EP2553504A1 - Lichtdurchlässige wand, gewächshaus, fenster, fassade und dach - Google Patents

Lichtdurchlässige wand, gewächshaus, fenster, fassade und dach

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EP2553504A1
EP2553504A1 EP11719166A EP11719166A EP2553504A1 EP 2553504 A1 EP2553504 A1 EP 2553504A1 EP 11719166 A EP11719166 A EP 11719166A EP 11719166 A EP11719166 A EP 11719166A EP 2553504 A1 EP2553504 A1 EP 2553504A1
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EP
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wall
translucent wall
translucent
light
substrate
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Withdrawn
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EP11719166A
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Inventor
Kurt Blessing
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Luxexcel Holding BV
Original Assignee
Luxexcel Holding BV
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/006—General building constructions or finishing work for buildings, e.g. roofs, gutters, stairs or floors; Garden equipment; Sunshades or parasols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00317—Production of lenses with markings or patterns
    • B29D11/00326—Production of lenses with markings or patterns having particular surface properties, e.g. a micropattern
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays

Definitions

  • the invention is based on a light-permeable wall comprising at least one transparent wall substrate, which is provided with a light-directing structure.
  • Another object of the present invention is a greenhouse, which has such a translucent wall.
  • parts of the greenhouse such as walls, windows, doors and / or roofs, or the entire greenhouse consist of such translucent walls.
  • the light-directing structures are formed as a function of the plants to be grown in the greenhouse, so that the plants, for example, mainly with light rays of a desired
  • Double glazing of two wall substrates wherein the light-directing structure is arranged on one of the two wall substrates between the two wall substrates.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Es wird eine lichtdurchlässige Wand vorgeschlagen, umfassend wenigstens ein transparentes Wandsubstrat, welches mit einer lichtlenkenden Struktur versehen ist, wobei die lichtlenkende Struktur mittelbar oder unmittelbar auf das Wandsubstrat aufgedruckt ist.

Description

Beschreibung Titel Lichtdurchlässige Wand, Gewächshaus, Fenster, Fassade und Dach
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer lichtdurchlässigen Wand umfassend wenigstens ein transparentes Wandsubstrat, welches mit einer lichtlenkenden Struktur versehen ist.
Solche lichtdurchlässigen Wände sind allgemein bekannt. Beispielsweise sind Fenster mit Glassubstraten bekannt, in welche lichtlenkende Strukturen eingeprägt sind, um bestimmte optische Effekte zu erzielen. Nachteiligerweise sind solche Prägeverfahren jedoch sehr aufwändig und kostenintensiv.
Offenbarung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine lichtdurchlässige Wand der vorgenannten Art bereitzustellen, welche im Vergleich zum Stand der Technik deutlich kostengünstiger, schneller, genauer und flexibler herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine lichtdurchlässige Wand gelöst, welche wenigstens ein transparentes Wandsubstrat umfasst, welches mit einer lichtlenkenden Struktur versehen ist, wobei die lichtlenkende Struktur mittelbar oder unmittelbar auf das Wandsubstrat aufgedruckt ist.
Es hat sich für den Fachmann überraschend und nicht vorhersehbar herausgestellt, dass die lichtlenkende Struktur unmittelbar oder mittelbar auf das Wandsubstrat aufgedruckt werden kann, so dass die lichtlenkende Struktur auf eine
vergleichsweise kostengünstige Art und Weise auf dem Wandsubstrat erzeugt werden kann. Die lichtlenkende Struktur wird vorzugsweise direkt auf das
vorzugsweise Glas und/oder Kunststoff umfassende transparente Wandsubstrat
BESTÄTIGUNGSKOPIE aufgedruckt. Alternativ ist aber auch denkbar, dass die lichtlenkende Struktur zunächst auf eine Folie gedruckt wird, welche anschließend auf das Wandsubstrat aufgebracht und insbesondere aufgeklebt wird. Das Druckverfahren umfasst vorzugsweise ein Tintenstrahldruckverfahren, wobei die lichtlenkende Struktur insbesondere mittels einer Vielzahl von Tröpfchen aufgebaut wird, welche
beispielsweise in einem DOD-Verfahren (Drop-On-Demand) auf dem Wandsubstrat oder der Folie abgelegt und anschließend mittels UV-Einstrahlung ausgehärtet werden. Die lichtlenkende Struktur weist vorzugsweise eine Prisma-, Fresnel-, Sammellinsen- und/oder Streulinsen-Form auf, wodurch auf die lichtdurchlässige Wand einfallende und/oder die lichtdurchlässige Wand durchlaufende Lichtstrahlen in gewünschter Weise abgelenkt bzw. reflektiert werden. Die jeweilige Ablenkung bzw. der
gewünschte Reflektionsgrad wird dabei durch eine entsprechende Wahl der
Geometrie der lichtlenkenden Struktur gesteuert. Zudem kann vorzugsweise eine entsprechende Wellenlängenabhängigkeit der Ablenkungs- bzw. Reflektionsgrade eingestellt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Gewächshaus, welches eine derartige lichtdurchlässige Wand aufweist. Vorzugsweise bestehen Teile des Gewächshauses, wie Wandungen, Fenster, Türen und/oder Dächer, oder das gesamte Gewächshaus aus derartigen lichtdurchlässigen Wänden. In bevorzugten Ausführungsform ist denkbar, dass die lichtlenkenden Strukturen in Abhängigkeit der in dem Gewächshaus zu züchtenden Pflanzen ausgebildet werden, so dass die Pflanzen beispielsweise hauptsächlich mit Lichtstrahlen eines gewünschten
Wellenlängenbereichs und/oder aus einer bestimmten Richtung versorgt werden. Ferner ist denkbar, dass einfallendes Licht die lichtdurchlässige Wand nahezu ungestört durchlaufen kann, während Lichtstrahlen, welche vom Inneren des
Gewächshauses aus auf die lichtdurchlässige Wand fallen, ins Innere zurück totalreflektiert werden, so dass ein Aufheizen des Gewächshauses erzielt wird (Treibhauseffekt). Die lichtdurchlässige Wand umfasst vorzugsweise eine
Doppelverglasung aus zwei Wandsubstraten, wobei die lichtlenkende Struktur auf einer der beiden Wandsubstrate zwischen den beiden Wandsubstraten angeordnet ist. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine rein beispielhaft aufzufassende Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In Figur 1 ist beispielhaft eine schemenhafte Schnittbildansicht einer
lichtdurchlässigen Wand 1 dargestellt, welche einen ersten Bereich 10 von einem zweiten Bereich 20 trennt. Die lichtdurchlässige Wand 1 umfasst ein Wandsubstrat 2 aus Glas. Auf das Wandsubstrat 2 ist eine lichtlenkende Struktur 3 in einem
Tintenstrahld ruckverfahren aufgedruckt. Die lichtlenkende Struktur 3 umfasst eine Prismastruktur, welche derart ausgebildet ist, dass vom zweiten Bereich 20 ausgehende Lichtstrahlen 30 die lichtlenkende Struktur 3 vom zweiten Bereich 20 in Richtung ersten Bereich 10 nahezu ungestört durchlaufen können, während vom ersten Bereich 10 ausgehende Lichtstrahlen 40 durch doppelte Reflektion an der Prismastruktur eine Totalreflektion 50 erfahren und zurück in Richtung des ersten Bereichs 10 gelenkt werden.
In Figur 2 ist beispielhaft eine schematische Skizze eines Gewächshauses 60 gezeigt, wobei zumindest das Dach des Gewächshauses mit der in Figur 1 gezeigten lichtdurchlässigen Wand 1 versehen ist. Das Innere des Gewächshauses 60 bildet dabei den ersten Bereich 10, während die äußere Umgebung des Gewächshauses 60 den zweiten Bereich 20 bildet. Die lichtlenkenden Strukturen bestehen dabei insbesondere aus einer Vielzahl von Elementen, wobei jedes Element aus einer Vielzahl von Tröpfchen besteht, die auf dem Wandsubstrat mit einer planen
Begrenzungsfläche abgelegt sind und deren etwa halbkugelige Wölbung von dem Substrat abragt, wobei die Tröpfchen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und die Tröpfchen aus einem lichtdurchlässigen oder transparenten Material bestehen.
Die gebildeten optischen Mikrostrukturen können eine lichtlenkende oder
entblendende Wirkung haben, indem sie einfallendes Tageslicht so umlenken, dass ein Betrachter nicht in den Hauptstrahlengang hinschauen kann. Durch eine
Anwendung dieser lichtlenkenden Strukturen im Fassaden-, Fenster- oder
Türbereich kann eine entblendende Lichtwirkung erreicht werden. Dabei entsteht Sonnenschutz bei gleichzeitig hoher Transparenz. Diese wird insbesondere dadurch erreicht, dass die optische Gesamtwirkung der Einrichtung ein Prisma darstellt, welches das Licht aus der Hauptbetrachtungsrichtung zur Seite oder nach oben ablenkt.
Die gebildeten optischen Mikrostrukturen können alternativ auch eine entwärmende Wirkung haben, indem sie einfallendes Tageslicht so umlenken, dass das Licht außen je nach Einfallwinkel weitgehend reflektiert wird und nur zum geringen Teil in den Innenraum eindringen kann (hierbei sind der erste und zweite Bereich 10, 20 insbesondere miteinander vertauscht). Auch Kombinationen der einzelnen
Lichtwirkungen sind denkbar.
Ein weiteres nicht abgebildetes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Wand mit einer lichtlenkenden Struktur in Form einer Sammellinse ist die Nutzung des Tageslichts für die Pflanzenbeleuchtung. Dabei können an Fenstern, Wintergärten oder Gewächshäusern die lichtlenkenden Strukturen derart ausgebildet sein, dass beispielsweise exotische Pflanzen mit hohem Licht- und Wärmebedarf gezielt angestrahlt werden. Eine weitere denkbare Nutzung ist die Nutzung des Tages- oder künstlichen Raumlichts für die Pflanzen-, Vitrinen- und Regalbeleuchtung. Dabei können an der Oberseite der Möbel, oder an der
Innenseite eines Gewächshauses lichtlenkende Struktur so aufgedruckt und ausgerichtet werden, dass darin befindliche Pflanzen, Waren oder Exponate gezielt angestrahlt werden. Scheiben mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können beispielsweise auf so genannten Flachbettdrucker bedruckt werden.
Ferner ist beispielsweise denkbar, dass mehrere transparente Tintentropfen unterschiedlicher oder gleicher Größe so nebeneinander angeordnet, dass sie zusammen lokal eine gezielte lichtbrechende Wirkung haben. Dieses Array kann beliebig oft durch mehrfaches Ablegen von Tintentropfen auf der gleichen Stelle in einer y-Achse geformt werden. Das Array wird durch eine Vielzahl weiterer Arrays zu einer Matrix ergänzt, die die einzelne Lichtwirkung jedes Arrays zu einer optischen Gesamtstruktur zusammenfasst. Die partielle Struktur ist damit nicht linienförmig wie bei Fresnellinsen aufgebaut, sondern in einer Matrix. Der Gesamtaufbau entspricht damit nicht einer Undefinierten optischen Wirkung wie z.B. die streuende Wirkung einer Sichtschutzscheibe aus strukturiertem Plexiglas, oder der Hinterleuchtung von Displays, sondern hier ist das gezielte Vergrößern oder Verkleinern gewollt. Der Gesamtaufbau entspricht damit nicht einer Undefinierten optischen Wirkung wie z.B. die streuende Wirkung einer Sichtschutzscheibe aus strukturiertem Plexiglas, oder der Hinterleuchtung von Displays, sondern hier ist das gezielte Vergrößern oder Verkleinern gewollt. Die Erzeugung einer erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Wand mit aufgedruckten lichtlenkenden Strukturen erfolgt zunächst durch Festlegung und Berechnung der gewünschten optischen Wirkung z.B. nach Größe, Brennweite, Ablenkwinkel, etc. . Dann erfolgt die Umsetzung der geometrischen Daten der Optik in der y-Achse auf eine Ebene. Dabei werden diese Daten in einer Matrix so gerastert, dass entsprechend der Auflösung und der Tintentropfengröße einzelne Arrays definiert werden. Diese Daten werden nun über eine Software vektorisiert und auf die bekannte Farbdarstellung im CMYK-System übertragen. Das heißt, jeder beliebigen Funktion wird nun unter Berücksichtigung der Position z.B. der Variation der Tintentropfengröße, oder ein mehrfaches Ablegen von Tintentropfen auf einer Stelle, eine Farbe aus dem CMYK-System der Druckersoftware zugeordnet.
Da ein moderner Drucker mehrere Druckköpfe enthält, kann durch die Auswahl der Druckköpfe eine Zusammenstellung von Druckfarben und Tintentropfengrößen erreicht werden. Besonders bevorzugt werden hier Druckköpfe, die sehr kleine Tropfen im Bereich von 1 Pikoliter erzeugen können. Besonders bevorzugt werden hier Druckköpfe, die klare transparente Tinte verarbeiten. Es kann aber auch zur Erzeugung von optischen Bildern eine Kombination in der Bestückung des Druckers mit verschiedenen Druckköpfen für verschiedene Farben und Klarlack gewünscht sein. Um eine sehr schnelle Aushärtung zu erreichen werden UV-licht härtende Tinten bevorzugt. Die Aushärtung erfolgt hier über UV-Lampen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass für diese spezielle Aufgabe UV-Lampen Verwendung finden, die direkt bei den Druckköpfen positioniert sind. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn diese UV- Lampen einzeln oder als gesamte Einheit eine eng bündelnde Ausstrahlcharakteristik haben. Damit kann der gerade abgelegte Tintentropfen durch die kurze Distanz und enge räumliche Anordnung direkt mit der UV-Strahlung bestrahlt werden und sehr schnell aushärten ohne zu verlaufen. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft wenn die UV-Lampen elektrisch so angesteuert werden, dass sie nur im Moment des
Auftreffens des Tintentropfens auf dem Substrat aufleuchtet. Diese kann durch ein Parallelsignal der Tintentropfenerzeugung zeitversetzt erfolgen. Damit könnten Energieverbrauch und chemische Emission reduziert werden. Der UV-Klarlack kann je nach Applikation und Substrat im ausgehärteten Zustand noch flexibel oder hart sein.
Die Winkel der Einzelprismen können beliebig ausgebildet werden. Haben sie zum Beispiel 45° so wird das Licht in einer Bestrahlungsrichtung gebrochen und in zwei Richtungen gestreut; in der anderen Bestrahlungsrichtung wird das Licht jedoch zweimal totalreflektiert. Damit entsteht hier eine Reflektoreigenschaft.

Claims

Patentansprüche
1. Lichtdurchlässige Wand (1 ) umfassend wenigstens ein transparentes
Wandsubstrat (2), welches mit einer lichtlenkenden Struktur (3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtlenkende Struktur (3) mittelbar oder unmittelbar auf das Wandsubstrat (2) aufgedruckt ist.
2. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wandsubstrat (2) mit einer Beschichtung, insbesondere einer Folie beschichtet ist, auf weiche die lichtlenkende Struktur (3) unmittelbar aufgedruckt ist, wobei die Folie vorzugsweise selbstklebend ausgebildet ist.
3. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtlenkende Struktur (3) eine
Prismastruktur und insbesondere eine als Fresnellinse ausgebildete Streu- und/oder Sammellinse umfasst.
4. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Wand (1 ) entlang einer zur Haupterstreckungsebene der lichtdurchlässigen Wand (1 ) senkrechten Richtung zur Trennung eines ersten Bereichs (10) von einem zweiten Bereich (20) vorgesehen ist.
5. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismastruktur derart ausgebildet ist, dass vom ersten Bereich (10) insbesondere senkrecht auf die lichtdurchlässige Wand (1 ) einfallende
Lichtstrahlen (40) totalreflektiert werden, vorzugsweise durch jeweils zweimalige Reflektion an der Prismastruktur.
6. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismastruktur derart ausgebildet ist, dass vom ersten Bereich (10) insbesondere senkrecht auf die lichtdurchlässige Wand (1 ) einfallende
Lichtstrahlen (40) im Wesentlichen um einen vorbestimmten Winkel abgelenkt werden.
7. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der Ansprüche 6 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismastruktur derart ausgebildet ist, dass die Totalreflektion (50) und/oder Ablenkung in Abhängigkeit der Wellenlänge der Lichtstrahlen (40) erfolgt.
8. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Prismastruktur derart ausgebildet ist, dass vom zweiten Bereich (20) insbesondere senkrecht auf die lichtdurchlässige Wand (1 ) einfallende Lichtstrahlen (30) im Wesentlichen ungestört die
lichtdurchlässige Wand (1 ) durchlaufen.
9. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandsubstrat (2) ein Glas und/oder einen durchsichtigen Kunststoff, insbesondere Plexiglas, umfasst und/oder dass die lichtlenkende Struktur (3) einen transparenten Polymer umfasst, welcher mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens auf das Wandsubstrat (2) und/oder die Folie aufgebracht ist.
10. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Wand (1 ) zwei
Wandsubstrate umfasst, wobei die lichtlenkende Struktur (3) vorzugsweise zwischen den zwei Wandsubstraten angeordnet ist und wobei der Raum zwischen den beiden Wandsubstraten besonders bevorzugt evakuiert ist.
11. Lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässige Wand (1 ) Teil eines Hauses, Gewächshauses (60), Wandung, Tür, Fenster, Vitrine, Möbel, Aquarium, Terrarium oder dergleichen ist.
12. Gewächshaus (60) aufweisend eine lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
13. Fenster aufweisend eine lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der
Ansprüche 1 bis 10.
14. Fassade aufweisend eine lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der
Ansprüche 1 bis 10.
15. Dach aufweisend eine lichtdurchlässige Wand (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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