DE19834050A1 - Lichtlenkende Isolierverglasung - Google Patents
Lichtlenkende IsolierverglasungInfo
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
- E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S11/00—Non-electric lighting devices or systems using daylight
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V5/00—Refractors for light sources
- F21V5/02—Refractors for light sources of prismatic shape
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- Securing Of Glass Panes Or The Like (AREA)
Description
Gegenstand der Erfindung ist eine doppelscheibige Isolierver
glasung mit einer integrierten Prismenstrüktur zur Lichtlen
kung nach Patentanspruch 1. Die Innenseite der Außenscheibe
der Isolierverglasung ist mit horizontalen, im Querschnitt
dreieckigen Prismenstäben besetzt, wobei die nach oben
weisenden Prismenflächen einen Winkel von 22° bis 26° mit der.
Horizontalen einschließen und die nach unten weisenden Pris
menflächen einen Winkel von 0° bis 10° mit der Horizontalen
einschließen. Die Strukturierung der Prismen ist dabei so
gewählt, daß das direkt einfallende Sonnenlicht im Raum
hinter der Scheibe nahezu vollständig nach oben abgelenkt
wird. Dazu weist das System einen hohen Transmissionsgrad
auf, sowohl für direkt einfallendes Licht, als auch für diffus
einfallendes Licht.
Aus DE 195 38 651 ist eine Sonnenschutzvorrichtung auf der
Basis einer transparenten Platte mit prismenstabartigen
Konturen bekannt. Die Prismen sind dabei so ausgerichtet, daß
Sonnenlicht, das unter einem breiten Einfallswinkelbereich
auf die Platte treffen kann, zum größten Teil totalreflek
tiert wird. Das verbleibende transmittierte Licht fällt
ohne eine maßgebliche Richtungsänderung in den Raum dahinter.
DE 14 97 348 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der
Beleuchtungsverhältnisse in Räumen, bei dem u. a. eine Anzahl
reflektierender Lichtklebelemente zwischen den Scheiben eines
Doppelverglasungsfensters angebracht sind.
Die Lichtlenkelemente aus verspiegelten Glasstreifen ermög
lichen bei Sonneneinfall eine gezielte Beleuchtung des dahin
terliegenden Raumes.
Der Einbau der einzelnen zum Teil auch beweglichen Glasstrei
fen in die Doppelverglasung erfordert einen höheren konstruk
tiven Aufwand. Die gesamte Konstruktion hätte zudem ein hohes
Eigengewicht und eine größere Bautiefe.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine doppelscheibige Isolier
verglasung mit einer Primenstruktur zu modifizieren, daß bei
gezielter Lichtlenkung, eine blendfreie, effektive Beleuch
tung von Räumen mit Sonnenlicht möglich wird.
Dabei ist es aus Kostengründen beabsichtigt, daß die Herstel
lung dieser modifizierten lichtlenkenden Isolierverglasung
die bisher industriell übliche Herstellung und Montage von
normalen Doppelglasscheiben erlaubt.
Der für die Wärmeisolierung zweckmäßige Abstand der beiden
Scheiben der Isolierverglasung (ca. 8 mm bis 12 mm) soll
erhalten bleiben. Vorteil der Doppelverglasung für das Licht
lenksystem ist auch, daß die relativ feinen, rillenartigen
Prismenstrukturen im Inneren der Doppelverglasung vor Ver
schmutzung geschützt sind.
Im Gegensatz zu oben genannten Sonnenschutzsystemen wird hier
besonderen Wert auf hohe Transparenz des Systems für direkte
und diffus auftreffende Strahlung gelegt.
Die lichtlenkende Isolierverglasung ist für den Einsatz an
Südfassaden gedacht.
Sonnenlicht, das von außen auf die lichtlenkende Isolierver
glasung fällt, wird beim Durchgang durch die Prismenstruktur
nach oben abgelenkt. Im Innenraum fällt es auf die Decke, von
wo es diffus gestreut den Raum optimal ausleuchtet (siehe
Fig. 1).
Die Erfindung wird im folgenden anhand verschiedener Ausfüh
rungsformen genauer beschrieben:
Die Prismenstruktur besteht aus einem lichtdurchlässigen Medium mit einer Brechzahl n von etwa 1,4 bis 1,6. Typische Materialien sind Glas oder Kunststoffe.
Die Prismenstruktur besteht aus einem lichtdurchlässigen Medium mit einer Brechzahl n von etwa 1,4 bis 1,6. Typische Materialien sind Glas oder Kunststoffe.
Zur Realisierung der lichtlenkenden Isolierverglasung kann
entweder eine vorproduzierte Prismenplatte aus einem licht
durchlässigen Medium an der Innenseite der Außenscheibe der
Verglasung angebracht werden oder die Prismenstruktur direkt
auf der Innenseite der Außenscheibe eingeprägt oder einge
fräst werden. Dabei eingeschlossen ist auch die Möglichkeit,
die Struktur per Gießverfahren oder mit einem Sol-Gel-Prozeß
auf die Innenseite der Außenscheibe aufzubringen.
Ebenfalls eingeschlossen ist die Verwendung von Kunststoffen
für die Außen- und Innenscheibe der Verglasung. Bei Verwendung
einer vorproduzierten Prismenplatte ist diese vorzugsweise
flächig und ohne Zwischenraum auf die Außenscheibe aufzule
gen, bzw. mit einem geeigneten Klebstoff auf diese aufzukle
ben.
Die Prismenstruktur besteht aus horizontalen, im Querschnitt
dreieckigen Prismenstäben. Für die gewünschten lichtlenken
den Eigenschaften muß die Geometrie der Struktur folgende
Merkmale erfüllen (Fig. 1): Die nach oben zeigenden Prismen
flächen müssen einen Winkel β von 22° bis 26° mit der hori
zontalen Ebene einschließen. Der Winkel α der nach unten
zeigenden Prismenfläche mit der Horizontalen muß 0° bis 10°
betragen. Nur innerhalb dieser Bereiche erhält man die ge
wünschte lichtlenkende Wirkung in Kombinaton mit einer hohen
Transmission bei der Anwendung der lichtlenkenden Isolier
verglasung in Südfassaden für die Sonnenstandsverhältnisse in
Mitteleuropa. Die Anpassung der Isolierverglasung an den
jeweiligen Aufstellort oder Verwendungszweck kann im Rahmen
einer Variation der oben genannten Winkel oder Brechzahlen
erfolgen.
Sonnenstrahlen dringen auf der ebenen Seite der Prismenstruk
tur in diese ein (siehe Fig. 1) und werden an den Prismenflä
chen, die nach unten zeigen total reflektiert. Danach verläßt
das Licht die Prismenstruktur durch die nach oben weisenden
Prismenflächen.
Fig. 2 zeigt den Transmissionsgrad einer mit der oben genann
ten Prismenstruktur versehenen Außenscheibe des Systems. Der
Transmissionsgrad (in %) ist in Abhängigkeit des Sonnenhöhen
winkels (in Grad) aufgetragen und gilt für einen Einfallsazi
mutwinkel der Sonne von 0° (in diesem Fall ist beispielsweise
das Fenster nach Süden ausgerichtet und die Sonne steht auch
exakt im Süden). Der Transmissionsgrad ist für dieses System
jedoch in einem breiten Azimutbereich unveränderlich
Bis zu einem Sonnenhöhenwinkel von ca. 50° erhält man eine
Lichttransmission von mehr als 90%. Dies ist vergleichbar mit
einer Einfachverglasung. Für die zweite Scheibe muß mit einem
weiteren Verlust von etwa 8% gerechnet werden.
Oberhalb von 50° Sonnenhöhe sinkt der Transmissionsgrad. Die
Rückreflexion von Sonnenstrahlung bei hohen Sonnenständen
wirkt einer Überhitzung der Räume entgegen.
In Fig. 2 ist ebenfalls zu erkennen, daß über den gesamten
Winkelbereich - wie beabsichtigt - ca. 90% des Lichtes nach
öben abgelenkt werden. Diese blendfreie Lichtführung, bei
spielsweise an die Raumdecke von Büros, verbessert die Aus
leuchtung des Raumes mit Tageslicht, insbesondere in den
hinteren, vom Fenster abgewandten Bereichen. Dadurch wird
elektrische Energie für Beleuchtung eingespart, ein Ver
brauchssektor, der in Bürogebäuden einen enormen Kostenfaktor
darstellt.
Das Sonnenlicht sollte immer möglichst gleichmäßig an die
Decke in der Raummitte einstrahlen, insbesondere bei Azimut
winkeln ungleich 0°. Diese Umlenkung zur Raummitte ist mög
lich, indem die nach oben zur Raumdecke weisenden Prismenflä
chen eine sinusförmige Wellenstruktur ausbilden, wobei sich
diese Wellenstruktur in Richtung der Längsachse der Prismen
stäbe fortsetzt. Eine optimale Einkopplung der Strahlung
erhält man bei einem Amplituden-Wellenlängen-Verhältnis der
Sinuswellenstruktur von 1 : 4 bis 1 : 1.
Die Dicke der Prismenstruktur, d. h. der Abstand zwischen
Prismenspitze und Prismental kann höchstens so groß sein wie
der Abstand der beiden Scheiben der Doppelverglasung, also
etwa 12 mm. Vorteilhaft sind Dicken zwischen 0,1 mm und 5 mm.
Diese Verglasungen erzeugen einen optisch homogenen Eindruck
auf den Betrachter. Die feinen Strukturen sind mit heutigen
technischen Mitteln auch günstig zu realisieren, insbesondere
auf der Basis von Kunststoffen, wie z. B. Polycarbonat oder
PMMA. Mit Dicken von weniger als 1 mm hat die Prismenstruktur
folienartigen Charakter; diese Folien können ohne größeren
Aufwand auf die Scheiben aufgeklebt werden.
Um optische Randeffekte an den Prismenspitzen, bzw. -tälern
zu vermindern, ist es von Vorteil, diese abzurunden. Dies
kann während der Herstellung der Struktur geschehen oder in
einem zusätzlichen Arbeitsschritt, z. B. durch Abfräsen.
Claims (5)
1. Lichtlenkende doppelscheibige Isolierverglasung mit
integrierter Prismenstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenseite der Außenscheibe der Isolierverglasung
mit horizontalen, im Querschnitt dreieckigen Prismen
stäben besetzt ist, wobei die nach oben weisenden Prismen
flächen einen Winkel von 22° bis 26° mit der Horizontalen
einschließen und die nach unten weisenden Prismenflächen
einen Winkel von 0° bis 10° mit der Horizontalen ein
schließen.
2. Lichtlenkende Isolierverglasung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Prismenstrukturen auf der Innen
seite der Außenscheibe direkt in das Material der Außen
scheibe eingebracht sind.
3. Lichtlenkende Isolierverglasung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Prismenstrukturen in Form einer
Folie mit einer Dicke zwischen 0,1 mm und 5 mm auf der
Innenseite der Außenscheibe aufgebracht sind.
4. Lichtlenkende Isolierverglasung nach einem der Ansprüche
1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben
weisenden Prismenflächen eine sinusförmige Wellenstruktur
in Richtung der Längsachse der Prismenstäbe aufweisen.
5. Lichtlenkende Isolierverglasung nach einem der Ansprüche
1, 2, 3 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen
spitzen, bzw. -täler abgerundet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19834050A DE19834050A1 (de) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | Lichtlenkende Isolierverglasung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19834050A DE19834050A1 (de) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | Lichtlenkende Isolierverglasung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19834050A1 true DE19834050A1 (de) | 2000-02-17 |
Family
ID=7875642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19834050A Withdrawn DE19834050A1 (de) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | Lichtlenkende Isolierverglasung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19834050A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003052232A1 (de) | 2001-12-17 | 2003-06-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Sonnenschutzvorrichtung |
GB2385627A (en) * | 2002-02-23 | 2003-08-27 | Duncan Mchardy | Window with triangular prisms |
-
1998
- 1998-07-29 DE DE19834050A patent/DE19834050A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003052232A1 (de) | 2001-12-17 | 2003-06-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Sonnenschutzvorrichtung |
GB2385627A (en) * | 2002-02-23 | 2003-08-27 | Duncan Mchardy | Window with triangular prisms |
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