DE10251326A1 - Light deflecting element for guiding sunlight at different solar altitudes, has diffraction holograms arranged one behind the other for directing light from various incidence directions to common target region - Google Patents

Light deflecting element for guiding sunlight at different solar altitudes, has diffraction holograms arranged one behind the other for directing light from various incidence directions to common target region Download PDF

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Abstract

The element has multiple diffraction holograms (HOE1,HOE2) which respectively deflect light from a certain incident direction to an outgoing direction. The holograms are arranged one behind each other and are formed so that they deflect light from the different incident directions to the same outgoing direction or onto the same target region (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein lichtlenkendes Element mit mehreren hintereinander angeordneten Beugungshologrammen, die jeweils Licht, das aus einer bestimmten Einfallsrichtung kommt, in eine Ausfallsrichtung lenken.The invention relates to a light-directing Element with several diffraction holograms arranged one behind the other, the light that comes from a certain direction of incidence, steer in a failure direction.

Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen Licht, das aus unterschiedlichen Richtungen kommt, in eine definierte Ausfallsrichtung gelenkt werden soll oder in denen solches Licht auf einen Empfänger fokussiert werden soll. Derartige Anwendungen sind beispielsweise das Einfangen von Licht oder Wärme aus der Solarstrahlung mit Hilfe eines Strahlungsempfängers oder Absorbers, oder das Lenken von Licht, dessen Einfallsrichtung sich tageszeitlich entsprechend dem Sonnenstand ändert, unter möglichst gleichmäßigen Bedingungen in ein Gebäude. Andere Anwendungen bestehen darin, Licht, das aus unterschiedlichen Richtungen von unterschiedlichen Quellen gleichzeitig kommt, in eine gemeinsame Ausfallsrichtung oder auf einen gemeinsamen Lichtempfänger abzustrahlen.There are numerous uses in light coming from different directions into one defined direction of failure should be directed or in which such Light on a receiver to be focused. Such applications are, for example capturing light or heat the solar radiation with the help of a radiation receiver or Absorbers, or the directing of light, the direction of its incidence changes daily changes according to the position of the sun, under as even conditions as possible into a building. Other uses are light that comes from different Directions coming from different sources at the same time to emit a common direction of failure or to a common light receiver.

In DE 197 38 327 A1 ist ein Lichtstreuelement beschrieben, das in mehreren einander überlagernden Ebenen Hologrammen mit unterschiedlichen Beugungswinkeln aufweist. Jedes Hologramm ist Bestandteil einer Lichtstreuschicht. Es ist so ausgebildet, dass es Licht, das aus einer bestimmten Richtung einfällt, in eine ebenfalls bestimmte, hiervon abweichende Richtung, austreten lässt. Licht, das aus einer anderen Richtung einfällt, wird von dem Hologramm durchgelassen. Jedes Hologramm hat also eine definierte Einfallsrichtung und es lenkt nur solches Licht um, das aus dieser Einfallsrichtung einfällt. Das andere Licht wird geradlinig durchgelassen, wobei allerdings eine Dämpfung auftreten kann. Die einzelnen Lichtstreuschichten sind so aufgeteilt, dass jede Lichtstreuschicht zahlreiche Hologrammflächen mit unterschiedlichen Hologrammen enthält.In DE 197 38 327 A1 describes a light scattering element which has holograms with different diffraction angles in several superimposed planes. Each hologram is part of a light scattering layer. It is designed in such a way that light that is incident from a specific direction can be emitted in a likewise specific, different direction. Light that is incident from another direction is transmitted through the hologram. Each hologram thus has a defined direction of incidence and it only deflects light that is incident from this direction of incidence. The other light is transmitted in a straight line, although attenuation can occur. The individual light scattering layers are divided so that each light scattering layer contains numerous hologram areas with different holograms.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lichtlenkendes Element zu schaffen, das im Stande ist, Licht, das aus unterschiedlichen Richtungen kommt, in eine gemeinsame Ausfallsrichtung zu schicken oder auf einen gemeinsamen Zielbereich.The invention is based on the object to create light-directing element that is able to create light that comes from different directions, in a common failure direction to send or to a common target area.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Hiernach sind die mehreren hintereinander angeordneten Beugungshologramme derart ausgebildet, dass sie das aus den verschiedenen Einfallsrichtungen kommende Licht in dieselbe Ausfallsrichtung oder auf denselben Zielbereich lenken.This task is solved according to the invention with the Features of claim 1. According to this, the several are in a row arranged diffraction holograms designed such that they light coming from different directions of incidence into the same Direction of failure or to the same target area.

Das erfindungsgemäße lichtlenkende Element eignet sich insbesondere zur tageszeitabhängigen Lenkung des Sonnenlichts. Um das Sonnenlicht auf einen festen Lichtempfänger zu leiten, bedarf es einer ständigen Nachführung. So ist es beispielsweise bekannt, das Sonnenlicht mit Spiegeln, die einen Motorantrieb aufweisen, auf einen Solarempfänger zu reflektieren. Eine solche Nachführung wird durch das erfindungsgemäße Element entbehrlich. Andere Anwendungen ergeben sich in der Gebäudetechnik, wo das Sonnenlicht durch ein Fenster oder ein Oberlicht in die Tiefe des Gebäudes hineingelenkt werden soll. Auch hierbei ist in der Regel eine Nachführung der Lichtlenkvorrichtung mit einem Bewegungsantrieb erforderlich. Solche Bewegungsantriebe sind komplex, wartungsbedürftig und störanfällig. Die Erfindung erlaubt es, mit einem einzigen lichtlenkenden Element, das keine bewegbaren steuerbaren Teile enthält, über einen größeren Bereich des Tages die Sonnenstrahlung in den gewünschten Bereich oder die gewünschte Richtung zu lenken, unabhängig von dem Einfallswinkel.The light-directing element according to the invention is suitable especially for directing the sunlight depending on the time of day. In order to direct the sunlight onto a fixed light receiver, one is required permanent Tracking. For example, it’s known to reflect sunlight with mirrors, which have a motor drive, towards a solar receiver reflect. Such a tracking is by the element of the invention dispensable. Other applications arise in building technology where the sunlight down through a window or a skylight of the building should be directed into it. Here, too, is usually a follow-up to the Light control device with a motion drive required. Such Motion drives are complex, require maintenance and prone to failure. The Invention allows, with a single light-directing element, that contains no movable controllable parts over a larger area the sun's rays in the desired area or direction during the day to steer independently from the angle of incidence.

Während üblicherweise bei feststehenden holografischen Lichtlenkvorrichtungen die gewünschte Ausfallsrichtung nur in einem sehr kleinen Winkelbereich des Einfallswinkel von 4° erreicht wird, ermöglicht das erfindungsgemäße lichtlenkende Element einen Einfallswinkelbereich von beispielsweise 50°. Dies bedeutet, dass in diesem großen Einfallswinkelbereich das einfallende Sonnenlicht ohne mechanische Nachführung auf ein Zielgebiet konzentriert oder als paralleles Licht in eine gewünschte Richtung abgestrahlt werden kann.While usually the desired direction of failure in the case of fixed holographic light directing devices achieved only in a very small angular range of the angle of incidence of 4 ° is made possible the light-directing invention Element has an angle of incidence range of, for example, 50 °. This means, that in this big Angle of incidence the incident sunlight without mechanical tracking focused on a target area or as parallel light in a desired direction can be emitted.

Das lichtlenkende Element enthält zahlreiche hintereinander angeordnete Beugungshologramme in unterschiedlichen Schichten. Diese Schichten sind übereinander angeordnet und sie sind transparent. Jede dieser Schichten hat über die gesamte Elementfläche ein uniformes Beugungsgitter. Bei konzentrierenden Systemen können die einzelnen holografischen Elemente auch unterschiedliche Ausfallswinkel haben, die gemeinsam auf einen Fokus gerichtet sind. Die Beugungsgitter unterscheiden sich dadurch, dass sie richtungsselektiv auf unterschiedliche Einfallsrichtungen abgestimmt sind. Dagegen haben alle Beugungsgitter entweder die gleiche Ausfallsrichtung oder den gleichen Zielbereich.The light-directing element contains numerous Diffraction holograms arranged one behind the other in different Layers. These layers are on top of each other arranged and they are transparent. Each of these layers has over that entire element area a uniform diffraction grating. With concentrating systems, the individual holographic elements also different angles of reflection have a common focus. The diffraction gratings differ in that they are directionally selective to different Directions of incidence are matched. In contrast, all have diffraction gratings either the same failure direction or the same target area.

Vorzugsweise sind mindestens zwei Hologrammschichten vorhanden, insbesondere aber mindestens drei, vier oder fünf Hologrammschichten, um einen möglichst großen Einfallswinkelbereich zu erfassen. Die Einfallsrichtungen der Beugungshologramme sind so gestaffelt, dass sie sich zu einem Einfallswinkelbereich ergänzen, der lückenlos abgedeckt wird, ohne dass wesentliche Überschneidungen vorhanden sind.Preferably there are at least two Hologram layers present, but in particular at least three, four or five Hologram layers to make one possible huge To capture the angle of incidence range. The directions of incidence of the diffraction holograms are staggered so that they form an angle of incidence complete, the gapless is covered without significant overlaps.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Lenkung des Sonnenlichts bei unterschiedlichen Sonnenständen. Eine Anwendung hierbei sind Photovoltaik-Systeme, bei denen einfallendes Licht auf lichtelektrische Wandler konzentriert wird. Andere Anwendungen sind Solarkollektoren, bei denen die Strahlung auf einen Solarabsorber konzentriert wird, der ein Wärmeübertragungsmedium mit Solarenergie aufheizt. Weitere Anwendungen ergeben sich in der Gebäudetechnik zum Umlenken einfallender Lichtstrahlung in ein Gebäude derart, dass die Strahlung in einer gewünschten Ausfallsrichtung in das Gebäude eintritt. Von besonderem Interesse ist die Anpassung an den Sonnenstand für Klimazonen mit unterschiedlicher Sonnenscheindauer und die Integration des lichtlenkenden Elementes in Gebäudehüllen und Sonnenschutzvorrichtungen. Ferner kann die Anwendung für trans parente Sonnenschutzelemente entsprechend EP 0 538 728 , aber ohne mechanische Sonnennachführung, erfolgen.The invention is particularly suitable for directing the sunlight at different positions of the sun. One application here is photovoltaic systems in which incident light is concentrated on photoelectric converters. Other applications are solar collectors, in which the radiation is concentrated on a solar absorber, which heats up a heat transfer medium with solar energy. Further applications arise in building technology for deflecting incident light radiation into a building in such a way that the radiation in a desired direction of failure into the Building enters. Of particular interest is the adaptation to the position of the sun for climate zones with different sunshine duration and the integration of the light-directing element in building envelopes and sun protection devices. Furthermore, the application for transparent sun protection elements can accordingly EP 0 538 728 , but without mechanical sun tracking.

Die Erfindung ist generell für die Lenkung für Licht anwendbar, wobei unter Licht jede elektromagnetische Strahlung zu verstehen ist, also auch beispielsweise Wärmestrahlung, IR-Strahlung oder UV-Strahlung. Das erfindungsgemäße lichtlenkende Element eignet sich auch dazu, diffus einfallendes Licht in paralleles Licht umzuwandeln oder es zu konzentrieren.The invention is generally for steering for light applicable, under light any electromagnetic radiation too is to be understood, for example also heat radiation, IR radiation or UV radiation. The light-directing element according to the invention is suitable also to convert diffuse incident light into parallel light or concentrate it.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.In the following, exemplary embodiments of the Invention explained with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines lichtlenkenden Elementes, das solare Strahlung auf einen Zielbereich fokussiert, 1 1 shows a schematic illustration of a light-directing element which focuses solar radiation onto a target area,

2 eine schematische Darstellung eines lichtlenkenden Elementes, das solare Strahlung unabhängig vom Einfallswinkel in eine bestimmte Ausfallsrichtung lenkt, 2 1 shows a schematic illustration of a light-directing element which directs solar radiation in a specific direction of failure regardless of the angle of incidence,

3 eine lichtlenkende Vorrichtung an der Fassade eines Gebäudes bei vertikaler Umlenkung des Sonnenlichts, 3 a light-directing device on the facade of a building with vertical deflection of the sunlight,

4 einen Stapel mit mehreren Hologrammen für unterschiedliche Einfallswinkel und gleichen Ausfallswinkel, 4 a stack with several holograms for different angles of incidence and the same angle of reflection,

5 ein lichtlenkendes Element mit Konzentration des Lichts durch einen kreisförmigen Hologrammstapel, 5 a light-directing element with concentration of light through a circular hologram stack,

6 das Aussenden des Lichts, das aus unterschiedlichen Einfallsrichtungen kommt, in eine gemeinsame Ausfallsrichtung unter Spektralzerlegung, und 6 emitting the light coming from different directions of incidence into a common direction of emission with spectral decomposition, and

7 das Aussenden von Licht, das aus unterschiedlichen Einfallsrichtungen kommt, in dieselbe Ausfallsrichtung, wobei eine Spektralzerlegung erfolgt. 7 the emission of light coming from different directions of incidence in the same direction of emission, with a spectral decomposition taking place.

Gemäß 1 ist ein lichtlenkendes Element 10 vorgesehen, das die Strahlung der Sonne auf einen Zielbereich 11 fokussiert. Der Zielbereich 11 besteht beispielsweise aus einem Photovoltaik-Element PV, das Solarstrahlung in elektrischen Strom umwandelt.According to 1 is a light-directing element 10 provided that the sun's radiation hits a target area 11 focused. The target area 11 consists, for example, of a photovoltaic element PV, which converts solar radiation into electrical current.

Das lichtlenkende Element besteht aus mehreren im Strahlenweg hintereinander angeordneten Beugungshologrammen HOE1, HOE2, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nur zwei Beugungshologramme dargestellt sind. Die Beugungshologramme HOE1, HOE2 sind Transmissionshologramme, die jeweils aus einem Hologrammfilm oder einer Hologrammplatte bestehen können. Das lichtlenkende Element 10 weist mindestens einen transparenten Hologrammträger in Form einer Scheibe oder eines Filmes auf. Der Hologrammträger trägt eine Schicht, die beispielsweise durch Belichtung mit einem Beugungshologramm versehen ist. Es ist auch möglich, einen Film vorzusehen, auf dem durch Mehrfachbelichtung mehrere Hologramme nacheinander erzeugt worden sind. Der Hologrammträger ist hier um den Zielbereich 11 herum gekrümmt.The light-directing element consists of several diffraction holograms HOE 1 , HOE 2 arranged one behind the other in the beam path, of which only two diffraction holograms are shown here for reasons of clarity. The diffraction holograms HOE 1 , HOE 2 are transmission holograms, which can each consist of a hologram film or a hologram plate. The light-directing element 10 has at least one transparent hologram support in the form of a disk or a film. The hologram carrier carries a layer which is provided with a diffraction hologram, for example by exposure. It is also possible to provide a film on which several holograms have been generated in succession by multiple exposure. The hologram carrier is around the target area 11 curved around.

Jedes der Hologramme HOE1, HOE2 ist ein Beugungshologramm aus einem regulären (nicht bildmäßigen) Beugungsgitter. Jedem Hologramm ist ein bestimmter Einfallswinkel zugeordnet. Das Holo gramm HOE1 lenkt die Strahlung R1, die im Sonnenstand S1 auf das Hologramm H1 auftrifft, in dem Sinne um, dass diese Strahlung auf den Zielbereich 11 fokussiert wird. Strahlung, die aus anderen Einfallsrichtungen auf das Hologramm H1 auftrifft, wird geradlinig durchgelassen.Each of the holograms HOE 1 , HOE 2 is a diffraction hologram from a regular (not pictorial) diffraction grating. A specific angle of incidence is assigned to each hologram. The hologram HOE 1 deflects the radiation R 1 , which strikes the hologram H 1 in the position of the sun S 1 , in the sense that this radiation reaches the target area 11 is focused. Radiation that strikes the hologram H 1 from other directions of incidence is transmitted in a straight line.

Ändert sich der Sonnenstand im Verlauf des Tages auf Position S2, so trifft die Strahlung R2 unter einem Einfallswinkel auf die Fläche des lichtlenkenden Elements 10. Diese Strahlung wird von dem Hologramm HOE1 ohne wesentliche Ablenkung durchgelassen und von dem Hologramm HOE2 auf den Zielbereich 11 fokussiert. Auf diese Weise werden Strahlungen, die aus unterschiedlichen Einfallsrichtungen kommen, jeweils auf denselben Zielbereich konzentriert.If the position of the sun changes in the course of the day to position S 2 , the radiation R 2 strikes the surface of the light-directing element at an angle of incidence 10 , This radiation is transmitted by the hologram HOE 1 without significant deflection and by the hologram HOE 2 to the target area 11 focused. In this way, radiation coming from different directions of incidence is concentrated on the same target area.

Die Hologramme HOE1, HOE2 haben auf dem gebogenen Hologrammträger die Funktion von Sammellinsen, die auf den Zielbereich 11 fokussiert sind. Sie werden in üblichen Hologrammerzeugungstechniken hergestellt. Das Hologramm HOE1 kann in der Weise erzeugt werden, dass ein erster Strahl, der aus der Richtung des Strahles R1 einfällt, mit einem zweiten Strahl kombiniert wird, der mit einem der späteren Fokussierungsstrahlen kongruent ist. Beide Strahlen überlagern sich in der Hologrammebene und bewirken dort die Fixierung des Hologrammträgermaterials. Bei dem Ausführungsbeispiel von 1 haben beide Hologramme HOE1, HOE2 die Wirkung fokussierender Linsen, d.h. sie fokussieren parallel einfallendes Licht auf ein Zielgebiet. Das Hologramm HOE2 hat darüber hinaus eine Ablenkungsfunktion. Wegen der bogenförmigen Gestalt des Hologrammträgers sind die holografischen Gitterstrukturen in jedem Hologramm HOE1 und HOE2 nicht gleichmäßig über die gesamte Breite. Vielmehr vergrößert sich der auf das Lot zum Hologramm HOE1 bezogene Einfallswin kel, bei dem eine Ablenkung auf den Zielbereich 11 erfolgt, gemäß 1 von links nach rechts.The holograms HOE 1 , HOE 2 have the function of converging lenses on the curved hologram carrier, which point to the target area 11 are focused. They are made using common hologram production techniques. The hologram HOE 1 can be generated in such a way that a first beam that is incident from the direction of the beam R 1 is combined with a second beam that is congruent with one of the later focusing beams. Both beams overlap in the hologram plane and fix the hologram carrier material there. In the embodiment of 1 both holograms HOE 1 , HOE 2 have the effect of focusing lenses, ie they focus incident light in parallel on a target area. The hologram HOE 2 also has a distraction function. Because of the arcuate shape of the hologram support, the holographic lattice structures in each hologram HOE 1 and HOE 2 are not uniform over the entire width. Rather, the angle of incidence related to the solder to the hologram HOE 1 increases , in the event of a distraction to the target area 11 done, according to 1 left to right.

2 zeigt das Prinzip der Lichtbeugung bei unterschiedlichen Einfallswinkeln in einen einheitlichen Ausfallswinkel durch Überlagerung mehrerer Hologramme HOE1, HOE2, von denen nur zwei dargestellt sind. Die Sonne nimmt nacheinander verschiedene im Azimut dargestellte Sonnenstände S1, S2 ein. Das lichtlenkende Element 10 enthält die beiden überlagerten Hologramme H1, H2. Im Sonnenstand S1 der Sonne trifft die Strahlung unter einem Einfallswinkel α1 ein. Die Strahlung wird im Hologramm HOE1 umgelenkt und tritt unter einem Ausfallswinkel β aus. Das Hologramm HOE2 passiert sie ohne Richtungsänderung. Bei dem Sonnenstand S2 trifft die Strahlung unter dem Einfallswinkel α2 des Hologramms HOE2 auf das Element 10. Die Strahlung passiert geradlinig das Hologramm HOE1 und wird im Hologramm HOE2 derart abgelenkt, dass sie unter einem Ausfallswinkel β austritt. Derselbe Ausfallswinkel β wird für jegliche Strahlung erreicht, da ein Hologramm mit seinem Einfallswinkel zugeordnet ist. Auf diese Weise werden alle Strahlen, die in einem weiten Einfallswinkelbereich einfallen, unter demselben Austrittswinkel β in dieselbe Ausfallsrichtung ausgesandt. 2 shows the principle of light diffraction at different angles of incidence in a uniform angle of reflection by superimposing several holograms HOE 1 , HOE 2 , only two of which are shown. The sun takes up different positions of the sun S 1 , S 2 shown in azimuth one after the other. The light-directing element 10 contains the two superimposed holograms H 1 , H 2 . In the sun position S 1 of the sun, the radiation strikes one Angle of incidence α 1 . The radiation is deflected in the hologram HOE 1 and emerges at an angle of reflection β. It passes the hologram HOE 2 without changing direction. At the position of the sun S 2 , the radiation hits the element at the angle of incidence α 2 of the hologram HOE 2 10 , The radiation passes straight through the hologram HOE 1 and is deflected in the hologram HOE 2 in such a way that it emerges at an angle of reflection β. The same angle of reflection β is achieved for all radiation, since a hologram is assigned with its angle of incidence. In this way, all rays that are incident in a wide angle of incidence are emitted at the same exit angle β in the same direction of emission.

Der Beugungswinkel ist abhängig von der Wellenlänge, was grundsätzlich für alle Hologramme zutrifft, so dass jeder einfallende Strahl in die Farben R (Rot), G (Grün) und B (Blau) zerlegt wird. Alle R-Strahlen haben untereinander die gleiche Richtung. Ebenso haben alle G-Strahlen die gleiche Richtung und alle B-Strahlen haben ebenfalls die gleiche Richtung.The diffraction angle depends on the wavelength, what basically for all Holograms apply, so that every incident ray in the colors R (Red), G (green) and B (blue) is broken down. All R-rays have the one below the other same direction. Likewise, all G-rays have the same direction and all B-rays also have the same direction.

3 zeigt einen Raum 12 in einem Gebäude. Das lichtlenkende Element 10 befindet sich über einem Fenster 13, das mit einer Jalousie 14 gegen einfallende Wärmestrahlung versperrt werden kann. Das lichtlenkende Element 10 stellt ein Oberlicht dar, welches Sonnenstrahlung schräg nach oben gegen die Decke 15 lenkt. Von dort wird die Strahlung nach unten reflektiert. Man erkennt, dass die Strahlung bis in die Tiefe des Raumes 12 hineingeworfen wird, so dass der Raum in seiner gesamten Tiefe gut ausgeleuchtet wird. 3 shows a room 12 in a building. The light-directing element 10 is over a window 13 that with a blind 14 can be blocked against incoming heat radiation. The light-directing element 10 represents a skylight, which solar radiation obliquely upwards against the ceiling 15 directs. From there, the radiation is reflected downwards. One can see that the radiation penetrates deep into the room 12 is thrown in so that the room is well illuminated in its entire depth.

Das lichtlenkende Element 10 ist im Prinzip in gleicher Weise ausgebildet wie das in 2 dargestellte Element. Seine Ausfallsrichtung ist unabhängig von dem Höhenstand der Sonne. Die Umlenkung wird für jeden Höhenstand von einem anderen Hologramm bewirkt.The light-directing element 10 is basically designed in the same way as that in 2 shown element. Its direction of failure is independent of the height of the sun. The deflection is effected by a different hologram for each level.

4 zeigt einen Stapel mit fünf Hologrammen HOE1-HOE5, die übereinander angeordnet sind und fortlaufend unterschiedliche Einfallswinkel haben. Die Einfallswinkel sind beispielsweise in Schritten von 10° gestaffelt. Das Hologramm HOE1 lenkt Licht, das aus der Richtung S1 kommt und die überlagernden Hologramme geradlinig passiert, in eine Richtung mit dem Ausfallswinkel β ab, der hier 0° in Bezug auf die normale beträgt. Das Hologramm HOE2 lenkt nur solches Licht, das aus der Richtung S2 kommt in entsprechender Weise ab, lässt Licht, das aus anderen Richtungen einfällt aber geradlinig durch. Auf diese Weise ist jedem der Hologramme HOE1-HOE5 ein anderer Einfallswinkel zugeordnet, dessen Strahlung in die durch den Winkel β bezeichnete gemeinsame Ausgangsrichtung umgelenkt wird. 4 shows a stack with five holograms HOE 1 -HOE 5 , which are arranged one above the other and continuously have different angles of incidence. The angles of incidence are, for example, staggered in steps of 10 °. The hologram HOE 1 deflects light that comes from the direction S 1 and passes the overlying holograms in a straight line in a direction with the angle of reflection β, which here is 0 ° with respect to the normal one. The hologram HOE 2 only deflects light that comes from the direction S 2 in a corresponding manner, lets light that comes in from other directions but straight through. In this way, each of the holograms HOE 1 -HOE 5 is assigned a different angle of incidence, the radiation of which is deflected into the common starting direction indicated by the angle β.

Jedes der Hologramme erstreckt sich über die gesamte Fläche des lichtlenkenden Elements 10 und es ist im Bereich dieser Fläche regulär. Mehrere lichtlenkende Elemente 10, die jeweils aus mehreren Hologrammen bestehen, können miteinander kombiniert werden. Innerhalb eines lichtlenkenden Elements sind alle Hologramme deckungsgleich.Each of the holograms extends over the entire surface of the light-directing element 10 and it is regular in this area. Several light-directing elements 10 , each consisting of several holograms, can be combined. Within a light-directing element, all holograms are congruent.

5 zeigt ein lichtlenkendes Element 10, das auf einem Hologrammträger 20 mehrere überlagerte (nicht dargestellte) Hologramme trägt. Die Hologramme sind konzentrisch auf einem Kreisbogen um den Mittelpunkt 21 angeordnet und sie sind so ausgebildet, dass jeweils Licht, das unter dem charakteristischen Einfallswinkel eines Hologramms einfällt, von diesem zum Mittelpunkt 21 hin gebeugt wird. In 5 sind Sonnenstände S1-SS angedeutet. Der Hologrammträger 20 trägt fünf Hologramme, von denen jedes eine charakteristische Einfallsrichtung hat, die einem der fünf Sonnenstände S1-SS entspricht. Bei Abwicklung der Hologrammträger in eine ebene Fläche erhält man das in 4 dargestellte lichtlenkende Element. Die Herstellung regulärer Elemente in einem Hologrammträger erfolgt entsprechend 4 in einer Ebene. Durch Krümmung auf einem Kreisbogen wird anschließend eine Fokussierung aller umgelenkten Lichtstrahlen erreicht. 5 shows a light-directing element 10 that on a hologram support 20 carries several superimposed (not shown) holograms. The holograms are concentric on an arc around the center 21 Arranged and they are designed so that each light that falls under the characteristic angle of incidence of a hologram from this to the center 21 is bent down. In 5 sun positions S 1 -S S are indicated. The hologram bearer 20 carries five holograms, each of which has a characteristic direction of incidence that corresponds to one of the five positions of the sun S 1 -S S. If the hologram carrier is developed in a flat surface, this is obtained in 4 illustrated light-directing element. The production of regular elements in a hologram carrier is carried out accordingly 4 in one level. By bending on a circular arc, all the deflected light beams are then focused.

6 zeigt ein lichtlenkendes Element 10, dessen Hologramme so ausgebildet sind, dass sie Licht, das von unterschiedlichen Quellen S1, S2 aus unterschiedlichen Einfallswinkeln α1 und α2 einfällt, in dieselbe Richtung umlenkt, wobei der Umlenkwinkel für jede Wellenlänge R, G, B unterschiedlich ist. Dadurch ergibt sich eine spektrale Farbzerlegung in der Y-Z-Ebene. Entlang der Z-Achse erfährt das Licht durch die Hologramme eine zusätzliche Aufweitung, während entlang der Y-Achse nur eine Aufweitung durch Farbzerlegung erfolgt. 6 shows a light-directing element 10 , whose holograms are designed in such a way that they deflect light that comes from different sources S 1 , S 2 from different angles of incidence α 1 and α 2 in the same direction, the deflection angle being different for each wavelength R, G, B. This results in a spectral color decomposition in the YZ plane. The holograms expand the light along the Z axis, while the Y axis only widens it by color decomposition.

7 zeigt ein ähnliches System wie 6, wobei jedoch eine Aufweitung in Beugungsrichtung (entlang der Y-Achse) erfolgt, um eine Farbmischung zu Weiß zu erzielen. Der Aufwei tungswinkel und der Beugungswinkel bleiben bei unterschiedlichen Lichteinfallswinkeln α1, α2 gleich. 7 shows a system similar to 6 , however, widening in the direction of diffraction (along the Y axis) in order to achieve a color mixture with white. The expansion angle and the diffraction angle remain the same at different light incidence angles α 1 , α 2 .

Claims (6)

Lichtlenkendes Element mit mehreren hintereinander angeordneten Beugungshologrammen (H1, H2; H3, H4) , die jeweils Licht, das aus einer bestimmten Einfallsrichtung kommt, in eine Ausfallsrichtung lenken, dadurch gekennzeichnet , dass die hintereinander angeordneten Beugungshologramme (HOE) derart ausgebildet sind, dass sie das aus den verschiedenen Einfallsrichtungen kommende Licht in dieselbe Ausfallsrichtung oder auf denselben Zielbereich (11) lenken.Light-directing element with a plurality of diffraction holograms arranged one behind the other (H 1 , H 2 ; H 3 , H 4 ), each of which directs light that comes from a specific direction of incidence into an outgoing direction, characterized in that the diffraction holograms (HOE) arranged in series are designed in this way are that they direct the light coming from the different directions of incidence into the same direction of emission or onto the same target area ( 11 ) to steer. Lichtlenkendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Hologramme desselben Hologrammträgers (10) deckungsgleich sind.Light-directing element according to claim 1, characterized in that all holograms of the same hologram carrier ( 10 ) are congruent. Lichtlenkendes Element nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Lenkung des Sonnenlichts bei unterschiedlichen Sonnenständen.Light-directing element according to claim 1 or 2, characterized by its use for len the sunlight at different sun positions. Lichtlenkendes Element nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch seine Anwendung in der Außenhaut eines Gebäudes.Light-directing element according to claim 3, characterized through its application in the outer skin of a building. Lichtlenkendes Element nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungshologramme einen bogenförmigen Hologrammstapel bilden.Light-directing element according to one of claims 1-4 characterized in that the diffraction holograms are an arcuate hologram stack form. Lichtlenkendes Element nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologramme eine Spektral zerlegung des Lichts vornehmen und bei Aussendung der Spektralkomponenten in dieselbe Ausfallsrichtung eine Aufweitung quer zur Ausfallsrichtung erfolgt.Light-directing element according to one of claims 1-5, characterized in that the holograms decompose a spectral of light and when emitting the spectral components in same direction of failure an expansion transverse to the direction of failure he follows.
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