DE2518358B1 - Lichtlenkende Glasscheibe - Google Patents

Description

planparallel zur planen Oberfläche der Glasscheibe verlaufenden Flächen begrenzt.

Nach einer anderen grundsätzlichen Ausführungsform sind die von den geneigten Flächen der sich kreuzenden prismenartigen Vorsprünge gebildeten Hohlräume regelmäßige Pyramidenstümpfe, deren Grundflächen von den Prismenkanten begrenzt werden und deren Schnittflächen planparallel zu der planen Oberfläche der Glasscheibe verlaufen.

Es hat sich gezeigt, daß Glasscheiben mit den erfindungsgemäßen Merkmalen sich in optimaler Weise für die Dachverglasung von Gewächshäusern eignen. Dabei kommt eine besondere Bedeutung der Tatsache zu, daß auf der Glasscheibe nicht nur schräge Prismenflächen vorhanden sind, sondern daß ein bestimmter Anteil der Scheibenfläche in gleichmäßig verteilter Form als Scheibenabschnitte mit planparallelen Oberflächen vorliegt. Auf diese Weise werden nicht alle Strahlen seitlich abgelenkt, sondern die auf die planparallelen Flächenstücke auftreffenden Lichtstrahlen behalten ihre Richtung bei und tragen wesentlich zu einer gleichmäßigen Ausnutzung des Sonnenlichtes bei unterschiedlichem Sonnenstand bei. Es hat sich außerdem gezeigt, daß die Ansicht der neuen Glasscheiben von der planen Oberfläche her ein besonders brillantes und ansprechendes Aussehen zeigt.

Die prismenartigen Vorsprünge können so angeordnet sein, daß sie sich unter Winkeln von 60, 90, 120 oder 135 Grad kreuzen, so daß stets ein regelmäßiges Muster gebildet wird, und die von den prismenartigen Vorsprüngen umschlossenen Hohlräume drei-, vier-, sechs- oder achtseitige Pyramiden oder Pyramidenstümpfe sind. Bei einer Gesamtdicke der Glasscheibe zwischen 3 und 8 mm beträgt die Höhe der prismenartigen Vorsprünge vorzugsweise 1 bis 3 mm.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Glasscheiben, jeweils in einer perspektivischen Darstellung (Fig. la bis 5a) und in einer Draufsicht (Fig. Ib bis 5b),

Fig. 6 die Lichtverteilungskurve der in Fig. 1 dargestellten Glasscheibe,

Fig. 7 die Wirkungsweise des neuen Glases bei einem Gewächshaus bei hohem Sonnenstand und in

Fig. 8 die Wirkungsweise des neuen Glases bei einem Gewächshaus bei niedrigem Sonnenstand.

Die Fig. la und Ib zeigen eine Silikatglasscheibe 1, bei der die eine Oberfläche 2 plan ausgebildet und die andere Oberfläche mit prismenartigen Vorsprüngen 3, 4 versehen ist, die sich unter Winkeln von 90 Grad kreuzen. Die Vorsprünge 3, 4 bilden gleichseitige Prismen, deren Flächen unter einem Winkel α von 30 Grad zur Scheibennormalen geneigt sind, so daß sie zur Scheibenebene selbst einen Winkel von 60 Grad bilden. Die sich kreuzenden prismenartigen Vorsprünge 3,4 schließen jeweils Hohlräume ein, die die Form von regelmäßigen vierseitigen Pyramidenstümpfen haben. Die Grundfläche dieser Pyramidenstümpfe wird begrenzt von den Kanten der prismenartigen Vorsprünge 3, 4, während die Schnittfläche 5 der Pyramidenstümpfe durch eine parallel zur Oberfläche 2 verlaufende Glasfläche gebildet wird. Die Größe der Schnittfläche 5 des Pyramidenstumpfes verhält sich zur Größe der Grundfläche des Pyramidenstumpfes wie 1:4. Dadurch wird ein je nach dem Lichteinfallswinkel unterschiedlicher Anteil des auf die plane Oberfläche einfallenden Lichtes nicht abgelenkt, während der übrige Anteil des einfallenden Lichtes abgelenkt wird.

Wie bei den nachfolgend beschriebenen Glasscheiben beträgt die Gesamtdicke der Glasscheibe etwa 3 bis 6 mm, wobei die Höhe der prismenartigen Vorsprünge etwa 1 bis 3 mm beträgt. Die Kantenlänge L einer Seite der Grundfläche eines Pyramidenstumpfes

ίο beträgt etwa 4 bis 5 mm, und die Kantenlänge / einer Seite der Schnittfläche etwa 2 mm. Bei diesen Abmessungen ergibt sich ein Muster, das neben seinen technischen Wirkungen auch ästhetisch ansprechend ist. In den Fig. 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die prismenartigen Vorsprünge 13,14,15 jeweils unter einem Winkel von 120 Grad zusammenstoßen. Der Winkel a, unter dem die Prismenflächen zu der Scheibennormalen verlaufen, beträgt etwa 30 Grad. Von den prismenartigen Vor-Sprüngen werden bei dieser Anordnung Hohlräume in Form von regelmäßigen sechsseitigen Pyramidenstümpfen gebildet. Die Schnittfläche 16 der Pyramidenstümpfe liegt wiederum parallel zu der planen Oberfläche 2 der Glasscheibe, und ihre Fläche beträgt etwa ein Viertel der Grundfläche der Pyramidenstümpfe.

Die Fig. 3a und 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die prismenartigen Vorsprünge 23, 24, 25 sich unter einem Winkel von 60 Grad kreuzen. Dadurch werden Einbuchtungen gebildet, die der Form von regelmäßigen dreiseitigen Pyramidenstümpfen entsprechen. Die Schnittflächen 26 verlaufen wiederum parallel zu der Oberfläche 2 der Glasscheibe, und ihre Größe beträgt etwa ein Viertel der Größe der Grundfläche der Pyramidenstümpfe. Der Winkel α, unter dem die Prismenflächen zu der Scheibennormalen verlaufen, beträgt wiederum etwa 30 Grad. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4a und 4b sind die prismenartigen Vorsprünge 33, 34, 35, 36, 37,38,39,40 unter Winkeln von 135 Grad zueinander angeordnet, und zwar in der Grundform von regelmäßigen Achtecken. Die von den Prismenflächen umschlossenen Hohlräume bilden infolgedessen regelmäßige achtseitige Pyramidenstümpfe, wobei die Schnittfläche 41 der Pyramidenstümpfe wiederum parallel zur planen Oberfläche 2 der Glasscheibe verläuft. Jeweils zwischen den im Achteck angeordneten Prismen entstehen kleinere Eindrücke 43 in der Form von regelmäßigen, vierseitigen Pyramiden. Die Größe der Schnittfläche 41 beträgt wiederum etwa ein Viertel der Größe derjenigen Fläche, die der Grundfläche der Summe eines achtseitigen Pyramidenstumpfes und einer vierseitigen Pyramide 43 entspricht.

In den Fig. 5a und 5b ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die sich kreuzenden Prismen 45, 46 an der freistehenden Prismenkante abgeflacht sind. Es sind also in diesem Fall die zur planen Oberfläche 2 parallel verlaufenden Flächenteile nicht als Schnittflächen der pyramidenförmigen Eindrücke ausgebildet, sondern sie bilden sich kreuzende Flächenstreifen 47 an der äußersten Oberfläche der geprägten Seite der Glasscheibe. Durch diese Abwandlung wird erreicht, daß bei senkrechter Einstrahlung von der planen Oberfläche herein größerer Anteil des Lichtes reflektiert wird, das für bestimmte Anwendungszwecke von Vorteil sein kann.

Fig. 6 veranschaulicht in Verbindung mit den Fig. 7 und 8 die Wirkungsweise der neuen Glas-

scheibe. Die in Fig. 6 dargestellten Lichtverteilungskurven wurden gemessen bei einer Glasscheibe entsprechend Fig. 1, wobei die Lichtintensität in einer senkrecht zur Glasscheibe verlaufenden Ebene gemessen wurde, die parallel zu einer Prismenrichtung verlief. Dargestellt ist die relative Lichtintensität in Abhängigkeit von der Richtung zum einfallenden Lichtstrahl, und zwar einmal bei einem Einfallswinkel von γ=0 Grad, d.h., bei senkrechtem Lichteinfall, und zum anderen bei einem Einfallswinkel von y= 60 Grad. Man sieht deutlich, daß bei senkrechtem Einfall wesentliche Anteile des Lichtes in beiden Richtungen abgelenkt werden, woraus andererseits eine wesentliche Dämpfung des direkten Lichtes resultiert. Andererseits zeigt die Lichtverteilungskurve bei einem Lichteinfallswinkel von γ= 60 Grad, daß der größte Anteil des Lichtes abgelenkt wird, wobei das Intensitätsmaximum des abgelenkten Lichtes bei etwa 40 Grad zum einfallenden Lichtstrahl liegt.

Die Bedeutung dieses Effektes für die Verglasung von Gewächshausdächern wird an Hand der Fig. 7 und 8 veranschaulicht. Dort ist schematisch ein Gewächshaus 50 dargestellt mit vergrößertem Detailausschnitt einer Glasabdeckung, dessen Dachflächen 51, 52 unter dem üblichen Neigungswinkel von /3=26 Grad zur Horizontalen verlaufen. Bei hohem Sonnenstand strahlt die Sonne also zeitweise etwa senkrecht auf eine der beiden Dachflächen, wie es auf der linken Seite der Fig. 7 zu erkennen ist.

Die Pfeile machen deutlich, wie das auf die Dachfläche 51 auftreffende Licht L_E durch die Glasscheiben beeinflußt wird. Ein Teil L_D des auf die Dachfläche 51 fallenden Lichtes dringt durch die planparallelen Flächenteile des Glases ohne Ablenkung in das Gewächshaus ein und trifft die Pflanzen in direktem Strahl. Ein anderer Teil L_A des Lichtes, der durch die zur einen Seite hin geneigten Prismenflächen abgelenkt ist, trifft ebenfalls auf die Pflanzen, während der durch die Pfeile L_B dargestellte Anteil des Lichtes durch die zur anderen Seite hin geneigten Prismenflächen so stark abgelenkt wird, daß er auf die Innenseite der Dachfläche 52 fällt und somit gar nicht oder nur zu einem äußerst geringen Anteil auf die Pflanzen trifft. Die Summe der beiden Lichtanteile L_A+ L_D, die auf die Pflanzen auftreffen, beträgt etwa 70 bis 80%, womit die Intensität der unmittelbaren Bestrahlung in dem gewünschten Maß vermindert wird. Mit den Pfeilen L_R ist der Anteil des Lichtes bezeichnet, der reflektiert wird. Er beträgt hier etwa 6 bis 8%.

Bei dem gleichen Sonnenstand fällt das Licht auf

die Dachfläche 52 unter einem Winkel von y= 52 Grad gegenüber der Dachnormalen ein. In diesem Fall beträgt der reflektierende Anteil L_R etwa 15%. Der übrige Teil des einfallenden Lichtes L_R wird durch die Prismen und durch die planparallelen Flächenstücke in das Gewächshaus hinein abgelenkt und teilt sich in die verschiedenen Lichtanteile L_G und L_n auf.

Wie sich der Effekt bei sehr niedrigem Sonnenstand auswirkt, beispielsweise in den frühen Morgenstunden, ist in der Fig. 8 veranschaulicht. Während die Dachfläche 52 noch ganz im Schatten liegt, wird das auf die Dachfläche 51 sehr flach einfallende Licht L_E, das ohne Ablenkung nur einen kleinen Teil der Pflanzen im Gewächshaus erreichen würde, zum größten Teil in das Gewächshaus hinein gelenkt. Die verschiedenen in das Gewächshaus hinein gelenkten Lichtanteile L_M und L_n betragen etwa 85% der einfallenden Lichtmenge L_E, während der reflektierende Anteil L_R wieder bei etwa 15% liegt. Durch die Pfeile F ist angedeutet, wie das gesamte auf die Dachfläche 52 auftreffende Licht für die Bestrahlung der Pflanzen ausgenutzt wird, soweit es nicht durch die unvermeidliche Reflexion an der Außenfläche des Glases verlorengeht.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Lichtlenkende Glasscheibe mit einer der Lichteinfallseite zugewandten ebenen Oberfläche und einer mit sich kreuzenden regelmäßigen prismenartigen Vorsprüngen versehenen Oberfläche auf der Lichtaustrittseite, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der prismenartigen Vorsprünge mit der Scheibennormalen einen Winkel zwischen 20 und 45 Grad bilden, daß auf oder zwischen den prismenartigen Vorsprüngen planparallel zu der planen Oberfläche der Glasscheibe verlaufende Flächenstücke vorgesehen sind, und daß das Verhältnis der Summe dieser Flächenstücke zu der gesamten Scheibenfläche zwischen 1:3 und 1:6 liegt.

2. Glasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Flächen der sich kreuzenden prismenartigen Vorsprünge (45, 46, Fig. 5a und 5b) gebildeten Hohlräume mit der Spitze zur Glasscheibe hin gerichtete regelmäßige Pyramiden sind, und daß die prismenartigen Vorsprünge (45, 46) durch planparallel zur planen Oberfläche der Glasscheibe verlaufenden Flächenstücke (47) begrenzt sind.

3. Glasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Flächen der sich kreuzenden prismenartigen Vorsprünge gebildeten Hohlräume sich zur Scheibenmitte hin verjüngende regelmäßige Pyramidenstümpfe sind, deren Grundflächen von den Prismenkanten begrenzt werden, und deren Schnittflächen planparallel zu der planen Oberfläche der Glasscheibe verlaufen.

4. Glasscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die prismenartigen Vorsprünge sich unter Winkeln von 90 Grad kreuzen, und die von ihnen umschlossenen Hohlräume regelmäßige vierseitige Pyramiden oder Pyramidenstümpfe sind.

5. Glasscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von zwei sich kreuzenden prismenartigen Vorsprüngen (23, 24, 25, Fig. 3a und 3d) gebildete Winkel 60 Grad beträgt, wobei die von ihnen eingeschlossenen Hohlräume regelmäßige dreiseitige Pyramiden oder Pyramidenstümpfe sind.

6. Glasscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die prismenartigen Vorspiünge (13,14,15, Fig. 2a und 2b) Winkel von 120 Grad zueinander bilden, wobei die von ihnen eingeschlossenen Hohlräume regelmäßige sechsseitige Pyramiden oder Pyramidenstümpfe sind.

7. Glasscheibe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die prismenartigen Vorsprünge (33 bis 40, Fig. 4a und 4b) Winkel von 135 Grad zueinander bilden, wobei die von ihnen eingeschlossenen Hohlräume regelmäßige achtseitige Pyramiden oder Pyramidenstümpfe sind, und in den Lücken dazwischen regelmäßige vierseitige Pyramiden oder Pyramidenstümpfe angeordnet sind.

8. Glasscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der prismenartigen Vorsprünge ein bis drei Millimeter, und die Gesamtdicke der Glasscheibe drei bis acht Millimeter beträgt.

Die Erfindung betrifft eine lichtlenkende Glasscheibe mit einer der Lichteinfallseite zugewandten ebenen Oberfläche und einer mit sich kreuzenden regelmäßigen prismenartigen Vorsprüngen versehenen Oberfläche auf der Lichtaustrittseite.

Glasscheiben dieser Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt (z.B. DT-Patentanmeldung R 8201 VIII c/4b, DT-AS 1142324, DT-AS 1201787, DT-AS 1203 707, DT-OS 1497292, DT-OS

ίο 1497293,DT-OS 1597953). In aller Regel sollen sie für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Räume dienen, indem die einfallenden Sonnenstrahlen durch die prismenartigen Vorsprünge abgelenkt werden.
Keine der bekannten Glasscheiben ist jedoch in der Lage, die speziellen Aufgaben zu erfüllen, die sich für die Dachverglasung von Gewächshäusern stellen. Bei Gewächshäusern kommt es nämlich darauf an, daß bei niedrigem Sonnenstand ein möglichst großer Teil des Sonnenlichtes direkt auf die Pflanzen trifft, während bei hohem Sonnenstand ein wesentlicher Teil der Sonnenstrahlen abgelenkt werden muß, da die Pflanzen sonst durch die intensive Bestrahlung Schaden nehmen.

Üblicherweise werden Beschattungsvorrichtungen oder lichtstreuende oder lichtdämpfende Schichten vorgesehen, die die einfallenden Sonnenstrahlen dämpfen. Diese haben jedoch ähnlich wie die bekannten lichtlenkenden oder lichtstreuenden Glasscheiben den Nachteil, daß sie ihre Dämpfungswirkung auch bei niedrigem Sonnenstand ausüben, bei dem an sich die direkte oder möglichst wenig gedämpfte Einstrahlung erwünscht ist. Im übrigen weiß man heute, daß gerade in den frühen Morgenstunden die Assimilation bei den Pflanzen unter der Einwirkung des Sonnenlichtes am intensivsten ist, so daß es auch aus diesem Grunde nützlich ist, gerade die tiefstehende Morgensonne für die Pflanzen voll zur Geltung zu bringen. Ähnlich können die Verhältnisse auch bei anderen Anwendungsfällen liegen, etwa bei der Dachverglasung von Hallen, Fabrikräumen usw. Auch dort sind Fälle, denkbar, in denen bei niedrigem Sonnenstand das einfallende Sonnenlicht möglichst ohne Ablenkung vollständig in den Raum strahlen soll, während bei hohem Sonnenstand ein Teil des einfallenden Lichtes abgelenkt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Glasscheibe der eingangs genannten Gattung eine Oberflächenstruktur zu finden, die speziell als Dachverglasung bei einem üblichen Dachneigungswinkel von etwa 25 bis 30 Grad die Eigenschaft hat, bei niedrigem Sonnenstand das Sonnenlicht zur direkten Bestrahlung in den Raum hineinzulenken, und das bei hohem Sonnenstand einen Teil des direkten Sonnenlichtes dämpft.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Flächen der prismenartigen Vorsprünge mit der Scheibennormalen einen Winkel zwischen 20 und 45 Grad bilden, daß auf oder zwischen den prismenartigen Vorsprüngen planparallel zu der planen Oberfläche der Glasscheibe verlaufende Flächenstücke vorgesehen sind, und daß das Verhältnis der Summe dieser Flächenstücke zu der gesamten Scheibenfläche zwischen 1:3 und 1:6 liegt.

Gemäß einer ersten grundsätzlichen Ausführungsform sind die von den sich kreuzenden prismenartigen Vorsprüngen gebildeten Hohlräume mit der Spitze zur Glasscheibe hin gerichtete regelmäßige Pyramiden, und die prismenartigen Vorsprünge sind durch die