DE102016105745A1 - Beleuchtungsvorrichtung zum Ausleuchten von Räumen - Google Patents

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Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1, 1‘, 1‘‘) zum Ausleuchten von Räumen mit natürlichem und künstlichem Licht, umfassend mindestens eine Scheibe (2, 2a, 2‘a) und mindestens eine künstliches Licht emittierende Lichtquelle (3), wobei das künstliche Licht der Lichtquelle (3) in die Scheibe (2, 2a, 2‘a) einkoppelbar ist, wobei das künstliche Licht der Lichtquelle (3) in der Scheibe (2, 2a, 2‘a) führbar oder lenkbar ist und wobei das künstliche Licht aus der Scheibe (2, 2a, 2‘a) gerichtet auskoppelbar ist, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Beleuchtungsvorrichtung zum Ausleuchten eines Raums, insbesondere eines Innenraums, mit natürlichem und künstlichem Licht anzugeben, mit welcher ein bereits bestehender Raum und / oder eine bauliche Anordnung in einfacher Weise nachgerüstet bzw. ergänzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2, 2a, 2‘a) in einem Tragprofil (4) aufgenommen ist, wobei die Lichtquelle (3) in das Tragprofil (4) integriert oder mit diesem verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung zum Ausleuchten von Räumen mit natürlichem und künstlichem Licht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik, nämlich der DE 20 2010 012 228 U1 , ist ein Fenster bekannt, welches mindestens eine Scheibe und mindestens eine künstliches Licht emittierende Lichtquelle umfasst. Das künstliche Licht der Lichtquelle ist in die Scheibe einkoppelbar, wobei das künstliche Licht der Lichtquelle in der Scheibe führbar oder lenkbar ist und wobei das künstliche Licht aus der Scheibe auskoppelbar ist. Vorrichtungen dieser Art werden verwendet, um natürliches Licht durch künstliches Licht zu ergänzen.
  • Üblicherweise werden Räume am Tage durch natürliches Licht ausgeleuchtet. Jedoch kann im Laufe des Tages die Intensität des natürlichen Lichts, nämlich des Sonnenlichts, nachlassen, so dass ein Raum zusätzlich durch künstliches Licht ausgeleuchtet werden muss, um Personen innerhalb des Raums angenehme bzw. ausreichende Lichtverhältnisse zur Verfügung zu stellen.
  • Da naturgemäß nicht den ganzen Tag und über das ganze Jahr die gleichen Lichtverhältnisse herrschen, diese aber für konzentriertes Arbeiten wünschenswert sind, ist es bekannt, Fenster mit künstlichen Lichtquellen auszustatten. Vor diesem Hintergrund besteht ein Bedarf danach, bereits bestehende Räume und bauliche Anordnungen derart auszurüsten, dass diese mit künstlichem Licht in ausreichender Weise ausleuchtbar sind.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungsvorrichtung zum Ausleuchten eines Raums, insbesondere eines Innenraums, mit natürlichem und künstlichem Licht anzugeben, mit welcher ein bereits bestehender Raum und / oder eine bauliche Anordnung in einfacher Weise nachgerüstet bzw. ergänzt werden kann.
  • Insbesondere sollen auch Neubauten mit der Beleuchtungsvorrichtung problemlos ausgerüstet werden können. Die Beleuchtungsvorrichtung soll in bestehende Rahmen oder Fassadenprofile, aber auch in Fenster oder Fensterscheiben integrierbar sein.
  • Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß ist die Scheibe in einem Tragprofil aufgenommen, wobei die Lichtquelle in das Tragprofil integriert oder mit diesem verbunden ist. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein Tragprofil, in welches eine künstliche Lichtquelle integriert ist oder mit welchem eine künstliche Lichtquelle verbunden ist, in einfacher Weise verwendet werden kann, um an eine bestehende bauliche Anordnung angebaut zu werden. Dabei ist konkret erkannt worden, dass die Beleuchtungsvorrichtung einen kompakten Aufbau aufweist, weil nämlich innerhalb des Tragprofils mindestens eine künstliche Lichtquelle angeordnet ist, deren künstliches Licht in die Scheibe einkoppelbar ist. Bereits bestehende Räume und / oder bauliche Anordnungen können durch ein Komplettsystem nachgerüstet werden. Insoweit ist eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben, welche natürliches und künstliches Licht in einen Raum führt, wobei insbesondere das künstliche Licht zur Ausleuchtung gerichtet abgestrahlt wird.
  • Das einfallende natürliche Licht könnte durch Prismen oder Strukturen gerichtet aus der Scheibe auf der Seite auskoppelbar sein, auf der auch das Licht der künstlichen Lichtquelle auskoppelbar ist. Die Prismen oder Strukturen könnten bevorzugt auf der Seite der Scheibe angeordnet sein, auf welcher das natürliche Licht austritt, um in den Raum zu gelangen. Hierdurch können gezielt Bereiche eines Raums, insbesondere eines Innenraums, sowohl mit natürlichem Licht als auch mit künstlichem Licht ausgeleuchtet werden. Insbesondere Tageslicht ist so abhängig vom Sonnenstand durch die Scheibe lenkbar. Denkbar ist auch, dass die Prismen oder Strukturen auf der anderen Seite der Scheibe oder auf beiden Seiten der Scheibe angeordnet sind.
  • Die gerichtete Auskopplung des natürlichen Lichts erfolgt vorzugsweise durch Mikroprismen. Mehrere Mikroprismen können in Form von ausgeprägten oder durch Laser aufgebrachten Strukturen auf der auskoppelnden und/ oder der dieser gegenüberliegenden Seite der Scheibe ausgebildet sein. Vorteilhaft sind die Strukturen in das Material der Scheibe eingebracht und in dieser integriert ausgebildet. Die Strukturen oder Prismen können Zylinder, Kugeln, Pyramiden, lineare Strukturen oder Zapfen umfassen.
  • Die Lichtquelle könnte auf einer Trägereinrichtung und / oder einer Platine angeordnet sein, welche in das Tragprofil eingebracht und / oder mit diesem verbunden ist. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist es möglich, eine künstliche Lichtquelle oder mehrere künstliche Lichtquellen in ein Tragprofil einzuschieben. So können insbesondere eine Vielzahl von künstlichen Lichtquellen durch einen einfachen Schritt in ein Tragprofil integriert oder mit diesem verbunden werden. Insbesondere ist die Trägereinrichtung und / oder die Platine länglich ausgebildet, so dass ein Einschieben in das Tragprofil erleichtert ist.
  • Der Scheibe und / oder der Trägereinrichtung könnten elastische und / oder zumindest teilweise elastische Stützelemente zugeordnet sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist es möglich, unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Scheibe und der Trägereinrichtung bzw. der Platine zu kompensieren. Wenn die Scheibe aus einem Kunststoff besteht, nämlich bevorzugt aus Polymethylmethacrylat (PMMA), und die Platine aus einem Metall, bevorzugt aus Aluminium, können unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zu Spannungen führen, wenn die Scheibe an der Trägereinrichtung und/ oder der Platine anliegt. Durch die Lichtquelle bzw. die Lichtquellen kann sich die Scheibe derart erwärmen, dass sich diese stärker ausdehnt als die Trägereinrichtung oder die Platine. Durch die Stützelemente, welche bevorzugt als Silikonkissen ausgestaltet sind, können Ausdehnungen der Scheibe aufgrund von Wärme kompensiert werden. Die Scheibe liegt daher mittelbar über die Stützelemente an der Platine oder der Trägereinrichtung an, so dass Spannungen abgefedert bzw. kompensiert werden können.
  • Es könnten zwei verschiedenfarbige Lichtquellen vorgesehen sein. Konkret ist denkbar, dass zwei verschiedenfarbige Lichtquellen auf einer Platine oder einer Trägereinrichtung einander abwechseln. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann beispielsweise kaltes, weißes Licht sich mit warmem, weißem Licht abwechseln. Durch die Integration von zwei verschiedenfarbigen Lichtquellen in die Beleuchtungsvorrichtung, ist es möglich, die Farbtemperatur stufenlos auf einen gewünschten Wert einzustellen. Bevorzugt werden Lichtquellen, welche unterschiedliche Farbtemperaturen aufweisen, verwendet. Eine erste Lichtquelle weist bevorzugt eine Farbtemperatur von 2700 K und eine zweite Lichtquelle eine Farbtemperatur von 6500 K auf.
  • Die Lichtquellen könnten an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe angeordnet sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann das künstliche Licht an gegenüberliegenden Kantenstreifen der Scheibe eingekoppelt werden. Hierdurch erfolgt eine gleichmäßige Ausleuchtung der Scheibe von zwei Seiten. Vor diesem Hintergrund ist auch denkbar, dass die Lichtquellen an drei oder vier Seiten einer rechteckigen oder quadratischen Scheibe angeordnet sind.
  • Mindestens eine Lichtquelle könnte als LED („light emitting diode“, lichtemittierende Diode) ausgestaltet sein. Eine LED kann besonders kompakt aufgebaut sein und nimmt wenig Platz auf einer Trägereinrichtung und / oder einer Platine ein. LEDs sind dabei besonders leuchtstark.
  • Eine Steuereinheit und / oder ein Farbsensor könnten vorgesehen sein, um die Lichtquellen derart anzusteuern, dass deren Farbtemperaturen stufenlos auf gewünschte Werte einstellbar sind. Durch einen Farbsensor kann die Lichtfarbe des einfallenden Sonnenlichtes bzw. natürlichen Lichtes ermittelt werden. Der Farbsensor und / oder die Steuereinheit können die Lichtfarbe des Sonnenlichts messen und das ergänzende künstliche Licht exakt auf diesen Wert einstellen. Hierdurch wird ein Beleuchtungssystem geschaffen, welches für ein konstantes Beleuchtungsniveau sorgt. Verschattungen, die insbesondere durch Wolken entstehen, können durch die Beleuchtungsvorrichtung ausgeglichen werden. Die Farbtemperatur kann den äußeren Gegebenheiten angepasst werden. Des Weiteren ist denkbar, Lichtfarben zu ergänzen. Vor diesem Hintergrund könnte eine Farbtemperatur als Sollvorgabe eingestellt sein. Das Tageslicht würde dann gemessen und mit der Sollvorgabe abgeglichen. Bei jeder Abweichung von der Sollvorgabe würde der notwendige Bedarf an künstlichem Licht ermittelt, um die Intensität und Farbtemperatur des Lichts, welches in einen Raum einfallen soll, in optimaler Weise einzustellen.
  • Vor diesem Hintergrund ist von Bedeutung, dass das Tageslicht einen großen Einfluss auf den menschlichen Körper nimmt. Insbesondere wird auf den Kortisol-Spiegel und den Melatoninspiegel des menschlichen Körpers Einfluss genommen. Insoweit hat die Farbtemperatur einen wesentlichen Einfluss auf die menschliche Aktivität und damit auch auf die Konzentration des Menschen.
  • Durch die Steuereinheit und / oder den Farbsensor kann die Beleuchtungsvorrichtung auch losgelöst bzw. unabhängig von der Intensität des Tageslichts bzw. des Sonnenlichts und dessen Farbtemperatur eingestellt werden.
  • In der Scheibe könnte eine Einkoppelnut ausgebildet sein, welche von zwei Lenkrippen gesäumt ist. Durch diese Ausgestaltung wird ein Abstrahlprofil einer Lichtquelle, insbesondere ein Lambertsches Abstrahlprofil, in effektiver Weise in die Scheibe eingekoppelt. Durch die zwei Lenkrippen wird ein Lichtkanal geschaffen, durch den künstliches Licht der Lichtquelle zum Grund der Einkoppelnut geführt werden kann. Die zwei Lenkrippen können des Weiteren als Standbeine auf einer Trägereinrichtung und / oder einer Platine abgestützt sein und / oder auf dieser aufliegen. Bevorzugt können an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe Einkoppelnuten angeordnet sein.
  • In der Scheibe könnte eine Kollimatorlinse ausgebildet sein oder der Scheibe könnte eine Kollimatorlinse zugeordnet sein. Durch die Kollimatorlinse wird Licht, welches von der Lichtquelle in einer Vielzahl von Richtungen abgestrahlt wird, parallelisiert und in die Scheibe eingekoppelt, um in dieser geführt zu werden. Bevorzugt ist die Kollimatorlinse in die Scheibe integriert und am Grund der Einkoppelnut ausgebildet. Die Kollimatorlinse ist mit einem konvex ausgebildeten Abschnitt der künstlichen Lichtquelle zugewandt.
  • Die Scheibe könnte zumindest zwei zueinander geneigte Ebenen und / oder eine Keilform und / oder mehrere keilförmige Abschnitte und / oder mehrere sich in einer Richtung verjüngende Abschnitte aufweisen. Durch diese Ausgestaltungen kann künstliches Licht mit einem hohen Wirkungsgrad nur auf einer Seite der Schreibe ausgekoppelt werden. Ebenen der Scheibe sind derart zueinander geneigt, dass Licht an einer Ebene reflektiert und auf der Seite der gegenüberliegenden Ebene aus der Scheibe ausgekoppelt wird.
  • Die Scheibe könnte mindestens ein Kunstlichtprisma oder mehrere Kunstlichtprismen oder funktionell ähnliche Strukturen aufweisen, welche auf der Seite der Scheibe angeordnet oder ausgebildet ist bzw. sind, welche der Seite der Scheibe gegenüberliegt, auf der das künstliche Licht auskoppelbar ist. Hierdurch kann künstliches Licht durch Totalreflexion aus der Scheibe gerichtet ausgekoppelt werden.
  • Es könnte eine weitere Scheibe vorgesehen sein, in welche natürliches Licht einkoppelbar ist. Durch diese konkrete Ausgestaltung wird eine Beleuchtungsvorrichtung geschaffen, bei welcher zwei Scheiben vorgesehen sind. Von außen nach innen betrachtet wäre die weitere Scheibe als tageslichtlenkende Scheibe der Scheibe, welche künstliches Licht auskoppelt, vorgeschaltet. Die tageslichtlenkende Scheibe wäre einem Außenbereich zugewandt.
  • Das natürliche Licht scheint auf die tageslichtlenkende Scheibe, insbesondere auf deren volle Fläche. Durch geeignete Strukturen wird das natürliche Licht aus der tageslichtlenkenden Scheibe ausgekoppelt und bevorzugt an eine Decke gerichtet.
  • Zum Einkoppeln des natürlichen Lichts in die tageslichtlenkende Scheibe werden zwar nicht unbedingt Strukturen benötigt, jedoch könnte das natürliche Licht durch mindestens eine Linse oder eine Linsenstruktur einkoppelbar sein. Durch eine Linse oder eine Linsenstruktur, welche auf einer Seite der Scheibe aufgebracht ist, kann natürliches Licht in geeigneter Weise gebündelt und in die weitere Scheibe eingekoppelt oder eingestrahlt werden.
  • Das natürliche Licht könnte durch Prismen oder Strukturen gerichtet auskoppelbar sein. Die Auskopplung des natürlichen Lichts kann durch Prismen, insbesondere durch Mikroprismen, erfolgen. Die Prismen oder Mikroprismen könnten in die weitere Scheibe integriert sein und als Struktur auf deren Oberfläche bzw. auf einer Seite ausgebildet sein, auf der das natürliche Licht ausgekoppelt wird.
  • Der Abstrahlwinkel des künstlichen Lichts könnte mit dem von natürlichem Licht übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen, welches die Scheibe durchdringt und/ oder aus dieser ausgekoppelt wird. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann natürliches Licht gemeinsam mit künstlichem Licht in einen Raum, insbesondere einen Innenraum, abgestrahlt werden. Des Weiteren kann das natürliche Licht durch das künstliche Licht derart ergänzt werden, dass Personen im Raum eine einheitliche und weitgehend homogene Beleuchtung wahrnehmen. Insbesondere kann künstliches Licht an die Decke eines Raumes gestrahlt werden. Es ist auch denkbar, das künstliche Licht in andere Bereiche eines Raumes abzustrahlen. Ein Abstrahlwinkel kann anwendungsabhängig gewählt werden.
  • Eine Anordnung könnte eine Beleuchtungsvorrichtung der hier beschriebenen Art und eine Nachrüsteinrichtung umfassen, welche an einer Wand oder Fassade befestigbar ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung mit der Nachrüsteinrichtung verbunden ist. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann an einer Wand oder Fassade ein Montageprofil montiert werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann dann an diesem Montageprofil aufgehängt werden. Das Montageprofil kann derart ausgeformt sein, dass ein unbeabsichtigtes Herausspringen oder Herabfallen der Beleuchtungsvorrichtung bei Vibrationen oder Stößen vermieden ist. Es können überdies Schraubverbindungen, insbesondere unter Verwendung von Madenschrauben, vorgesehen sein, um die Beleuchtungsvorrichtung an dem Montageprofil zu fixieren.
  • Die hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung könnte zum Übermitteln von Informationen oder zum Darstellen von Bildern verwendet werden. Insbesondere ist denkbar, die Beleuchtungsvorrichtung als großflächiges Deckenfenster auszugestalten, auf welchem Lichtszenen abgebildet werden. Dies ist insbesondere in Museen oder Veranstaltungssälen denkbar.
  • Durch die hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung kann auf Deckenleuchten verzichtet werden. Hierdurch können Kosten eingespart werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Scheibe aufweisen, welche aus PMMA, Glas, Polycarbonat oder einem ähnlichen Werkstoff gefertigt ist. Durch eine Prägetechnik oder eine Lasertechnik können Mikroprismen oder ähnliche Strukturen in die Scheibe und/ oder die weitere Scheibe eingebracht werden.
  • Die hier beschriebene Scheibe kann verwendet werden, um in Fenster oder Fassaden, insbesondere als tageslichtlenkendes Element, integriert zu werden.
  • Die hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung ist bevorzugt als Fenster ausgestaltet. Sie kann in Fassadensysteme, insbesondere in Neubauten, integriert werden.
  • In den nachfolgenden Figuren der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung dargestellt.
  • In der Zeichnung zeigen
  • 1 eine Schnittansicht des unteren Teils einer als Fenster ausgestalteten Beleuchtungsvorrichtung, wobei hier zwei Scheiben in einem Tragprofil aufgenommen sind,
  • 2 zeigt den oberen Teil der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1, wobei 1 und 2 zeigen, dass zwei Trägereinrichtungen mit künstlichen Lichtquellen einander gegenüberliegen,
  • 3 in einer Schnittansicht einen Schnitt durch die Scheibe, welcher orthogonal zu den Schnittansichten gemäß 1 und 2 gezogen ist,
  • 4 eine schematische Schnittansicht einer Einkoppelnut, welche von Lenkrippen gesäumt ist, wobei am Nutgrund eine Kollimatorinse ausgebildet ist, welche in die Scheibe integriert ist,
  • 5 eine schematische Ansicht einer Scheibe, welche keilförmig ausgebildet ist und mehrere sich in einer Richtung verjüngende Abschnitte aufweist,
  • 6 eine Schnittansicht einer Scheibe, welche mehrere sich in einer Richtung verjüngende Abschnitte aufweist, wobei zwischen den sich in einer Richtung verjüngenden Abschnitten Abschnitte konstanter Dicke angeordnet sind,
  • 7 eine Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung, welche zwei Scheiben aufweist, die in einem gemeinsamen Tragprofil aus Aluminium aufgenommen sind,
  • 8 in der rechten Ansicht eine Schnittansicht einer Scheibe, welche zwei übergeordnete keilförmige Abschnitte aufweist, und in der linken Ansicht eine Draufsicht auf die Scheibe der rechten Ansicht, wobei Verstärkungen dargestellt sind, welche die Scheibe im Bereich ihrer mittigen Verjüngung stabilisieren,
  • 9 eine Schnittansicht eines oberen Teils einer Beleuchtungsvorrichtung, wobei hier dargestellt ist, dass die Beleuchtungsvorrichtung über ein Montageprofil an einer Fassade befestigt ist und wobei die Lenkrippen einer Einkoppelnut unmittelbar auf einer Trägereinrichtung anliegen, und
  • 10 eine Draufsicht auf eine Trägereinrichtung, auf welcher abwechselnd LEDs unterschiedlicher Farbe angeordnet sind, wobei zwischen den LEDs Silikonkissen angeordnet sind.
  • 1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 1, nämlich ein Fenster, zum Ausleuchten von Räumen, insbesondere von Innenräumen, mit natürlichem und künstlichem Licht, umfassend mindestens eine transparente Scheibe 2 und mindestens eine künstliches Licht emittierende Lichtquelle 3, wobei das künstliche Licht der Lichtquelle 3 in die Scheibe 2 einkoppelbar ist, wobei das künstliche Licht der Lichtquelle 3 in der Scheibe 2 führbar oder lenkbar ist, und wobei das künstliche Licht aus der Scheibe 2 gerichtet auskoppelbar ist. Die Scheibe 2 ist in einem Tragprofil 4 aufgenommen, wobei die Lichtquelle 3 in das Tragprofil 4 integriert oder mit diesem verbunden ist. Das Tragprofil 4 ist aus Aluminium gefertigt.
  • Die Lichtquelle 3 ist auf einer Trägereinrichtung 5, nämlich einer Platine, angeordnet, welche in das Tragprofil 4 eingebracht und mit diesem verbunden ist. Der Scheibe 2 und der Trägereinrichtung 5 sind elastische Stützelemente 6 zugeordnet. Die elastischen Stützelemente 6 sind als Silikonkissen ausgebildet. Die Trägereinrichtung 5 liegt auf einer plattenähnlichen Struktur des Tragprofils 4 an, welche eine Dicke von 2,5 mm aufweist. Hierdurch kann Wärme der Trägereinrichtung 5, die durch das Leuchten der Lichtquellen 3 entsteht, an das Tragprofil 4 abgeführt werden.
  • 2 zeigt den oberen Teil der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß 2. Dort ist dargestellt, dass die Lichtquellen 3 an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe angeordnet sind. Der Trägereinrichtung 5 gemäß 1 liegt die Trägereinrichtung 5 gemäß 2 gegenüber. Die Lichtquellen 3 der Trägereinrichtungen 5 gemäß 1 und 2 sind als LEDs ausgestaltet.
  • Die Versorgung der LEDs erfolgt durch Standardtreiber. Sowohl die Trägereinrichtung 5 als auch die Scheibe 2 werden durch ein Tragprofil 4 aufgenommen oder gehalten, welches aus Aluminium gefertigt ist. Bei dem Tragprofil 4 handelt es sich um ein Standpressprofil, welches zur Aufnahme der Trägereinrichtungen 5, einer internen Verkabelung, einer Aufnahme von Eckverbindern und einer Aufnahme einer Nachrüsteinrichtung geeignet ist. Das Tragprofil 4 ist des Weiteren derart konzipiert, dass es die Wärme, welche durch das Leuchten der LEDs erzeugt wird, in geeigneter Weise abführen kann.
  • Die LEDs werden durch eine nicht gezeigte Steuereinheit und einen Farbsensor derart angesteuert, dass die Farbtemperatur und Intensität des künstlichen Lichts variabel einstellbar ist. Die Farbtemperatur und die Intensität des künstlichen Lichts kann auch in Abhängigkeit vom natürlichen Licht geregelt werden.
  • Die Farbtemperatur und Intensität kann auch in Abhängigkeit von Vorgaben eingeregelt werden.
  • Es ist auch denkbar, einen künstlichen zirkadianen Rhythmus vorzusehen, durch welchen die Regelung der Farbtemperatur und der Intensität erfolgt.
  • 3 zeigt in einer Schnittansicht einen Schnitt durch die Scheibe 1, welcher orthogonal zu den Schnittansichten gemäß 1 und 2 gezogen ist. Der Schnitt verläuft durch eine Kante des Tragprofils 4, an welcher keine Lichtquellen 3 vorgesehen sind. Im Tragprofil 4 ist ein Kabelraum 19 ausgebildet. Des Weiteren ist ein Streifen 20 vorgesehen, welche einen Scheibenanschlag und/ oder einen Sichtschutz bildet.
  • 4 zeigt in einer schematischen Detailansicht, dass in der Scheibe 2 eine Einkoppelnut 7 ausgebildet ist, welche von zwei Lenkrippen 8 gesäumt ist. Im Nutgrund der Einkoppelnut 7 ist in der Scheibe 2 eine Kollimatorlinse 9 ausgebildet. Die Einkoppelnut 7 nebst Lenkrippen 8 und Kollimatorlinse 9 bilden lichtlenkende Mittel, mit welchen das Licht der Lichtquelle 3, nämlich einer LED, parallelisiert in die Scheibe 2 geführt oder gelenkt wird. Die Lenkrippen 8 weisen an ihren Außenbereichen polierte und/ oder verspiegelte Flächen 22 auf.
  • Die Lichtquelle 3 weist eine flächige Dimension von 3 × 3 mm bezogen auf die Lichtabstrahlfläche auf und strahlt das künstliche Licht gemäß einem Lambertschen Profil ab. Die lichtlenkenden Mittel parallelisieren das Licht innerhalb der Scheibe 2. Die Lenkrippen 8 sind aus der Scheibe 2 herausgefräst. Die Lenkrippen 8 dienen als Standbeine für die Scheibe 2. Die Kollimatorlinse 9 ist ebenfalls aus der Scheibe 2 herausgefräst.
  • 5 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Scheibe 2a, eine Kollimatorlinse 9 und eine künstliche Lichtquelle 3. Die Scheibe 2a weist zwei zueinander geneigte Ebenen 10, 11, abschnittsweise eine Keilform und mehrere sich in einer Richtung verjüngende Abschnitte 12 auf. In dieser Richtung nimmt die Dicke der Scheibe 2a bis zu einer dünnsten Stelle, nämlich einer mittigen Verjüngung, hin ab. Anhand eines Strahlengangs ist dargestellt, wie das künstliche Licht der Lichtquelle 3 von der Kollimatorlinse 9 parallelisiert und in der Scheibe 2a geführt wird. Innerhalb der Scheibe 2a werden die Lichtstrahlen 13 durch Totalreflektion an Kunstlichtprismen 11a reflektiert und auf einer dem Raum bzw. Innenraum zugewandten Seite der Scheibe 2a ausgekoppelt. Die Lichtstrahlen 13 werden unter einem bestimmten Abstrahlwinkel 14 aus der Scheibe 2a ausgekoppelt. Der Abstrahlwinkel 14 wird mit der Ebene 10 eingeschlossen, welche senkrecht orientiert ist.
  • 6 zeigt eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Scheibe 2‘a, welche im Wesentlichen einen nichtkeilförmigen Aufbau aufweist. Die Scheibe 2‘a ist im Wesentlichen gleichmäßig dick, aber auf einer Seite gezahnt ausgebildet. Die Scheibe 2‘a weist sich verjüngende Abschnitte 12‘ auf, an deren Kunstlichtprismen 11’a das Licht durch Totalreflektion reflektiert und aus der Scheibe 2‘a analog zu 5 ausgekoppelt wird. Die Kollimatorlinse 9 ist hier schräg zu einer Kante bzw. zu einem Kantenstreifen der Scheibe 2‘a orientiert.
  • Die Scheibe 2a, 2‘a weist Kunstlichtprismen 11a, 11’a auf, welche auf der Seite der Scheibe 2a, 2‘a angeordnet oder ausgebildet sind, welche der Seite der Scheibe 2a, 2‘a gegenüberliegt, auf der das künstliche Licht auskoppelbar ist. Die Kunstlichtprismen 11a, 11’a sind in die Scheibe 2a, 2‘a eingeprägt.
  • 5 und 6 zeigen, dass das einfallende natürliche Licht durch zusätzliche Prismen 21 gerichtet aus der Scheibe 2a, 2‘a auf der Seite auskoppelbar ist, auf der auch das Licht der künstlichen Lichtquelle 3 auskoppelbar ist. So kann das natürliche Licht gemeinsam mit dem künstlichen Licht in einen Raum, insbesondere einen Innenraum, gerichtet abgestrahlt werden. Die Prismen 21 sind auf der Seite der Scheibe 2a angeordnet, auf der das künstliche und natürliche Licht aus der Scheibe 2a austreten, um in den Raum abgestrahlt zu werden.
  • Die Kunstlichtprismen 11a, 11’a sind auf der Seite der Scheibe 2a, 2‘a angeordnet und ausgebildet, auf welcher das natürliche Licht eintritt. Dies ist auch bei der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß 1 und 2 der Fall, wobei dort keine Prismen 21 an der Scheibe 2 angeordnet sind, weil der Scheibe 2 eine weitere tageslichtlenkende Scheibe 15 mit Prismen 21 vorgeschaltet ist.
  • 7 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 1‘‘, bei welcher eine weitere Scheibe 15 vorgesehen ist, in welche natürliches Licht einkoppelbar ist. Die weitere Scheibe 15 ist dem Raum abgewandt, in welchen das natürliche Licht und das künstliche Licht abgestrahlt werden sollen. Sowohl die Scheibe 2 als auch die weitere Scheibe 15 sind in einem Tragprofil 4 aufgenommen. Im Tragprofil 4 sind Trägereinrichtungen 5 eingebracht, welche die künstlichen Lichtquellen 3 tragen. Die Scheibe 2 ist dem Raum zugewandt, in welchen das natürliche Licht und das künstliche Licht abgestrahlt werden sollen. Die Einkopplung des natürlichen Lichts in die weitere Scheibe 15 kann durch mindestens eine optionale und daher nicht gezeigte Linsenstruktur erfolgen. Die Auskopplung des natürlichen Lichts erfolgt durch Prismen 21, nämlich durch Mikroprismen.
  • Hier sind auf der Scheibe 2 keine Prismen 21 ausgebildet. Das natürliche Licht, welches durch die weitere Scheibe 15 in Richtung einer Decke gelenkt wird, geht durch die Scheibe 2 hindurch. Etwa 20% der Oberfläche der Scheibe 2 sind mit Strukturen belegt, so dass nur ein geringes weiteres Ablenken des natürlichen Lichts erfolgt.
  • Mehrere Mikroprismen können in Form von ausgeprägten oder durch Laser aufgebrachten Strukturen auf der auskoppelnden Seite 16 der weiteren Scheibe 15 ausgebildet sein. Vorteilhaft sind die Strukturen in das Material der weiteren Scheibe 15 eingebracht und in dieser integriert ausgebildet. Die Strukturen oder Prismen 21 können Zylinder, Kugeln, Pyramiden, lineare Strukturen oder Zapfen umfassen.
  • Der Abstrahlwinkel 14 des künstlichen Lichts stimmt mit dem vom natürlichen Licht überein, welches die Scheibe 2 durchdringt und aus dieser gemeinsam mit dem künstlichen Licht ausgekoppelt wird.
  • 8 zeigt in der linken Ansicht eine Draufsicht auf die Scheibe 2, welche mit Verstärkungen 17 versehen ist. In der rechten Ansicht der 8 ist die Scheibe 2 in einer Seitenansicht dargestellt, aus der die abschnittsweise Keilform der Scheibe 2 hervorgeht.
  • Konkret weist die Scheibe 2 zwei übergeordnete keilförmige Abschnitte auf, welche an einem verjüngten Bereich mit ihren dünneren Enden ineinander münden. Im verjüngten Bereich sind die Verstärkungen 17 in Form von sich länglich erstreckenden Rippen ausgebildet. Die Verstärkungen 17 sind in einem Abstand A von 100 mm zueinander verteilt über die Fläche der Scheibe 2 angeordnet. Die Verstärkungen 17 sind aus dem Material, aus dem die Scheibe 2 gefertigt ist, herausgebildet.
  • 9 zeigt eine weitere Beleuchtungsvorrichtung 1‘, bei welcher die Scheibe 2 unmittelbar an einer Trägereinrichtung 5‘ anliegt. Die Lenkrippen 8 liegen unmittelbar an der Trägereinrichtung 5‘ an und sind nicht auf Stützelementen 6, wie in 1 und 2 dargestellt, abgestützt.
  • 9 zeigt auch eine Anordnung, welche eine Beleuchtungsvorrichtung 1‘ und eine Nachrüsteinrichtung 18 umfasst. Die Nachrüsteinrichtung 18 ist an einer Wand oder Fassade befestigbar. Die Nachrüsteinrichtung 18 ist als mehrfach gebogenes Wandprofil ausgebildet, auf welches die Beleuchtungsvorrichtung 1‘ als Gesamtsystem aufhängbar ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 1‘ ist mit der Nachrüsteinrichtung 18 verbunden. Der untere Teil der Beleuchtungsvorrichtung 1‘ kann zusätzlich oder allein über Magnete an der Fassade gehalten werden.
  • 10 zeigt in einer Draufsicht eine Trägereinrichtung 5, auf der verschiedenfarbige Lichtquellen 3 in abwechselnder Abfolge angeordnet sind. Die Reihe der Lichtquellen 3 wird durch Stützelemente 6 unterbrochen, welche im Abstand von 100 mm zueinander angeordnet sind. Die Stützelemente 6 sind als Silikonkissen ausgestaltet. Auf einer Trägereinrichtung 5 sind insoweit verschiedenfarbige Lichtquellen 3 vorgesehen, wobei diese Lichtquellen 3 abwechselnd angeordnet sind.
  • Die Trägereinrichtung 5 ist in 100 mm-Schritten skalierbar, wobei sich deren Aufbau wiederholt. An einer Trägereinrichtung 5 sind nur auf einer Seite Anschlüsse vorgesehen, welche durch geeignete Führung von Leiterbahnen alle auf der Trägereinrichtung 5 vorhandenen Lichtquellen 3 versorgen können. Die Trägereinrichtung 5 ist bevorzugt als längliche Platine ausgestaltet, welche in das Tragprofil 4 aus Aluminium eingeschoben werden kann.
  • Durch die hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung 1, 1‘, 1‘‘ ist eine Lichtlenkung von natürlich einfallendem Sonnenlicht an die Decke eines Raumes, zusätzlich aber auch in andere Bereiche eines Raumes, möglich. Das natürliche Licht kann durch künstliches Licht ergänzt werden. Es ist eine Anpassung der Farbtemperatur möglich. Oberlichter können mit Beleuchtungsvorrichtungen 1, 1‘, 1‘‘ der beschriebenen Art ausgestattet werden.
  • Es erfolgt eine Lenkung des natürlich einfallenden Sonnenlichts an die Decke des Raumes. Durch Mikroprismen kann Sonnenlicht an die Decke geleitet werden. Hierdurch wird eine Blendung vermieden und das Sonnenlicht wird genutzt, um den Raum gleichmäßig auszuleuchten.
  • Die Mikroprismen sind so ausgestaltet, dass eine konstante und fixe Ausleuchtung einer Decke in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Sonnenlichts gewährleistet ist. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, einen kleineren Teil des Sonnenlichts auch in Richtung Boden zu leiten, um auch fensternahe Bereiche gut ausleuchten zu können.
  • Da nicht über den ganzen Tag die gleichen Lichtverhältnisse herrschen, diese aber für konzentriertes Arbeiten wünschenswert sind, wird die Beleuchtungsvorrichtung 1, 1‘, 1‘‘ mit mindestens einer Lichtquelle 3 ausgerüstet, welche künstliches Licht abstrahlt. Die Lichtquelle 3 strahlt seitlich, nämlich an Kantenstreifen, in die Scheibe 2 ein. Das künstliche Licht wird, ebenso wie das natürliche Licht, umgelenkt und kann somit dieses ergänzen.
  • Mittels einer Steuereinheit und / oder einem Farbsensor wird der Bedarf an künstlichem Licht ermittelt und in die Scheibe 2 eingestreut, so dass eine Mindestbeleuchtungsstärke von 500 Lux gewährleistet werden kann.
  • Der menschliche Rhythmus wird insbesondere von der Sonne beeinflusst. Dabei spielt nicht nur die Intensität des Sonnenlichts eine Rolle, sondern auch die Farbtemperatur. Kälteres Licht, nämlich Licht mit einer Farbtemperatur von etwa 6000 K, fördert die Bildung von Kortisol, welches aktivierend auf den menschlichen Körper wirkt. Wärmeres Licht, nämlich Licht einer Farbtemperatur von etwa 3000 K, lässt den Melatoninspiegel, nämlich ein Schlafhormon, ansteigen.
  • Die Farbtemperatur des Lichts hat einen bedeutenden Einfluss auf die menschliche Aktivität und damit auf die Konzentration. Durch eine dynamische Steuerung der Farbtemperatur lässt sich die Aktivität des Menschen beeinflussen.
  • Durch die Integration von zwei verschiedenfarbigen Lichtquellen 3 in die Beleuchtungsvorrichtung 1, 1‘, 1‘‘ und einer passenden Ansteuerung ist es möglich, die Farbtemperatur stufenlos auf einen gewünschten Wert einzustellen. Durch die Steuereinheit und / oder einen Farbsensor kann die Lichtfarbe des einfallenden Sonnenlichts ermittelt werden. Die Beleuchtungsvorrichtung 1, 1‘, 1‘‘ kann die Lichtfarbe des Sonnenlichts messen und das ergänzende künstliche Licht exakt auf diesen Wert des Sonnenlichts einstellen. Hierdurch wird ein Beleuchtungssystem durch den tatsächlichen Tageslichtverlauf geführt, wobei der Farbsensor für ein konstantes Beleuchtungsniveau sorgt. Verschattungen, insbesondere durch Wolken, werden durch die Beleuchtungsvorrichtung 1, 1‘, 1‘‘ ausgeglichen, und die Farbtemperatur passt sich den äußeren Gegebenheiten an.
  • Es kann auch eine Farbtemperatur als Sollvorgabe eingestellt werden. Hier wird das Tageslicht gemessen und mit der Sollvorgabe abgeglichen. Bei einer Abweichung wird der Bedarf an künstlichem Licht ermittelt und eine Mischung aus Tageslicht und künstlichem Licht im Hinblick auf Intensität und Farbtemperatur eingestellt, um die Sollvorgabe zu erfüllen.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 1, 1‘, 1‘‘ kann vollkommen losgelöst vom Tageslicht und dessen Farbtemperatur eingestellt werden. Das Abstrahlprofil der Lichtquellen 3 kann an den Seiten, an denen sie an der Scheibe 2 angeordnet sind, separat eingestellt werden. Bevorzugt ist Streulicht nur minimal vorhanden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1‘, 1‘‘
    Beleuchtungsvorrichtung
    2, 2a, 2‘a
    Scheibe
    3
    Lichtquelle
    4
    Tragprofil
    5, 5‘
    Trägereinrichtung
    6
    Stützelement
    7
    Einkoppelnut
    8
    Lenkrippe
    9
    Kollimatorlinse
    10
    Ebene
    11
    Ebene
    11a, 11‘a
    Kunstlichtprisma
    12, 12‘
    sich in eine Richtung verjüngender Abschnitt
    13
    Lichtstrahl
    14
    Abstrahlwinkel
    15
    weitere Scheibe
    16
    Seite zum Auskoppeln des natürlichen Lichts
    17
    Verstärkung
    18
    Nachrüsteinrichtung
    19
    Kabelraum
    20
    Streifen
    21
    Prisma
    22
    polierte und/ oder verspiegelte Fläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202010012228 U1 [0002]

Claims (19)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (1, 1‘, 1‘‘) zum Ausleuchten von Räumen mit natürlichem und künstlichem Licht, umfassend mindestens eine Scheibe (2, 2a, 2‘a) und mindestens eine künstliches Licht emittierende Lichtquelle (3), wobei das künstliche Licht der Lichtquelle (3) in die Scheibe (2, 2a, 2‘a) einkoppelbar ist, wobei das künstliche Licht der Lichtquelle (3) in der Scheibe (2, 2a, 2‘a) führbar oder lenkbar ist und wobei das künstliche Licht aus der Scheibe (2, 2a, 2‘a) gerichtet auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2, 2a, 2‘a) in einem Tragprofil (4) aufgenommen ist, wobei die Lichtquelle (3) in das Tragprofil (4) integriert oder mit diesem verbunden ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einfallende natürliche Licht durch Prismen (21) gerichtet aus der Scheibe (2, 2a, 2‘a) auf der Seite auskoppelbar ist, auf der auch das Licht der künstlichen Lichtquelle (3) auskoppelbar ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) auf einer Trägereinrichtung (5, 5‘) und / oder einer Platine angeordnet ist, welche in das Tragprofil (4) eingebracht und / oder mit diesem verbunden ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibe (2, 2a, 2‘a) und / oder der Trägereinrichtung (5) elastische und / oder zumindest teilweise elastische Stützelemente (6) zugeordnet sind.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei verschiedenfarbige Lichtquellen (3) vorgesehen sind.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (3) an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe (2, 2a, 2‘a) angeordnet sind.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (3) als LED oder lichtemittierende Diode ausgestaltet ist.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit und / oder ein Farbsensor vorgesehen ist bzw. sind.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Scheibe (2, 2a, 2‘a) eine Einkoppelnut (7) ausgebildet ist, welche von zwei Lenkrippen (8) gesäumt ist.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Scheibe (2, 2a, 2‘a) eine Kollimatorlinse (9) ausgebildet ist oder dass der Scheibe (2, 2a, 2‘a) eine Kollimatorlinse (9) zugeordnet ist.
  11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2, 2a, 2‘a) zumindest zwei zueinander geneigte Ebenen (10, 11) und/ oder eine Keilform und/ oder mehrere keilförmige Abschnitte und/ oder mehrere sich in einer Richtung verjüngende Abschnitte (12, 12‘) aufweist.
  12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2, 2a, 2‘a) Kunstlichtprismen (11a, 11’a) aufweist, welche auf der Seite der Scheibe (2, 2a, 2‘a) angeordnet oder ausgebildet sind, welche der Seite der Scheibe (2, 2a, 2‘a) gegenüberliegt, auf der das künstliche Licht auskoppelbar ist.
  13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Scheibe (15) vorgesehen ist, in welche natürliches Licht einkoppelbar ist.
  14. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das natürliche Licht durch mindestens eine Linsenstruktur einkoppelbar ist.
  15. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das natürliche Licht durch Prismen (21) oder lineare Strukturen gerichtet auskoppelbar ist.
  16. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstrahlwinkel (14) des künstlichen Lichts mit dem von natürlichem Licht übereinstimmt, welches die Scheibe (2, 2a, 2‘a) durchdringt.
  17. Anordnung, umfassend eine Beleuchtungsvorrichtung (1, 1‘, 1‘‘) nach einem der voranstehenden Ansprüche und eine Nachrüsteinrichtung (18), welche an einer Wand oder Fassade befestigbar ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1, 1‘, 1‘‘) mit der Nachrüsteinrichtung (18) verbunden ist.
  18. Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung (1, 1‘, 1‘‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Übermitteln von Informationen oder zum Darstellen von Bildern.
  19. Verwendung einer Scheibe (2, 2a, 2’a) als tageslichtlenkendes Element.
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