DE19737904A1 - Element zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elements - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht, mit ei­ nem optisch transparenten Grundkörper, durch den das Licht in den jeweiligen Raum einfällt, sowie auf ein Ver­ fahren zur Herstellung eines derartigen Elements.

Einer guten Ausleuchtung durch Tageslicht in der Arbeits- und Wohnwelt des Menschen kommt eine sehr hohe Bedeutung zu. Besser als bei üblichen Fenstern genutztes Tageslicht würde nicht nur eines Erhöhung von Wohlbefinden und Ar­ beitsproduktivität, sondern auch eine beträchtliche Ener­ gieeinsparung bewirken. Dieses Tatsachen versuchen Archi­ tekten und Lichtplaner zunehmend durch verschiedene Maß­ nahmen Rechnung zu tragen.

Ein bedeutender Beitrag kann durch Fensterelemente er­ zielt werden, die das an der Fassade in hohem Maße vor­ handene Licht über das normale Maß hinaus gezielt ins Rauminnere umlenken.

Als derartige Licht- bzw. Fensterelemente werden derzeit Prismenelemente, holographische Systeme o. dgl. verwen­ det.

Die bekannten Elemente erfordern jedoch den Einsatz teue­ rer Grundkörper, die mit einem vergleichsweise hohen Auf­ wand weiterverarbeitet werden müssen, so sie bislang kei­ ne breite Anwendung gefunden haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Element zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tages­ licht anzugeben, das von seiner Funktion her optisch gut wirksam ist, und das sich kostengünstig herstellen läßt.

Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines derar­ tigen Elements angegeben werden.

Ein erfindungsgemäßes Element ist im Anspruch 1 angege­ ben. Weiterbildungen dieses Elements sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung derarti­ ger Elemente ist im Anspruch 5 beansprucht. Weiterbildun­ gen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 6 folgende angegeben.

Bei dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Element ist in dem optisch transparenten Grundkörper eine Vielzahl von Strukturen vorgesehen, an denen (zusätzliches) Licht durch Totalreflexion in den jeweiligen Raum umgelenkt wird. Dabei kann die Vielzahl von Strukturen aus zumin­ dest annähernd parallelen Rissen oder Deformationszentren bestehen.

Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn in dem Element keine Risse im eigentlichen Sinne, sondern Deformations­ zentren und insbesondere sog. Crazes vorgesehen sind. Un­ ter Crazes versteht man flache, keilförmige Deformations­ zentren mit einer Brechungsindex-Änderung gegenüber dem Grundmaterial, wie sie insbesondere in glasartigen Ther­ moplasten erzeugt werden können. Crazes, also flache keilförmige Deformationszentren, entstehen an lokalen Spannungsüberhöhungen, wie sie u. a. an Rißspitzen auftre­ ten. Sie haben makroskopisch das Aussehen kleiner Risse und breiten sich wie diese senkrecht zur Hauptzugspan­ nungsrichtung aus.

Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß der Brechungsin­ dex gegenüber dem Index des Polymer-Grundmaterials ver­ mindert wird, und gleichzeitig der Übergang Grundmateri­ al/Craze scharf ist, so daß man Totalreflexionen an den Crazes erhält, die das zusätzliches Licht durch die Fen­ sterscheibe in den jeweils zu beleuchtenden Raum leiten.

Insbesondere kann das Thermoplast Polymethylmethacrylat (PMMA) sein. Daneben können aber auch andere Polymere verwendet werden, solange sie transparent sind, und in ihnen die erfindungsgemäß vorgesehenen Strukturen zum Einleiten von zusätzlichem Licht in den jeweiligen Raum erzeugt werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Elements zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Len­ ken von (zusätzlichem) Tageslicht, das sich insbesondere zur Herstellung eines Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 4 eignet, wird ein plattenförmiger Grundkörper aus einem Polymer einer Zugspannung ausgesetzt, die parallel zur Plattenoberfläche angelegt wird. Hierdurch entstehen insbesondere sog. Crazes, d. h. flache keilförmige Defor­ mationszentren mit einer Brechungsindex-Änderung gegen­ über dem Grundmaterial.

Besonders bevorzugt ist es, wenn während des Anlegens der Zugspannung die Plattenoberfläche zusätzlich mit einem Lösungsmittel und insbesondere einem organischem Lösungs­ mittel beaufschlagt wird.

Die Beaufschlagung mit Spannung sowie gegebenenfalls ei­ nem Lösungsmittel kann dabei bevorzugt bei erhöhter Tem­ peratur erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Ver­ arbeitung von Endlosmaterial:
Dabei ist es bevorzugt, wenn zum Aufbringen bzw. Erzeugen der Zugspannung eine Biegevorrichtung verwendet wird, durch die das Plattenmaterial als Endlosmaterial durchge­ schoben wird.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all­ gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenba­ rung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsge­ mäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zei­ gen:

Fig. 1 das Grundprinzip der Erfindung, und

Fig. 2 eine Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens.

Fig. 1 zeigt einen Raum 1, der durch ein Fenster 2 be­ leuchtet wird. Das Fenster 2 weist ein transparentes Ele­ ment bzw. eine Scheibe 3 auf, das bzw. die für eine - verglichen mit herkömmlichen Fenstern - zusätzliche Be­ leuchtung durch gezieltes Lenken von Tageslicht 4 ins Rauminnere sorgt. Hierzu weist die Scheibe 3 - wie die Detailvergrößerung A zeigt - eine Vielzahl von Strukturen 5 auf, an denen zusätzliches Tages- bzw. Sonnenlicht 4 durch Totalreflexion 6 in den Raum 1 umgelenkt wird.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstel­ lung der erfindungsgemäß vorgesehenen Strukturen 5:
An eine Scheibe 3 aus einem Polymer, bevorzugt einem glasartigen Thermoplast, beispielsweise Polymethyl­ methacrylat, wird eine Zugspannung 6 angelegt, die paral­ lel zur Oberfläche der Scheibe 3 wirkt. Gleichzeitig wird die Oberfläche der Scheibe 3 mit einem Lösungsmittel und insbesondere einem organischem Lösungsmittel beaufschlagt und gegebenenfalls einer erhöhten Temperatur ausgesetzt.

Hierdurch entstehen flache, keilförmige Deformationszen­ tren, die an lokalen Spannungsüberhöhungen initiiert wer­ den. Sie haben makroskopisch das Aussehen kleiner Risse und breiten sich wie diese senkrecht zur Richtung der Zugspannung aus. Dabei wird der Brechungsindex der Defor­ mationszentren, die auch als Crazes bezeichnet werden, gegenüber dem Brechungsindex des Polymer-Grundmaterials verringert, so daß man an den scharfen Übergängen Total­ reflexion erhält.

Claims (10)

1. Element zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht, mit einem optisch transparenten Grundkörper, durch den das Licht in den jeweiligen Raum einfällt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem optisch transparen­ ten Grundkörper eine Vielzahl von Strukturen vorgese­ hen ist, an denen Licht durch Totalreflexion in den jeweiligen Raum umgelenkt wird.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Struktu­ ren aus zumindest annähernd parallelen Rissen oder De­ formationszentren besteht.

3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformationszentren sog. Crazes, d. h. flache, keilförmige Deformationszen­ tren mit einer Brechungsindex-Änderung gegenüber dem Grundmaterial, in glasartigen Thermoplasten sind.

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoplast Polyme­ thylmethacrylat (PMMA) ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Elements zur Beleuch­ tung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein plattenförmiger Grundkörper aus einem Polymer ei­ ner Zugspannung ausgesetzt wird, die parallel zur Plattenoberfläche angelegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sog. Crazes, d. h. flache keilförmige Deformationszentren mit einer Brechungsin­ dex-Änderung gegenüber dem Grundmaterial erzeugt wer­ den.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anlegens der Zugspannung die Plattenoberfläche zusätzlich mit einem Lösungsmittel beaufschlagt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein or­ ganisches Lösungsmittel ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit Spannung sowie gegebenenfalls einem Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Zugs­ pannung eine Biegevorrichtung verwendet wird, durch die das Plattenmaterial als Endlosmaterial durchge­ schoben wird.