DE1084212B

DE1084212B - Window for illuminating an interior with natural light

Info

Publication number: DE1084212B
Application number: DEO3796A
Authority: DE
Original assignee: Owens Illinois Glass Co
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1954-08-31
Filing date: 1954-08-31
Publication date: 1960-06-30

Description

Fenster zur Beleuchtung eines Innenraumes mit natürlichem Licht Die Erfindung bezieht sich auf ein Fenster zur Beleuchtung von Innenräumen mit natürlichem Licht.Window for illuminating an interior with natural light Invention relates to a window for lighting interiors with natural Light.

Bei der Beleuchtung von Innenräumen wurde ursprünglich nur die Beleuchtungsstärke berücksichtigt. Später wurde erkannt, daß auch die Qualität der Beleuchtung von großer Bedeutung ist. An eine hochwertige Beleuchtung sind aber verschiedene, weitergehende Anforderungen zu stellen: Die Beleuchtungsstärke muß genügend hoch sein, darf an verschiedenen Arbeitsplätzen im Innenraum nicht merklich unterschiedlich sein und sich bei Schwankungen der Außenbeleuchtung auf Grund der wechselnden Sonnenstellung während des Tages oder Jahres nicht merklich ändern. Ferner soll das Verhältnis der Helligkeit des Fensters zur Helligkeit der Arbeitsplätze (nachfolgend als Helligkeitsverhältnis bezeichnet) niedrig sein, damit im Innenraum keine großen Helligkeitsunterschiede auftreten. Weiter soll das Helligkeitsverhältnis an den einzelnen Arbeitsplätzen nicht merklich unterschiedlich sein und sich bei Schwankungen der "Außenbeleuchtung nicht merklich ändern. Ferner soll das Fenster bei direkter Betrachtung eine solche Helligkeit haben, daß das normale Auge nicht geblendet oder angestrengt wird. Weiterhin soll die Helligkeit der einzelnen Fensterstellen bei Betrachtung von verschiedenen Stellen des Raums aus nicht allzu verschieden sein.Originally, only the illuminance was used for the lighting of interiors considered. It was later recognized that the quality of the lighting was also important is of great importance. There are, however, various, more extensive requirements for high-quality lighting Requirements to be met: The illuminance must be sufficiently high, allowed to different workplaces in the interior are not noticeably different and fluctuations in the outdoor lighting due to the changing position of the sun does not change noticeably during the day or year. Furthermore, the relationship should the brightness of the window to the brightness of the workplaces (hereinafter referred to as the brightness ratio marked) should be low so that there are no large differences in brightness in the interior appear. The brightness ratio at the individual workplaces should also be not be noticeably different and with fluctuations in the "outdoor lighting not change noticeably. Furthermore, when viewed directly, the window should be such Have brightness that the normal eye is not dazzled or strained. Farther should be the brightness of the individual window spots when looking at different ones Make the space from not too different.

Die bisher bekannten Fenster genügen diesen Anforderungen ausnahmslos nicht. Wenn das Fenster z. B. aus klarem Flachglas besteht, wird der Raum nicht gleichmäßig ausgeleuchtet und ist das Helligkeitsverhältnis hoch. Sowohl die Beleuchtungsstärke als auch das Helligkeitsverhältnis sind ferner an den einzelnen Arbeitsplätzen sehr verschieden bzw. ändern sich bei Schwankungen der Außenbeleuchtung sehr stark. Es ist ferner bekannt, daß die Helligkeit solcher Fenster insbesondere dann unerträglich ist, wenn die Sonne direkt durch dieselben scheint.The windows known up to now meet these requirements without exception not. If the window z. B. consists of clear flat glass, the room is not evenly illuminated and the brightness ratio is high. Both the illuminance as well as the brightness ratio are also very high at the individual workplaces different or change very strongly with fluctuations in the outdoor lighting. It it is also known that the brightness of such windows is particularly unbearable is when the sun shines right through them.

Man hat für Brandmauern, in die keine Fenster im eigentlichen Sinne eingesetzt werden dürfen, schon ziegelartige Hohlblöcke aus Glas vorgesehen, deren eine oder beide Wände zur Lichtzerstreuung in wahlloser Weise mit kreuzweise angeordneten Prismen und Wellungen versehen sind. Die Anordnung dieser Prismen und Wellungen und Ausbildung derselben erfolgt ungezielt und wahllos. Man hat als Fenster ferner Glasblöcke mit horizontal angeordneten Prismen vorgeschlagen, welche die Beleuchtungsstärke durch Ablenkung der Lichtstrahlen nach oben gegen die Decke erhöhen. Hierbei werden jedoch keine niedrigen Helligkeitsverhältnisse erhalten, und die Helligkeit des Fensters bei direkter Betrachtung wird nicht vermindert. Insbesondere wird die Helligkeit der Beleuchtung nicht gelenkt, so daß die Beleuchtung der einzelnen Arbeitsplätze sehr unterschiedlich ist und sich bei Schwankungen der Außenbeleuchtung stark ändert. Mit dem Fenster gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten überwunden und die obigen Anforderungen an eine hochwertige Beleuchtung erfüllt.One has for firewalls in which there are no windows in the actual sense may be used, already provided brick-like hollow blocks made of glass, their one or both walls to diffuse light in a random manner with a crosswise arrangement Prisms and corrugations are provided. The arrangement of these prisms and corrugations and training of the same takes place in a non-targeted and indiscriminate manner. You also have a window Glass blocks with horizontally arranged prisms are proposed, which increase the illuminance by deflecting the light rays upwards towards the ceiling. Here will be However, do not get low brightness ratios, and the brightness of the Window when viewed directly is not reduced. In particular, the brightness the lighting is not directed, so that the lighting of the individual workplaces is very different and changes significantly with fluctuations in the outdoor lighting. With the window according to the invention these difficulties are overcome and meets the above requirements for high quality lighting.

Bei der Erfindung wird von einem Fenster ausgegangen, das aus zwei zu einer Wirkungseinheit verbundenen, insbesondere zu einem Hohlblock vereinigten parallelen Platten aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere Glas, mit senkrecht verlaufenden, symmetrisch ausgebildeten Rippen (Vertikalrippen) auf den Außenflächen und mit waagerecht verlaufenden Prismen auf den Innenflächen des Hohlblocks besteht. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die auf der dem Freien zugewandten Außenfläche (der ersten Grenzfläche in Richtung des Strahlengangs) befindlichen senkrechten Rippen den unter großem Azimut einfallenden Anteil des Lichtes zu einem kleinen, gegebenenfalls bis Null gehenden Azimut und die auf der dem Innenraum zugewandten Aufenfläche (vierte Grenzfläche) befindlichen senkrechten Rippen die Lichtstrahlen im wesentlichen seitlich in den Innenraum ablenken.The invention is based on a window that consists of two connected to a unit of action, in particular combined to form a hollow block parallel plates made of translucent material, especially glass, with perpendicular running, symmetrically formed ribs (vertical ribs) on the outer surfaces and with horizontally extending prisms on the inner surfaces of the hollow block. The invention is characterized in that the facing on the outdoors Outer surface (the first interface in the direction of the beam path) located vertical ribs the portion of the light incident at a large azimuth into one small azimuth, possibly going to zero, and the one facing the interior On the surface (fourth interface) located vertical ribs the light rays essentially deflect sideways into the interior.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird das Fenster derart ausgebildet, daß jede der Vertikalrippen der ersten Grenzfläche mehrere in Rippenlängsrichtung verlaufende ebene oder gewölbte Oberflächenteile solcher Form hat, daß das der Rippenbasis nächstliegende Oberflächenteil mit der Senkrechten zur Plattenebene einen Winkel bildet, der kleiner als der Grenzwinkel der totalen Reflexion des lichtdurchlässigen Materials ist, und die an dieses Oberflächenteil in Richtung auf den Scheitel zu folgenden Oberflächenteile mit der Senkrechten zur Plattenebene jeweils größere Winkel bilden.In a preferred embodiment of the invention, the window is of this type designed that each of the vertical ribs of the first interface several in the longitudinal direction of the ribs extending flat or curved surface parts has such a shape that that of the rib base The closest surface part forms an angle with the perpendicular to the plane of the plate forms, which is smaller than the critical angle of the total reflection of the translucent Material is, and that of this surface part in the direction of the apex the following surface parts with the perpendicular to the plane of the plate are larger in each case Make angles.

Das Fenster gemäß der Erfindung läßt eine sehr große Lichtmenge hindurchtreten ; die Helligkeit der dem Innenraum zugewandten Fläche ist gesenkt, und der Raum wird gleichmäßiger beleuchtet.The window according to the invention allows a very large amount of light to pass through ; the brightness of the dem The area facing the interior is lowered, and the room is illuminated more evenly.

Es ist besonders günstig, die zweite Grenzfläche so auszubilden, daß die Lichtstrahlen an ihr in ungefähr horizontale Richtung abgelenkt werden, und die dritte Grenzfläche so zu gestalten, daß die Lichtstrahlen an ihr nach oben gegen die Decke des Raumes abgelenkt werden, was bei beiden Grenzflächen in sehr günstiger Weise durch prismenartige Ausbildung erreicht werden kann.It is particularly favorable to form the second interface so that the light rays are deflected on it in an approximately horizontal direction, and to design the third interface so that the rays of light up against it the ceiling of the room can be deflected, which is very beneficial at both interfaces Way can be achieved by prism-like training.

Durch die vereinigte Wirkung der Grenzflächen werden besonders gute Beleuchtungsbedingungen erzielt: Die Beleuchtungsstärke wird aufrechterhalten, und das Helligkeitsverhältnis ist niedrig, sie sind an den einzelnen Arbeitsplätzen nicht merklich unterschiedlich und ändern sich bei Schwankungen der Außenbeleuchtung nicht merklich. Die Helligkeit des Fensters ist bei direkter Betrachtung erträglich und für verschiedene Arbeitsplätze oder verschiedene Teile des Fensters nicht wesentlich unterschiedlich. Weiter kann die Gleichmäßigkeit der Fensterhelligkeit durch Wahl der Größe und des Abstandes der Vertikalrippen auf der ersten und vierten Grenzfläche gelenkt werden.The combined effect of the interfaces makes them particularly good Lighting conditions achieved: the illuminance is maintained, and the brightness ratio is low, they are at the individual workstations not noticeably different and change with fluctuations in the outdoor lighting not noticeable. The brightness of the window is bearable when viewed directly and not essential to different workplaces or different parts of the window different. Further, the uniformity of the window brightness can be changed by choice the size and spacing of the vertical ribs on the first and fourth interfaces be steered.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen des Fensters gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen mit der Doppelplatte gemäß der Erfindung ausgestatteten Innenraum in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 die Draufsicht auf diesen Raum, Fig. 3 eine Vertikalrippe der Fläche 1, in die der Weg unter großem Azimut einfallender Lichtstrahlen eingezeichnet ist, in stark vergrößertem Querschnitt, Fig. 4 die Vertikalrippen der Flächen 1 und 4, in die die Wege unter verschiedenem Azimut einfallender Lichtstrahlen eingezeichnet sind, in stark vergrößertem Querschnitt, Fig. 5 einen stark vergrößerten Horizontalschnitt durch die vier Luft-Glas-Grenzflächen, Fig. 6 eine Ausführungsform der Doppelplatte gemäß der Erfindung im Vertikalschnitt, Fig. 7 eine weitere Ausführungsform im Vertikalschnitt, Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch die vier Luft-Glas-Grenzflächen, Fig. 9 stark vergrößert eine weitere Ausführungsform der Vertikalrippe der Fläche 1 im Querschnitt, in die der Weg unter großem Azimut einfallender Lichtstrahlen eingezeichnet ist, Fig. 10 die Rippe nach Fig.9 bei Verwendung auf Fläche 4 im Querschnitt, wobei der Strahlengang eingezeichnet ist, Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der Vertikalrippe auf Fläche 1, in die der Weg unter großem Azimut einfallender Lichtstrahlen eingezeichnet ist, in stark vergrößertem Querschnitt, Fig. 12 die Rippe nach Fig. 11 bei Verwendung auf Fläche 4 im Querschnitt, wobei der Strahlengang eingezeichnet ist, Fig. 13 eine andere Ausführungsform der Vertikalrippe auf Fläche 4, in die der Strahlengang eingezeichnet ist, in stark vergrößertem Querschnitt und Fig. 14 eine weitere Ausführungsform der Vertikalrippe auf Fläche 4, in die der Strahlengang eingezeichnet ist, in stark vergrößertem Querschnitt.In the drawings, for example, are embodiments of the window shown according to the invention. It shows Fig. 1 one with the double plate according to the interior equipped with the invention in a perspective view, FIG. 2 is a top view on this space, Fig. 3 is a vertical rib of the surface 1, in which the path under large The azimuth of incident light rays is shown in a greatly enlarged cross-section, Fig. 4 shows the vertical ribs of the surfaces 1 and 4, in which the paths under different Azimuth incident light rays are shown in a greatly enlarged cross-section, 5 shows a greatly enlarged horizontal section through the four air-glass interfaces, 6 shows an embodiment of the double plate according to the invention in vertical section, FIG. 7 shows a further embodiment in vertical section, FIG. 8 shows a vertical section due to the four air-glass interfaces, FIG. 9, greatly enlarged, shows a further embodiment the vertical rib of the surface 1 in cross-section, into which the path under large azimuth incident light rays is shown, Fig. 10 shows the rib according to Fig. 9 when used on surface 4 in cross section, the beam path being drawn in, FIG. 11 a Another embodiment of the vertical rib on surface 1, in which the path under large The azimuth of incident light rays is shown in a greatly enlarged cross-section, FIG. 12 shows the rib according to FIG. 11 when used on surface 4 in cross section, with the beam path is shown, FIG. 13 shows another embodiment of the vertical rib on surface 4, in which the beam path is drawn, in a greatly enlarged cross-section and FIG. 14 shows a further embodiment of the vertical rib on surface 4, in which the beam path is shown in a greatly enlarged cross-section.

Die erwünschten Beleuchtungseigenschaften seien in bezug auf eine typische Raumform erläutert. In den in Fig. 1 und 2 gezeigten Raum ist in einer Wand ein Fenster 20 angeordnet, im Raum sind verschiedene Arbeitsplätze 21 verteilt. Das Fenster besteht aus einer Reihe von Glasblöcken 22 oberhalb eines Klarsichtstreifens 23. Wie früher ausgeführt, soll der Raum genügend stark beleuchtet sein; um eine hochwertige Ausleuchtung zu erhüten, soll die Beleuchtung an verschiedenen Arbeitsplätzen, z. B. A, B, C, D, nicht merklich unterschiedlich sein und sich ferner bei schwankender Außenbeleuchtung nicht sonderlich ändern, z. B. wenn das Licht im Laufe des Tages oder Jahres unter einem Azimut von 0 bis zu einem großen Azimut Z (Fig. 2) einfällt oder wenn der Himmel bedeckt ist.The desired lighting properties will be explained with reference to a typical room shape. In the room shown in FIGS. 1 and 2, a window 20 is arranged in a wall, and various workplaces 21 are distributed in the room. The window consists of a row of glass blocks 22 above a transparent strip 23. As stated earlier, the room should be sufficiently illuminated; In order to preserve high-quality lighting, the lighting at various workplaces, e.g. B. A, B, C, D, not noticeably different and also do not change particularly with fluctuating outdoor lighting, z. B. when the light is incident during the day or year at an azimuth from 0 to a large azimuth Z (Fig. 2) or when the sky is overcast.

Weiterhin soll unabhängig von der Außenbeleuchtung das Verhältnis der Helligkeit von Fenster 20 zur Helligkeit der verschiedenen Arbeitsplätze klein und für verschiedene Arbeitsplätze, z. B. C und D, nicht merklich unterschiedlich sein.Furthermore, the ratio should be independent of the outside lighting the brightness of window 20 to the brightness of the various workplaces is small and for different jobs, e.g. B. C and D, not noticeably different be.

Die Helligkeit des Fensters 20 soll bei direkter Betrachtung für das normale Auge erträglich und angenehm und von verschiedenen Arbeitsplätzen aus gesehen oder in bezug auf einzelne Teile des Fensters nicht merklich unterschiedlich sein. Zum Beispiel soll Punkt F des Fensters von den Arbeitsplätzen A, B, C oder D aus im wesentlichen gleich hell erscheinen und im wesentlichen genauso hell wie Punkt J sein.When viewed directly, the brightness of the window 20 should be tolerable and pleasant for the normal eye and, viewed from different workplaces, or not noticeably different with respect to individual parts of the window. For example, point F of the window should appear essentially equally bright from work stations A, B, C or D and should be essentially just as bright as point J.

Diese Beleuchtungsbedingungen werden erzielt, indem man das Tageslicht durch die vier Luft-Glas-Grenzflächen 1, 2, 3 und 4 aufweisende Doppelplatte gemäß der Erfindung hindurchtreten läßt, die z. B. durch zwei in einer bestimmten Entfernung voneinander angeordnete Glastafeln 24, 25 oder einen Hohlglasblock 26 gebildet wird (Fig. 6, 7). Gemäß der Erfindung sind die Flächen 1 und 4 mit den besonders ausgebildeten Vertikalrippen 27, 28 und die Flächen 2 und 3 mit den Horizontalprismen 29, 30 ausgestattet.These lighting conditions are achieved by taking in the daylight by the double plate having the four air-glass interfaces 1, 2, 3 and 4 according to FIG the invention can pass through z. B. by two at a certain distance glass panels 24, 25 arranged from one another or a hollow glass block 26 is formed (Figures 6, 7). According to the invention, the surfaces 1 and 4 are specially designed Vertical ribs 27, 28 and surfaces 2 and 3 are equipped with horizontal prisms 29, 30.

Unter großem Azimut auf die Vertikalrippen der Fläche 1 auftreffende Lichtstrahlen werden durch Brechung und Totalreflexion unter einem Azimut von 0 oder kleinem Azimut gegen die Fläche 2 gerichtet.Impinging on the vertical ribs of surface 1 at a large azimuth Light rays are refracted and reflected under an azimuth of 0 or a small azimuth directed towards the surface 2.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Vertikalrippe im Schnitt. Die Rippe ist symmetrisch und weist eine Reihe flacher Oberflächenteile auf. Vom Scheitel ausgehend, bilden die Oberflächenteile 40, 41 mit einer zur Fläche 2 senkrechten Ebene den Winkel a, und sind durch ein kurzes Bogenstück vom Radius r1 voneinander getrennt. Hierauf folgen die Oberflächenteile 42, 43 mit einem spitzeren Winkel a2, die von den Oberflächenteilen 40bzw. 41 durch kurze Bogenstücke vom Radius r1 getrennt sind, die Oberflächenteile 44, 45 mit dem Winkel a3, der kleiner als die Winkel a1, a2 ist, und die gekrümmten Oberflächenteile 46, 47 vom Radius r2, die von den Oberflächenteilen 44 bzw. 45 durch kurze Bogenstücke vom Radius r1 getrennt sind. Die Rippe hat die Höhe Hl und die Breite W1.Fig. 3 shows an embodiment of the vertical rib in section. the Rib is symmetrical and has a number of flat surface parts. From the top of the head starting out, the surface parts 40, 41 form with a surface perpendicular to the surface 2 Plane the angle a, and are separated by a short arc of radius r1 separated. This is followed by the surface parts 42, 43 at a more acute angle a2, which from the surface parts 40bzw. 41 by short bends of radius r1 are separated, the surface parts 44, 45 with the angle a3, which is smaller than the Angle a1, a2, and the curved surface parts 46, 47 of radius r2, the separated from the surface parts 44 and 45 by short bends of radius r1 are. The rib has the height Hl and the width W1.

Ein Lichtstrahl L1, der unter einem kleinen Azimut z2 auf Oberflächenteil 41 auftrifft, wird gebrochen und geht direkt durch die Rippe hindurch. Wenn der Azimut zunimmt, z. B. durch Änderung der Sonnenstellung im Laufe des Tages, wird ein Lichtstrahl L2 vom Azimut z3 an dem Oberflächenteil 41 gebrochen und an dem Oberflächenteil 44 total reflektiert und unter einem Azimut von fast 0 gegen die Fläche 2 gerichtet. In ähnlicher Weise wird Lichtstrahl L3 am Oberflächenteil 41 gebrochen und am Oberflächenteil 42 total reflektiert, Lichtstrahl L4 am Oberflächenteil 41 gebrochen und am Oberflächenteil 44 total reflektiert und Lichtstrahl L5 am Oberflächenteil 43 gebrochen und am Oberflächenteil 44 total reflektiert.A light beam L1, which is at a small azimuth z2 on part of the surface 41 hits, is broken, and goes right through the rib. If the Azimuth increases, e.g. B. by changing the position of the sun during the day a light beam L2 refracted from azimuth z3 on the surface part 41 and on the Surface portion 44 totally reflected and at an azimuth of almost 0 towards the Area 2 directed. Similarly, light beam L3 becomes on the surface part 41 refracted and totally reflected on the surface part 42, light beam L4 on the surface part 41 refracted and totally reflected on the surface part 44 and light beam L5 on the surface part 43 refracted and totally reflected on the surface part 44.

Unter großem Azimut auftreffende Lichtstrahlen werden also durch Brechung und totale Reflexion in eine Richtung abgelenkt, die sich der Normalen zur Fläche 1 nähert. Auf diese Weite wird die Gesamtmenge an hindurchgelassenem Licht erhöht, und das Licht trifft auf die Flächen 2 und 3 gleichmäßiger auf.Light rays striking at a large azimuth are therefore refracted and total reflection deflected in a direction that is normal to the surface 1 is approaching. To this extent the total amount of light transmitted is increased, and the light strikes surfaces 2 and 3 more evenly.

Das Verhältnis der bei großem Azimut durchgelassenen Lichtmenge zu der bei kleinem Azimut durchgelassenen Lichtmenge kann durch Vergrößerung des Verhältnisses der Höhe Hl der Rippe zur Breite W,. vergrößert werden.The ratio of the amount of light transmitted at a large azimuth to the one let through with a small azimuth Amount of light can be increased by magnification the ratio of the height Hl of the rib to the width W ,. be enlarged.

Um die Brechung und totale Reflexion der Lichtstrahlen zu erzielen, ist die Rippe so ausgebildet, daß der Lichtwinkel auf die reflektierende Fläche für einen bestimmten Azimut oder Azimutbereich größer als der Grenzwinkel der totalen Reflexion ist.To achieve the refraction and total reflection of the light rays, the rib is designed so that the angle of light hits the reflective surface for a certain azimuth or azimuth range greater than the critical angle of the total Reflection is.

Der Grenzwinkel der totalen Reflexion hängt von der Art des verwendeten lichtdurchlässigen Materials ab und kann leicht aus seinem Brechungsindex errechnet werden. So würde z. B. bei einem Borsilicatglas von einem Brechungsindex von 1,518 der Grenzwinkel etwa 41° betragen. Weiter ist der Winkel, den der Oberflächenteil, welcher der Basis der Vertikalrippe am nächsten liegt, mit der Senkrechten zur Glasebene bildet, kleiner als der Grenzwinkel der Reflexion des Glases, damit die Lichtstrahlen von großem Azimut in senkrechter Richtung gegen die Glasebene abgelenkt werden. Die folgenden Oberflächenteile bilden in Richtung auf den Scheitel zu mit der Senkrechten immer größer werdende Winkel.The critical angle of total reflection depends on the type of used translucent material and can easily be calculated from its refractive index will. So z. B. in a borosilicate glass with a refractive index of 1.518 the critical angle be about 41 °. Next is the angle that the surface part, which is closest to the base of the vertical rib, with the perpendicular to the plane of the glass forms, smaller than the critical angle of the reflection of the glass, so that the light rays be deflected by a large azimuth in a vertical direction towards the plane of the glass. The following surface parts form in the direction of the apex with the vertical ever increasing angles.

Wie Fig. 8 zeigt, sind die Horizontalprismen 29, 30 auf den Flächen 2 und 3 in bekannter Weise so ausgebildet, daß sie die aus der Horizontalen auftreffenden Lichtstrahlen nach oben gegen die Decke des Raumes richten. So wird z. B. ein Lichtstrahl L, der unter einem Winkel S auftrifft, zunächst in horizontale Richtung und dann gegen die Decke zu gebrochen.As Fig. 8 shows, the horizontal prisms 29, 30 are formed on the surfaces 2 and 3 in a known manner so that they direct the light rays impinging from the horizontal upwards against the ceiling of the room. So z. B. a light beam L, which strikes at an angle S , first in the horizontal direction and then refracted against the ceiling.

Wie Fig. 4 zeigt, können die Rippen der Fläche 4 in der gleichen Weise wie die Rippen der Fläche 1 ausgebildet werden. Die Flächen 1 und 4 haben hier einen sehr geringen Abstand voneinander, wie es bei einem Aufbau der Prismenplatte aus zwei Glastafeln der Fall sein kann. Die Lichtstrahlen nehmen dabei folgende Wege: Lichtstrahl L1 wird nach Brechung an der Rippe von Fläche 1 an jeder der Flächen 2, 3und4 gebrochen; Lichtstrahl L2 wird nach Brechung und Totalreflexion an der Rippe von Fläche 1 an den Flächen 2 und 3 gebrochen, an dem Oberflächenteil 49 total reflektiert und an Oberflächenteil 50 in den Raum gebrochen; Lichtstrahl L5 wird nach Brechung und totaler Reflexion an der Rippe von Fläche 1 an den Flächen 2 und 3 und an dem Oberflächenteil 51 gebrochen. Die Rippen auf Fläche 4 zerstreuen das Licht, erteilen dem Strahlengang einen großen Azimut, bewirken eine gleichmäßige Lichtverteilung und verringern weiter die Helligkeit des Fensters bei direkter Betrachtung. Das Fenster hat auf diese Weise bei Betrachtung unter allen Winkeln etwa die gleiche Helligkeit. Die Helligkeit der Fläche 4 kann durch Änderung der Winkel a,., a2, a3 und Radien r1, y2 ihrer Rippen verändert werden.As FIG. 4 shows, the ribs of the surface 4 can be formed in the same way as the ribs of the surface 1. The surfaces 1 and 4 have a very small distance from one another, as can be the case when the prism plate is constructed from two glass panels. The light rays take the following paths: light ray L1 is refracted after refraction at the rib of surface 1 on each of surfaces 2, 3 and 4; After refraction and total reflection at the rib of surface 1, light beam L2 is refracted on surfaces 2 and 3, totally reflected on surface part 49 and refracted into space on surface part 50; After refraction and total reflection at the rib of surface 1, light beam L5 is refracted on surfaces 2 and 3 and on surface part 51. The ribs on surface 4 scatter the light, give the beam path a large azimuth, cause even light distribution and further reduce the brightness of the window when viewed directly. In this way, the window has approximately the same brightness when viewed from all angles. The brightness of the surface 4 can be changed by changing the angles a,., A2, a3 and radii r1, y2 of their ribs.

Die Gleichmäßigkeit der Helligkeit bei direkter Betrachtung hängt von der Breite der Vertikalrippen auf den Flächen 1 und 4 ab. Jedes Rippenoberflächenteil, das zum Auge hin Licht durchläßt, erscheint bei direkter Betrachtung gewöhnlich als eine vertikale Linie. Wenn man jedoch die Rippe verkleinert, bis der Abstand dieser vertikalen Linien voneinander unter der Auflösungsgrenze des Auges liegt, wird die Gleichmäßigkeit der Helligkeit wesentlich erhöht, und man kann nunmehr das Fenster ohne Blendung oder Anstrengung des Auges direkt betrachten. Im allgemeinen soll der Abstand der Vertikallinien voneinander durch die Grenzen des Auflösungsvermögens des normalen Auges bestimmt werden, nämlich 1', d. h. im Bogenmaß gleich 0,00029 rad. Der maximale Abstand x der Linien voneinander, bei dem dieselben aus einem bestimmten Abstand y vom Betrachter nicht aufgelöst werden können, kann durch die Gleichung x = 0,00029 y ausgedrückt werden.The uniformity of brightness when viewed directly depends on the width of the vertical ribs on surfaces 1 and 4. Each rib surface part, which lets light through to the eye appears ordinary when viewed directly as a vertical line. However, if you shrink the rib until the distance of these vertical lines from each other lies below the resolution limit of the eye, the uniformity of the brightness is increased significantly, and you can now Look directly at the window without glare or eye strain. In general should be the distance between the vertical lines from each other through the limits of the resolution of the normal eye can be determined, namely 1 ', i.e. H. equals 0.00029 in radians wheel. The maximum distance x of the lines from each other at which they come from a certain distance y cannot be resolved by the observer, can by the Equation x = 0.00029 y can be expressed.

Dieser Ausdruck kann folgendermaßen zur Bestimmung der Rippengröße benutzt werden: Wie Fig. 5 zeigt, sind die beiden Teile der Doppelplatte im Abstand d voneinander angeordnet. Bei der Entfernung d nimmt jede Rippe von Fläche 4 Licht auf oder »sieht« eine Mehrzahl von Rippen der Fläche 1 auf einer Breite von in Längeneinheiten. Wenn iz die Zahl der Rippen je Längeneinheit auf Fläche 1 ist und unter der Voraussetzung, daß von jeder Rippe ein einzelner Lichtstreifen ausgeht, ist die Zahl der auf jede Rippe von Fläche 4 auftreffenden Linien gleich mn. Wenn n' die Zahl der Rippen je Längeneinheit auf Fläche 4 ist, so ist die Zahl der Linien je Längeneinheit auf Fläche 4 gleich mn.' Nun besitzt aber jede Rippe von Fläche 1 und 4 mehrere Oberflächenteile, die vertikale Lichtstreifen erzeugen. Wenn p die Zahl der Oberflächenteile auf Fläche 1 und q die Zahl der Oberflächenteile auf Fläche 4 darstellt, so wäre die Zahl der Linien j e Längeneinheit auf Fläche 4 gleich mnn'pq. Es wurde nun gefunden, daß bei Verringerung der Rippengröße die Lichtstreifen von Fläche 1 gebündelt werden und aus allen Entfernungen lediglich die Linien auf Fläche 4 wahrgenommen werden können. Auf diese Weise ist die Zahl der Linien j e Längeneinheit auf Fläche 4 gleich n'q. Nach dieser Beziehung soll der Abstand x zwischen den Linien gleich dem reziproken Wert von n'q sein. Substituiert man in diesem Ausdruck dann x, so erhält man Hierin ist x der Abstand der Vertikallinien voneinander, y der Abstand des Fensters vom Betrachter, n' die Zahl der Rippen je Längeneinheit auf Fläche 4, q die Zahl der Oberflächenteile jeder Rippe von Fläche 4.This expression can be used to determine the rib size as follows: As FIG. 5 shows, the two parts of the double plate are arranged at a distance d from one another. At distance d, each rib of face 4 receives light or "sees" a plurality of ribs of face 1 over a width of in units of length. If iz is the number of ribs per unit length on surface 1 and assuming that a single strip of light emanates from each rib, the number of lines impinging on each rib on surface 4 is equal to mn. If n 'is the number of ribs per unit length on surface 4, the number of lines per unit length on surface 4 is mn.' But now each rib of surface 1 and 4 has several surface parts that generate vertical light strips. If p represents the number of surface parts on surface 1 and q the number of surface parts on surface 4, then the number of lines per unit of length on surface 4 would be mnn'pq. It has now been found that when the rib size is reduced, the light strips from surface 1 are bundled and only the lines on surface 4 can be perceived from all distances. In this way, the number of lines per unit length on area 4 is n'q. According to this relationship, the distance x between the lines should be equal to the reciprocal of n'q. If one then substitutes x in this expression, one obtains Here, x is the distance between the vertical lines, y is the distance between the window and the viewer, n 'is the number of ribs per unit of length on surface 4, q is the number of surface parts of each rib on surface 4.

Wenn die Rippen z. B. für eine Betrachtung aus einer Entfernung von 3,05 m oder mehr bemessen werden, soll der Abstand x zwischen den Linien kleiner sein als x = 0,00029 y = 0,0029 - 100 - 3,05 = 0,089 cm Wenn man- diesen Wert auf die Rippe gemäß Fig.3 anwendet, bei welcher q = 6 ist, so muß die Zahl der Rippen je Längeneinheit gleich oder größer sein als Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform der Vertikalrippen auf Fläche 1, bei der die verschiedenen Oberflächenteile nicht flach, sondern gekrümmt sind. Die Rippe ist symmetrisch und weist am Scheitel einen Oberflächenteil 55 vom Radius r3 auf, an den sich aufeinanderfolgend die Oberflächenteile 56, 57 vom Radius r4, die Oberflächenteile 58, 59 vom Radius y5, die Oberflächenteile 60, 61 vom Radius r6, die geraden Oberflächenteile 62, 63 vom Winkel a4 und die Oberflächenteile 64, 65 vom Radius y7 anschließen. Die Rippe hat die Höhe H2 und die Breite W2.If the ribs z. B. for viewing from a distance of 3.05 m or more, the distance x between the lines should be smaller than x = 0.00029 y = 0.0029 - 100 - 3.05 = 0.089 cm If one- 3 applies this value to the rib in which q = 6, the number of ribs per unit length must be equal to or greater than Fig. 9 shows another embodiment of the vertical ribs on surface 1, in which the various surface parts are not flat but curved. The rib is symmetrical and at the apex has a surface part 55 of radius r3, on which successively surface parts 56, 57 of radius r4, surface parts 58, 59 of radius y5, surface parts 60, 61 of radius r6, the straight surface parts Connect 62, 63 from angle a4 and surface parts 64, 65 from radius y7. The rib has the height H2 and the width W2.

Der Strahlengang ähnelt dem bei der früher beschriebenen Rippenform dargestellten: Die unter großem Azimut auftreffenden Strahlen werden gebrochen und dann total reflektiert. So wird z. B. Lichtstrahl L6 am Oberflächenteil 55 gebrochen und am Oberflächenteil 58 total reflektiert, Lichtstrahl L7 am Oberflächenteil 57 gebrochen und am Oberflächenteil 58 total reflektiert und Lichtstrahl L8 am Oberflächenteil 59 gebrochen und am Oberflächenteil 58 total reflektiert.The beam path is similar to that shown for the rib shape described earlier: The beams striking at a large azimuth are refracted and then totally reflected. So z. B. light beam L6 broken on surface part 55 and totally reflected on surface part 58 , light beam L7 broken on surface part 57 and totally reflected on surface part 58 and light beam L8 broken on surface part 59 and totally reflected on surface part 58.

Die Gesamtmenge an hindurchgelassenem Licht wird so in gleicher Weise erhöht wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ; die Beleuchtungsbedingungen und die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung sind entsprechend.The total amount of transmitted light becomes so in the same way increased as in the embodiment of FIG. 3; the lighting conditions and the uniformity of the illumination are accordingly.

Das Verhältnis der unter großem Azimut durchgelassenen Gesamtmenge an Licht zu der unter kleinem Azimut durchgelassenen Lichtmenge kann in gleicher Weise wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform durch Vergrößerung des Verhältnisses der Höhe HZ der Rippe zur Breite W2 vergrößert werden.The ratio of the total amount passed under high azimuth of light to the amount of light transmitted under a small azimuth can be equal to Way as in the first described embodiment by magnification the ratio of the height HZ of the rib to the width W2 can be increased.

Wie Fig. 10 zeigt, kann die Rippenform gemäß Fig. 9 auf Fläche 4 verwendet werden. Dabei wird das Licht in der Rippe wiederum durch Brechung und totale Reflexion zerstreut und damit der Raum gleichmäßiger ausgeleuchtet und die Fensterhelligkeit bei direkter Betrachtung vermindert. So werden z. B. Lichstrahlen L 0 und L10, die in der bevorzugten Richtung senkrecht zur Fläche 3 einfallen, gebrochen, total reflektiert und dann unter großem Azimut in den Raum gebrochen. Die Helligkeit der Fläche 4 kann durch entsprechende Wahl der Radien und Winkel in ähnlicher Weise eingestellt werden, wie bei der ersten Ausführungsform der Rippen beschrieben wurde. Weiterhin kann man die Gleichmäßigkeit der Helligkeit in der oben beschriebenen Weise durch entsprechende Wahl der Rippenzahl je Längeneinheit lenken.As shown in FIG. 10, the rib shape according to FIG. 9 can be used on surface 4 will. The light in the rib is again through refraction and total reflection scattered and thus the room is more evenly illuminated and the window brightness reduced when viewed directly. So z. B. light rays L 0 and L10, the incident in the preferred direction perpendicular to surface 3, refracted, totally reflected and then broken into space at great azimuth. The brightness of the surface 4 can be set in a similar way by appropriate choice of radii and angles as described in the first embodiment of the ribs. Farther one can check the uniformity of the brightness in the manner described above steer appropriate choice of the number of ribs per unit of length.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vertikalrippen auf Fläche 1. Die Rippe ist symmetrisch und hat in der Mitte einen nach innen gekrümmten Oberflächenteil 66 vom Radius r3. Hierauf folgen die flachen Oberflächenteile 67, 68 vom Winkel a5, gekrümmten Oberflächenteile 69, 70 vom Radius r8, gekrümmten Oberflächenteile 71, 72 vom Radius r9, gekrümmten .Oberflächenteile 73, 74 vom Radius y3 und kurzen horizontalen Oberflächenteile 75, 76. Die Rippe hat die Höhe H3 und die Breite W, Die unter großem Azimut einfallenden Lichtstrahlen werden in dieser Rippe wie bei den anderen Rippenformen durch Brechung und totale Reflexion gegen die Flächen 2, 3 und 4 gerichtet, -wie die Lichtstrahlen L11, L12, L13 und L14 beispielsweise zeigen.11 shows a further embodiment of the vertical ribs on surface 1. The rib is symmetrical and has in the middle an inwardly curved surface part 66 of radius r3. This is followed by flat surface parts 67, 68 of angle a5, curved surface parts 69, 70 of radius r8, curved surface parts 71, 72 of radius r9, curved surface parts 73, 74 of radius y3 and short horizontal surface parts 75, 76. The rib has the height H3 and the width W, the light rays incident at a large azimuth are directed in this rib as in the other rib shapes by refraction and total reflection against the surfaces 2, 3 and 4, -like the light rays L11, L12, L13 and L14 for example demonstrate.

Auch diese Rippenform kann auf Fläche 4 verwendet werden (Fig. 12). Dabei werden die vorzugsweise senkrecht einfallenden Lichtstrahlen gebrochen und total reflektiert, wodurch man die erwünschten Beleuchtungsbedingungen erhält, wie die Lichtstrahlen L15, Lls und L" beispielsweise zeigen.This rib shape can also be used on surface 4 (Fig. 12). The light rays which are preferably incident perpendicularly are refracted and totally reflected, thereby obtaining the desired lighting conditions, such as the light beams L15, Lls and L "show, for example.

Eine abgeänderte Form der Rippen auf Fläche 4 zeigt Fig. 13. Mit dieser Rippe wird eine besondere Verteilung des . von Fläche 4 ausgehenden Lichtes erhalten. Die Rippe ist symmetrisch. Der Einfachheit halber sei nur ihre eine Hälfte beschrieben. Die Rippe weist in der Mitte einen gekrümmten Oberflächenteil 80 vom Radius r, auf, auf den nacheinander das gerade Oberflächenteil 81 vom Winkel a0, gekrümmte Oberflächenteil 82 vom Radius r11, gerade Oberflächenteil 83 vom Winkel a7, gekrümmte Oberflächenteil 84 vom Radius y12 (am Rippenscheitel), gerade Oberflächenteil 85 vom Winkel a8, gekrümmte Oberflächenteil 86 vom Radius y13, gerade Oberflächenteil 87 vom Winkel a0 und gekrümmte Oberflächenteil 88 vom Radius y" folgen. Die Rippe hat die Höhe H4 und die Breite W4.A modified form of the ribs on surface 4 is shown in FIG. 13. With this rib, a special distribution of the. received light emanating from surface 4. The rib is symmetrical. For the sake of simplicity, only one half is described. The rib has in the middle a curved surface part 80 of radius r, onto which the straight surface part 81 of angle a0, curved surface part 82 of radius r11, straight surface part 83 of angle a7, curved surface part 84 of radius y12 (at the rib apex ), straight surface part 85 of angle a8, curved surface part 86 of radius y13, straight surface part 87 of angle a0 and curved surface part 88 of radius y "follow. The rib has the height H4 and the width W4.

Die besondere Verteilung des bei dieser Rippenausbildung von Fläche 4 ausgehenden Lichtes wird am leichtesten bei Betrachtung der Richtungen verständlich, in welche die Oberflächenteile die Lichtstrahlen ablenken. Die Lichtstrahlen treten an den Oberflächenteilen 80, 82, 84 und 86 unter sehr kleinem Azimut aus (Lichtstrahlen L30, L25 und L22), an den Oberflächenteilen 81 und 87 unter kleinem Azimut (Lichtstrahlen L20 und L21), an den Oberflächenteilen 83 und 85 unter mittlerem Azimut und an den Stellen, an denen das Oberflächenteil 84 in die Oberflächenteile 83 und85 übergeht, unter großem Azimut (Lichtstrahlen L24 und L20).The special distribution of the surface in this rib formation 4 outgoing light is easiest to understand when looking at the directions in which the surface parts deflect the light rays. The rays of light occur on the surface parts 80, 82, 84 and 86 at a very small azimuth (light rays L30, L25 and L22), on the surface parts 81 and 87 under a small azimuth (light rays L20 and L21), on the surface parts 83 and 85 under the middle azimuth and on the Places at which the surface part 84 merges into the surface parts 83 and 85, under large azimuth (light beams L24 and L20).

Die Lichtverteilung hinsichtlich des Azimuts kann durch Veränderung der Winkel und Radien, der entsprechenden Oberflächenteile in der gewünschten Weise genau gelenkt werden. Dies zeigt in beispielsweiser Form Fig. 14, in welcher die Rippenmitten eine andere Fornl haben und Oberflächenteil 90 die Rippenmitte bildet. Durch diese Abänderung wird der Anteil der unter kleinem Azimut austretenden Lichtstrahlen erhöht (Lichtstrahlen L31, L32, L33 und L34).The light distribution with regard to the azimuth can be precisely directed in the desired manner by changing the angles and radii of the corresponding surface parts. This is shown by way of example in FIG. 14, in which the rib centers have a different shape and surface part 90 forms the rib center. This modification increases the proportion of the light rays exiting at a small azimuth (light rays L31, L32, L33 and L34).

Die Gleichmäßigkeit der Helligkeit der Fläche 4 kann wie bei den anderen Ausführungsformen durch entsprechende Wahl der Größe und des Abstandes der Vertikalrippen der Fläche 1 und 4 gelenkt werden.The uniformity of the brightness of the surface 4 can be as with the others Embodiments by appropriate choice of the size and the spacing of the vertical ribs the surface 1 and 4 can be steered.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Window to illuminate an interior with natural light, consisting of two connected to form an effective unit, in particular parallel plates made of translucent material combined to form a hollow block, in particular glass, with vertically running, symmetrically designed ribs (Vertical ribs) on the outer surfaces and with horizontally extending prisms the inner surfaces of the hollow block, characterized in that the on the free facing outer surface [the first interface (1) in the direction of the beam path] located vertical ribs (27) the portion falling at a large azimuth of the light to a small azimuth, possibly going to zero, and the on the outer surface facing the interior (fourth boundary surface) located perpendicular Ribs (28) deflect the light rays substantially laterally into the interior.

2. Window according to claim 1, characterized in that each of the vertical ribs (27) of the first interface (1) several planes extending in the longitudinal direction of the ribs or has curved surface parts of such a shape that that closest to the rib base Part of the surface forms an angle with the perpendicular to the plane of the plate which is smaller as the critical angle of the total reflection of the translucent material, and the surface parts following this surface part in the direction of the apex Form larger angles with the perpendicular to the plane of the plate.

3. Window after one of claims 1 and 2, characterized in that the distance between the vertices adjacent vertical ribs (27) of the first interface (1) approximately equal to the rib width is at the base of the ribs.

4. Window according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the height of the vertical ribs (27) of the first interface (1) is not less than is about the width of the ribs at the base of the ribs.

5. Window according to one of claims 1 to 4, characterized in that the number of ribs (27) on the first interface (1) per unit length is equal to or greater than is [where y, measured in the unit of length, is the minimum distance of the observer from the fourth interface (4) from which the latter should appear uniformly bright, and q is the number of surface parts of each vertical rib of the fourth interface (4)].

6. Window according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the second interface (2) by optical means, in particular Horizontal prisms (29) is provided, which the light rays in approximately horizontal Divert direction.

7. Window according to one of claims 1 to 6, characterized in that the third interface (3) is provided with optical means, in particular horizontal prisms (30), which deflect the light beams upwards. Documents considered: German Patent Nos. 103 721,163 606,166184; Austrian Patent No. 47,786; French patent specification No. 390 331.