EP0767341A1 - Room illumination system using day and artifical light - Google Patents

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EP0767341A1
EP0767341A1 EP95114064A EP95114064A EP0767341A1 EP 0767341 A1 EP0767341 A1 EP 0767341A1 EP 95114064 A EP95114064 A EP 95114064A EP 95114064 A EP95114064 A EP 95114064A EP 0767341 A1 EP0767341 A1 EP 0767341A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
room
lighting arrangement
arrangement according
light source
daylight
Prior art date
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Application number
EP95114064A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0767341B1 (en
Inventor
Ingo Susemihl
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Osram SBT GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Beleuchtungstechnik GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Beleuchtungstechnik GmbH and Co KG filed Critical Siemens AG
Priority to DE59507392T priority Critical patent/DE59507392D1/en
Priority to AT95114064T priority patent/ATE187537T1/en
Priority to EP95114064A priority patent/EP0767341B1/en
Publication of EP0767341A1 publication Critical patent/EP0767341A1/en
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    • 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
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S19/00—Lighting devices or systems employing combinations of electric and non-electric light sources; Replacing or exchanging electric light sources with non-electric light sources or vice versa
    • F21S19/005—Combining sunlight and electric light sources for indoor illumination

Definitions

  • the invention relates to a room lighting system according to the preamble of claim 1.
  • EP-A2-0 582 832 discloses an example of such a room lighting system, in which daylight and artificial light are evaluated as two components for solving a lighting task, that is to say that actually combined room lighting is sought.
  • a deflection device for daylight arranged in the area of a room window, which is designed as a prism arrangement or also as a light guide arrangement formed from glass fibers in such a way that it essentially does not direct sunlight, but directs zenith light into the room, in particular against the ceiling. directs.
  • Reflector elements are arranged on the ceiling of the room illuminated by this deflection device, which reflect the light partly in a directed manner, partly more or less diffusely into the room and are therefore, from a functional point of view, to be regarded as secondary reflectors.
  • a spotlight is provided as an artificial lighting component.
  • This strongly bundled light source is also directed against the reflector elements.
  • Indirect lighting is thus implemented using secondary reflectors, which distribute both daylight and artificial light in the room.
  • secondary reflectors Apart from the common use of these secondary reflectors for the distribution of daylight, but also of artificial light, it is considered an advantage of this known solution that the light generation and the light distribution are spatially decoupled is, with the flat secondary reflectors practically no additional volume has to be used for the light distribution.
  • the selected light distribution allows a relatively free placement of the artificial light source (s). If the secondary reflectors are fixed in the ceiling area, artificial light sources can preferably be arranged on one of the room walls, which offers installation advantages in particular.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a further embodiment for a room lighting arrangement of the type mentioned, with which, on the one hand, available daylight - based on the facade opening - is directed with the highest possible efficiency into the room to be illuminated without people using the room are blinded by the incidence of daylight and with which it is also possible to combine artificial room lighting so that users of this room always get the impression of natural lighting under all lighting conditions.
  • the solution according to the invention takes a completely different path in order to solve a task that is quite comparable in itself.
  • the aim of the radiation concentrator is to capture as much daylight as possible in a simple manner and to concentrate it on a surface which is at least relatively small in one dimension, the light exit surface of the radiation concentrator, which could thus be understood as a "solar", spatially limited light source.
  • the at least one artificial light source required for the basic lighting of the room at dusk and dark is then arranged in such a way that the main emission directions of the light exit surface of the radiation concentrator and the artificial light source match.
  • This requirement can be met because the daylight component is also radiated into the room by focusing the light over a surface that is preferably minimized in the vertical direction. It follows from this that both the daylight and the artificial light components for the basic lighting of the room shine into it from the same direction.
  • an appropriate lighting design of the artificial light source in such a way to match the daylight lighting that even with completely different lighting conditions for the users of the room due to the constant light distribution, an unchanged impression of the room is retained.
  • Means are now available for interior lighting to create a constant level of lighting in an interior regardless of daylight by means of a corresponding automatic control of artificial light sources to be switched on. If these possibilities are also used in the solution according to the invention, the user of a room equipped with such a room lighting arrangement does not become aware at all during the day that the lighting conditions given by daylight change more or less continuously.
  • the solution according to the invention hardly restricts the room designer, even the architects planning the building, in the free implementation of his building ideas.
  • a facade opening is required for the deflection device, but it only takes up little space in the vertical direction of the facade.
  • the remaining area of each storey height can be structured in any way, that is to say, for example, normal window areas, and also have internal or external shading elements.
  • FIG. 1 the principle of an indirect room lighting arrangement is shown, which is arranged essentially in the facade area of a room.
  • a house facade 1 is simplified reproduced as a vertical line, and the ceiling 2 of a room to be illuminated is only indicated as a horizontal line.
  • the house facade 1 is broken through near the ceiling 2 to accommodate a deflection device 3 for daylight, which is to be introduced into the room to be illuminated.
  • This deflection device 3 is trough-shaped and extends with its longitudinal axis 31 (see in particular FIG. 3) in the horizontal direction over the width of the room.
  • It comprises a radiation concentrator 32 which is arranged on the light entry side, has a parabolic cross-section and opens outwards, with an aperture angle ⁇ .
  • This radiation concentrator 32 is followed by a deflection surface 33, which merges into a shielding element 34 directed toward the ceiling 2 at a flat angle into the room.
  • the room lighting arrangement serves to capture, concentrate, redirect and radiate against the ceiling 2 at a flat angle via the deflection device 3, as indicated by an arrow 4, everything in the area of its aperture angle ⁇ , as shown in FIG Light rays 5 entering the room is indicated.
  • At least one lamp 6 is now additionally integrated as an artificial light source, which is designed, for example, as a lamp for compact fluorescent lamps, such as Figure 1 shows.
  • This lamp 6 is arranged in the deflection device 3 such that light generated by it and emitted through its light exit opening is emitted in the same solid angle range as the daylight, as will be shown in more detail below.
  • FIG. 2 shows the deflection device 3 described above for daylight for this purpose in more detail.
  • the radiation concentrator 32 corresponds in its Design known per se passive, that is to say fixedly arranged, solar collectors which cannot be tracked according to the current position of the sun. It has two parabolic reflector surfaces 321 and 322, which are stretched between a light entry surface A1 and a concentrator surface A2. The points of intersection of the concentrator surface A2 with the two reflector surfaces 321 and 322 coincide with the respective focal points F1 and F2 of the respectively opposite reflector surface 321 and 322. On the basis of this design principle, the corresponding beam path for the incident light rays 40 is obtained.
  • the incident daylight can thus be focused on the concentrator area A2, which is minimized in area.
  • This is functionally important in this application, since one can evaluate this concentrator area A2 under this condition as a light source with limited dimensions, which, unlike an artificial light source, could clearly be called a "solar" light source.
  • the aperture angle ⁇ of the radiation concentrator 32 is approximately 60 ° in this example.
  • the deflection device 3 is preferably arranged in the facade area in such a way that the light entry surface A1 - measured from the nadir - covers an angular range from 10 ° to 70 ° in order to detect as high a proportion of direct sunlight as possible, but of course also of diffuse daylight.
  • the concentrator surface A2 is not so inclined as would be necessary for the spatial distribution of the light passing through it. Therefore, the lower edge boundary of the concentrator surface A2 is followed by the deflection surface 33, which is designed as a circular section in its profile. Its center coincides with the focal point F2 of the second reflector surface 322, its radius R then being identical to the distance between the two focal points F1 and F2. Between the inner edge of the deflection surface 33 and the inside edge of the one reflector surface 321 thus results in the light exit surface A3 of the deflection device 3.
  • the length of the circular section of the deflection surface 33 is selected such that the normal to this light exit surface A3 is inclined at a small angle against the ceiling 2.
  • the longitudinal edge of the anti-glare element 34 is aligned approximately parallel to this normal, whereby this has a preferably silk-matt reflecting surface. In the direction of the normal to the light exit surface A3 of the deflection device 3, its main emission direction 51 is thus defined.
  • the stipulations also determine the position of the lamp 6 as an artificial light source of the room lighting arrangement, this lamp 6 being shown in FIG. 1, but not in FIG. 2 for reasons of clarity.
  • the lamp 6 is arranged in the profile of the deflection device 3 in such a way that its light exit opening is parallel to the light exit surface A3, preferably directly in this. This means that it is in your hand to optimize the luminaire 6 with regard to its radiation characteristics in such a way that the light emitted by it is distributed similarly to the daylight component supplied to the room via the deflection device 3, preferably referring to high positions of the sun.
  • FIG. 3 the room lighting arrangement described with reference to FIG. 1 is shown in a schematic in three-dimensional form to clarify its spatial arrangement.
  • This illustration clarifies the regarding the house facade 1 horizontal trough-shaped deflection device 3, which extends with its longitudinal axis 31 essentially over the width of the room to be illuminated.
  • FIG. 3 shows that for the deflection device 3 arranged relatively near the ceiling, only a perfectly acceptable proportion of the total room height is required, although this room lighting arrangement is optimized to capture as much daylight as possible and to direct it into areas far from the facade. At room heights, such as those found in conventional office rooms, this room lighting arrangement is no longer in the direct field of view of people working in the room and is therefore relatively inconspicuous.
  • the entire facade area of the room to be illuminated which is below the deflection device 3, is immediately available to the architect for free design. He can e.g. B. provide large-area glazing as a viewing area, structure this area or, if desired, provide additional shading elements in this area without the function of the room lighting arrangement being affected or even impaired thereby.
  • the horizontal position of the lamp 6, which in this example is equipped with compact fluorescent lamps, is selected only as an example.
  • the luminaire 6 itself can be arbitrarily arranged, with respect to the longitudinal edge 31 of the deflection device 3, and of course several luminaires can be used at a distance from one another.
  • FIG. 4 A further embodiment for the room lighting arrangement is now shown in FIG. 4 in a sectional illustration corresponding to FIG.
  • the deflection device 3 it clarifies on the one hand that it is not in itself necessary that its reflector surfaces, in particular the reflector surface 322, extend beyond the house facade 1.
  • the shortening of the lower reflector surface 322 means that a certain proportion of the daylight coming from very high angles of incidence is not captured becomes. In general, however, this does not mean a drastic loss of radiation, which is also compensated for by the advantage that undesired projections in the house facade 1 are avoided, if necessary.
  • a point light 6 ' is used as an alternative to the lamp 6 of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 3, which is equipped with fluorescent lamps.
  • This luminaire also has a luminaire reflector, which is arranged with respect to its illuminant on the side facing away from the light exit opening. This is designed so that all of the light generated by the light source is not radiated to the outside through the deflection device 3 through the light exit opening of the luminaire located in the light exit surface A3 of the room lighting arrangement.
  • the light exit opening of the point light 6 ' is covered by a cover plate.
  • FIGS. 5, 6 and 7 now illustrate schematically in three examples the light-directing function of the deflecting device 3, here in particular with regard to the daylight component.
  • the three representations are to be understood in such a way that they each relate to a proportion of daylight that is radiated into the deflection device 3 at a defined acceptance angle.
  • Figures 5, 6 and 7, these are different irradiation conditions represented by the corresponding arrow direction for the daylight components 41, 42 and 43 in question.
  • FIGS. 5, 6 and 7 illustrate the following.
  • a daylight component 41 irradiated at a relatively low angle, as shown in FIG. 5, is distributed over a relatively limited area of the ceiling 2, which neither extends into the room depth nor into the area directly facing the deflection device 3.
  • the light introduced, shown in FIG. 6, is already radiated onto the ceiling 2 in a much fanned out manner.
  • FIG. 7 shows that areas of the ceiling 2, which are distant from the house facade 1, and possibly also a wall delimiting the depth of the room, are achieved primarily by daylight components 43, which fall into the deflection device 3 at a high acceptance angle.
  • these examples demonstrate a distribution characteristic of the deflection device 3 that is dependent on the angle of incidence. This can be counteracted, for example, by superimposing a fine structure on the parabolic curvatures of the reflector surfaces 321 and 322.
  • Such structuring of the reflector surfaces 321, 322, for example in the form of a groove structure leads to additional reflections of the incident Light, which are desired in the present case, in order to reduce the directional dependence thereof by a scattering portion of the light passing through the concentrator surface.

Abstract

The arrangement includes a deflection device (3) for a daylight component supplied from outside. At least one artificial light source (6) generates an artificial light component. The deflection device is designed as a radiation or beam concentrator (3,32,33) which reduces an effective light entrance area (A1) to a relatively small light exit area (A3), whose normal is inclined to the room ceiling by an obtuse angle. The artificial light source is integrated in the deflection device. It has an anti dazzle element (34).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Raumbeleuchtungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a room lighting system according to the preamble of claim 1.

Nicht nur aus Gründen der Energieersparnis, sondern auch wegen des menschlichen Wohlbefindens werden Innenräume von Bauten allgemeiner Art so weit wie möglich unter Aussetzung des Tageslichtes beleuchtet. Gerade bei größeren Bauten folgt aus diesem Ansatzpunkt, häufig aber auch aus Gründen ökonomischer Raumnutzung, daß die Raumtiefe oft ein Mehrfaches an der Raumhöhe beträgt. Daraus wiederum folgt eine sehr ungleichmäßige Verteilung der Beleuchtungsstärke im Raum, was bereits ein gutes Sehen in fensterfernen Raumbereichen erschwert. Noch viel unangenehmer aber sind hohe Leuchtdichteunterschiede in einzelnen Raumbereichen, die zur Blendung von Benutzern des Raumes führen können.Not only for reasons of energy saving, but also because of human well-being, interiors of buildings of a general nature are illuminated as much as possible with exposure to daylight. Especially with larger buildings, this starting point, but often also for reasons of economical use of space, means that the depth of the room is often a multiple of the height of the room. This in turn results in a very uneven distribution of the illuminance in the room, which already makes it difficult to see well in areas far from the window. Even more unpleasant are the high differences in luminance in individual room areas, which can lead to glare for users of the room.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, gerade bei ungünstigen Raumverhältnissen das vorhandene Tageslicht möglichst optimal zu nutzen. Als ein Beispiel dafür wird auf eine aus EP-B1-0 200 876 bekannte Anordnung zur Ausleuchtung eines Raumes mit Tageslicht verwiesen, bei der zur Lenkung des über ein Fenster in den Raum eintretenden Tageslichtes in dem Fenster Reflektorelemente vorgesehen sind, die für das eindringende Tageslicht Umlenkelemente bilden. Mit diesen Umlenkelementen wird erreicht, das Tageslicht einerseits in Richtung auf fensterferne Raumbereiche insbesondere an der Raumdecke, aber auch der dem Fenster gegenüberliegenden Wand umzulenken und andererseits die direkte Lichteinstrahlung in den Raum in einem Raumwinkel auszublenden, der im normalen Blickbereich etwa einer in der Raumtiefe arbeitenden Person liegt.There has been no shortage of attempts to use the available daylight as optimally as possible, especially in unfavorable spatial conditions. As an example of this, reference is made to an arrangement known from EP-B1-0 200 876 for illuminating a room with daylight, in which reflector elements are provided in the window for directing the daylight entering the room through a window, which elements are used for the penetrating daylight Form deflection elements. With these deflecting elements, daylight is redirected towards the distant areas of the room, particularly on the ceiling, but also towards the wall opposite the window, and, on the other hand, the direct light into the room is blocked out at a solid angle that, in the normal range of vision, is approximately one that works in the depth of the room Person lies.

Nun genügt es aber nicht, einen Innenraum allein durch Tageslicht zu erhellen, die Tageslichtbeleuchtung muß durch eine künstliche Beleuchtung ergänzt werden, um eine Raumnutzung auch bei Dämmerung und Dunkelheit zu ermöglichen. Wenn auch heute noch in vielen Fällen die künstliche Beleuchtung nahezu ohne besondere Rücksichtnahme auf den natürlichen Lichteinfall eingerichtet wird, so hat es doch auch nicht an Versuchen gefehlt, die Gesamtbeleuchtung eines Innenraums als eine integrierte Aufgabe anzusehen, das heißt Tageslicht- und Kunstlichtbeleuchtung aufeinander abzustimmen.Now, however, it is not enough to illuminate an interior with daylight alone, daylight lighting must be supplemented with artificial lighting in order to enable room use even at dusk and in the dark. Even though in many cases artificial lighting is still set up almost without special consideration for natural light, there has been no shortage of attempts to view the overall lighting of an interior as an integrated task, i.e. to match daylight and artificial lighting.

Ein Beispiel für eine derartige Raumbeleuchtungsanlage, bei der Tages- und Kunstlicht als zwei Komponenten zur Lösung einer Beleuchtungsaufgabe bewertet werden, das heißt eine tatsächlich kombinierte Raumbeleuchtung angestrebt wird, ist aus EP-A2-0 582 832 bekannt. Dort ist eine im Bereich eines Raumfensters angeordnete Umlenkeinrichtung für das Tageslicht vorgesehen, die als Prismenanordnung oder auch als eine aus Glasfasern gebildete Lichtleiteranordnung derart ausgebildet ist, daß sie im wesentlichen nicht die direkte Sonnenstrahlung, sondern Zenitlicht in den Raum, insbesondere gegen die Raumdecke gerichtet, lenkt. An der von dieser Umlenkeinrichtung beleuchteten Raumdecke sind Reflektorelemente angeordnet, die das Licht teils gerichtet, teils mehr oder minder diffus in den Raum reflektieren und deshalb, funktional betrachtet, als Sekundärreflektoren anzusehen sind.EP-A2-0 582 832 discloses an example of such a room lighting system, in which daylight and artificial light are evaluated as two components for solving a lighting task, that is to say that actually combined room lighting is sought. There is a deflection device for daylight arranged in the area of a room window, which is designed as a prism arrangement or also as a light guide arrangement formed from glass fibers in such a way that it essentially does not direct sunlight, but directs zenith light into the room, in particular against the ceiling. directs. Reflector elements are arranged on the ceiling of the room illuminated by this deflection device, which reflect the light partly in a directed manner, partly more or less diffusely into the room and are therefore, from a functional point of view, to be regarded as secondary reflectors.

Weiterhin ist als künstliche Beleuchtungskomponente ein Strahler vorgesehen. Diese stark gebündelt strahlende Lichtquelle ist ebenfalls gegen die Reflektorelemente gerichtet. Realisiert ist somit eine indirekte Beleuchtung unter Verwendung von Sekundärreflektoren, wobei diese sowohl das Tageslicht als auch das Kunstlicht in dem Raum verteilen. Abgesehen von der gemeinsamen Nutzung dieser Sekundärreflektoren für die Verteilung des Tages-, aber auch des Kunstlichtes wird als ein Vorteil dieser bekannten Lösung angesehen, daß die Lichterzeugung und die Lichtverteilung räumlich entkoppelt ist, wobei für die Lichtverteilung mit den flachen Sekundärreflektoren praktisch kein zusätzliches Bauvolumen aufgewendet werden muß. Weiterhin läßt die gewählte Lichtverteilung eine relativ freizügige Plazierung der künstlichen Lichtquelle(n) zu. Sind die Sekundärreflektoren im Deckenbereich festgelegt, können Kunstlichtquellen vorzugsweise an einer der Raumwände angeordnet sein, was insbesondere Installationsvorteile bietet.Furthermore, a spotlight is provided as an artificial lighting component. This strongly bundled light source is also directed against the reflector elements. Indirect lighting is thus implemented using secondary reflectors, which distribute both daylight and artificial light in the room. Apart from the common use of these secondary reflectors for the distribution of daylight, but also of artificial light, it is considered an advantage of this known solution that the light generation and the light distribution are spatially decoupled is, with the flat secondary reflectors practically no additional volume has to be used for the light distribution. Furthermore, the selected light distribution allows a relatively free placement of the artificial light source (s). If the secondary reflectors are fixed in the ceiling area, artificial light sources can preferably be arranged on one of the room walls, which offers installation advantages in particular.

Man hat also bereits erkannt, daß es bei guten Lösungen für Beleuchtungsaufgaben nicht nur darauf ankommt, die physiologischen Bedingungen für gutes Sehen zu erfüllen, sondern auch psychologische Faktoren zu berücksichtigen, die insbesondere dann eine Rolle spielen, wenn Kunstlicht ergänzend zu dem für die erforderliche Raumbeleuchtung nicht mehr ausreichenden Tageslicht eingesetzt wird. Das vorstehend gewürdigte Beispiel löst dieses Problem durch eine über die Sekundärreflektoren erzielte Lichtverteilung sowohl für die Tageslicht- als auch die Kunstlichtkomponente. Aufwendig sind dabei allerdings die besonders strukturierten Sekundärreflektoren an der Raumdecke, die lichttechnisch optimiert werden müssen und damit manchen innenarchitektonischen Gestaltungsvorstellungen nicht entsprechen.So it has already been recognized that good solutions for lighting tasks not only depend on fulfilling the physiological conditions for good vision, but also on taking psychological factors into account, which play a role in particular when artificial lighting complements that required for the required room lighting insufficient daylight is used. The example acknowledged above solves this problem by means of a light distribution achieved for the daylight as well as the artificial light component via the secondary reflectors. However, the specially structured secondary reflectors on the ceiling are complex, which have to be optimized in terms of lighting technology and therefore do not correspond to some interior design ideas.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Raumbeleuchtungsanordnung der eingangs genannten Art eine weitere Ausführungsform zu schaffen, mit der einerseits zur Verfügung stehendes Tageslicht - bezogen auf die Fassadenöffnung - mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad in den zu beleuchtenden Raum gelenkt wird, ohne daß dabei den Raum nutzende Personen durch den Tageslichteinfall geblendet werden und mit der es außerdem möglich ist, damit eine künstliche Raumbeleuchtung so zu kombinieren, daß Nutzern dieses Raumes unter allen Beleuchtungsbedingungen immer der Eindruck einer natürlichen Beleuchtung vermittelt wird.The present invention is therefore based on the object of creating a further embodiment for a room lighting arrangement of the type mentioned, with which, on the one hand, available daylight - based on the facade opening - is directed with the highest possible efficiency into the room to be illuminated without people using the room are blinded by the incidence of daylight and with which it is also possible to combine artificial room lighting so that users of this room always get the impression of natural lighting under all lighting conditions.

Bei der Raumbeleuchtungsanordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst.In the room lighting arrangement of the type mentioned, this object is achieved according to the invention by the features described in the characterizing part of patent claim 1.

Während die vorstehend beschriebene, aus EP-A2-0 582 832 bekannte Raumbeleuchtungsanordnung darauf ausgerichtet ist, sowohl die Tageslicht- als auch die Kunstlichtkomponente für die Raumbeleuchtung über vorzugsweise an der Raumdecke angeordnete Sekundärreflektoren zu lenken, wobei aber die mindestens eine Kunstlichtquelle diese Sekundärreflektoren aus einer ganz anderen Richtung anstrahlt, geht die erfindungsgemäße Lösung einen völlig anderen Weg, um eine an sich durchaus vergleichbare Aufgabe zu lösen. So wird mit Hilfe des Strahlungskonzentrators angestrebt, auf einfache Weise möglichst viel Tageslicht einzufangen und dieses auf eine zumindest in einer Dimension relativ kleine Fläche, die Lichtaustrittsfläche des Strahlungskonzentrators, zu konzentrieren, die damit als "solare", räumlich begrenzte Lichtquelle aufgefaßt werden könnte. Die für die Grundbeleuchtung des Raumes bei Dämmerung und Dunkelheit erforderliche mindestens eine Kunstlichtquelle wird dann so angeordnet, daß die Hauptausstrahlungsrichtungen der Lichtaustrittsfläche des Strahlungskonzentrators und der Kunstlichtquelle übereinstimmen. Diese Forderung ist erfüllbar, weil auch die Tageslichtkomponente durch Bündelung des Lichtes über eine vorzugsweise in vertikaler Richtung minimierte Fläche in den Raum eingestrahlt wird. Daraus ergibt sich, daß sowohl die Tageslicht- als auch die Kunstlichtkomponente für die Grundbeleuchtung des Raumes in diesen hinein aus der gleichen Richtung strahlen. Somit hat man es durch eine entsprechende lichttechnische Gestaltung der Kunstlichtquelle in der Hand, diese so auf die Tageslichtbeleuchtung abzustimmen, daß auch bei völlig unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen für die Benutzer des Raumes aufgrund der gleichbleibenden Lichtverteilung ein unveränderter Raumeindruck erhalten bleibt.While the room lighting arrangement known from EP-A2-0 582 832 described above is aimed at directing both the daylight and the artificial light components for the room lighting via secondary reflectors preferably arranged on the ceiling, but the at least one artificial light source these secondary reflectors from one shines in a completely different direction, the solution according to the invention takes a completely different path in order to solve a task that is quite comparable in itself. The aim of the radiation concentrator is to capture as much daylight as possible in a simple manner and to concentrate it on a surface which is at least relatively small in one dimension, the light exit surface of the radiation concentrator, which could thus be understood as a "solar", spatially limited light source. The at least one artificial light source required for the basic lighting of the room at dusk and dark is then arranged in such a way that the main emission directions of the light exit surface of the radiation concentrator and the artificial light source match. This requirement can be met because the daylight component is also radiated into the room by focusing the light over a surface that is preferably minimized in the vertical direction. It follows from this that both the daylight and the artificial light components for the basic lighting of the room shine into it from the same direction. Thus, it is in the hand by an appropriate lighting design of the artificial light source in such a way to match the daylight lighting that even with completely different lighting conditions for the users of the room due to the constant light distribution, an unchanged impression of the room is retained.

Für die Innenraumbeleuchtung stehen heute durchaus Mittel zur Verfügung, in einem Innenraum unabhängig vom Tageslicht ein konstantes Beleuchtungsniveau durch eine entsprechende automatische Steuerung von zuzuschaltenden Kunstlichtquellen zu schaffen. Werden diese Möglichkeiten auch bei der erfindungsgemäßen Lösung eingesetzt, so wird dem Benutzer eines mit einer derartigen Raumbeleuchtungsanordnung ausgestatteten Raumes im Laufe des Tages überhaupt nicht bewußt, daß sich die durch das Tageslicht gegebenen Beleuchtungsbedingungen mehr oder minder kontinuierlich verändern.Means are now available for interior lighting to create a constant level of lighting in an interior regardless of daylight by means of a corresponding automatic control of artificial light sources to be switched on. If these possibilities are also used in the solution according to the invention, the user of a room equipped with such a room lighting arrangement does not become aware at all during the day that the lighting conditions given by daylight change more or less continuously.

Von großem Vorteil ist dabei weiterhin, daß die erfindungsgemäße Lösung den Raumgestalter, auch den das Gebäude planenden Architekten in der freien Umsetzung seiner Bauvorstellungen kaum einschränkt. Natürlich ist für die Umlenkeinrichtung eine Fassadenöffnung erforderlich, die aber in der Vertikalrichtung der Fassade jeweils nur geringen Raum einnimmt. Pro Geschoß ist jeweils nur ein deckennah angeordneter, außerhalb des normalen Sichtbereiches von Benutzern des Raumes liegender Einstrahlbereich für das Tageslicht vorgegeben. Die übrige Fläche jeder Geschoßhöhe kann in beliebiger Weise gegliedert werden, d. h. beispielsweise normale Fensterflächen, auch innen- bzw. außenliegende Abschattungselemente aufweisen. Abgesehen von der durch die erfindungsgemäße Raumbeleuchtungsanordnung erzeugten Grundbeleuchtung über die gesamte Raumtiefe, die sich durch mindestens einmalige Reflexion des über diese Anordnung eingestrahlten Lichtes im Raum ergibt, lassen sich so auf den Raumbenutzern völlig natürlich wirkende Beleuchtungseffekte auch durch zusätzliche konventionelle Tageslichtbeleuchtung des Raumes schaffen. Selbstverständlich bleibt es auch unbenommen, diese als Grundbeleuchtung konzipierte Raumbeleuchtungsanordnung bei Dämmerung und Dunkelheit durch weitere Kunstlichtquellen zu ergänzen. Wesentlich ist dabei, daß die völlig blendungsfreie, für die Grundbeleuchtung eingesetzte Raumbeleuchtungsanordnung jederzeit bereits eine vorgegebene mittlere Beleuchtungsstärke im Raume gewährleistet. Außerdem kann bei entsprechender Auslegung ein gleichmäßiger Leuchtdichteverlauf an den Begrenzungsflächen des Raumes erreicht werden. Damit ist es also möglich, auch verhältnismäßig tiefe Räume lichttechnisch angemessen und visuell zufriedenstellend auszuleuchten.It is also of great advantage that the solution according to the invention hardly restricts the room designer, even the architects planning the building, in the free implementation of his building ideas. Of course, a facade opening is required for the deflection device, but it only takes up little space in the vertical direction of the facade. For each floor, only one irradiation area for daylight, which is arranged close to the ceiling and is outside the normal field of vision for users of the room, is specified. The remaining area of each storey height can be structured in any way, that is to say, for example, normal window areas, and also have internal or external shading elements. Apart from the basic lighting generated by the room lighting arrangement according to the invention over the entire depth of the room, which results from at least one-time reflection of the light irradiated through this arrangement in the room, lighting effects which appear completely natural to the room users can also be created by additional conventional daylight lighting of the room. It goes without saying, of course, that this room lighting arrangement designed as basic lighting is supplemented by additional artificial light sources at dusk and in the dark. It is essential that the completely glare-free room lighting arrangement used for the basic lighting ensures a predetermined mean illuminance in the room at all times. In addition, with appropriate design a uniform luminance curve can be achieved at the boundary surfaces of the room. It is therefore possible to illuminate even relatively deep rooms in a way that is suitable for lighting technology and visually satisfactory.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.Developments of the invention are characterized in the subclaims and are explained in more detail in the description of exemplary embodiments.

Solche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt:

  • Figur 1 schematisch in einem Querschnitt eine in einer Raumecke angeordnete, durch eine Gebäudefassade hindurch reichende Raumbeleuchtungsanordnung erfindungsgemäßer Ausbildung in ihrem Prinzip,
  • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Umlenkeinrichtung für das Tageslicht, die in der Raumbeleuchtungsanordnung gemäß Figur 1 eingesetzt wird,
  • Figur 3 eine dreidimensionale Darstellung der Raumbeleuchtungsanordnung gemäß Figur 1,
  • Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Raumbeleuchtungsanordnung und
  • Figur 5 bis Figur 7 jeweils schematisch wie die in Figur 2 näher dargestellte Umlenkeinrichtung aus verschiedenen, innerhalb ihres Akzeptanzbereiches liegenden Raumwinkeln eintreffendes Licht dieses auf eine Raumdecke, gegebenenfalls auch der Fassade gegenüberliegende Wandbereiche eines Raumes verteilt.
Such embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows:
  • FIG. 1 shows schematically in cross-section the principle of a room lighting arrangement according to the invention, which is arranged in a corner of the room and extends through a building facade,
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a deflection device for daylight, which is used in the room lighting arrangement according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a three-dimensional representation of the room lighting arrangement according to FIG. 1,
  • Figure 4 shows another embodiment of a room lighting arrangement designed according to the invention and
  • 5 to 7 each schematically, like the deflection device shown in more detail in FIG. 2, from various light angles arriving within its acceptance range and distributing it to a ceiling, possibly also wall areas of a room opposite the facade.

In Figur 1 ist das Prinzip einer indirekten Raumbeleuchtungsanordnung dargestellt, die im wesentlichen im Fassadenbereich eines Raumes angeordnet ist. Eine Hausfassade 1 ist vereinfacht als vertikale Linie wiedergegeben, ebenso ist die Decke 2 eines zu beleuchtenden Raumes lediglich als horizontale Linie angedeutet. Die Hausfassade 1 ist nahe der Raumdecke 2 durchbrochen, um eine Umlenkeinrichtung 3 für Tageslicht aufzunehmen, das in den zu beleuchtenden Raum einzuleiten ist. Diese Umlenkeinrichtung 3 ist trogförmig ausgebildet und erstreckt sich mit ihrer Längsachse 31 (siehe insbesondere Figur 3) in horizontaler Richtung über die Raumbreite. Sie umfaßt einen auf der Lichteintrittsseite angeordneten, im Querschnitt parabelförmig ausgebildeten, sich nach außen öffnenden Strahlungskonzentrator 32 mit einem Aperturwinkel α. An diesen Strahlungskonzentrator 32 schließt sich eine Umlenkfläche 33 an, die in ein gegen die Raumdecke 2 unter einem flachen Winkel in den Raum hinein gerichtetes Abblendelement 34 übergeht. Soweit vorstehend beschrieben, dient die Raumbeleuchtungsanordnung dazu, über die Umlenkeinrichtung 3 alles im Bereich ihres Aperturwinkels α auftreffende Tageslicht, wie mit einem Pfeil 4 angedeutet, einzufangen, zu konzentrieren, umzulenken und unter einem flachen Winkel gegen die Raumdecke 2 abzustrahlen, wie durch in den Raum eintretende Lichtstrahlen 5 angedeutet ist.In Figure 1, the principle of an indirect room lighting arrangement is shown, which is arranged essentially in the facade area of a room. A house facade 1 is simplified reproduced as a vertical line, and the ceiling 2 of a room to be illuminated is only indicated as a horizontal line. The house facade 1 is broken through near the ceiling 2 to accommodate a deflection device 3 for daylight, which is to be introduced into the room to be illuminated. This deflection device 3 is trough-shaped and extends with its longitudinal axis 31 (see in particular FIG. 3) in the horizontal direction over the width of the room. It comprises a radiation concentrator 32 which is arranged on the light entry side, has a parabolic cross-section and opens outwards, with an aperture angle α. This radiation concentrator 32 is followed by a deflection surface 33, which merges into a shielding element 34 directed toward the ceiling 2 at a flat angle into the room. As far as described above, the room lighting arrangement serves to capture, concentrate, redirect and radiate against the ceiling 2 at a flat angle via the deflection device 3, as indicated by an arrow 4, everything in the area of its aperture angle α, as shown in FIG Light rays 5 entering the room is indicated.

In diese Beleuchtungsanordnung zur Lenkung der Tageslichtkomponente in den zu beleuchtenden Raum und zur Verteilung des Tageslichtes an der Raumdecke 2 und gegebenenfalls einen fensterfernen, deckennahen Wandbereich ist nun zusätzlich als künstliche Lichtquelle mindestens eine Leuchte 6 integriert, die beispielsweise als Leuchte für Kompaktleuchtstofflampen ausgebildet ist, wie Figur 1 zeigt. Diese Leuchte 6 ist in der Umlenkeinrichtung 3 derart angeordnet, daß von ihr erzeugtes und durch ihre Lichtaustrittsöffnung abgegebenes Licht in den gleichen Raumwinkelbereich abgestrahlt wird wie das Tageslicht, wie noch näher zu zeigen sein wird.In this lighting arrangement for directing the daylight component into the room to be illuminated and for distributing the daylight on the ceiling 2 and optionally a wall area near the window near the ceiling, at least one lamp 6 is now additionally integrated as an artificial light source, which is designed, for example, as a lamp for compact fluorescent lamps, such as Figure 1 shows. This lamp 6 is arranged in the deflection device 3 such that light generated by it and emitted through its light exit opening is emitted in the same solid angle range as the daylight, as will be shown in more detail below.

In Figur 2 ist die vorstehend beschriebene Umlenkeinrichtung 3 für das Tageslicht zu diesem Zweck detaillierter dargestellt. Der Strahlungskonzentrator 32 entspricht in seiner Bauform an sich bekannten passiven, das heißt ortsfest angeordneten, dem momentanen Sonnenstand nicht nachführbaren Sonnenkollektoren. Er weist zwei parabelförmig gestaltete Reflektorflächen 321 bzw. 322 auf, die zwischen einer Lichteintrittsfläche A1 und einer Konzentratorfläche A2 aufgespannt sind. Die Schnittpunkte der Konzentratorfläche A2 mit den beiden Reflektorflächen 321 und 322 fallen mit den jeweiligen Brennpunkten F1 und F2 der jeweils gegenüberliegenden Reflektorfläche 321 bzw. 322 zusammen. Aufgrund dieses Konstruktionsprinzips ergibt sich der entsprechende Strahlenverlauf für die beispielhaft eingezeichnet einfallenden Lichtstrahlen 40. Bei einem relativ großen Aperturwinkel α läßt sich so das einfallende Tageslicht auf die in ihrer Fläche minimierte Konzentratorfläche A2 bündeln. Funktional ist dies in diesem Anwendungsfall von Bedeutung, da man diese Konzentratorfläche A2 unter dieser Voraussetzung als eine in ihren Abmessungen begrenzte Lichtquelle bewerten kann, die man anschaulich - im Gegensatz zu einer Kunstlichtquelle - als "solare" Lichtquelle bezeichnen könnte. Der Aperturwinkel α des Strahlungskonzentrators 32 beträgt in diesem Beispiel ca. 60°. Als feststehende Anordnung wird die Umlenkeinrichtung 3 im Fassadenbereich vorzugsweise so angeordnet, daß die Lichteintrittsfläche A1 - vom Nadir aus gemessen - einen Winkelbereich von 10° bis 70° erfaßt, um einen möglichst hohen Anteil direkten Sonnenlichtes, aber natürlich auch des diffusen Tageslichtes zu erfassen.FIG. 2 shows the deflection device 3 described above for daylight for this purpose in more detail. The radiation concentrator 32 corresponds in its Design known per se passive, that is to say fixedly arranged, solar collectors which cannot be tracked according to the current position of the sun. It has two parabolic reflector surfaces 321 and 322, which are stretched between a light entry surface A1 and a concentrator surface A2. The points of intersection of the concentrator surface A2 with the two reflector surfaces 321 and 322 coincide with the respective focal points F1 and F2 of the respectively opposite reflector surface 321 and 322. On the basis of this design principle, the corresponding beam path for the incident light rays 40 is obtained. With a relatively large aperture angle α, the incident daylight can thus be focused on the concentrator area A2, which is minimized in area. This is functionally important in this application, since one can evaluate this concentrator area A2 under this condition as a light source with limited dimensions, which, unlike an artificial light source, could clearly be called a "solar" light source. The aperture angle α of the radiation concentrator 32 is approximately 60 ° in this example. As a fixed arrangement, the deflection device 3 is preferably arranged in the facade area in such a way that the light entry surface A1 - measured from the nadir - covers an angular range from 10 ° to 70 ° in order to detect as high a proportion of direct sunlight as possible, but of course also of diffuse daylight.

Unter den genannten Einstrahlungsbedingungen liegt die Konzentratorfläche A2 bezüglich ihrer Neigung nicht so, wie es an sich für die raumgerechte Verteilung des durch sie hindurchtretenden Lichtes erforderlich wäre. Deshalb schließt sich an die untere Randbegrenzung der Konzentratorfläche A2 die in ihrem Profil als Kreisabschnitt ausgebildete Umlenkfläche 33 an. Deren Mittelpunkt fällt mit dem Brennpunkt F2 der zweiten Reflektorfläche 322 zusammen, wobei ihr Radius R dann mit dem Abstand der beiden Brennpunkt F1 bzw. F2 identisch ist. Zwischen der Innenkante der Umlenkfläche 33 und der Innenkante der einen Reflektorfläche 321 ergibt sich somit die Lichtaustrittsfläche A3 der Umlenkeinrichtung 3. Dabei ist die Länge des Kreisabschnittes der Umlenkfläche 33 so gewählt, daß die Normale auf diese Lichtaustrittsfläche A3, unter einem kleinen Winkel gegen die Raumdecke 2 geneigt ist. Dieser Normalen etwa parallel liegend ist die Längskante des Abblendelementes 34 ausgerichtet, wobei dieses eine vorzugsweise seidenmatt reflektierende Oberfläche aufweist. In Richtung der Normalen zu der Lichtaustrittsfläche A3 der Umlenkeinrichtung 3 ist damit deren Hauptausstrahlungsrichtung 51 definiert.Under the above-mentioned irradiation conditions, the concentrator surface A2 is not so inclined as would be necessary for the spatial distribution of the light passing through it. Therefore, the lower edge boundary of the concentrator surface A2 is followed by the deflection surface 33, which is designed as a circular section in its profile. Its center coincides with the focal point F2 of the second reflector surface 322, its radius R then being identical to the distance between the two focal points F1 and F2. Between the inner edge of the deflection surface 33 and the inside edge of the one reflector surface 321 thus results in the light exit surface A3 of the deflection device 3. The length of the circular section of the deflection surface 33 is selected such that the normal to this light exit surface A3 is inclined at a small angle against the ceiling 2. The longitudinal edge of the anti-glare element 34 is aligned approximately parallel to this normal, whereby this has a preferably silk-matt reflecting surface. In the direction of the normal to the light exit surface A3 of the deflection device 3, its main emission direction 51 is thus defined.

Die Festlegungen sind auch bestimmend für die Position der Leuchte 6 als künstliche Lichtquelle der Raumbeleuchtungsanordnung, wobei diese Leuchte 6 wohl in Figur 1, aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht in Figur 2 dargestellt ist. Die Leuchte 6 ist im Profil der Umlenkeinrichtung 3 derart angeordnet, daß ihre Lichtaustrittsöffnung der Lichtaustrittsfläche A3 parallel liegt, vorzugsweise unmittelbar in dieser liegt. Damit hat man es in der Hand, die Leuchte 6 hinsichtlich ihrer Ausstrahlungscharakteristik so zu optimieren, daß das von ihr ausgestrahlte Licht ähnlich verteilt ist, wie die über die Umlenkeinrichtung 3 dem Raum zugeführte Tageslichtkomponente, wobei man sich vorzugsweise auf hohe Sonnenstände bezieht. Für die Grundbeleuchtung des betreffenden Raumes bedeutet dies zunächst, daß sowohl die "solare" Lichtquelle als auch eine künstliche Lichtquelle aus der gleichen Richtung strahlen, was den Aufwand für die gewünschte Lichtverteilung im Raum wesentlich vereinfacht. Besonders vorteilhaft ist es, daß in beiden Fällen Lichtquellen mit begrenzten Abmessungen vorliegen, deren Abstrahlungscharakteristiken damit auch definiert aufeinander abstimmbar sind.The stipulations also determine the position of the lamp 6 as an artificial light source of the room lighting arrangement, this lamp 6 being shown in FIG. 1, but not in FIG. 2 for reasons of clarity. The lamp 6 is arranged in the profile of the deflection device 3 in such a way that its light exit opening is parallel to the light exit surface A3, preferably directly in this. This means that it is in your hand to optimize the luminaire 6 with regard to its radiation characteristics in such a way that the light emitted by it is distributed similarly to the daylight component supplied to the room via the deflection device 3, preferably referring to high positions of the sun. For the basic lighting of the room in question, this means that both the "solar" light source and an artificial light source shine from the same direction, which considerably simplifies the effort for the desired light distribution in the room. It is particularly advantageous that in both cases there are light sources with limited dimensions, the radiation characteristics of which can thus also be coordinated with one another in a defined manner.

In Figur 3 ist nun zur Klarstellung ihrer räumlichen Anordnung die anhand von Figur 1 beschriebene Raumbeleuchtungsanordnung in einem Schema in dreidimensionaler Form gezeigt. Diese Darstellung verdeutlicht die bezüglich der Hausfassade 1 horizontale, sich mit ihrer Längsachse 31 im wesentlichen über die Breite des zu beleuchtenden Raumes erstreckende, trogförmig ausgebildete Umlenkeinrichtung 3. Weiterhin zeigt Figur 3, daß für die relativ deckennah angeordnete Umlenkeinrichtung 3 nur ein durchaus zu akzeptierender Anteil an der gesamten Raumhöhe benötigt wird, obwohl diese Raumbeleuchtungsanordnung darauf optimiert ist, möglichst viel Tageslicht einzufangen und in fassadenferne Raumbereiche zu lenken. Bei Raumhöhen, wie sie etwa bei üblichen Büroräumen gegeben sind, liegt diese Raumbeleuchtungsanordnung bereits nicht mehr im direkten Sichtbereich von etwa im Raum arbeitenden Personen und ist daher relativ unauffällig. Weiterhin steht die gesamte unterhalb der Umlenkeinrichtung 3 liegende Fassadenfläche des zu beleuchtenden Raumes dem Architekten für eine freie Gestaltung unmittelbar zur Verfügung. Er kann z. B. eine großflächige Verglasung als Sichtbereich vorsehen, diese Fläche gliedern oder nach Wahl in dieser Fläche zusätzliche Abschattungselemente vorsehen, ohne daß die Funktion der Raumbeleuchtungsanordnung davon betroffen oder dadurch sogar beeinträchtigt wäre. Hinzuzufügen ist, daß die horizontale Position der Leuchte 6, die in diesem Beispiel für eine Bestückung mit Kompaktleuchtstofflampen ausgerüstet ist, nur beispielhaft gewählt ist. Die Leuchte 6 kann an sich, bezüglich der Längskante 31 der Umlenkeinrichtung 3 parallel verschoben, beliebig angeordnet sein und selbstverständlich können auch mehrere Leuchten im Abstand zueinander eingesetzt werden.In FIG. 3, the room lighting arrangement described with reference to FIG. 1 is shown in a schematic in three-dimensional form to clarify its spatial arrangement. This illustration clarifies the regarding the house facade 1 horizontal trough-shaped deflection device 3, which extends with its longitudinal axis 31 essentially over the width of the room to be illuminated. Furthermore, FIG. 3 shows that for the deflection device 3 arranged relatively near the ceiling, only a perfectly acceptable proportion of the total room height is required, although this room lighting arrangement is optimized to capture as much daylight as possible and to direct it into areas far from the facade. At room heights, such as those found in conventional office rooms, this room lighting arrangement is no longer in the direct field of view of people working in the room and is therefore relatively inconspicuous. Furthermore, the entire facade area of the room to be illuminated, which is below the deflection device 3, is immediately available to the architect for free design. He can e.g. B. provide large-area glazing as a viewing area, structure this area or, if desired, provide additional shading elements in this area without the function of the room lighting arrangement being affected or even impaired thereby. It should be added that the horizontal position of the lamp 6, which in this example is equipped with compact fluorescent lamps, is selected only as an example. The luminaire 6 itself can be arbitrarily arranged, with respect to the longitudinal edge 31 of the deflection device 3, and of course several luminaires can be used at a distance from one another.

In Figur 4 ist nun in einer der Figur 1 entsprechenden Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform für die Raumbeleuchtungsanordnung gezeigt. Sie verdeutlicht hinsichtlich der Umlenkeinrichtung 3 einerseits, daß es an sich nicht erforderlich ist, daß deren Reflektorflächen, insbesondere die Reflektorfläche 322 über die Hausfassade 1 hinausreichen. Die Verkürzung der unteren Reflektorfläche 322 bedeutet in diesem Fall, daß ein gewisser Anteil des aus sehr hohen Einstrahlungswinkeln kommenden Tageslichtes nicht eingefangen wird. Im allgemeinen bedeutet dies aber keinen einschneidenden Einstrahlungsverlust, der zudem durch den Vorteil wettgemacht wird, daß gegebenenfalls unerwünschte Vorsprünge in der Hausfassade 1 vermieden werden.A further embodiment for the room lighting arrangement is now shown in FIG. 4 in a sectional illustration corresponding to FIG. With regard to the deflection device 3, it clarifies on the one hand that it is not in itself necessary that its reflector surfaces, in particular the reflector surface 322, extend beyond the house facade 1. In this case, the shortening of the lower reflector surface 322 means that a certain proportion of the daylight coming from very high angles of incidence is not captured becomes. In general, however, this does not mean a drastic loss of radiation, which is also compensated for by the advantage that undesired projections in the house facade 1 are avoided, if necessary.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß bei diesem Ausführungsbeispiel alternativ zu der mit Leuchtstofflampen bestückten Leuchte 6 des Ausführungsbeispieles gemäß Figur 1 bzw. 3 eine Punktlichtleuchte 6' verwendet wird. Auch diese Leuchte besitzt einen Leuchtenreflektor, der bezüglich ihres Leuchtmittels auf der von der Lichtaustrittsöffnung abgekehrten Seite angeordnet ist. Dieser ist so ausgebildet, daß alles von der Lichtquelle erzeugte Licht durch die in der Lichtaustrittsfläche A3 der Raumbeleuchtungsanordnung liegende Lichtaustrittsöffnung der Leuchte, nicht etwa teilweise durch die Umlenkeinrichtung 3 nach außen abgestrahlt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch vorgesehen, die Lichtaustrittsöffnung der Punktlichtleuchte 6' durch eine Abdeckscheibe abzudecken. Diese kann eine beispielsweise durch Sandstrahlen geschaffene leichte Streucharakteristik aufweisen, was im Hinblick auf die bei einer Punktlichtquelle doch relativ engstrahlende Lichtcharakteristik vorteilhaft dazu dient, diese aufzuweiten und eine gleichmäßigere Verteilung des abgestrahlten Lichtes zu begünstigen. Auch ist für den Fachmann unmittelbar einleuchtend, daß in diesem Fall vorzugsweise nicht nur eine, sondern mehrere regelmäßig angeordnete Punktlichtleuchten zur Vergleichmäßigung der Raumbeleuchtung vorgesehen sein werden.Another difference is that in this exemplary embodiment, a point light 6 'is used as an alternative to the lamp 6 of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 3, which is equipped with fluorescent lamps. This luminaire also has a luminaire reflector, which is arranged with respect to its illuminant on the side facing away from the light exit opening. This is designed so that all of the light generated by the light source is not radiated to the outside through the deflection device 3 through the light exit opening of the luminaire located in the light exit surface A3 of the room lighting arrangement. In this exemplary embodiment it is also provided that the light exit opening of the point light 6 'is covered by a cover plate. This can have a slight scattering characteristic created, for example, by sandblasting, which, in view of the light characteristic which is relatively narrow in the case of a point light source, advantageously serves to widen it and to promote a more uniform distribution of the emitted light. It is also immediately obvious to the person skilled in the art that in this case not only one but a plurality of regularly arranged point light lamps are preferably provided in order to homogenize the room lighting.

Die Darstellungen von Figur 5, 6 und 7 verdeutlichen nun schematisch in drei Beispielen die lichtlenkende Funktion der Umlenkeinrichtung 3, hier insbesondere im Hinblick auf die Tageslichtkomponente. Die drei Darstellungen sind so zu verstehen, daß sie sich jeweils auf einen Tageslichtanteil beziehen, der unter einem definierten Akzeptanzwinkel in die Umlenkeinrichtung 3 eingestrahlt wird. In den Figuren 5, 6 bzw. 7 sind diese unterschiedlichen Einstrahlungsbedingungen durch die entsprechende Pfeilrichtung für die jeweils betrachteten Tageslichtkomponenten 41, 42 bzw. 43 wiedergegeben.The representations of FIGS. 5, 6 and 7 now illustrate schematically in three examples the light-directing function of the deflecting device 3, here in particular with regard to the daylight component. The three representations are to be understood in such a way that they each relate to a proportion of daylight that is radiated into the deflection device 3 at a defined acceptance angle. In Figures 5, 6 and 7, these are different irradiation conditions represented by the corresponding arrow direction for the daylight components 41, 42 and 43 in question.

Im Vergleich untereinander verdeutlichen damit die Figuren 5, 6 bzw. 7 folgendes. Eine unter einem relativ niedrigen Winkel eingestrahlte Tageslichtkomponente 41, wie in Figur 5 gezeigt, wird auf einen relativ begrenzten Bereich der Raumdecke 2 verteilt, der weder in die Raumtiefe noch bis in den unmittelbar der Umlenkeinrichtung 3 zugekehrten Bereich reicht. Bei einer Tageslichtkomponente 42 mit etwa mittelhoher Einstrahlungsrichtung wird das eingeleitete Licht, in Figur 6 gezeigt, bereits sehr viel weiter aufgefächert an die Raumdecke 2 abgestrahlt. Schließlich zeigt Figur 7, daß von der Hausfassade 1 entfernt liegende Bereiche der Raumdecke 2, gegebenenfalls auch einer die Raumtiefe begrenzenden Wand vor allem durch Tageslichtkomponenten 43 erreicht werden, die unter hohem Akzeptanzwinkel in die Umlenkeinrichtung 3 einfallen.In comparison with one another, FIGS. 5, 6 and 7 illustrate the following. A daylight component 41 irradiated at a relatively low angle, as shown in FIG. 5, is distributed over a relatively limited area of the ceiling 2, which neither extends into the room depth nor into the area directly facing the deflection device 3. In the case of a daylight component 42 with an approximately medium-high direction of irradiation, the light introduced, shown in FIG. 6, is already radiated onto the ceiling 2 in a much fanned out manner. Finally, FIG. 7 shows that areas of the ceiling 2, which are distant from the house facade 1, and possibly also a wall delimiting the depth of the room, are achieved primarily by daylight components 43, which fall into the deflection device 3 at a high acceptance angle.

Diese drei schematischen Beispiele dürfen nun nicht so verstanden werden, daß sie etwa charakteristische Lichtverteilungen der Raumbeleuchtungsanordnung bei unterschiedlichen Sonnenständen zeigen, etwa eine Lichtverteilung gemäß Figur 5 einem niedrigen Sonnenstand entspräche. Vielmehr illustrieren die drei Beispiele von Figur 5, 6 bzw. 7 lediglich den Einfluß einzelner Tageslichtkomponenten auf die erzielte Lichtverteilung. Zu berücksichtigen ist, daß sich diese Komponenten im praktischen Anwendungsfall immer überlagern.These three schematic examples should not be understood to show characteristic light distributions of the room lighting arrangement at different positions of the sun, for example a light distribution according to FIG. 5 would correspond to a low position of the sun. Rather, the three examples from FIGS. 5, 6 and 7 merely illustrate the influence of individual daylight components on the light distribution achieved. It should be noted that these components always overlap in practical use.

Dennoch demonstrieren diese Beispiele eine vom Einstrahlungswinkel abhängige Verteilungscharakteristik der Umlenkeinrichtung 3. Dem kann beispielsweise entgegengewirkt werden, indem man den parabolischen Wölbungen der Reflektorflächen 321 und 322 eine Feinstruktur überlagert. Eine solche Strukturierung der Reflektorflächen 321, 322, beispielsweise in Form einer Rillenstruktur führt zu zusätzlichen Reflexionen des eingestrahlten Lichtes, die in dem vorliegenden Fall erwünscht sind, um durch einen Streuanteil des durch die Konzentratorfläche hindurchtretenden Lichtes dessen Richtungsabhängigkeit herabzusetzen. Statt einer Strukturierung der Reflektorflächen wäre es aber ebenso auch denkbar, in die Konzentratorfläche A2 selbst einen Diffusor einzusetzen. Ein damit verbundener gewisser Lichtverlust wird bei weitem durch die Vergleichmäßigung des durch die Konzentratorfläche hindurchtretenden Lichtes ausgeglichen.Nevertheless, these examples demonstrate a distribution characteristic of the deflection device 3 that is dependent on the angle of incidence. This can be counteracted, for example, by superimposing a fine structure on the parabolic curvatures of the reflector surfaces 321 and 322. Such structuring of the reflector surfaces 321, 322, for example in the form of a groove structure, leads to additional reflections of the incident Light, which are desired in the present case, in order to reduce the directional dependence thereof by a scattering portion of the light passing through the concentrator surface. Instead of structuring the reflector surfaces, it would also be conceivable to insert a diffuser in the concentrator surface A2 itself. A certain loss of light associated therewith is largely compensated for by the equalization of the light passing through the concentrator surface.

Claims (13)

Raumbeleuchtungsanordnung mit einer durch eine Öffnung in einer Fassade (1) hindurchreichenden, oberhalb des normalen Sichtbereiches angeordneten Umlenkeinrichtung (3) für Tageslicht (4), die dieses blendungsfrei in den Raum lenkt und mit mindestens einer Kunstlichtquelle(6, 6'), die den Tageslichtanteil auf eine Benutzern des Raumes unauffällige Weise ergänzt, gegebenenfalls ersetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung für das Tageslicht als ein Strahlungskonzentrator(3) ausgebildet ist, der eine wirksame Lichteintrittsfläche (A1) auf eine dazu relativ kleine Lichtaustrittsfläche (A3)reduziert, deren Normale unter einem flachen Winkel gegen die Raumdecke geneigt ist, daß die mindestens eine Kunstlichtquelle(6, 6') in den Strahlungskonzentrator derart integriert ist, daß deren Lichtaustrittsöffnung parallel zu der Lichtaustrittsfläche des Strahlungskonzentrators liegt und daß unterhalb dieser Lichtaustrittsfläche ein sich über deren horizontale Länge und in dazu im wesentlichen senkrechter Richtung in den beleuchteten Raum hinein erstreckendes, schaufelartig ausgebildetes Abblendelement (34) vorgesehen ist.Room lighting arrangement with a deflecting device (3) for daylight (4) which extends through an opening in a facade (1) and which is arranged above the normal viewing area and which directs it into the room without glare and with at least one artificial light source (6, 6 ') which Supplement daylight in an inconspicuous way to a user of the room, possibly replaced, characterized in that the deflection device for daylight is designed as a radiation concentrator (3) which reduces an effective light entry area (A1) to a relatively small light exit area (A3), the Normal is inclined at a flat angle to the ceiling, that the at least one artificial light source (6, 6 ') is integrated in the radiation concentrator in such a way that its light exit opening is parallel to the light exit surface of the radiation concentrator and that below this light exit surface there is a horizontal length and i n To this end, a scoop-like shielding element (34) is provided which extends essentially perpendicularly into the illuminated room. Raumbeleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskonzentrator (3) als eine trogförmig ausgebildete, sich mit ihrer Längsachse (31) in horizontaler Richtung, somit senkrecht und quer zur Raumachse erstreckende und deckennah ortsfest angeordnete Reflektoreinrichtung (32, 33) ausgebildet ist.Room lighting arrangement according to claim 1, characterized in that the radiation concentrator (3) is designed as a trough-shaped reflector device (32, 33) which is arranged with its longitudinal axis (31) in the horizontal direction, thus extending perpendicularly and transversely to the room axis and close to the ceiling and close to the ceiling. Raumbeleuchtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskonzentrator (3)im Querschnitt auf der Lichteintrittsseite mindestens eine parabelförmig ausgebildete, einstrahlendes Tageslicht (4) auf eine Konzentratorfläche (A2) bündelnde Reflektorfläche (321) aufweist, an die sich, in Lichtdurchtrittsrichtung gesehen, dieser Reflektorfläche im Abstand der Konzentratorfläche gegenüberliegend eine als Kreisabschnitt geformte, der Reflektorfläche entgegengesetzt gewölbte und durch die Lichtaustrittsfläche (A3) begrenzte Umlenkfläche (33) anschließt.Room lighting arrangement according to claim 2, characterized in that the radiation concentrator (3) has at least one parabolic daylight (4) in cross section on the light entry side and has a reflector surface (321) focusing on a concentrator surface (A2), to which, viewed in the direction of light passage, opposite this reflector surface at a distance from the concentrator surface a deflection surface (33) which is shaped as a circular section and is curved opposite the reflector surface and is delimited by the light exit surface (A3). Raumbeleuchtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskonzentrator (3) auf der Lichteintrittsseite einen doppelt parabelförmigen Querschnitt mit zwei Reflektorflächen (321, 322) aufweist, deren Brennpunkte (F1 bzw. F2) jeweils auf der anderen Reflektorfläche liegend mit den Randpunkten der Konzentratorfläche (A2) zusammenfallen.Room lighting arrangement according to claim 3, characterized in that the radiation concentrator (3) on the light entry side has a double parabolic cross section with two reflector surfaces (321, 322), the focal points (F1 and F2) of which lie on the other reflector surface with the edge points of the concentrator surface (A2) collapse. Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt parabelförmigen Ausgestaltung der Reflektorfläche(n) (321 bzw. 321, 322) des Strahlungskonzentrators (3) eine Feinstruktur überlagert ist.Room lighting arrangement according to one of claims 3 or 4, characterized in that a fine structure is superimposed on the cross-sectionally parabolic configuration of the reflector surface (s) (321 or 321, 322) of the radiation concentrator (3). Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentratorfläche (A2) des Strahlungskonzentrators (3) als diffus transmittierende Fläche ausgebildet ist.Room lighting arrangement according to one of claims 3 or 4, characterized in that the concentrator surface (A2) of the radiation concentrator (3) is designed as a diffusely transmitting surface. Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abblendelement (34) auf seiner der Raumdecke (2) zugekehrten Oberseite diffus reflektierend sowie in der sich in den Raum hinein erstreckenden Richtung die Lichtaustrittsfläche (A3) der Umlenkeinrichtung (3) im Sichtbereich von Benutzern des Raumes vollkommen verdeckend ausgebildet ist.Room lighting arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shielding element (34) diffusely reflects on its upper side facing the room ceiling (2) and in the direction extending into the room the light exit surface (A3) of the deflection device (3) in The viewing area of users of the room is designed to be completely obscuring. Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsöffnung der mindestens einen Kunstlichtquelle (6, 6') in der Ebene der Lichtaustrittsfläche (A3) des Strahlungskonzentrators (3) liegt.Room lighting arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the light exit opening of the at least one artificial light source (6, 6 ') lies in the plane of the light exit surface (A3) of the radiation concentrator (3). Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kunstlichtquelle (6. 6') als eine linienförmige Leuchte ausgebildet ist, für die als Leuchtmittel eine Leuchtstofflampe, vorzugsweise eine Kompaktleuchtstofflampe vorgesehen ist.Room lighting arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one artificial light source (6. 6 ') is designed as a linear lamp, for which a fluorescent lamp, preferably a compact fluorescent lamp, is provided as the illuminant. Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kunstlichtquelle als eine im wesentlichen punktförmige Lichtquelle (6') ausgebildet ist.Room lighting arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one artificial light source is designed as an essentially point-shaped light source (6 '). Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kunstlichtquelle (6, 6') einen Leuchtenreflektor (z. B. 61) aufweist, der in bezug auf das Leuchtmittel auf der der Lichtaustrittsöffnung abgekehrten Seite angeordnet ist.Room lighting arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one artificial light source (6, 6 ') has a light reflector (z. B. 61) which is arranged with respect to the illuminant on the side facing away from the light exit opening. Raumbeleuchtungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtenreflektor der mindestens einen Kunstlichtquelle (6, 6') derart ausgebildet ist, daß die Hauptausstrahlungsrichtungen (51) des durch die Lichtaustrittsfläche (A3) der Umlenkeinrichtung (3) hindurchtretenden Tageslichtes und der Kunstlichtquelle im wesentlichen übereinstimmen.Room lighting arrangement according to claim 11, characterized in that the lamp reflector of the at least one artificial light source (6, 6 ') is designed such that the main emission directions (51) of the daylight passing through the light exit surface (A3) of the deflection device (3) and the artificial light source essentially to match. Raumbeleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kunstlichtquelle (6, 6') eine in ihre Lichtaustrittsöffnung eingesetzte, diffus transmittierende Abdeckscheibe (z. B. 62) aufweist.Room lighting arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that the at least one artificial light source (6, 6 ') has a diffusely transmitting cover plate (z. B. 62) inserted in its light exit opening.
EP95114064A 1995-09-07 1995-09-07 Room illumination system using day and artifical light Expired - Lifetime EP0767341B1 (en)

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