Fresnelspiegels und eine weitere Spiegelfläche (32) Fragment einer gewölbten Flachlamelle bilden, wobei die Fragmente der spiegelnden Flachlamellen einen Fokus auf die Rauminnenseite bilden.

Description

Die Erfindung betrifft Prismenlamellen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es ist aus der WO 01/00958 A1 sowie aus der US 6 367 937 B2 sowie aus der DE 44 42 870 A1 bekannt, Spiegellamellen herzustellen und diese an ihrer Oberseite prismatisch auszuformen. Der gesamte Stand der Technik zeichnet sich dadurch aus, dass die Prismen vorzugsweise spitz und scharfkantig ausgeführt sind, um gezielte Blendeffekte an Rundungen zu vermeiden.
In der Praxis lassen sich die Prismen jedoch nicht ideal scharfkantig ausbilden, da sich Aluminiummaterialien oder auch Kunststoffmaterialien beim Walzen oder Prägen selbst bei hohem Druck nicht vollständig in die Spitzen der Werkzeuge einformen lassen. Auch lassen sich Walz- und Prägewerkzeuge in ihren Tälern nicht ganz scharfkantig ausbilden. Selbst das feinste Schleifkorn, das zur Herstellung von glatten, spiegelnden Oberflächen verwendet wird, hat einen Durchmesser von mindestens 3/100 mm. Dazu kommen Fertigungstoleranzen, so dass sich im Tal der Negativform immer Radien ergeben.
Diese Radien in Werkzeugen einerseits und die Trägheit des zu prägenden Materials andererseits führen in der Praxis zu buckelartigen Spitzen am Werkstück, an denen intensive Sonnenstrahlung ungezielt gestreut wird und Blendungen bei Betrachtung der Jalousien von innen erzeugt.
Weiterhin sind aus DE 199 29 138 A1 Lamellen bekannt, die parallel nebeneinander auf ihrer Oberseite zwei Spiegelsysteme aufweisen, wobei das zum Außenraum gelegene Spiegelsystem der Lichtauslenkung und das zweite, zum Innenraum gelegene Spiegelsystem der Lichteinlenkung dient. Nachteil ist, daß über das erste Teilstück durch Retro-Reflexion die Sonne vollständig ausgeblendet ist und der Innenraum nicht ausreichend mit Tageslicht versorgt wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, prismatisch strukturierte Lamellenoberflächen so auszubilden, dass es zum Beispiel zu gezielter, gleichzeitiger Lichteinlenkung auch für die hohe Sonne und Zentithstrahlung kommen kann, ohne daß es zu Blendungen an den Prismenspitzen kommt. Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches 1 gelöst.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass Sonnenenergie im Sommer an den Katheten der Prismen ausgeblendet und gleichzeitig ein kleiner Anteil der Lichtstrahlung gezielt und blendfrei in den Innenraum eingelenkt werden kann, um die natürliche Tageslichtausleuchtung im Innenraum zu unterstützen, ohne dass es zu einer Überhitzung kommt.
Durch die gezielte Abflachung der Spitzen, die Vorzugsweise in einem separaten Walzvorgang stattfindet, wird der Lamelle eine präzise berechenbare Kontur gegeben, die ein vorhersagbares optisches Verhalten und damit auch eine Blendfreiheit gewährleistet.
Der Vorteil der Erfindung liegt einerseits in der Lichttechnik, andererseits in der Bauphysik. Über die prismatische Ausformung wird der Energieeintrag in das Gebäude und damit die Kühllast infolge Retroreflexion der Einstrahlung reduziert, durch die abgeflachten Prismenspitzen wird eine Lichteinleitung zur verbesserten Raumausleuchtung erzielt, die den Nutzer jedoch nicht blendet. Die umzulenkende Strahlung folgt nach dem Gesetz „Einfallswinkel = Ausfallswinkel” und ist infolge präziser Formgebung der Spitzen gezielt und berechenbar.
Hierbei spielt es keine Rolle, aus welcher Richtung das Sonnenlicht auf die Lamelle fällt. Die aufgezeigten Vorteile lassen sich unabhängig davon verwirklichen, ob die Sonne aus Richtung A oder Richtung B in die Prismenstruktur einfällt.
Um eine Überhitzung und Überbelichtung zu vermeiden, sollte das Verhältnis von Prismenbreite zur Abflachung > 5:1 sein. Besonders vorteilhaft ist ein Verhältnis von > 20:1 und kleiner, wobei die Abflachung über einen Lamellenquerschnitt durchaus Variieren kann, um spezifische Lichtlenkeffekte zu realisieren. So kann die Abflachung von der Einstrahlungsseite einer Lamelle kontinuierlich zunehmen, um flachere Wintersonne verstärkt in den Innenraum umzulenken.
Die 1 zeigt eine typische, mikrostrukturierte Lamelle 10 mit Lichteinfall 11 bis 13 auf Fragmente des Fresnelspiegels und Lichteinfall 14 bis 16 auf die abgeflachten Spitzen mit den in Richtung Strahleneinfall A umgelenkten Strahlen und den in Innenraumrichtung B umgelenkten Strahlen.
Die Abflachung der Spitzen erfolgt zum Beispiel parallel zur Wölbung der Lamelle. Damit ergibt sich eine Überlagerung von zwei optischen Strukturen:

1. Ein Primärspiegel mit Fresneloptik mit einem Fokus auf der Sonneneinstrahlungsseite,
2. ein parabelähnlicher Sekundärspiegel mit einem Fokus auf der Rauminnenseite.

Je nach den Verhältnissen von x₁ zu x₂ in 2 können die bauphysikalischen und lichttechnischen Eigenschaften der Lamelle und damit die thermischen und lichttechnischen Eigenschaften einer Jalousie definiert bzw. moduliert werden.
Die 2 zeigt ein Detail einer Zahnspitzenumformung. Die Spitzen der Spiegelflächen 31, 32 werden abgeflacht, sodass sich eine dritte Spiegelfläche 32 ergibt. Diese ist um Wülste 35, 36 verbreitert und ergibt eine Gesamtbreite von x₁. Die Größe dieser Zähne x₂ ist nahezu beliebig und kann deutlich größer 1 mm, aber auch deutlich kleiner 0,1 mm ausgebildet sein.
Die Herstellung dieser Oberflächen erfolgt beispielsweise durch Prägevorgänge in ein Aluminiumdünnband oder einen anderen metallischen Werkstoff oder in Kunststoffschichten oder -beschichtungen, die unter Druck und/oder Wärme ein plastisches Verhalten aufweisen. Hierbei kommt es – wie in 2 zu sehen – zu einer Materialverdrängung und Verbreiterung von Spiegelfragment x₁ durch die sich ausformenden Wülste. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, geprägte Folien auf eine Lamelle oder ein Dünnband aufzukleben.
Die Prägewerkzeuge sind vorzugsweise Prägewalzen mit der exakten Prismenstruktur. Ein besonders interessantes Herstellungsverfahren erfolgt in zwei Schritten: Im ersten Schritt wird das Metallband prismatisch ausgeprägt, wobei die Prägung entweder in ein Flachband oder auch in Konkav-Konvexform erfolgt. In einem zweiten Bearbeitungsschritt werden beim Rollformen die Kanten flachgedrückt. Je nach Spaltbreite zwischen Oberwalze und Unterwalze wird dann das Reflexionsverhalten der Lamelle durch den Anpressdruck bzw. durch die Abflachung des Verhältnisses von x₁ zu x₂ definiert.
Nach diesem Verfahren ist es auch möglich, die Lamellenoberfläche mit unterschiedlicher Charakteristik auszubilden. So können die Prismen gemäß 3 im ersten zum Sonneneinfall gelegenen Teilstück a scharfkantig und im zweiten zum Innenraum gelegenen Teilstück b flacher ausgewalzt sein, um je nach Licht- und klimatischen Anforderungen die Lamellenoberflächen in ihrem optischen Verhalten zu modellieren. Die in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungen sind rein beispielhaft. Das Verfahren mag für vielfältige Formgebung genutzt werden.
Der Vorteil des zweistufigen Herstellungsverfahrens liegt auch in der Logistik: Beim Bandhersteller wird das Material grundsätzlich scharfkantig produziert. Der Weiterverarbeiter kann dann beim Durchlauf des Lamellenmaterials zwischen den Walzen im Jalousieautomaten je nach Auftragsanforderung und mittels spezieller Oberwalzen durch die Abflachung gezielte Oberflächenkonturen bzw. Sekundärspiegel erzeugen. Beispielsweise bestehen an einem Sekundärspiegel im Oberlicht eines Fensters ganz andere Anforderungen als im mittleren Fenster- oder im unteren Brüstungsbereich. Die Formulierung der speziellen Konturen der Sekundärspiegel durch Abflachung der Spitzen erfolgt beim Weiterverarbeiter.
Für dieses zwei- oder mehrstufige Walzverfahren eignen sich ganz besonders Materialkomposite, z. B. plattiertes Stahlband oder plattiertes Aluminium. Hierbei wird ein gehärtetes Grundmaterial gewählt, dem eine dünne Reinstaluminiumschicht aufgewalzt ist. Reinstaluminium ist ein sehr weicher Werkstoff, der sich leichter prägen lässt und sich in dem zweiten Arbeitsschritt erfindungsgemäß leicht in die sekundär überlagerte Kontur umformen lässt.
In den Abbildungen sind die Lamellen mit den kurzen Prismenseiten 30 zum Strahlungseinfall A orientiert. Die Lamellen lassen sich mit gleichem Vorteil auch reverse, d. h. mit den langen Prismenseiten 31 zum Strahlungseinfall A orientieren.

Claims

Prismenlamellen für Lichtlenkjalousien zur Ausblendung von Sonnenstrahlung, bestehend mindestens aus spiegelnden Lamellenoberseiten, Lamellenoberseiten mit einer Vielzahl von prismatisch ausgeformten Rillen, in der Art von Fresnelspiegeln, dadurch gekennzeichnet, dass – in die Lamellenoberseiten zwei optische Systeme durch Überlagerung einer Prismenstruktur mit einer spiegelnden Flachlamelle eingebracht werden, – durch Ausbildung von Einzelprismen mit drei Spiegelflächen (30, 31, 32), wovon eine Spiegelfläche (30, 31) Fragment eines Fresnelspiegels und eine weitere Spiegelfläche (32) Fragment einer gewölbten Flachlamelle bilden, wobei die Fragmente der spiegelnden Flachlamellen einen Fokus auf die Rauminnenseite bilden.
Prismenlamellen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Prismen an ihren Spitzen Abgeflachungen (32) aufweisen, und – die Prismenbreiten x₂ zur Abflachung x₁ in einem Verhältnis von < 5:1 stehen.
Herstellungsverfahren der Prismenlamellen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – diese in einem ersten Walzvorgang mittels prismatisch strukturierter Walzen mindestens oberseitig Bandmaterial prismatisch geprägt wird und mindestens in einem weiteren Verfahrensschritt die Prismenspitzen beim Durchlauf zwischen mindestens einem Walzenpaar abgeflacht werden.
Herstellungsverfahren der Prismenlamellen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Abflachung (32) parallel zur Lamellenkontur hergestellt wird, wobei die Ober- und Unterwalzen einen parallelen Walzspalt aufweisen.
Herstellungsverfahren der Prismenlamellen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Abflachung (32) durch Ober- und Unterwalzen erfolgt, wobei die Ober- oder Unterwalze einen gewölbten oder buckelartigen Walzspalt aufweisen.
Herstellungsverfahren der Prismenlamellen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Verbundmaterial verwendet wird, bestehend aus einem federharten Grundwerkstoff und einer Oberfläche aus einem weichen Reinstaluminium und dass die Prägung in das Reinstaluminium erfolgt.
Herstellungsverfahren der Prismenlamellen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die Abflachung (32) der Prismenspitzen durch profilierte Rollformwerkzeuge erfolgt, durch die gleichzeitig die Lamellenkontur eingeformt wird.
Prismenlamellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – im Lamellenquerschnitt die Abflachung x₁ der Spitzen von der Einstrahlungsseite zur Innenraumseite (B) kontinuierlich breiter wird.
Prismenlamellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Prismenstrukturen innerhalb eines Lamellenprofils unterschiedliche Winkel zwischen den Katheten und den Hypotenusen aufweisen.
Prismenlamellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Abflachungen (32) nur bei einzelnen Prismen innerhalb eines Lamellenquerschnitts erfolgen.