JP2010525519A - 一体形人工光源を備えた昼光偏向システム - Google Patents

Abstract

本発明は、ルーバの配列体を有する昼光偏向システムに関し、ルーバは、水平方向に対して大きな入射角で外側から当たった光を遮り、水平方向に対して小さな入射角で外側から当たった光を屋内天井に向かって偏向し、少なくとも水平方向における視覚的透過を可能にするよう互いに整列した状態に形成されている。この偏向システムでは、ＬＥＤに結合されたＯＬＥＤ又は光ガイドがルーバに取り付けられ又はこれに組み込まれており、ＯＬＥＤ又は光ガイドは、昼光を屋内天井に向かって偏向するよう表面が微細構造化されている。この昼光偏向システムでは、昼光と人工光を組み合わせた屋内照明がコンパクトな仕方で達成される。

Description

本発明は、ルーバの配列体を有する昼光偏向システムであって、ルーバが、水平方向に対して大きな入射角で外側から当たった昼光を遮り、水平方向に対して小さな入射角で外側から当たった昼光を屋内天井に向かって偏向し、少なくとも水平方向における視覚的透過を可能にするよう互いに整列した状態に形成されているような昼光偏向システムに関する。

屋内照明用の昼光偏向システムが一方においてエネルギーを節約でき、しかも太陽の位置とはほぼ無関係に都合の良い屋内照明条件を提供できるので、最近の数年間において、このような昼光偏向システムへの関心が高くなっている。一般に知られているベネチアンブラインドとは対照的に、光偏向システムは、水平方向に対して大きな入射角で当たった太陽光のためのグレアシールド（まぶしさよけ）となり、即ち、太陽がその最も高い位置のあたりに位置しているとき、太陽光を遮り又は太陽光を反射して外部に戻す。また、これにより、太陽によって部屋が暑くなり過ぎるのが回避される。水平方向に対する入射角が小さい場合、光偏向システムのルーバは、太陽光を屋内天井に向かって偏向し、それによっても太陽光によるグレア（まぶしさ）が回避される。それと同時に、少なくとも水平方向における視覚的透過性が維持される。

このような公知の太陽光偏向システムの一例が、ドイツ国特許出願公開第１００１６５８７（Ａ１）号明細書に開示されている。この特許文献の昼光偏向システムは、昼光が十分ではない状況において屋内照明具合を向上させるために偏向システムを内側から照明する人工光源を更に有している。別々に配置された光源の人工光を内側に反射するため、この光偏向システムのルーバは、人工光のための特別に整列すると共に形成された反射面を有している。

ドイツ国特許出願公開第１００１６５８７（Ａ１）号明細書

本発明の目的は、昼光と人工光をコンパクトな仕方で組み合わせて使用することができる昼光偏向システムを提供することにある。

この目的は、請求項１記載の昼光偏向システムによって達成される。この昼光照明システムの有利な実施形態は、従属形式の請求項の内容であり又は本明細書の後述の部分に記載されている。

提案される昼光偏向システムは、ルーバ又はバッフルの配列体を有し、ルーバ又はバッフルは、水平方向に対して大きな入射角で外側から当たった昼光を遮り、水平方向に対して小さな入射角で外側から当たった昼光を屋内天井に向かって偏向し、少なくとも水平方向における視覚的透過を可能にするよう互いに整列した状態に形成されている。有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又は光ガイド（光導波路）がルーバに取り付けられ又はルーバに組み込まれる。光ガイドは、発光ダイオード（ＬＥＤ）に結合され、好ましくは、光散乱構造体を有する。ＯＬＥＤ又は光ガイドは、小さな入射角で外側から当たった昼光を屋内天井に向かって偏向するようこれらの表面が微細構造化されている。大きな入射角は、好ましくは、水平方向に対して４５°以上の角度である。小さな入射角は、好ましくは、水平方向に対して４５°未満の角度である。

提案される昼光偏向システムでは、外部の太陽光は、高い太陽周期の場合には遮られ又は後方反射され、小さい角度の到来太陽光の場合には内部天井に向かって偏向される。組み込み又は取り付け状態のＯＬＥＤ又はＬＥＤ結合光ガイドでは、屋内照明に利用できる太陽光が十分ではない場合、屋内の部屋の照明のために人工光が作られる。本発明の主要な観点は、光ガイド又はＯＬＥＤの表面の微細構造化にある。微細構造化に起因して、屋内天井への太陽光の偏向が補償され、又、このような組み込み型光ガイド又はＯＬＥＤが設けられていない一般に知られている昼光偏向システムと比較して見劣りしない。それどころか、微細構造化により、上述した小さな角度で当たった太陽光の天井に向かう偏向効率を向上させることができる。この微細構造化は、ＯＬＥＤ及び光ガイドの特性に起因して可能である。光ガイドは、光学的に透明な物質で作られ、この物質は、例えば、ガラス材料又は透明なプラスチック材料であるのが良い。いずれの場合においても、この物質は、ガルヴァニック（galvanic）プロセス、リソグラフィ及びエッチング、埋め込み微小粒子又は印刷のような公知の技術により容易に微細構造化できる。同じことは、取り付け又は組み込み状態のＯＬＥＤについて当てはまる。ＯＬＥＤは、一般に、２つの電極構造体相互間にサンドイッチされた活性発光物質で形成される。このサンドイッチは、これ又ガラス又は透明なプラスチック材料で作られるのが良い透明な基材上に配置される。この透明な基材をＯＬＥＤの発光側として用いると、この基材は、上述した光ガイドと同じ仕方で微細構造化できる。

ＯＬＥＤ並びに光ガイドは、少なくとも、所望の昼光偏向効果を達成するのに必要とされる肉眼的形態のルーバの輪郭を辿るよう製作されるのが良い。ルーバの詳細な構成は、本発明の一部をなさない。取り付け又は組み込み状態のＯＬＥＤ又は光ガイドを昼光偏向システムの任意の種類のルーバに用いることができる。

任意の実施形態では、ＯＬＥＤは、各ルーバ上に数個のＯＬＥＤセグメントを並置状態で提供するようセグメント化されている。これらＯＬＥＤセグメントは、互いに独立して光を放出することができるよう個々に電気的に接触関係に置かれる。この別々の制御は、適当な制御装置と一緒になって、関心のある発光効果をこれらＯＬＥＤセグメントで生じさせることができる。また、ＯＬＥＤセグメントは、昼光偏向システム全体を看板用に、例えば、屋内又は屋外ディスプレイとして、例えば、雰囲気作りのため、広告のため又は情報若しくは娯楽媒体として使用できるよう寸法決め及び配列可能である。

本発明の別の実施形態では、ルーバは、少なくとも２つの部分を有するよう設計され、これら少なくとも２つの部分のうちの第１の部分は、大きな入射角で、即ち、太陽の高いプロフィールアングルで当たった太陽光を遮るよう位置合わせされると共に形成され、少なくとも２つの部分のうちの第２の部分は、低い入射角で、即ち、太陽の小さなプロフィールアングルで当たったときに太陽光を屋内天井に向かって偏向するよう位置合わせされると共に形成される。第１の部分は、外側の方へ差し向けられた第１の表面領域となる。第２の部分は、内側に向かって接合して太陽光の偏向のための適当な表面を有する。微細構造化表面を備えたＯＬＥＤ又は光ガイドは、この第２の表面領域のところに配置される。

別の実施形態では、追加のＯＬＥＤが、外側に差し向けられた第１の表面領域又はその幾つかの部分のところに組み込まれ又は取り付けられる。これら追加のＯＬＥＤは、好ましくは、微細構造化されず、偏向システムが看板用に、例えばディスプレイとして働くことができるようにするようセグメント化されると共に個々に制御可能である。十分にセグメント化され又はピクセル化されたＯＬＥＤが外側に差し向けられた状態で、光偏向システムを広告用のディスプレイとして又は外に居る人のための情報又は娯楽媒体として使用することができる。これには、個々のＯＬＥＤセグメントを動的に制御して意図したディスプレイ効果をもたらすための制御装置が必要である。

ＬＥＤに結合された光ガイドを用いる実施形態では、ＬＥＤは、好ましくは、放出された光を光ガイド中に結合するようルーバの短いほうの側部のうちの一方又は両方のところに配置される。光ガイドは、好ましくは、自由表面を通る光ガイドの外部への運搬光の放出具合を向上させる内部又は外部光散乱構造体を有する。これら構造体は、均一の光放出をもたらすよう光ガイド全体を通じて均一に分布されるのが良い。また、このような構造体を所望のパターン様構造体における局所光放出のための一様な又は一様でないパターンで局所にのみ提供することが可能である。構造体は、光ガイド中に埋め込まれた単一の粒子又は粒子の群であるのが良い。構造体は又、光ガイドの表面に被着された塗料又は散乱層から形成されても良い。このような表面を通る光放出は、光ガイドの表面上の微細構造によっても実現できる。

本発明の昼光偏向システムは、人工光源をＯＬＥＤ又はＬＥＤ結合光ガイドの形態で偏向システムのコンポーネント中に組み込み、ＯＬＥＤ及び光ガイドの特定の特性、特に基材の微細構造化という手段を利用する。偏向システムのルーバ中へのＯＬＥＤ又は光ガイドの組み込みにより、偏向プロフィールのための設計上の要件が著しく緩和される。もしそうでなければ、室内照明具合を向上させるために未使用の表面を利用することができ、このような未使用の表面は、雰囲気効果を作り出すことができる。さらに、ＯＬＥＤは、外側に差し向けられた表面のところに配置されると共に小さなセグメント又はタイルの状態に分離されるのが良い。このようなピクセル化偏向システムをディスプレイのように動的に駆動することにより、このようなピクセル化偏向システムを例えば広告又は照明効果のような他のイベントのために使用できる。

本発明のこれら観点及び他の観点は、以下に説明する実施形態から明らかになると共にこのような実施形態を参照して説明される。

提案される昼光偏向システムは、特許請求の範囲により定められる保護範囲を制限することなく、添付の図面と関連して例示として以下に説明される。

本発明の昼光偏向システムの概略的な側面図である。 本発明の昼光偏向システムの別の概略図である。 本発明の昼光偏向システムに用いられるＯＬＥＤの概略図である。 本発明の昼光偏向システムに用いられるＬＥＤ結合光ガイドの概略図である。

提案される昼光偏向システムは、図１に概略的に示されており、図１は、偏向システムの考えられる一例を示している。この図は、例示の偏向システム１を側面図で示している。偏向システム１は、建物の外部３を内部４から分離している窓２の後ろに配置されている。偏向システムは、互いに平行に公知の仕方で配置され、窓のところで水平に延びる不透明な材料の数個のルーバ５で構成されている。図１では、これらルーバ５は、これらの最も長い広がり方向が紙面に垂直な状態で延びている。

図面に示されているように、ルーバ５は、互いに異なる機能をもつ２つの部分を有する。溝状の構造を備えた外側部分は、水平方向１９に対して急角度で当たった太陽光を反射して外側に戻すよう設計されている。この遮られた太陽光６は、図では単一の太陽光線として示されている。ルーバ５の内側の第２の部分は、水平方向１９に対して小さな角度で当たった太陽光を建物内部又は部屋の天井に向かって偏向するよう位置合わせされると共に形成されている。この偏向された太陽光７も又、図では単一の太陽光線として示されている。

この例では、ＯＬＥＤ８は、太陽光を部屋の屋内天井に向かって偏向するルーバ５の表面に取り付けられている。この偏向を保証するため、ＯＬＥＤ８は、この偏向を可能にし、それどころか向上させるようこれらの表面のところが微細構造化されている。微細構造は、図１には示されていない。他方、ＯＬＥＤ８は、例えば昼光が十分ではない場合、特に夜に内側の追加の照明のための光を放出するよう駆動可能である。この場合、図に別の単一の光線で示されているように、ＯＬＥＤ８により放出された人工光２０の一部分は、天井を直接照明し、これに対し、別の部分は、上側の隣のルーバの底部のところで下方に反射される。ＯＬＥＤ８は、ルーバ５に組み込まれた薄い導体を介して互いに電気的に接触状態になる。

図１の例示の実施形態では、太陽光を遮り又は後方反射するルーバ５の第１の部分は、外部３の方へ、この場合、下側方向に差し向けられた表面部分を構成する。表面のところが微細構造化されていない別のＯＬＥＤ９が、夜に外側照明効果を提供するようこれらの表面部分に取り付けられている。これら別のＯＬＥＤ９は、個々に駆動されるようセグメント化されると共に互いに電気的に接触するのが良い。この場合、ＯＬＥＤセグメントは、外部にとって所望の情報、所望の効果又は所望の広告を提供するようディスプレイのように動的に駆動されるのが良い。

微細構造化ＯＬＥＤ８は、内部のためのこのようなディスプレイを提供するよう同様なやり方でセグメント化されると共に駆動されるのが良い。

図２は、ＯＬＥＤの考えられるセグメント化を示す略図である。ＯＬＥＤセグメント１０は、ルーバ５上に並置状態で配置され、これらＯＬＥＤセグメントは、ディスプレイ用照明システムを提供するために個々に制御可能である。昼光の遮光及び偏向のためのルーバの所要の幾何学的形態は、この図には示されていない。

図３は、図１の偏向システムに使用できるＯＬＥＤ８の一例を概略切断図で示している。ＯＬＥＤ８は、２つの電極１１，１２相互間にサンドイッチされた活性発光有機物質１３で構成されている。このサンドイッチ構造は、当該技術分野において知られているように光学的に透明な基材１４に取り付けられている。カソード１２は、好ましくは、アルミニウムのような光学的反射性金属材料で作られている。アノード１１は、ＩＴＯのような光学的に透明な材料で作られても良く、或いは、発生した光の透過を可能にする格子状構造の状態に形成されても良い。このようなＯＬＥＤは、底部発光ＯＬＥＤとも呼ばれており、その理由は、発光がガラス又は光学的に透明なプラスチック材料で作られる透明な基材１４を通って差し向けられることにある。透明な基材１４の表面は、図３から認識できるようにマイクロプリズム１５を形成する微細構造化されている。これらマイクロプリズム１５は、この基材の表面に小さな角度で当たった昼光が偏向システムを設置している部屋の内部天井に向かって偏向されるよう寸法決めされている。この偏向に関する物理的な仕組みは、空気とマイクロプリズム１５との間のインタフェースのところでの昼光の全反射である。

提案される偏向システムでは、このようなＯＬＥＤ８は、例えば接着によりルーバ５に取り付けられるのが良い。また、ルーバ５を直接ＯＬＥＤで形成することが可能である。この場合、基材１４は、ルーバとして使用することができるほど十分剛性でなければならず、しかも、下側電極１２は、光を遮るのに十分不透明でなければならない。このような実施形態では、追加の保護層がカソード１２上に更に設けられるのが良い。

図４は、ルーバ５への光ガイド１６の取り付け方の一例を示している。図４の上側部分は、取り付け状態の光ガイド１６を備えた単純化されたルーバ５の例示の切断図である。切れ目は、ルーバ５の長手方向軸線に沿っている。ルーバ５の両方の短いほうの側部のところには、ＬＥＤ１７が、人工光ガイド１６中に結合するよう配置されている。光ガイド１６は、反射塗料の層１８が被着されたガラス又は光学的に透明なプラスチック材料で作られている。この層により、光ガイドを通過した光も又、光ガイド１６の上面を通って放出されるようになる。

図４の下側部分は、このような構造体の平面図である。光ガイド１６のこの平面図から、この例では、ルーバの短い方の側部のところに配置された数個のＬＥＤ１７を認識することができる。このような光ガイド１６は、光を発生させるためのＬＥＤ１７と一緒になって、図１のＬＥＤ８に代えて使用できる。図４の例では、光ガイド１６の表面構造は、図示されていない。この構造は、図３の基材１４の表面構造と同一である。

一例として、ＯＬＥＤ及び（又は）ＬＥＤ光源を駆動するのに必要な電力は、電源に接続された引きひも２１を介して供給されるのが良い。引きひもは、導通材料で作られても良く、或いは、導線を有しても良い。別の実施形態では、電源は、ルーバ５内に組み込まれても良い。当業者であれば、駆動電圧を光源に供給する別の手段をも想到することができる。

本発明を図面及び本明細書において図示すると共に詳細に説明したが、このような図示及び説明は、説明又は例示として考えられるべきであって本発明を限定するものとして理解されてはならず、本発明は、開示された実施形態には限定されない。また、上述すると共に特許請求の範囲に記載された種々の実施形態を組み合わせることができる。開示された実施形態の他の変形例は、図面、開示内容及び添付の特許請求の範囲の検討から特許請求の範囲に記載された本発明に実施する際に当業者により理解されると共に実施される。例えば、光ガイドは、ルーバにのみ取り付けられなくても良く、このような光ガイドは、ルーバを形成しても良い。一般に、ルーバは、固定状態であっても良く又は可動状態であっても良く、特に、これら長手方向軸線回りに回転可能であっても良い。回転可能なルーバは、当たった太陽光の角度に対する追加の適応を可能にする。図示の例では、ルーバの表面は平坦な表面であるが、これら表面は、湾曲していても良い。

特許請求の範囲に見られる単数表現は、複数を排除しない。手段が相互に異なる従属形式の請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを意味しているわけではない。

１ 昼光偏向システム
２ 窓
３ 外部
４ 内部
５ ルーバ
６ 遮られた太陽光
７ 偏向された太陽光
８ 微細構造化表面を備えたＯＬＥＤ
９ 外側照明用のＯＬＥＤ
１０ ＯＬＥＤセグメント
１１ アノード
１２ 光反射カソード
１３ 発光物質
１４ 光学的に透明な基材
１５ マイクロプリズム
１６ 光ガイド
１７ ＬＥＤ
１８ 光反射塗料の層
１９ 水平方向
２０ 人工光
２１ 引きひも

Claims (9)

1. ルーバの配列体を有する昼光偏向システムであって、前記ルーバが、
   水平方向に対して大きな入射角で外側から当たった昼光を遮り、
   前記水平方向に対して小さな入射角で外側から当たった昼光を屋内天井に向かって偏向し、
   少なくとも前記水平方向における視覚的透過を可能にするよう互いに整列した状態に形成されている、昼光偏向システムにおいて、
   ＬＥＤに結合されたＯＬＥＤ又は光ガイドが、前記ルーバに取り付けられ又はこれに組み込まれており、前記ＯＬＥＤ又は光ガイドは、前記昼光を前記屋内天井に向かって偏向するよう表面が微細構造化されている、
   ことを特徴とする昼光偏向システム。
2. 前記ＯＬＥＤは、各ルーバのところに互いに並んだ状態の数個のＯＬＥＤセグメントを提供するようセグメント化されており、前記ＯＬＥＤセグメントは、互いに独立して光を放出するよう制御可能である、
   請求項１記載の昼光偏向システム。
3. 前記ルーバは、少なくとも２つの部分を有し、前記少なくとも２つの部分のうちで前記外側のところに位置する第１の部分は、前記大きな入射角で当たった前記昼光を遮る第１の表面領域を有するよう形作られ、前記少なくとも２つの部分のうちで内側に位置する第２の部分は、前記小さな入射角で当たった前記昼光を前記屋内天井に向かって偏向する第２の表面領域を有するよう形作られている、
   請求項１又は２記載の昼光偏向システム。
4. 前記ＯＬＥＤ又は光ガイドは、前記第２の表面領域のところに配置されている、
   請求項３記載の昼光偏向システム。
5. 別のＯＬＥＤが、前記第１の表面領域のところ又は前記外側の方へ差し向けられた前記第１の表面領域の一部に配置され、前記別のＯＬＥＤは、前記偏向システムの前記別のＯＬＥＤをディスプレイとして働くことができるようにするためにセグメント化されていると共に個々に制御可能である、
   請求項４記載の昼光偏向システム。
6. 前記ＯＬＥＤは、数個のＯＬＥＤセグメントを提供するようセグメント化されており、前記ＯＬＥＤセグメントは、前記偏向システムの前記ＯＬＥＤがディスプレイとして働くことができるようにするために個々に制御可能である、
   請求項１記載の昼光偏向システム。
7. 前記ＯＬＥＤ又は光ガイドは、前記表面のところにマイクロプリズムを形成するよう微細構造化されている、
   請求項１記載の昼光偏向システム。
8. 前記光ガイドは、光散乱構造体を含む、
   請求項１記載の昼光偏向システム。
9. 光散乱構造体が、前記光ガイドの表面に被着されている、
   請求項１記載の昼光偏向システム。

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