EP1009903B1 - Verfahren zur herstellung eines elements zur beleuchtung von räumen - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elements zur beleuchtung von räumen Download PDF

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EP1009903B1
EP1009903B1 EP98951334A EP98951334A EP1009903B1 EP 1009903 B1 EP1009903 B1 EP 1009903B1 EP 98951334 A EP98951334 A EP 98951334A EP 98951334 A EP98951334 A EP 98951334A EP 1009903 B1 EP1009903 B1 EP 1009903B1
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EP
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solvent
plate
light
production
daylight
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EP98951334A
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Walter DÖLL
Laszlo KÖNCZÖL
Andreas Gombert
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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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
    • F21S11/007—Non-electric lighting devices or systems using daylight characterised by the means for transmitting light into the interior of a building

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an element for illuminating rooms by directing daylight, with an optically transparent base body through which the light falls into the respective room.
  • Good daylight lighting is very important in people's working and living environments. Daylight, better than that used in conventional windows, would not only result in an increase in well-being and work productivity, but also considerable energy savings. Architects and lighting designers are increasingly trying to take these facts into account through various measures.
  • Prism elements are currently used as such light or window elements, holographic systems or the like.
  • it is a sun protection device from DE 195 38 651 A1 made of a material which is transparent to sunlight and which is flat and has a smooth surface that is exposed to light is irradiated.
  • the underside has at least one prism-like contour on which cross section each has an approximately right-angled triangle.
  • the invention has for its object a method for manufacturing of an element for lighting rooms by directing Daylight indicate that the manufacture of the elements is inexpensive allows.
  • Crazes are flat, wedge-shaped Deformation centers with a change in refractive index compared to that Base material, as it is produced in particular in glass-like thermoplastics can be.
  • Crazes i.e. flat wedge-shaped deformation centers, arise local voltage increases, such as at crack tips occur. They have the macroscopic appearance of small cracks and broad ones like this perpendicular to the main tension direction.
  • the refractive index compared the index of the polymer base material is reduced, and at the same time the transition base material / crack is sharp, so that you get total reflections on the crazes, which receives additional light through the window pane direct the room to be illuminated.
  • thermoplastic can be polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • other polymers such as polystyrene and polycarbonate can also be used etc. are used as long as they are transparent, and in them the invention provided structures for initiating additional Light can be generated in the respective room.
  • an element for Lighting of rooms by directing (additional) daylight becomes a plate-shaped base body made of a polymer Suspended tensile stress, which is applied parallel to the plate surface.
  • the plate surface additionally with a solvent and in particular an organic solvent is applied.
  • the application of voltage and possibly a solvent can preferably take place at elevated temperature.
  • the method according to the invention is also suitable for processing Endless material:
  • a bending device is used through which the plate material is pushed through as continuous material.
  • Fig. 1 shows a room 1, which is illuminated by a window 2.
  • the Window 2 has a transparent element or a pane 3, the or that for one - compared to conventional windows - additional Illumination by directing daylight 4 into the room provides.
  • the disc 3 - as the detail enlargement A shows - a large number of structures 5 on which additional daily or Sunlight 4 is deflected into room 1 by total reflection 6.
  • Fig. 2 shows an inventive method for producing the invention provided structures 5:
  • a tensile stress 6 created, which acts parallel to the surface of the disc 3.
  • a solvent and in particular an organic solvent and optionally one exposed to elevated temperature are preferably a polymer, preferably a glass-like thermoplastic, for example polymethyl methacrylate.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
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  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Elementes zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht, mit einem optisch transparenten Grundkörper, durch den das Licht in den jeweiligen Raum einfällt.
Einer guten Ausleuchtung durch Tageslicht in der Arbeits- und Wohnwelt des Menschen kommt eine sehr hohe Bedeutung zu. Besser als bei üblichen Fenstern genutztes Tageslicht würde nicht nur eines Erhöhung von Wohlbefinden und Arbeitsproduktivität, sondern auch eine beträchtliche Energieeinsparung bewirken. Dieses Tatsachen versuchen Architekten und Lichtplaner zunehmend durch verschiedene Maßnahmen Rechnung zu tragen.
Stand der Technik
Ein bedeutender Beitrag kann durch Fensterelemente erzielt werden, die das an der Fassade in hohem Maße vorhandene Licht über das normale Maß hinaus gezielt ins Rauminnere umlenken.
Als derartige Licht- bzw. Fensterelemente werden derzeit Prismenelemente, holographische Systeme o. dgl. verwendet.
Beispielsweise ist es aus der DE 195 38 651 A1 eine Sonnenschutz-Vorrichtung aus einem für Sonnenlicht transparenten Material bekannt, das flächig ausgebildet ist und eine glatte Oberfläche aufweist, die vom Licht bestrahlt wird. Die Unterseite weist wenigstens eine prismenartige Kontur auf, denen Querschnitt jeweils ein in etwa rechtwinkliges Dreieck aufweist.
Aus der Internationalen Patentanmeldung WO 94/25792 ist ein Element zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht, mit einem optisch transparenten Grundkörper, durch den das Licht in den Raum einfällt, bekannt. Im Grundkörper ist eine Vielzahl von parallelen Rissen vorgesehen, an denen Licht durch Totalreflexion in den Raum umgelenkt wird. Diese Risse sind als flache keilförmige Deformationszentren mit einer Brechungsindex-Änderung gegenüber dem Grundmaterial aus Plastik ausgebildet.
Verfahren zur Herstellung derartiger Elemente sind im Stand der Technik nicht bekannt.
Die bekannten Elemente erfordern den Einsatz teuerer Grundkörper, die mit einem vergleichsweise hohen Aufwand weiterverarbeitet werden müssen, so sie bislang keine breite Anwendung gefunden haben.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Elements zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht anzugeben, das die Herstellung der Elemente kostengünstig ermöglicht.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung derartiger Elemente ist im Anspruch 1 beansprucht. Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 folgende angegeben.
Bei dem nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellten Element ist in dem optisch transparenten Grundkörper eine Vielzahl von Strukturen vorgesehen, an denen (zusätzliches) Licht durch Totalreflexion in den jeweiligen Raum umgelenkt wird. Dabei kann die Vielzahl von Strukturen aus zumindest annähernd parallelen Rissen oder Deformationszentren bestehen.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn in dem Element keine Risse im eigentlichen Sinne, sondern Deformationszentren und insbesondere sog. Crazes vorgesehen sind. Unter Crazes versteht man flache, keilförmige Deformationszentren mit einer Brechungsindex-Änderung gegenüber dem Grundmaterial, wie sie insbesondere in glasartigen Thermoplasten erzeugt werden können. Crazes, also flache keilförmige Deformationszentren, entstehen an lokalen Spannungsüberhöhungen, wie sie u.a. an Rißspitzen auftreten. Sie haben makroskopisch das Aussehen kleiner Risse und breiten sich wie diese senkrecht zur Hauptzugspannungsrichtung aus.
Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß der Brechungsindex gegenüber dem Index des Polymer-Grundmaterials vermindert wird, und gleichzeitig der Übergang Grundmaterial/Craze scharf ist, so daß man Totalreflexionen an den Crazes erhält, die zusätzliches Licht durch die Fensterscheibe in den jeweils zu beleuchtenden Raum leiten.
Insbesondere kann das Thermoplast Polymethylmethacrylat (PMMA) sein. Daneben können aber auch andere Polymere, wie Polystyrol, Polycarbonat etc. verwendet werden, solange sie transparent sind, und in ihnen die erfindungsgemäß vorgesehenen Strukturen zum Einleiten von zusätzlichem Licht in den jeweiligen Raum erzeugt werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Elements zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von (zusätzlichem) Tageslicht, wird ein plattenförmiger Grundkörper aus einem Polymer einer Zugspannung ausgesetzt, die parallel zur Plattenoberfläche angelegt wird. Hierdurch entstehen insbesondere sog. Crazes, d.h. flache keilförmige Deformationszentren mit einer Brechungsindex-Änderung gegenüber dem Grundmaterial.
Besonders bevorzugt ist es, wenn während des Anlegens der Zugspannung die Plattenoberfläche zusätzlich mit einem Lösungsmittel und insbesondere einem organischem Lösungsmittel beaufschlagt wird.
Die Beaufschlagung mit Spannung sowie gegebenenfalls einem Lösungsmittel kann dabei bevorzugt bei erhöhter Temperatur erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Verarbeitung von Endlosmaterial:
Dabei ist es bevorzugt, wenn zum Aufbringen bzw. Erzeugen der ZugSpannung eine Biegevorrichtung verwendet wird, durch die das Plattenmaterial als Endlosmaterial durchgeschoben wird.
Kurze Beschreibung der Zeichung
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1
das Grundprinzip zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von (zusätzlichem) Tageslicht
Fig. 2
eine Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt einen Raum 1, der durch ein Fenster 2 beleuchtet wird. Das Fenster 2 weist ein transparentes Element bzw. eine Scheibe 3 auf, das bzw. die für eine - verglichen mit herkömmlichen Fenstern - zusätzliche Beleuchtung durch gezieltes Lenken von Tageslicht 4 ins Rauminnere sorgt. Hierzu weist die Scheibe 3 - wie die Detailvergrößerung A zeigt - eine Vielzahl von Strukturen 5 auf, an denen zusätzliches Tages- bzw. Sonnenlicht 4 durch Totalreflexion 6 in den Raum 1 umgelenkt wird.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß vorgesehenen Strukturen 5:
An eine Scheibe 3 aus einem Polymer, bevorzugt einem glasartigen Thermoplast, beispielsweise Polymethylmethacrylat, wird eine Zugspannung 6 angelegt, die parallel zur Oberfläche der Scheibe 3 wirkt. Gleichzeitig wird die Oberfläche der Scheibe 3 mit einem Lösungsmittel und insbesondere einem organischem Lösungsmittel beaufschlagt und gegebenenfalls einer erhöhten Temperatur ausgesetzt.
Hierdurch entstehen flache, keilförmige Deformationszentren, die an lokalen Spannungsüberhöhungen initiiert werden. Sie haben makroskopisch das Aussehen kleiner Risse und breiten sich wie diese senkrecht zur Richtung der Zugspannung aus. Dabei wird der Brechungsindex der Deformationszentren, die auch als Crazes bezeichnet werden, gegenüber dem Brechungsindex des Polymer-Grundmaterials verringert, so daß man an den scharfen Übergängen Totalreflexion erhält.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Elements zur Beleuchtung von Räumen durch gezieltes Lenken von Tageslicht,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein plattenförmiger Grundkörper aus einem Polymer einer Zugspannung ausgesetzt wird, die parallel zur Plattenoberfläche angelegt wird, wodurch sogenannte Crazes, d.h. flache keilförmige Deformationszentren mit einer Brechungsindex-Änderung gegenüber dem Grundmaterial erzeugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß während des Anlegens der Zugspannung die Plattenoberfläche zusätzlich mit einem Lösungsmittel beaufschlagt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit Spannung sowie gegebenenfalls einem Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Zugspannung eine Biegevorrichtung verwendet wird, durch die das Plattenmaterial als Endlosmaterial durchgeschoben wird.
EP98951334A 1997-08-31 1998-08-31 Verfahren zur herstellung eines elements zur beleuchtung von räumen Expired - Lifetime EP1009903B1 (de)

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