EP1486722A2 - Lichtleitanordnung - Google Patents

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EP1486722A2
EP1486722A2 EP04013546A EP04013546A EP1486722A2 EP 1486722 A2 EP1486722 A2 EP 1486722A2 EP 04013546 A EP04013546 A EP 04013546A EP 04013546 A EP04013546 A EP 04013546A EP 1486722 A2 EP1486722 A2 EP 1486722A2
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EP
European Patent Office
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light
wedge
arrangement according
shaped reflector
reflector body
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EP04013546A
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EP1486722A3 (de
EP1486722B8 (de
EP1486722B1 (de
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Christian Bartenbach
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Bartenbach Holding GmbH
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Individual
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Publication of EP1486722A3 publication Critical patent/EP1486722A3/de
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Publication of EP1486722B8 publication Critical patent/EP1486722B8/de
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources

Definitions

  • the present invention relates to a Lichtleitanssen with at least one Light guide channel for the transport of light, in particular sky and / or sunlight, within the Lichtleitkanals with up to at least one light inlet opening and at least one light exit opening closed walls.
  • Generic Lichtleitanssenen usually referred to as light pipes are in the Usually arranged in the ceiling of buildings and serve to daylight or Directing sunlight into the interior of premises.
  • the in the prior art On the one hand known light pipes have the disadvantage that on the way from the Light entrance opening to the light exit opening lost a significant part of the luminous flux goes.
  • the light distribution at the light exit opening is dependent on the position of the sun and usually does not correspond to the light distribution necessary for optimal illumination of the Room or the specially concentrated lighting of individual areas is desired.
  • Object of the present invention is therefore to provide a generic Lichtleitan extract in to further develop the way that the disadvantages mentioned are eliminated.
  • a Lichtablenksystems which usually from the Half-space above the light inlet opening in the Lichtleitkanal incident light on a narrows narrower lying about the longitudinal axis of the Lichtleitkanals angular range, can Firstly, a suppression and thus concentration of the Light emission opening radiated light on defined areas of the illuminated Room can be achieved.
  • the concentration of light becomes narrower Angle ranges but also the number of reflections of the light in Lichtleitkanal and the reduced reflection losses, so that the light transmission of the Lichtleitkanals is increased overall. This means that a larger proportion of the in the Light entrance opening incident light then actually to the lighting of the room can be used in the desired areas.
  • the one or more wedge-shaped reflectors have one end face and two on each other tapered wedge surfaces.
  • the wedge surfaces as well as the front side can be flat or curved and arranged at different angles to each other.
  • a first group of embodiments provides in this case that the Lichtablenksystem at least one arranged on the inside of the wall of the Lichtleitkanals, essentially having wedge-shaped reflector body.
  • a Lichtablenksystem in shape at least one substantially wedge-shaped reflector body is arranged and the the essentially wedge-shaped reflector body surrounding wall to your Reflector body facing inside at least partially reflective, preferably highly reflective, is formed.
  • the effect of this inside the light guide channel arranged reflector body unfolds in interaction with the reflective, preferably highly reflective, inner walls of the Lichtleitkanals.
  • preferred Variants provide here that the Lichtablenksystem a sequence of two or a plurality, preferably arranged substantially in a row, substantially having wedge-shaped reflector body.
  • the light deflection system crossed at least two, essentially wedge-shaped reflector body or at least two crossed sequences of substantially having wedge-shaped reflector bodies.
  • the substantially wedge-shaped reflector body are arranged in the manner the end face of the reflector body faces the light inlet opening of the light guide channel.
  • Fig. 1 shows schematically a first simple inventive embodiment.
  • the light entrance angle 2 ⁇ thus comprises an angle of 180 °.
  • a lens assembly be provided.
  • preferred variants provide essentially wedge-shaped To provide reflector body 5 in the interior or on the wall 4 of the Lichtleitkanals.
  • Fig. 2 shows a variant in which the Lichtablenksystem 5 crossed from a arranged sequence of reflector bodies 6 is formed.
  • the Lichtablenksystem 5 acts with the reflective, preferably highly reflective, trained inside of the Walls 4 of Lichtleitkanals 1 in such a way that the light in a narrower, around the longitudinal axis of the Lichtleitkanals lying angle range 2 ⁇ is deflected.
  • the Lichtablenksystem 5 consists of a single wedge-shaped reflector body 6.
  • the light deflection systems 5 shown in a section FIGS. 3 and 4 favorably extend rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis 23 of the light guide 1 over its entire wall 4.
  • the reflective wedge surfaces 8 can at least partially but also at least partially, preferably be parabolic, curved.
  • each has Reflector body 6 two reflective wedge surfaces 8 on.
  • the embodiments according to 3 and 4 are each only the inwardly facing wedge surface 8 of the substantially wedge-shaped reflector body 6 formed reflective.
  • Both the inside of the wall 4 and the wedge-shaped reflector surfaces 8 favorably have the highest possible Reflection on. Reflectances of at least 90% are preferred here, preferably at least 95%. Depending on the application, this can be a scattering white highly reflective surface but also a high gloss silvery be selected highly reflective surface.
  • Reflectances of at least 90% are preferred here, preferably at least 95%.
  • this can be a scattering white highly reflective surface but also a high gloss silvery be selected highly reflective surface.
  • known Aluminiumbedampfungen can also in the prior art known highly reflective films, such as Alanod Miro hgl (reflectance at least 92%), Alanod Miro Silver hgl (reflectance at least 95%) or 3M-VM 2000 (reflectance at least 98%).
  • a light-scattering disk 11 at the Light entrance opening 2 arranged.
  • This can be designed as a dome. It is, however Other forms possible, as shown, inter alia, in Fig. 6e.
  • FIGS. 6a to 6d show different possibilities, the disc 11 by a targeted Surface structure form light-scattering. This is essentially in parallel rays running light of the direct radiation of the sun is through the lens 11 to a widened with the cone 14 symbolically represented angle range, what the one Images of the sun suppressed in the room to be lit and on the other for one uniform illumination ensures.
  • light diffusion disks 11 also be arranged at the light exit opening 3 of the light pipe.
  • FIG. 7 shows an exploded view of an embodiment variant according to the invention
  • a mirrored sunscreen 15 as he already in the state of Technique is known.
  • FIGS. 8a to 8h various possibilities are exemplified Embodiment of the Lichtablenksystems 5 and the wall 4 in a plan view of the Light entrance opening of the light guide 1 shown.
  • the wall 4, as well as the reflector body 6 inside the Lichtleitkanals 1 be pronounced in various forms.
  • the almost complete half space is again included Light entrance angle range 2 ⁇ shown.
  • the incident Steer steered steeper resulting in a suppression of the flat light emission at the Light exit opening 3 results, as shown by the light exit angle 2 ⁇ .
  • the Lichtleitkanal can for example have a diameter between 20cm and 1 m, preferably of 80cm.
  • the length 16 of the Lichtablenksystems 5 is for example between 50 cm and 75 cm, preferably 64 cm.
  • Geometrically particularly favorable if the length 9 of the wedge surfaces 8 of each substantially wedge-shaped Reflector body 6 of the sequence with increasing distance from the light inlet opening. 2 increases.
  • the length is 9 of the top in close to the light inlet opening 2 arranged substantially wedge-shaped Reflector body 6 3.5 cm.
  • the length 9 of the last in the direction of the light exit opening 3 Reflector body 6 is 25.4 cm in the example shown.
  • the width 10 of the end face 7 of essentially wedge-shaped reflector body 6 of the sequence is in the example shown Constantly selected.
  • the shape of the Lichtablenksystems can rather to the respective geometry the Lichtleitkanals 1 and the desired Ausblendwinkel 2 ⁇ be adjusted.
  • an artificial Light source 12 preferably in addition, be arranged on and / or in the light guide 1. So that the Lichtablenksystem 5 can develop its full effect, is the artificial Light source 12 on the side facing the light inlet opening 2 of the Lichtablenksystems 5, preferably in the middle in the light guide 1, arranged. It is preferably provided that the Artificial light a sky-like radiation quality or spectral composition having. A not-shown but known per se rule or Control device can ensure that the artificial light of the light source 12 depending on incidental amount of daylight is additionally contributed.
  • Fig. 9c shows a variant in the two Lichtablenksysteme 5 in a row and are arranged opposite in the light guide. This can be a defined Sky space angle 2 ⁇ used or re-radiation of unwanted radiation angles be suppressed.
  • the two in series Lichtablenksystem 5 is simultaneously a defined Ausblendwinkel 2 ⁇ at the Guaranteed light exit opening. In this case, the transmission losses in the light guide 1 reduced to a minimum. If you leave the lower Lichtablenksystem 5 away, it will turn off a defined solid angle 2 ⁇ incident light by the Lichtablenksystems 5 on divided the entire half-space below the light exit opening.
  • Figs. 9c and 9d show only selected examples. Generally, by a suitable sequence of Light deflection systems each desired Ausblendwinkel 2 ⁇ and light entrance angle 2 ⁇ to get voted.
  • FIGS. 10a to 10d show, by way of example, different designs of the Outer surfaces 7 and 8 of a sequence of substantially wedge-shaped reflector bodies 6.
  • both the end faces 7 and the wedge surfaces 8 are reflective, preferably highly reflective, designed.
  • the end surfaces are absorbent to a high To achieve fade quality.
  • Fig. 10c shows an embodiment in which the End faces 7 are formed diffusely reflecting.
  • FIG. 10d shows by way of example that the End faces 7 can be arranged at different angles to the wedge surfaces 8.
  • the wedge surfaces 8 can be substantially planar in the exemplary embodiments shown be educated. Alternatively, however, a parabolic design of the Wedge surfaces 8, as well as other curved formations are used.
  • Exemplary light distributions in a light 19 illuminated by the light guide 1 space are shown in FIG. 11.
  • the curve labeled 20 indicates the relative light distribution Sunshine, if no diffuser 11 is arranged on the light pipe 2.
  • the curve 21 In contrast, the light distribution in sunshine, when a lens 11 in front of the Light entrance opening 2 is arranged.
  • the curve 22 shows the light distribution when covered Sky.
  • the invention and its various design variants allow optimal Light coupling of daylight into a room to be illuminated, in addition or In addition to the daylight and artificial light can be provided.
  • Lichtablenksystem 5 can distances in the light pipe 1 from 1 m to 5 m be bridged, without this unnecessarily high transmission losses occur.
  • a desired Ausblendwinkel 2 ⁇ be set and / or the incident light only from desired Angular regions are taken 2 ⁇ .

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Abstract

Lichtleitanordnung mit mindestens einem Lichtleitkanal (1) zum Transport von Licht, insbesondere Himmels- und/oder Sonnenlicht, innerhalb des Lichtleitkanals (1) mit bis auf mindestens eine Lichteintritts- (2) und mindestens eine Lichtaustrittsöffnung (3) geschlossenen Wandungen (4), wobei im Bereich der Lichteintrittsöffnung (2) des Lichtleitkanals (1) ein Lichtablenksystem (5) zur Umlenkung des in die Lichteintrittsöffnung (2) eintretenden Lichts in einen schmaleren oder weiteren, um die Längsachse des Lichtleitkanals liegenden Winkelbereich (² ) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtleitanordnung mit mindestens einem Lichtleitkanal zum Transport von Licht, insbesondere Himmels- und/oder Sonnenlicht, innerhalb des Lichtleitkanals mit bis auf mindestens eine Lichteintrittsöffnung und mindestens eine Lichtaustrittsöffnung geschlossenen Wandungen.
Gattungsgemäße Lichtleitanordnungen, meist auch als Lichtrohre bezeichnet, werden in der Regel in der Decke von Gebäuden angeordnet und dienen dazu, Tageslicht bzw. Sonnenlicht in das Innere von Räumlichkeiten zu leiten. Die beim Stand der Technik bekannten Lichtrohre weisen zum einen den Nachteil auf, dass auf dem Weg von der Lichteintrittsöffnung zur Lichtaustrittsöffnung ein erheblicher Teil des Lichtstroms verloren geht. Zum anderen ist die Lichtverteilung an der Lichtaustrittsöffnung sonnenstandsabhängig und entspricht in der Regel nicht der Lichtverteilung, die für eine optimale Ausleuchtung des Raumes oder die speziell konzentrierte Beleuchtung einzelner Bereiche gewünscht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Lichtleitanordnung in der Weise weiterzubilden, dass die genannten Nachteile beseitigt sind.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem im Bereich der Lichteintrittsöffnung des Lichtleitkanals ein Lichtablenksystem zur Umlenkung des in die Lichteintrittsöffnung eintretenden Lichts in einen schmaleren oder weiteren, um die Längsachse des Lichtleitkanals liegenden Winkelbereich angeordnet ist.
Durch die Verwendung eines Lichtablenksystems, welches das in der Regel aus dem Halbraum oberhalb der Lichteintrittsöffnung in den Lichtleitkanal einfallende Licht auf einen schmaleren um die Längsachse des Lichtleitkanals liegenden Winkelbereich einengt, kann zum einen zunächst einmal eine Ausblendung und damit Konzentration des aus der Lichtsaustrittsöffnung abgestrahlten Lichts auf definierte Bereiche des auszuleuchtenden Raumes erzielt werden. Andererseits wird durch die Konzentration des Lichts auf schmalere Winkelbereiche aber auch die Zahl der Reflektionen des Lichts im Lichtleitkanal sowie die damit verbundenen Reflektionsverluste reduziert, sodass die Lichttransmission des Lichtleitkanals insgesamt erhöht wird. Dies bedeutet, dass ein größerer Anteil des in die Lichteintrittsöffnung einfallenden Lichtes dann auch tatsächlich zur Beleuchtung des Raumes in den gewünschten Bereichen genutzt werden kann. Neben diesem Regelfall kann jedoch auch gewünscht sein, einen definierten breiteren Ausblendwinkel an der Lichtaustrittsöffnung des Lichtleitkanals zu erzielen, wenn in die Lichteintrittsöffnung nur ein winkelmäßig begrenztes Zenitlicht einfällt. Dies kann erfindungsgemäß erreicht werden, wenn ein Lichtablenksystem verwendet wird, welches das ausfallende Licht richtungsmäßig aufweitet und in einen weiteren um die Längsachse des Lichtleitkanals liegenden Winkelbereich umlenkt.
Als Lichtablenksystem kommen unter anderem Linsensysteme, in verschiedenen bevorzugten Ausführungsvarianten aber auch im Wesentlichen keilförmige Reflektorkörper, in Frage. Der oder die keilförmigen Reflektoren weisen eine Stirnseite und zwei aufeinander zulaufende Keilflächen auf. Die Keilflächen wie auch die Stirnseite können eben oder gekrümmt und in verschiedenen Winkeln zueinander angeordnet sein. Eine erste Gruppe von Ausführungsvarianten sieht hierbei vor, dass das Lichtablenksystem mindestens einen an der Innenseite der Wandung des Lichtleitkanals angeordneten, im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper aufweist.
In einer dazu alternativen Variante ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass im Inneren des Lichtleitkanals ein Lichtablenksystem in Form mindestens eines im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpers angeordnet ist und die den im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper umgebende Wandung auf Ihre zum Reflektorkörper weisenden Innenseite zumindest bereichsweise reflektierend, vorzugsweise hochreflektierend, ausgebildet ist. Die Wirkung dieser im Inneren des Lichtleitkanals angeordneten Reflektorkörper entfaltet sich im Zusammenspiel mit den reflektierenden, vorzugsweise hoch reflektierenden, Innenwandungen des Lichtleitkanals. Bevorzugte Varianten sehen hierbei vor, dass das Lichtablenksystem eine Abfolge von zwei oder mehreren, vorzugsweise im Wesentlichen in einer Reihe angeordneten, im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper aufweist. In einer weiter verbesserten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Lichtablenksystem mindestens zwei gekreuzte, im Wesentlichen keilförmige Reflektorkörper bzw. mindestens zwei gekreuzte Abfolgen von im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpern aufweist. Um einen schmaleren, um die Längsachse des Lichtleitkanals liegenden Winkelbereich des aus der Lichtaustrittsöffnung austretenden Lichts zu erzielen, sind die im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper in der Weise angeordnet, dass die Stirnfläche der Reflektorkörper zur Lichteintrittsöffnung des Lichtleitkanals weist.
Generell ist es hierbei günstig, dass mindestens eine, vorzugsweise alle Oberfläche(n) des Lichtablenksystems und/oder die Innenseite der Wandung einen Lichtreflexionsgrad von mindestens 90%, vorzugsweise von mindestens 95% oder von mindestens 98% aufweist (aufweisen), um die Transmissionsverluste im Lichtleitkanal möglichst gering zu halten.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
Fig. 1
eine schematische Darstellung der Erfindung,
Fig. 2 bis 4
verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsvarianten mit im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpern,
Fig.5
das Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 mit einigen beispielhaften Strahlenverläufen,
Fig.6
ein Ausführungsbeispiel mit zusätzlicher Streuscheibe an der Lichteintrittsöffnung,
Fig. 6a bis 6d
Detailansichten zu verschiedenen Ausbildungsformen der Oberfläche der Streuscheibe,
Fig. 6e
eine alternative Form der Streuscheibe,
Fig. 7
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit gekreuzten Abfolgen von Reflektorkörpern als Lichtablenksystem,
Fig. 8a bis 8h
Draufsichten auf verschiedene Ausbildungsformen des Lichtablenksystems und des Lichtleitkanals,
Fig. 9a bis 9d
verschiedenene Beispiele, wie mit erfindungsgemäß angeordneten Lichtablenksystemen definierte Ausblendwinkel erreicht werden können,
Fig. 10a bis 10d
verschiedene Ausbildungsformen der Keilflächen, der im wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper und
Fig. 11
exemplarische Lichtverteilungen, welche mit einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erreicht werden können.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes einfaches erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Auf die Lichteintrittsfläche 2 des Lichtleitkanals 1, trifft Licht aus dem gesamten Halbraum oberhalb der Lichteintrittsöffnung. Der Lichteintrittswinkel 2α umfasst somit einen Winkel von 180°. Mittels des erfindungsgemäß im Bereich der Lichteintrittsöffnung angeordneten Lichtablenksystems 5 wird dieser Winkel auf den schmaleren, um die Längsachse 23 liegenden Winkelbereich 2β eingeengt. Hierdurch werden zum einen die Zahl der Reflektionen des Lichts auf dem Weg von der Lichteintrittsöffnung 2 zur Lichtaustrittsöffnung 3 an der Innenwandung 4 des Lichtleitkanals 1 und damit auch die Reflektionsverluste auf ein Minimum reduziert, sodass die Lichttransmission durch den Lichtleitkanal verbessert wird. Zum anderen kann durch eine entsprechende geometrische Ausbildung auch ein definierter Ausblendwinkel für das die Lichtaustrittsöffnung verlassende Licht vorgegeben werden. Als Lichtablenksystem 5 kann in einer einfachen Variante eine Linsenanordnung vorgesehen sein. Bevorzugte Varianten sehen jedoch vor, im Wesentlichen keilförmige Reflektorkörper 5 im Inneren oder an der Wandung 4 des Lichtleitkanals vorzusehen. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das Lichtablenksystem 5 aus einer gekreuzt angeordneten Abfolge von Reflektorkörpern 6 ausgebildet ist. Das Lichtablenksystem 5 wirkt mit den reflektierend, vorzugsweise hoch reflektierend, ausgebildeten Innenseiten der Wände 4 des Lichtleitkanals 1 in der Weise zusammen, dass das Licht in einen schmaleren, um die Längsachse des Lichtleitkanals liegenden Winkelbereich 2β umgelenkt wird. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante in einer Schnittdarstellung, bei der die im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper 6 an der Wandung 4 des Lichtleitkanals angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 besteht das Lichtablenksystem 5 aus einem einzigen keilförmigen Reflektorkörper 6. Die in einem Schnitt dargestellten Lichtablenksysteme 5 der Fig. 3 und 4 erstrecken sich günstigerweise rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 23 des Lichtleitkanals 1 über dessen gesamte Wandung 4. Die reflektierenden Keilflächen 8 können zumindest bereichsweise eben aber auch zumindest bereichsweise, vorzugsweise parabelförmig, gekrümmt sein. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 weist jeder Reflektorkörper 6 zwei reflektierende Keilflächen 8 auf. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 und 4 ist jeweils nur die nach Innen weisende Keilfläche 8 des im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper 6 reflektierend ausgebildet. Sowohl die Innenseite der Wandung 4 als auch die keilförmigen Reflektorflächen 8 weisen günstigerweise einen möglichst hohen Reflektionsgrad auf. Bevorzugt sind hierbei Reflektionsgrade von mindestens 90%, vorzugsweise von mindestens 95%. Je nach Anwendungsfall kann hierbei eine streuend weiße hochreflektierende Oberfläche aber auch einen hochglänzend silbrige hochreflektierende Oberfläche gewählt sein. Neben bekannten Aluminiumbedampfungen können auch beim Stand der Technik bekannte hochreflektierende Folien, wie zum Beispiel Alanod Miro hgl (Reflektionsgrad mindestens 92%), Alanod Miro Silver hgl (Reflektionsgrad mindestens 95%) oder 3M-VM 2000 (Reflektionsgrad mindestens 98%), verwendet werden.
In Fig. 5 sind beispielhafte Strahlenverläufe für ein im Inneren des Lichtleitkanals 1 angeordnetes Lichtablenksystem 5 dargestellt. Das aus einem Halbraum einfallende Licht wird in der Weise durch die Zusammenwirkung von Lichtablenksystem 5 und verspiegelter Innenseite der Wandung 4 durch den Lichtleitkanal 1 geführt, dass an der Lichtaustrittsöffnung 3 ein definierter Ausblendwinkel β entsteht. Gestrichelt dargestellt ist exemplarisch das sich an der reflektierenden Innenseite der Wandung 4 ergebende Spiegelbild 13 der im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper.
In Fig. 6 ist zusätzlich zum Lichtablenksystem 5 eine lichtstreuende Scheibe 11 an der Lichteintrittsöffnung 2 angeordnet. Diese kann als Kuppel ausgeführt sein. Es sind jedoch auch andere Formen möglich, wie dies unter anderem in Fig. 6e gezeigt ist. Die Fig. 6a bis 6d zeigen unterschiedliche Möglichkeiten die Scheibe 11 durch eine gezielte Oberflächenstruktur lichtstreuend auszubilden. Das im Wesentlichen in parallelen Strahlen verlaufende Licht der Direkteinstrahlung der Sonne wird durch die Streuscheibe 11 auf einen mit dem Kegel 14 symbolisch dargestellten Winkelbereich aufgeweitet, was zum einen Abbildungen der Sonne im zu beleuchtenden Raum unterdrückt und zum anderen für eine gleichmäßige Ausleuchtung sorgt. Ergänzend oder alternativ können Lichtstreuscheiben 11 auch an der Lichtaustrittsöffnung 3 des Lichtrohres angeordnet sein.
Fig. 7 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante eines Lichtrohres 1 mit einer gekreuzt angeordneten Abfolge von im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpern 6 als Lichtablenksystem 5. Optional kann neben der Streuscheibe 11 auch noch ein verspiegelter Sonnenschutz 15 vorgesehen sein, wie er bereits beim Stand der Technik bekannt ist. In den Fig. 8a bis 8h sind beispielhaft verschiedene Möglichkeiten der Ausprägung des Lichtablenksystems 5 und der Wandung 4 in einer Draufsicht auf die Lichteintrittsöffnung des Lichtleitkanals 1 dargestellt. Wie anhand dieser Beispiele exemplarisch gezeigt ist, können die Wandung 4, wie auch der Reflektorkörper 6 im Inneren des Lichtleitkanals 1 in unterschiedlichsten Formen ausgeprägt sein.
Anhand von Fig. 9a ist nochmals der nahezu den gesamten Halbraum umfassende Lichteintrittswinkelbereich 2α gezeigt. Innerhalb des Lichtleitkanals 1 werden die einfallenden Strahlen steiler gelenkt, woraus sich eine Ausblendung der flachen Lichtabstrahlung an der Lichtaustrittsöffnung 3 ergibt, wie dies durch den Lichtaustrittswinkel 2β dargestellt ist. Der Lichtleitkanal kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen 20cm und 1 m, vorzugsweise von 80cm haben. Die Länge 16 des Lichtablenksystems 5 liegt beispielsweise zwischen 50 cm und 75 cm, bevorzugt bei 64 cm. Geometrisch besonders günstig ist es, wenn die Länge 9 der Keilflächen 8 der einzelnen im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper 6 der Abfolge mit zunehmenden Abstand von der Lichteintrittsöffnung 2 zunimmt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge 9 des obersten in unmittelbarer Nähe der Lichteintrittsöffnung 2 angeordneten im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpers 6 3,5 cm. Die Länge 9 des in Richtung der Lichtaustrittsöffnung 3 letzten Reflektorkörper 6 beträgt im gezeigten Beispiel 25,4 cm. Die Breite 10 der Stirnfläche 7 der im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper 6 der Abfolge ist im gezeigten Beispiel konstant gewählt. Die genannten Dimensionierungsvorschläge bedeuten jedoch keine Beschränkung. Die Form des Lichtablenksystems kann vielmehr an die jeweilige Geometrie des Lichtleitkanals 1 und den gewünschten Ausblendwinkel 2β angepasst werden.
Als Ergänzung oder zum Ersatz des Tageslichts kann, wie in Fig. 9b gezeigt, eine künstliche Lichtquelle 12, vorzugsweise zusätzlich, am und/oder im Lichtleitkanal 1 angeordnet sein. Damit das Lichtablenksystem 5 seine volle Wirkung entfalten kann, ist die künstliche Lichtquelle 12 auf der zur Lichteintrittsöffnung 2 weisenden Seite des Lichtablenksystems 5, vorzugsweise mittig im Lichtleitkanal 1, angeordnet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kunstlicht eine himmelsähnliche Strahlungsqualität bzw. spektrale Zusammensetzung aufweist. Eine hier nicht näher dargestellte aber an sich bekannte Regel- oder Steuereinrichtung kann dafür sorgen, dass das Kunstlicht der Lichtquelle 12 je nach einfallender Tageslichtmenge ergänzend beigesteuert wird.
Fig. 9c zeigt eine Variante bei der zwei Lichtablenksysteme 5 hintereinander und entgegengesetzt im Lichtleitkanal angeordnet sind. Hierdurch kann ein definierter Himmelsraumwinkel 2α genutzt bzw. Rückstrahlung von unerwünschten Strahlungswinkeln unterdrückt werden. Durch die Kombination der beiden in Reihe geschalteten Lichtablenksystem 5 wird gleichzeitig ein definierter Ausblendwinkel 2β an der Lichtaustrittsöffnung gewährleistet. Dabei sind die Transmissionsverluste im Lichtleitkanal 1 auf ein Minimum reduziert. Lässt man das untere Lichtablenksystem 5 weg, so wird das aus einem definierten Raumwinkel 2α eingestrahlte Licht mittels des Lichtablenksystems 5 auf den gesamten Halbraum unterhalb der Lichtaustrittsöffnung aufgeteilt.Die Fig. 9c und 9d zeigen nur ausgewählte Beispiele. Generell kann durch eine geeignete Abfolge von Lichtablenksystemen jeder gewünschte Ausblendwinkel 2β und Lichteintrittswinkel 2α gewählt werden.
Die Fig. 10a bis 10d zeigen exemplarisch unterschiedliche Gestaltungsformen der Außenflächen 7 und 8 einer Abfolge von im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpern 6. In Fig. 10a sind sowohl die Stirnflächen 7 als auch die Keilflächen 8 reflektierend, vorzugsweise hoch reflektierend, ausgebildet. In Fig. 10b sind die Stirnflächen absorbierend, um eine hohe Ausblendqualität zu erreichen. Fig. 10c zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Stirnflächen 7 diffus reflektierend ausgebildet sind. Fig. 10d zeigt exemplarisch, dass die Stirnflächen 7 in unterschiedlichen Winkeln zu den Keilflächen 8 angeordnet sein können. Die Keilflächen 8 können in den gezeigten Ausführungsbeispielen im Wesentlichen eben ausgebildet sein. Alternativ können aber auch eine parabolische Formgestaltung der Keilflächen 8, wie auch andere gekrümmte Ausformungen zum Einsatz kommen.
Exemplarische Lichtverteilungen in einem durch den Lichtleitkanal 1 beleuchteten Raum 19 werden in Fig. 11 gezeigt. Die mit 20 bezeichnete Kurve zeigt die relative Lichtverteilung bei Sonnenschein, wenn am Lichtrohr 2 keine Streuscheibe 11 angeordnet ist. Die Kurve 21 hingegen zeigt die Lichtverteilung bei Sonnenschein, wenn eine Streuscheibe 11 vor der Lichteintrittsöffnung 2 angeordnet ist. Die Kurve 22 zeigt die Lichtverteilung bei bedecktem Himmel.
Die Erfindung und ihre verschiedenen Ausgestaltungsvarianten ermöglichen eine optimale Lichteinkopplung von Tageslicht in einen zu beleuchtenden Raum, wobei ergänzend oder anstelle des Tageslichts auch Kunstlicht vorgesehen sein kann. Durch das erfindungsgemäß angeordnete Lichtablenksystem 5 können Distanzen im Lichtrohr 1 von 1 m bis 5 m überbrückt werden, ohne dass hierbei unnötig hohe Transmissionsverluste auftreten. Zusätzlich kann mittels einer entsprechenden Ausbildung des Lichtablenksystems 5 in Kombination mit einer geeigneten Geometrie des Lichtleitkanals 1 ein gewünschter Ausblendwinkel 2β eingestellt werden und/oder das einfallende Licht nur aus gewünschten Winkelbereichen 2α entnommen werden.

Claims (15)

  1. Lichtleitanordnung mit mindestens einem Lichtleitkanal zum Transport von Licht, insbesondere Himmels- und/oder Sonnenlicht, innerhalb des Lichtleitkanals mit bis auf mindestens eine Lichteintritts- und mindestens eine Lichtaustrittsöffnung geschlossenen Wandungen, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Lichteintrittsöffnung (2) des Lichtleitkanals (1) ein Lichtablenksystem (5) zur Umlenkung des in die Lichteintrittsöffnung (2) eintretenden Lichts in einen schmaleren oder weiteren, um die Längsachse des Lichtleitkanals liegenden Winkelbereich (β ) angeordnet ist.
  2. Lichtleitanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtablenksystem (5) mindestens einen an der Innenseite der Wandung (4) des Lichtleitkanals (1) angeordneten, im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper (6) aufweist.
  3. Lichtleitanordnung mit mindestens einem Lichtleitkanal zum Transport von Licht, insbesondere Himmels- und/oder Sonnenlicht, innerhalb des Lichtleitkanals mit bis auf mindestens eine Lichteintritts- und mindestens eine Lichtaustrittsöffnung geschlossenen Wandungen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Lichtleitkanals (1) ein Lichtablenksystem (5) in Form mindestens eines im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpers (6) angeordnet ist und die den im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper (6) umgebende Wandung (4) auf Ihrer zum Reflektorkörper (6) weisenden Innenseite zumindest bereichsweise reflektierend, vorzugsweise hochreflektierend, ausgebildet ist.
  4. Lichtleitanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtablenksystem (5) mindestens zwei gekreuzte, im Wesentlichen keilförmige Reflektorkörper (6) bzw. mindestens zwei gekreuzte Abfolgen von im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörpern (6) aufweist.
  5. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche (7) des Reflektorkörpers (6) zur Lichteintrittsöffnung (2) des Lichtleitkanals (1) weist.
  6. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen keilförmige Reflektorkörper (6) ein oder zwei zumindest bereichsweise ebene Keilflächen (8) aufweist.
  7. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen keilförmige Reflektorkörper (6) ein oder zwei zumindest bereichsweise, vorzugsweise im Wesentlichen parabelförmig, gekrümmte Keilflächen (8) aufweist.
  8. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtablenksystem (5) eine Abfolge von zwei oder mehreren, vorzugsweise im Wesentlichen in einer Reihe angeordneten, im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper (6) aufweist.
  9. Lichtleitanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (9) der Keilflächen (8) der einzelnen, im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper (6) der Abfolge mit zunehmendem Abstand von der Lichteintrittsöffnung (2) zunimmt.
  10. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (10) der Stirnfläche (7) der im Wesentlichen keilförmigen Reflektorkörper (6) einer Abfolge konstant ist.
  11. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise an der Lichteintrittsöffnung (2) und/oder der Lichtaustrittsöffnung (3), zusätzlich eine lichtstreuende, vorzugsweise kuppelförmige, Scheibe (11) angeordnet ist.
  12. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, vorzugsweise alle Oberfläche(n) des Lichtablenksystems (5) und/oder die Innenseite der Wandung einen Lichtreflexionsgrad von mindestens 90%, vorzugsweise von mindestens 95% oder von mindestens 98%, aufweist (aufweisen).
  13. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine künstliche Lichtquelle (12), vorzugsweise zusätzlich, am und/oder im Lichtleitkanal (1) angeordnet ist.
  14. Lichtlenkeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die künstliche Lichtquelle (12) auf der zur Lichteintrittsöffnung (2) weisenden Seite des Lichtablenksystems (5), vorzugsweise mittig, im Lichtleitkanal (1) angeordnet ist.
  15. Lichtleitanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei im Lichtleitkanal (1) hintereinander, vorzugsweise entgegengesetzt, angeordnete Lichtablenksysteme (5) aufweist.
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