DE102017216580A1 - Bionische Sonnenschutzvorrichtung - Google Patents

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DE102017216580A1
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Ralf Schmierer
Arnold Stadtler
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Abstract

Es wird eine Sonnenschutzvorrichtung (4) zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche beschrieben, wobei die Sonnenschutzvorrichtung (4) ein lichtdurchlässiges Bauteil (16) mit einer Oberfläche (17) und einer Anzahl auf der Oberfläche (17) rasterförmig angeordneter Flächenelemente (8, 9), die dazu ausgelegt sind ihren Transmissionsgrad zu verändern, umfasst. Die Sonnenschutzvorrichtung (4) umfasst mindestens eine Vorrichtung zur Bestimmung der Strahlungsintensität der Sonnenlichteinstrahlung (2), mindestens eine Vorrichtung zur Bestimmung der Einstrahlungsrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) und mindestens eine Steuereinrichtung (10), wobei die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität und der Einstrahlungsrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) den Transmissionsgrad einer ausgewählten Anzahl der Flächenelemente (8, 9) zu verringern, sodass die ausgewählten Flächenelemente (8, 9) ein Muster erzeugen, welches in Abhängigkeit von der Einstrahlrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) veränderbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sonnenschutzvorrichtung zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Sonnendach und ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben einer Sonnenschutzvorrichtung zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche.
  • Bisher verwendete Sonnendächer, insbesondere Sonnendächer für Kraftfahrzeuge, bieten dem Nutzer ein festgelegtes Beschattungsniveau und eine durch die Ausgestaltung des Sonnendachs festgelegte Wärmeübertragung. Insbesondere im Zusammenhang mit Sonnendächern für Fahrgasträume wird dies von vielen Fahrgästen und Nutzern als unkomfortabel empfunden. Es besteht beispielsweise immer der Konflikt, dass es entweder zu warm oder zu hell ist.
  • In dem Dokument US 8,102,586 B2 wird ein automatisch elektronisch gesteuertes Fensterbeschattungssystem für Häuser und Fahrzeuge beschrieben, wobei das Fenster oder die Fenster teilweise in Abhängigkeit von der Lichtintensität und der Einstrahlungsrichtung abgetönt werden.
  • Vor dem dargestellten Hintergrund besteht ein Interesse an einer verbesserten Sonnenschutzvorrichtung, die den oben genannten Nachteilen begegnet. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Sonnenschutzvorrichtung zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche und ein Verfahren zum Betreiben einer Sonnenschutzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die insbesondere eine flexible Berücksichtigung der jeweils vorliegenden Lichteinstrahlungsbedingungen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Sonnenschutzvorrichtung nach Patentanspruch 1, ein Sonnendach nach Patentanspruch 8, ein Fahrzeug nach Patentanspruch 9 und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Sonnenschutzvorrichtung nach Patentanspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Sonnenschutzvorrichtung zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche umfasst ein lichtdurchlässiges Bauteil mit einer Oberfläche und einer Anzahl auf der Oberfläche rasterförmig angeordneter Flächenelemente. Die Flächenelemente sind dazu ausgelegt ihren Transmissionsgrad, insbesondere ihren Transmissionsgrad für sichtbares Licht, zu verändern. Die Sonnenschutzvorrichtung umfasst mindestens eine Vorrichtung, zum Beispiel einen Sensor, zur Bestimmung der Strahlungsintensität der Sonnenlichteinstrahlung, beispielsweise der Lichtstärke, mindestens eine Vorrichtung zur Bestimmung der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichtes und mindestens eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität und der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts den Transmissionsgrad einer ausgewählten Anzahl der Flächenelemente zu verringern, sodass die ausgewählten Flächenelemente ein Muster bilden beziehungsweise erzeugen. Die Steuereinrichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, die Flächenelemente, deren Transmissionsgrad verringert wird, so auszuwählen, dass diese ein eine Mehrzahl an dreieckigen Strukturen umfassendes Muster bilden oder erzeugen. Das Muster ist in Abhängigkeit von der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts veränderbar.
  • Die erfindungsgemäße Sonnenschutzvorrichtung hat den Vorteil, dass eine Veränderung des erzeugten Musters und der beschatteten Fläche ermöglicht wird und damit das Ausmaß der Beschattung, zum Beispiel die Intensität der Beschattung, und die Form der Beschattung an den Schattenwurf von in der Natur vorkommenden Schattenspendern, zum Beispiel an den Schattenwurf von Bäumen, angepasst werden kann. Auf diese Weise kann eine sehr organische und von einem Nutzer als angenehm empfundene Beschattung erreicht werden. Dabei wird gleichzeitig dem oben beschriebenen Problem einer entweder zu starken oder zu geringen Beschattung und einer entsprechend zu starken oder zu geringen Wärmeentwicklung begegnet.
  • Die rasterförmig angeordneten Flächenelemente können in einer Ebene nebeneinander angeordnet sein. Sie können miteinander verbunden sein. Die Flächenelemente können als Pixel-Elemente oder Mosaik-Elemente ausgestaltet sein. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt als elektronische Steuereinrichtung (ECU - Electronic Control Unit) ausgestaltet sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität, zum Beispiel der Lichtstärke, und der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts den Transmissionsgrad einer ausgewählten Anzahl der Flächenelemente zu verringern, sodass die ausgewählten Flächenelemente ein eine Mehrzahl an dreieckigen Strukturen umfassendes Muster bilden oder erzeugen. Die Steuereinrichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, die Flächenelemente, deren Transmissionsgrad verringert wird, so auszuwählen, dass diese ein eine Mehrzahl an dreieckigen Strukturen umfassendes Muster bilden oder erzeugen.
  • Die Erzeugung eines dreieckige Strukturen umfassenden Musters, insbesondere eines aus dreieckigen Strukturen gebildeten Musters, hat den Vorteil, dass es sich besonders gut zur Imitation von durch Bäume oder Sträucher erzeugten Schattenwürfen eignet. Es kann dadurch eine Beschattung realisiert werden, die sich an in der Natur vorkommenden Schattenwürfen orientiert. Auch die im Rahmen der Erfindung realisierte dynamische Anpassung, beziehungsweise die Möglichkeit einer solchen Anpassung, der Form und Gestaltung des Musters an die Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts spiegelt die in der Natur vorkommenden Veränderungen der Richtung und der Größe von Schattenwürfen wider.
  • Bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, die Dichte der ausgewählten Flächenelemente in Richtung der Projektion der Sonneneinstrahlung auf die Oberfläche zu verringern. Mit anderen Worten werden die der Sonne zugewandten Bereiche der Oberfläche 17 stärker verdunkelt. Auch dies ist an dem natürlichen Schattenwurf von Pflanzen oder Gegenständen in der Natur orientiert, wo ebenfalls die stärkste Verdunkelung an Positionen zu beobachten ist, an denen das Schatten spendende Objekt geometrisch zwischen der Sonne und dem Beobachter angeordnet ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, die Flächenelemente so auszuwählen, dass diese ein Muster erzeugen, welches den Schattenwurf eines Baumes imitiert. Dies hat den Vorteil, dass sich der Nutzer in einer natürlichen Umgebung fühlt und dies von ihm in der Regel als angenehm empfunden wird. Darüber hinaus wird durch die an der Natur orientierte Gestaltung des Schattenwurfs gleichzeitig gewährleistet, dass ein ausgewogenes Verhältnis zwischen einer hinreichenden Beschattung, beziehungsweise Verdunklung, und der mit einer Verdunklung verbundenen Wärmeentwicklung erreicht wird.
  • In einer weiteren Variante kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Flächenelemente so auszuwählen, dass diese ein fraktale umfassendes Muster erzeugen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Flächenelemente so auszuwählen, dass diese ein Muster in der Form eines Sierpinski-Dreiecks erzeugen. Die Verwendung von Fraktalen oder Fraktale umfassenden Strukturen, insbesondere von Sierpinski-Dreiecken, hat den Vorteil, dass der derartige Muster mathematisch vergleichsweise einfach umzusetzen sind und gleichzeitig natürliche Vorgänge und Entwicklungsprozesse wiederspiegeln. Zum Beispiel kann der Schattenwurf eines Baumes mit Hilfe von Fraktalen, zum Beispiel mit Hilfe eines oder mehrerer Sierpinski-Dreiecke, auf einfache Weise imitiert werden.
  • Eine Anzahl der Flächenelemente, beispielsweise alle verwendeten Flächenelemente, kann Glas und/oder elektrochromatisches Material und/oder thermochromatisches Material und/oder micro-blinds, also schaltbares Glas, umfassendes Material und/oder nanokristallines Material und/oder PDLC-Material, insbesondre PDLC-Glas, (PDLC - polymer dispersed liquid crystal) und/oder Flüssigkristall-Material umfassen. Insbesondere kann die Oberfläche der Vorrichtung mit einem LCD-Film (Flüssigkristallanzeigen-Film, LCD - liquid crystal display) überzogen sein. Mit Hilfe der genannten Materialien lässt sich die Schaltbarkeit der Flächenelemente in Bezug auf ihren Transmissionsgrad beispielhaft umsetzen.
  • Das erfindungsgemäße Sonnendach, welches insbesondere für ein Fahrzeug ausgelegt sein kann, umfasst eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung. Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder ein erfindungsgemäßes Sonnendach. In einer beispielhaften Variante kann das Fahrzeug eine Anzahl an Fensterscheiben oder Spiegeln umfassen, die mit einer oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet sind.
  • Das erfindungsgemäße Sonnendach und das erfindungsgemäße Fahrzeug haben grundsätzlich dieselben Merkmale und Eigenschaften, sowie Vorteile, wie die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung. Bei dem Fahrzeug kann es sich um Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, ein Motorrad, aber auch um ein Schiff oder ein Flugzeug handeln. Im Falle von Schiffen oder Flugzeugen kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Flächenelemente so auszuwählen, dass diese ein Muster erzeugen, welches den Schattenwurf mindestens einer Wolke imitiert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Sonnenschutzvorrichtung zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche betrifft eine Sonnenschutzvorrichtung, die ein lichtdurchlässiges Bauteil mit einer Oberfläche und einer Anzahl auf der Oberfläche rasterförmig angeordneter Flächenelemente umfasst. Dabei sind die Flächenelemente dazu ausgelegt, ihren Transmissionsgrad zu verändern, insbesondere ihren Transmissionsgrad für sichtbares Licht zu verändern. Die Flächenelemente können in einer Ebene nebeneinander angeordnet sein. Die Flächenelemente kommen miteinander verbunden sein. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Strahlungsintensität, insbesondere die Lichtstärke, der Sonnenlichteinstrahlung auf die Oberfläche bestimmt. Weiterhin wird die Richtung der Sonnenlichteinstrahlung in Bezug auf die Oberfläche bestimmt. Falls die Strahlungsintensität, insbesondere die Lichtstärke, einen Schwellenwert überschreitet, wird der Transmissionsgrad einer Anzahl an Flächenelementen verringert. Dabei wird die Anzahl der Flächenelemente in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität festgelegt und die Flächenelemente werden in Bezug auf ihre Position auf der Oberfläche so ausgewählt, dass ein Muster erzeugt wird. Das Muster wird in Abhängigkeit von der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts verändert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Verwendung einer oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Verfahren hat grundsätzlich die oben bereits beschriebenen Vorteile. Insbesondere lässt sich durch die Veränderung des erzeugten Musters in Abhängigkeit von der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts ein als natürlich empfundener Schattenwurf erzeugen. Dabei kann der Schattenwurf bevorzugt in der Natur vorkommende Schattenwürfe von Pflanzen, beispielsweise Bäumen, oder Wolken imitieren.
  • Bevorzugt werden die Flächenelemente in Bezug auf ihre Position auf der Oberfläche so ausgewählt, dass ein eine Mehrzahl an dreieckigen Strukturen umfassendes Muster erzeugt wird. In einer vorteilhaften Variante werden die Flächenelemente so ausgewählt, dass die Dichte der ausgewählten Flächenelemente in Richtung der Projektion der Richtung der Sonneneinstrahlung auf die Oberfläche abnimmt. Die Flächenelemente können grundsätzlich so ausgewählt werden, dass sie ein Muster erzeugen, welches den Schattenwurf eines Baumes imitiert. Dies wird von Nutzern als besonders angenehm empfunden und hat gleichzeitig den Vorteil, dass ein ausgewogenes Verhältnis an Beschattung und durch die Beschattung verursachter Wärmeentwicklung gebildet werden kann.
  • Die Flächenelemente werden bevorzugt so ausgewählt, dass ein Fraktale umfassendes Muster erzeugt wird. Zum Beispiel können die Flächenelemente so ausgewählt werden, dass diese ein Muster in der Form mindestens eines Sierpinski-Dreiecks erzeugen.
  • Prinzipiell können die oben beschriebenen Muster, insbesondere ein Muster, welches den Schattenwurf eines Baumes imitiert, oder ein Fraktale umfassendes Muster einerseits durch die Flächenelemente erzeugt werden, deren Transmissionsgrad verringert wurde, die also abgetönt wurden, erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, ein entsprechendes Muster durch die Flächenelemente zu erzeugen, die nicht abgetönt wurden, also deren Transmissionsgrad nicht verringert wurde. Auf diese Weise kann beispielsweise der Schattenwurf eines Baumes als negativ imitiert werden.
  • Prinzipiell können die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Flächenelemente die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung genannten Materialien umfassen.
  • Insbesondere kann die Oberfläche der Sonnenschutzvorrichtung mit einem LCD-Film (Flüssigkristallanzeigen-Film, LCD - liquid crystal display) überzogen sein.
  • Die vorliegende Erfindung bietet eine an der Natur inspirierte Ausgestaltung einer Sonnenschutzvorrichtung, die beispielsweise das Schattenmuster ähnlich dem Schattenwurf eines Baumes imitiert. Die Orientierung an in der Natur vorkommenden Schattenwürfen von natürlichen Schattenspendern vermindert die oben beschriebenen Nachteile der bisher bekannten Beschattungsvorrichtungen für transparente Oberflächen, insbesondere für Fahrzeugscheiben und Fahrzeugdächer.
  • Die Größe und die geometrische Ausgestaltung des im Rahmen der Erfindung erzeugten Schattenmusters kann dabei so angepasst werden, dass das erzeugte Muster die für den Nutzer günstigste Form in Bezug auf den erzeugten Schattenwurf aufweist. Auf diese Weise kann eine besonders günstige Mischung aus Verdunklung, zum Beispiel Abtönung, von transparenten Oberflächen und der damit verbundenen Hitzeerzeugung erreicht werden. Die in der Natur beobachtete Lichtverteilung unter einem Baum stellt ein nachahmenswertes Beispiel dar, da hier auf natürliche Weise eine Kombination aus optimaler Temperatur und gleichzeitig ausreichender Belichtung, die insbesondere ein Pflanzenwachstum ermöglicht, in natürlicher Form realisiert ist.
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Das im Folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel stellt lediglich ein Beispiel dar, welches den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränkt.
    • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Sonnenschutzvorrichtung in Form eines Sonnendaches für ein Kraftfahrzeug in einer perspektivischen Ansicht.
    • 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Oberfläche des in der 1 gezeigten Sonnendaches und den dadurch erzeugten Schattenwurf in einer perspektivischen Ansicht.
    • 3 zeigt schematisch den in der 2 gezeigten Ausschnitt der Oberfläche der Sonnenschutzvorrichtung und den dadurch erzeugten Schattenwurf jeweils in einer Draufsicht.
    • 4 zeigt schematisch die Projektion der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts auf die Oberfläche der Sonnenschutzvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
    • 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
  • Die 1 zeigt schematisch eine Sonnenschutzvorrichtung 4. Diese ist in der vorliegenden Ausführungsvariante als ein Sonnendach für ein Fahrzeug ausgestaltet. Die Sonnenschutzvorrichtung 4 kann ebenso für Fensterscheiben, Glasdächer, Glaswände, oder grundsätzlich lichtdurchlässige Fenster, Türen, Wände oder andere Bauteile verwendet werden. Im Falle einer Anwendung im Zusammenhang mit einem Fahrzeug kann es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um ein Flugzeug, ein Schiff oder ein Kraftfahrzeug 15, beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, ein Motorrad oder ein anderes Kraftfahrzeug, handeln.
  • In der in der 1 gezeigten Variante sind beispielhaft Sitze 6 eines Kraftfahrzeuges angedeutet, über denen ein nicht explizit gezeigtes Dach mit einer lichtdurchlässigen Oberfläche angeordnet ist. Das Fahrzeugdach umfasst ein Dachfenster und ist mit einer erfindungsgemäßen Sonnenschutzvorrichtung 4 ausgestaltet.
  • Die Sonnenschutzvorrichtung 4 umfasst ein lichtdurchlässiges Bauteil 16 mit einer Oberfläche 17 und einer Anzahl auf der Oberfläche 17 rasterförmig angeordneter Flächenelemente 8. Die Flächenelemente 8 sind dazu ausgelegt, ihren Transmissionsgrad zu verändern, insbesondere ihren Transmissionsgrad für sichtbares Licht zu verändern. In dem gezeigten Beispiel ist der Transmissionsgrad für das mit der Bezugsziffer 9 beispielhaft gekennzeichnete Flächenelement herabgesetzt. Das Flächenelement 9 ist also abgetönt. Durch die teilweise abgetönten, beziehungsweise in ihren Transmissionsgrad herabgesetzten, Flächenelemente 8 und 9 wird auf den Fahrzeugsitzen 6, also beispielsweise in einem Fahrgastraum, ein Schattenwurf erzeugt. Dieser ist mit der Bezugsziffer 7 gekennzeichnet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 4 umfasst weiterhin mindestens eine Vorrichtung zur Bestimmung der Strahlungsintensität der Sonnenlichteinstrahlung 2. Die Sonne ist in der 1 schematisch mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet. Die von ihr ausgehende Strahlung ist schematisch durch einen Lichtkegel 2 angedeutet. Die Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts auf die Oberfläche 17 ist mit der Bezugsziffer 3 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Die Projektion der Einstrahlungsrichtung 3 auf die Oberfläche 17 ist durch einen Pfeil mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet.
  • Die Sonnenschutzvorrichtung 4 umfasst zudem mindestens eine Vorrichtung zur Bestimmung der Einstrahlungsrichtung 3 des Sonnenlichts. Die Vorrichtung zur Bestimmung der Strahlungsintensität und die der Vorrichtung zur Bestimmung der Einstrahlungsrichtung des Sonnenlichts können jeweils einen oder mehrere Sensoren umfassen. Die Strahlungsintensität und die Einstrahlungsrichtung können zum Beispiel auch mittels einer einzigen Vorrichtung bestimmt werden. Die genannten Vorrichtungen sind in der 1 nicht gezeigt. Sie können grundsätzlich auf oder an dem Dach eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein beziehungsweise zur Anordnung auf oder an dem Dach eines Kraftfahrzeugs ausgelegt sein.
  • Die erfindungsgemäße Sonnenschutzvorrichtung 4 umfasst zudem eine in der 1 nicht gezeigte Steuereinrichtung 10 (siehe 3). Die Steuereinrichtung 10 ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität und der Einstrahlungsrichtung 3 des Sonnenlichts den Transmissionsgrad einer ausgewählten Anzahl der Flächenelemente 8 und 9 zu verringern, so dass die ausgewählten Flächenelemente 9 ein Muster bilden oder erzeugen, welches in Abhängigkeit von der Einstrahlungsrichtung 3 des Sonnenlichts veränderbar ist.
  • In der in der 1 gezeigten Variante wird durch die mit der Bezugsziffer 9 gekennzeichneten Flächenelemente ein Muster gebildet. Das gezeigte Muster umfasst eine Mehrzahl an dreieckigen Strukturen. Es ist in der Form eines Sierpinski-Dreiecks gestaltet. Es umfasst also Fraktale und stellt eine schematische Imitation des Schattenwurfs eines Baumes dar.
  • Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Dichte der ausgewählten Flächenelemente 9 in Richtung der Projektion 5 auf die Oberfläche 17, die einer Projektion der Sonneneinstrahlung 3 entspricht, abnimmt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Bereich der Oberfläche 17, der von der Sonneneinstrahlung am meisten betroffen ist, am stärksten abgedunkelt wird.
  • Die Bildung der Projektionsrichtung 5 beziehungsweise deren Ermittlung ist schematisch in der 4 gezeigt. In dem dort gezeigten Beispiel wird ausgehend von einem Lot oder einer vertikalen Linie 12 von der Sonne 1 in Richtung auf die Erde, der Einstrahlungsrichtung 3 und einer die Einstrahlungsrichtung 3 in einer horizontalen Linie 13 entlang der Oberfläche 17 ein rechtwinkliges Dreieck gebildet. Dabei gibt die Richtung der horizontalen Linie 13 auf der Oberfläche 17 die Projektionsrichtung 5 an.
  • In der 2 ist ein Ausschnitt der Oberfläche 17 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 4 in perspektivischer Ansicht vergrößert dargestellt. Weiterhin ist darunter der dadurch erzeugte Schattenwurf 7 schematisch dargestellt. Die Veränderung des Schattenwurfes 7 beziehungsweise die Veränderung des erzeugten Musters ist durch Pfeile 11 gekennzeichnet. Vorzugsweise wird das Schattenmuster basierend auf der Position der Sonne 1 oder in Abhängigkeit von der Einstrahlungsrichtung 3 und ihrer Projektion 5 auf die Oberfläche 17 verändert. Die ausgewählten Flächenelemente 9, die in ihrem Transmissionsgrad herabgesetzt wurden, können zum Beispiel bei einer Veränderung des Winkels der Einstrahlungsrichtung 3 oder ihrer Projektion 5 um eine festgelegte Anzahl an Flächenelementen in eine festgelegte Richtung 11 auf der Oberfläche 17 verschoben werden. Mit anderen Worten wird die Auswahl der Position der Flächenelemente 9, deren Transmissionsgrad herabgesetzt wird, verändert.
  • Die 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Sonnenschutzvorrichtung 4 in einer Draufsicht. Im unteren Teil der 3 ist der durch den im oberen Teil gezeigten Ausschnitt erzeugte Schattenwurf 7 in einer Draufsicht gezeigt. Es stellen die dunkel hinterlegten Flächenelemente 9 die Flächenelemente dar, an deren Transmissionsgrad verringert wurde. Die hell dargestellten Flächenelemente 8 kennzeichnen die in ihren Transmissionsgrad unveränderten Flächenelemente, also zum Beispiel die vollständig transparenten Flächenelemente. Alle Flächenelemente 8 und 9 sind mit einer Steuereinheit 10, beispielsweise einer ECU, verbunden und durch diese steuerbar, beispielsweise regelbar.
  • Die Steuereinheit 10 ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität und der Einstrahlungsrichtung 3 des Sonnenlichts 2 den Transmissionsgrad einer ausgewählten Anzahl der Flächenelemente 9 zu verringern, so dass die ausgewählten Flächenelemente 9 ein Muster erzeugen. Dabei ist das erzeugte Muster in Abhängigkeit von der Einstrahlungsrichtung 3 des Sonnenlichts 2 oder deren Projektion 5 auf die Oberfläche 17 veränderbar.
  • Im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben eine erfindungsgemäßen Sonnenschutzvorrichtung, beispielsweise eines in den 1 und 5 gezeigten Sonnendaches, wird die Strahlungsintensität der Sonneneinstrahlung auf die Oberfläche 17 bestimmt. Die Richtung der Sonneneinstrahlung 5 in Bezug auf die Oberfläche 17 wird bestimmt. Falls die Strahlungsintensität einen Schwellenwert überschreitet, wird der Transmissionsgrad einer Anzahl an Flächenelementen 9 verringert. Diese werden also abgedunkelt. Dabei wird die Anzahl der ausgewählten Flächenelemente in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität festgelegt und die Flächenelemente werden in Bezug auf ihre Position auf der Oberfläche 17 so ausgewählt, dass ein Muster erzeugt wird. Das Muster wird in Abhängigkeit von der Einstrahlungsrichtung 3 des Sonnenlichts oder deren Projektion 5 verändert. Bevorzugt wird ein oben bereits anhand der 1 bis 3 beschriebenes dreieckige Strukturen umfassendes Muster erzeugt.
  • Die Flächenelemente 8 und 9 können Glas umfassen. Weiterhin können eine Anzahl oder alle der Flächenelemente elektrochromatisches Material und/oder thermochromatisches Material und/oder micro-blinds umfassendes Material und/oder nanokristallines Material und/oder PDLC-Material und/oder Flüssigkristall-Material umfassen. Grundsätzlich kann die Oberfläche 17 mit einem LCD-Film überzogen sein, zum Beispiel mit einem elektrochromatischen LCD-Film.
  • Die 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 15. Dieses umfasst ein Dach 18 und eine als Sonnendach ausgestaltete erfindungsgemäße Vorrichtung 4.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sonne
    2
    Lichtkegel
    3
    Einstrahlungsrichtung
    4
    Sonnenschutzvorrichtung
    5
    Projektion der Einstrahlungsrichtung
    6
    Fahrzeugsitz
    7
    Schattenwurf
    8
    Flächenelement
    9
    Flächenelement
    10
    Steuereinrichtung
    11
    Veränderung des Musters
    12
    vertikale Linie
    13
    horizontale Linie
    15
    Kraftfahrzeug
    16
    lichtdurchlässiges Bauteil
    17
    Oberfläche
    18
    Fahrzeugdach
  • 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
    • US 8102586 B2 [0003]

Claims (10)

  1. Sonnenschutzvorrichtung (4) zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche, wobei die Sonnenschutzvorrichtung (4) ein lichtdurchlässiges Bauteil (16) mit einer Oberfläche (17) und einer Anzahl auf der Oberfläche (17) rasterförmig angeordneter Flächenelemente (8, 9), die dazu ausgelegt sind ihren Transmissionsgrad zu verändern, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenschutzvorrichtung (4) mindestens eine Vorrichtung zur Bestimmung der Strahlungsintensität der Sonnenlichteinstrahlung (2), mindestens eine Vorrichtung zur Bestimmung der Einstrahlungsrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) und mindestens eine Steuereinrichtung (10) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität und der Einstrahlungsrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) den Transmissionsgrad einer ausgewählten Anzahl der Flächenelemente (8, 9) zu verringern, sodass die ausgewählten Flächenelemente (8, 9) ein Muster erzeugen, welches in Abhängigkeit von der Einstrahlrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) veränderbar ist.
  2. Sonnenschutzvorrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität und der Einstrahlungsrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) den Transmissionsgrad einer ausgewählten Anzahl der Flächenelemente (8, 9) zu verringern, sodass die ausgewählten Flächenelemente (8, 9) ein eine Mehrzahl an dreieckigen Strukturen umfassendes Muster erzeugen.
  3. Sonnenschutzvorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die Dichte der ausgewählten Flächenelemente in Richtung der Projektion der Richtung, aus der die Sonneneinstrahlung kommt, auf die Oberfläche zu erhöhen.
  4. Sonnenschutzvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die Flächenelemente (8, 9) so auszuwählen, dass diese ein Muster erzeugen, welches den Schattenwurf eines Baumes imitiert.
  5. Sonnenschutzvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die Flächenelemente (8, 9) so auszuwählen, dass diese ein Fraktale umfassendes Muster erzeugen.
  6. Sonnenschutzvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die Flächenelemente (8 ,9) so auszuwählen, dass diese ein Muster in der Form eines Sierpinski-Dreiecks erzeugen.
  7. Sonnenschutzvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Flächenelemente (8, 9) Glas und/oder elektrochromatisches Material und/oder thermochromisches Material und/oder Micro-blinds umfassendes Material und/oder nanokristallines Material und/oder PDLC-Material und/oder Flüssigkristall-Material umfassen.
  8. Sonnendach, welches eine Sonnenschutzvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
  9. Fahrzeug (15), welches eine Sonnenschutzvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder ein Sonnendach nach Anspruch 8 umfasst.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Sonnenschutzvorrichtung (4) zum Beschatten einer lichtdurchlässigen Oberfläche, wobei die Sonnenschutzvorrichtung (4) ein lichtdurchlässiges Bauteil (16) mit einer Oberfläche (17) und einer Anzahl auf der Oberfläche (17) rasterförmig angeordneter Flächenelemente (8, 9), die dazu ausgelegt sind ihren Transmissionsgrad zu verändern, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsintensität der Sonnenlichteinstrahlung (2) auf die Oberfläche (17) bestimmt wird, die Richtung (3, 5) der Sonnenlichteinstrahlung (2) in Bezug auf die Oberfläche (17) bestimmt wird, falls die Strahlungsintensität einen Schwellenwert überschreitet, der Transmissionsgrad einer Anzahl an Flächenelementen (8, 9) verringert wird, wobei die Anzahl in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität festgelegt wird und die Flächenelemente (8, 9) in Bezug auf ihre Position auf der Oberfläche (17) so ausgewählt werden, dass ein Muster erzeugt wird, wobei das Muster in Abhängigkeit von der Einstrahlrichtung (3, 5) des Sonnenlichts (2) verändert wird.
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