WO2011003866A2 - Leuchtender pflasterstein in form eines kunststeins oder natursteins - Google Patents

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    • Y02B20/72—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps in street lighting

Definitions

  • Luminous paving stone in the form of an artificial stone or natural stone in the form of an artificial stone or natural stone
  • the invention relates to a luminous paving stone in the form of an artificial stone or natural stone with a self-sufficient luminous element, wherein the paving stone has at least one luminous element and a stone body, which is realized as a stone body of transparent plastic and / or of a natural stone material and / or a synthetic stone material.
  • the invention further relates to a luminous element, as it can be used in such a stone, as well as it can be used in other applications. It can be used for example in any hole, this hole can be located in a wall, at any point of a building or the like. This light-emitting element can therefore find application in a wide variety of places and not just in a paving stone.
  • the invention still relates to a self-sufficient luminous stone made of plastic, in the electrical components, in particular a photovoltaic cell, a charge storage device, a control device and a lighting means are embedded.
  • the filaments should be self-sufficient. They are supposed to pick up incoming sunlight through a photovoltaic cell during the day and store it in a charge storage unit.
  • a control unit controls the charge. In the dark, the control unit activates a light source, which is supplied with voltage via the charge storage device. As a sensor for darkness, the photovoltaic cell can be used, but it can also be provided a separate light sensor.
  • a paving stone specifically for the lighting function.
  • This has the advantage that the corresponding paving stone can be introduced into the dressing like a normal, regular paving stone. It differs from the other paving stones only in that it has at least one self-sufficient luminous element. It does not differ from the regular paving stones in terms of its contact surfaces with these other stones or joints. He is not as stable as a regu- But it can be upgraded by additional measures, such as reinforcement and / or higher quality concrete or equivalent material in its strength.
  • Such luminous paving stones are preferably suitable for the part of paths in which no major loads of vehicles occur. This paving stones should therefore not be overrun by vehicles as possible.
  • stones are desired that are made entirely of plastic.
  • the plastic surrounds all components of the self-sufficient lamp, as well as in the described luminous element, only that this stone can now be installed directly in a pavement, so it has the size of a regular paving stone.
  • the invention has for its object to provide a luminous element in the form of a luminous paving stone, luminous stone or a luminous element that can be conveniently inserted into existing structures and can be used equally well in new plants, has a permanent embedding and secure connection, which also in large temperature fluctuations will not be damaged and can be used in many ways.
  • This object is achieved by a luminous paving stone according to claim 1, by a luminous element according to claim 21, and by a luminous stone according to claim 24.
  • the invention proposes a standardized luminous element, which is manufactured in a few versions. It has prismatic shape, in particular cylindrical shape. It contains in its interior electrical components, in particular a photovoltaic cell, a charge storage, a control unit and a lighting means. These electrical components are permanently embedded in a transparent plastic, such as polycarbonate.
  • Such a luminous element can be used in any recess, in particular bore, which is introduced into a paving stone, be it an artificial stone or natural stone, or in any other structure, for example in a wall.
  • the recess has a slightly larger dimension than the prismatic body of the luminous element. This fits between element and recess an adhesive, in particular a silicone material. On the one hand this glues the light element with the stone, on the other hand it absorbs all thermal stresses between the two. In this way, the luminous element can be accommodated in any paving stone or in any wall by performing the corresponding recess, in particular bore and uses the light-emitting element. Further steps are not necessary.
  • the luminous paving stone has at least one luminous element of the type described here. It is connected to this luminous element via a layer of adhesive, in particular in silicone. In this case, preferably close off a light exit surface of the luminous element and a top of the paving stone flush. If possible, the adhesive does not protrude against the surface but is flush with it.
  • the luminous element has a length which is slightly shorter than the depth of the recess. This avoids that the luminous element protrudes downwards or backwards relative to the recess.
  • the lighting element is designed in a preferred embodiment so that its electrical components are located substantially in the vicinity of the light exit surface. Below the electrical components, the lighting element is formed only by the plastic material. There, the lighting element can be cut through and shortened in this way, without coming into collision with the electrical components. In this way, the luminous element can be adapted to different thicknesses of stones, walls and the like.
  • 1 shows a perspective view of a luminous paving stone with only one luminous element
  • 2 shows a section along the section line H-II in Fig. 1
  • FIG. 3 is a perspective view of a lighting element, as shown in Figures 1 and 2,
  • FIG. 4 shows a section similar to FIG. 2 through a second embodiment of the paving stone
  • Fig. 5 a section similar to Figure 2 through a third embodiment of the paving stone.
  • the paving stone has a stone body 20 which is made of a material of a natural stone, for example basalt or marble, and / or of a Kunsatsteinmaterial, especially concrete, and / or made of a plastic.
  • the stone body 20 has external dimensions, which preferably coincide with the dimensions of a conventional regular paving stone.
  • the paving stone can be easily introduced into a composite during installation. It can also be retrofitted into an existing area by removing a regular paving stone and replacing it with a luminous paving stone according to the invention.
  • the regular stone without removal from the existing surface can be equipped with a luminous element 22 by a recess 24 is introduced into the regular stone in situ and then in the recess 24 on the one hand an adhesive 26 and on the other hand a luminous element 22 are used.
  • a luminous element 22 can also be subsequently used in an existing surface or even in an existing wall.
  • the lighting elements 22 of the first and second embodiments are separate components that can and should also be sold separately.
  • the luminous element 22 is present only in a few, standardized embodiments, of which Figure 3 shows one.
  • the luminous element 22 has a prismatic body 28, which is delimited by a circumferential side wall 30, a light exit surface 32 and a lower surface 34.
  • the light exit surface 32 and the lower surface 34 have matching shape, preferably circular shape, but there are also rectangular shape and square shape in question.
  • the luminous element 22 has a cylindrical shape with a diameter of about 93 mm.
  • a drill in particular core drill, used with a diameter of 101 mm, such a drill is often already in the relevant companies that make the installation available.
  • the body 28 of the luminous element 22 is made of a transparent, in particular crystal-clear plastic.
  • Polycarbonate and polyacrylic compounds are particularly suitable here.
  • the plastic GTS from Voss Chemie It is a light-stabilized orthophthalic acid resin for the production of Eingello and rigid moldings. Hardening is cold. This has advantages for the embedded electrical components 36. These are located entirely within the body 28. There are no leads, contacts or the like led to the outside.
  • the surface of the body 28 is formed solely by the plastic.
  • the electrical components 36 include in particular a photovoltaic cell 38, a charge storage device 40, which is preferably designed as a capacitor, a control unit 42 and a lighting means 44.
  • light bulbs 44 are in particular LEDs, OLEDs, luminescence and the like in question, at least bulbs that remain substantially cold during light emission.
  • the control unit 42 is connected to the other components 38, 40, 44. It monitors the daytime and nighttime conditions. In daytime charging of the charge storage 40 takes place. As long as sufficient voltage is supplied from the photovoltaic cell 38, the daytime state is present. When the voltage supplied by the photovoltaic cell 38 drops below one certain levels, the controller 42 switches to night mode. Now, the lighting means 44 is connected to the charge storage 40, it takes place a discharge of light. Between nighttime state and daytime state, there is preferably an intermediate area in which neither charging takes place because there is not enough light available for it, nor is there a light emission because it is not yet sufficiently dark.
  • the light-emitting means 44 are usually much smaller in area than the photovoltaic cell 38, in particular in their design as LEDs or OLEDs. Accordingly, they are also shown in Figures 2, 4 and 5. It has been found to be particularly favorable to drill into the photovoltaic cell 38 small passages 50 through which project the bulbs 44, see Figure 4. In this way, the photovoltaic cell 38 can occupy virtually the entire available surface of the light exit surface 32 , especially over 90% of these.
  • the electrical components 36 are arranged relatively close to the light exit surface 32.
  • the distance between the light exit surface 32 and the surface of the photovoltaic cell 38 is as small as possible, it is only a few millimeters, e.g. 1 to 6 mm.
  • the space below the photovoltaic cell 38 is used for the controller 42 and the charge storage 40.
  • the body 28 has no other built-in parts, it consists only of plastic. This means that it can be shortened there.
  • FIG. 3 shows a separating cut 52 in the lower area of the body 28. In this way, it is sufficient to offer only a single length for each of, for example, 3 to 4 configurations or types of the lighting element 22. The user cuts the body 28 to the appropriate length.
  • the recess 24 extends from an upper side 54 of the stone body to an underside 56 of the stone body.
  • the depth of the recess is the was designated from top 54 to bottom 56.
  • the recess 24 has a hole wall, which is cylindrical in the embodiments shown, but it can also be rectangular or square. It can also have other shapes. However, simple shapes with high symmetry, in particular the circular shape, are preferred.
  • the diameter of the recess 24 is slightly larger than the diameter of the body 28.
  • This circumferential gap 58 regardless of the shape has a thickness of at least 1 mm, at most 10 mm, in particular, the thickness is between 2 and 5 mm.
  • the circumferential gap 58 has constant dimensions everywhere and the deviations from the constant dimension are less than 20%, in particular less than 10%.
  • the circumferential gap 58 is filled with an adhesive 26 which hardens, in particular a silicone is used here. Translucent, in particular crystal clear silicones are suitable.
  • the adhesive 26 connects the light-emitting element 22 to the stone body 20. A permanent connection is sought. It is desirable that the connection as possible not at all, at least only with special tools and consuming can be solved again.
  • the adhesive 26 compensates for any thermal expansion differences between the material of the stone body and the plastic material of the body 28.
  • the luminous element 22 is somewhat shorter than the depth of the recess 24. It should be the case that the luminous element 22 does not protrude from the underside 56.
  • the adhesive 26 is preferably an elastomer which combines as permanently as possible and over the entire area with the material of the stone body 22 on the one hand and with the plastic of the body 28 on the other hand. Possibly.
  • An adhesion promoter also called a primer, can be used.
  • a first adhesion promoter is applied to the circumferential side wall 30 of the body 28, a second adhesion promoter is applied to the inner wall of the recess 24. Thereafter, the appropriate adhesive 26 is used.
  • the adhesive 26 is preferably filled by pouring.
  • the paving stone is placed with its upper side 54 down on a smooth surface, it is a luminous element 22 inserted into the recess 24 and is then filled from above, in the later installation position, the pourable adhesive 26. This cures after a certain time, especially in as short a time as possible.
  • the adhesive 26 it is also possible to use a rather mushy, pasty material for the adhesive 26 and to introduce into the recess 24, for example with a trowel. Subsequently, the luminous element 22 is pressed into this mass, supernatant mass is removed in the region of the light exit surface 32 before it hardens. In this procedure, it is advantageous if the recess 24 is closed at the bottom 56 somehow. This is already the case with laid paving stones anyway. It is usually also the case when the recess 24 is inserted into a wall. If necessary, you can close the recess 24 by suitable means on the bottom 56.
  • a significant advantage of the invention is that the luminous element 22 can be introduced into the recess 24 in any mounting position.
  • the adhesive 26 has an optical refractive index which is greater than the refractive index of the plastic by at least 0.5, preferably at least 1, that is, for example. of the casting resin. Then a total reflection is possible and a lot of light is emitted via the light exit surface 32.
  • the adhesive 26 preferably has a significantly lower hardness than the hardness of the casting resin of the body 28 and as the hardness of the material of the stone body 20, in particular, that the adhesive 26 has a Shore A hardness of less than 90 and greater than 25, in particular of smaller as 80 and greater than 30, has.
  • FIG. 4 The embodiment of FIG. 4 will now be described below.
  • the stone body 20 made of a plastic. It can be used, the plastic material of the body 28, but it can also be another, for example, cheaper plastic used.
  • a recess 24 is created. It is, as in the first embodiment, introduced into this a luminous element 22. Again the connection is made via an adhesive 26.
  • the second exemplary embodiment according to FIG. 4 additionally has a lower layer 62.
  • It consists of a layer of material which has a desired, in particular uniform, coloring, in particular this material is white.
  • the lower layer 62 is formed by small, white stones, for example in the granulation band 1-3 mm. It can also be used white powder, as is the case in the third embodiment of Figure 5. It is crucial that the backsheet 62 have a regular texture and color that is not substantially different from one luminous paving stone to another luminous paving stone, preferably also not very different from a regular paving stone.
  • the underlayer 62 has two decisive advantages. On the one hand, it acts as a reflective agent, which redirects upward light, in particular scatters, downwards. On the other hand, when the stone body 20 is transparent and preferably crystal clear, it forms a defined base area. As a result, the aesthetic impression that one has when viewed from above the paving stone, not determined by accidental circumstances of the substructure, but always by the lower layer 62. In the first embodiment of the stone body 20 is opaque, in this embodiment, a lower layer 62 is not used ,
  • no separate light-emitting element 22 is used, but instead form lighting element 22 and stone body 20 a unit.
  • the material used for the stone body 20 of the plastic which forms the body 28 in the first two embodiments.
  • no adhesive 26 is used. It is basically a luminous element 22 is produced, which now has the size of a complete paving stone and is no longer designed to be inserted into a recess 24.
  • a lower layer 62 is provided, it now consists of fine, powdery white dust.
  • the backsheet 62 may also be made in the same color as the material of the surrounding paving stones. This occurs self-luminous paving stone according to the third embodiment optically back and is the surrounding regular paving stones more similar.

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Abstract

Der leuchtende Pflasterstein in Form eines Kunststeins oder Natursteins hat mindestens ein autarkes Leuchtelement (22) und einen Steinkörper (20). Der Steinkörper (20) weist mindestens eine Ausnehmung (24) auf, die sich von einer Oberseite (54) zu einer Unterseite (56) erstreckt und für die Aufnahme eines Leuchtelements (22) ausgebildet ist. Das Leuchtelement (22) nimmt elektrische Bauteile (36), insbesondere eine photovoltaische Zelle (38), einen Ladungsspeicher (40), ein Steuergerät (42) und ein Leuchtmittel (44), auf und hat eine Länge, die nicht länger ist als die Tiefe der Ausnehmung (24). Die Ausnehmung (24) hat eine Lochwand, zwischen Lochwand und Seitenwand ist ein umlaufender Spalt (58) gebildet, indem sich eine Klebmasse (26) befindet.

Description

Leuchtender Pflasterstein in Form eines Kunststeins oder Natursteins
Die Erfindung bezieht sich auf einen leuchtenden Pflasterstein in Form eines Kunststeins oder Natursteins mit einem autarken Leuchtelement, wobei der Pflasterstein mindestens ein Leuchtelement und einen Steinkörper aufweist, der als Steinkörper aus transparentem Kunststoff und/oder aus einem Natursteinmaterial und/oder einem Kunststeinmaterial realisiert ist. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Leuchtelement, wie es in einem derartigen Stein verwendet werden kann, wie es aber auch in anderen Anwendungen benutzt werden kann. Es kann beispielsweise in eine beliebige Bohrung eingesetzt werden, diese Bohrung kann sich in einer Mauer, an beliebiger Stelle eines Bauwerks oder dergleichen befinden. Dieses Leuchtelement kann also an unterschiedlichsten Stellen und nicht nur in einem Pflasterstein Anwendung finden. Schließlich bezieht sich die Erfindung noch auf einen autarken leuchtenden Stein aus Kunststoff, in den elektrische Bauteile, insbesondere eine photovoltaische Zelle, ein Ladungsspeicher, ein Steuergerät und ein Leuchtmittel, eingebettet sind.
Für die Beleuchtung von Einfahrtswegen, die Beleuchtung um Schwimmbecken herum, die Beleuchtung von Gartenwegen, die Beleuchtung von Mauern und ähnlichen Anwendungen werden Leuchtkörper gewünscht, die keine separate Stromversorgung benötigen. Die Leuchtkörper sollen autark sein. Sie sollen tagsüber einfallendes Sonnenlicht über eine photovoltaische Zelle aufnehmen und in einem Ladungsspeicher speichern, ein Steuergerät regelt die Ladung. Bei Dunkelheit steuert das Steuergerät ein Leuchtmittel an, das über den Ladungsspeicher mit Spannung versorgt wird. Als Sensor für Dunkelheit kann die photovoltaische Zelle eingesetzt werden, es kann aber auch ein separater Lichtsensor vorgesehen sein.
Will man derartige Leuchtkörper in ein Pflaster integrieren, beispielsweise in das Pflaster eines Einfahrtsweges, so empfiehlt sich, einen Pflasterstein speziell für die Leuchtfunktion aufzubereiten. Dies hat den Vorteil, dass der entsprechende Pflasterstein wie ein normaler, regulärer Pflasterstein in den Verband eingebracht werden kann. Er unterscheidet sich von den anderen Pflastersteinen nur dadurch, dass er mindestens ein autarkes Leuchtelement aufweist. Er unterscheidet sich von den regulären Pflastersteinen nicht hinsichtlich seiner Kontaktflächen mit diesen anderen Steinen bzw. den Fugen. Er ist zwar nicht so stabil wie ein regu- lärer Pflasterstein, er kann aber durch zusätzliche Maßnahmen, wie Armierung und/oder hochwertigeren Beton oder entsprechendes Material in seiner Festigkeit aufgewertet werden. Vorzugsweise eignen sich derartige leuchtende Pflastersteine für den Teil von Wegen, in dem keine großen Belastungen von Fahrzeugen auftreten. Diese Pflastersteine sollen also möglichst nicht von Fahrzeugen überrollt werden.
Schließlich werden Steine gewünscht, die vollständig aus Kunststoff hergestellt sind. Der Kunststoff umhüllt alle Bauteile der autarken Leuchte, ebenso wie bei dem beschriebenen Leuchtelement, nur dass dieser Stein nun unmittelbar in eine Pflasterung eingebaut werden kann, er also die Größe eines regulären Pflastersteins aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leuchtkörper in Form eines leuchtenden Pflastersteins, leuchtenden Steins oder eines Leuchtelements anzugeben, der sich günstig in vorhandene Strukturen einfügen lässt und ebenso günstig bei Neuanlagen eingesetzt werden kann, eine dauerhafte Einbettung und sichere Verbindung aufweist, die auch bei großen Temperaturschwankungen nicht schadhaft wird und die sich vielfältig einsetzen lässt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen leuchtenden Pflasterstein nach dem Patentanspruch 1, durch ein Leuchtelement nach Anspruch 21, und durch einen leuchtenden Stein nach Anspruch 24.
Die Erfindung schlägt ein standardisiertes Leuchtelement vor, das in wenigen Ausführungen hergestellt wird. Es hat prismatische Form, insbesondere zylindrische Form. Es enthält in seinem Inneren elektrische Bauteile, insbesondere eine photovoltaische Zelle, einen Ladungsspeicher, ein Steuergerät und ein Leuchtmittel. Diese elektrischen Bauteile sind permanent eingebettet in einen transparenten Kunststoff, beispielsweise Polykarbonat.
Ein derartiges Leuchtelement kann in eine beliebige Ausnehmung, insbesondere Bohrung, eingesetzt werden, die in einen Pflasterstein, sei es ein Kunststein oder Naturstein, oder in eine beliebige andere Struktur, beispielsweise in eine Mauer, eingebracht ist. Die Ausnehmung hat dabei eine etwas größere Abmessung als der prismatische Körper des Leuchtelements. Dadurch passt zwischen Leucht- element und Ausnehmung eine Klebmasse, insbesondere ein Silikonmaterial. Diese verklebt einerseits das Leuchtelement mit dem Stein, andererseits nimmt es alle thermischen Spannungen zwischen beiden auf. Auf diese Weise lässt sich in einem beliebigen Pflasterstein oder in eine beliebige Mauer das Leuchtelement unterbringen, indem man die entsprechende Ausnehmung, insbesondere Bohrung durchführt und das Leuchtelement einsetzt. Weitere Schritte sind nicht notwendig.
Der leuchtende Pflasterstein weist mindestens ein Leuchtelement der hier beschriebenen Art auf. Er ist mit diesem Leuchtelement über eine Schicht an Klebmasse, insbesondere in Silikon, verbunden. Dabei schließen vorzugsweise eine Lichtaustrittsfläche des Leuchtelements und eine Oberseite des Pflastersteins bündig ab. Die Klebmasse tritt möglichst nicht gegen die Oberfläche vor, sondern ist mit dieser bündig.
In einer bevorzugten Ausführung hat das Leuchtelement eine Länge, die etwas kürzer ist als die Tiefe der Ausnehmung. Dadurch ist vermieden, dass das Leuchtelement nach unten oder nach hinten gegenüber der Ausnehmung hervorsteht.
Das Leuchtelement ist in einer bevorzugten Ausführung so ausgeführt, dass seine elektrischen Bauteile sich im Wesentlichen in Nähe der Lichtaustrittsfläche befinden. Unterhalb der elektrischen Bauteile wird das Leuchtelement nur noch durch das Kunststoffmaterial gebildet. Dort kann das Leuchtelement durchschnitten werden und auf diese Weise gekürzt werden, ohne dass man mit den elektrischen Bauelementen in Kollision kommt. Auf diese Weise kann das Leuchtelement unterschiedlichen Dicken von Steinen, Mauern und dergleichen angepasst werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Näheren erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen :
Fig. 1 : eine perspektivische Darstellung eines leuchtenden Pflastersteins mit nur einem Leuchtelement, Fig. 2: einen Schnitt entlang der Schnittlinie H-II in Fig. 1,
Fig. 3: eine perspektivische Darstellung eines Leuchtelements, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist,
Fig. 4: einen Schnitt ähnlich wie in Figur 2 durch eine zweite Ausführung des Pflastersteins, und
Fig. 5: einen Schnitt ähnlich wie in Figur 2 durch eine dritte Ausführungsform des Pflastersteins.
Der Pflasterstein hat einen Steinkörper 20, der aus einem Material eines Natursteins, beispielsweise Basalt oder Marmor, und/oder aus einem Kunsatsteinmaterial, insbesondere Beton, und/oder aus einem Kunststoff hergestellt ist. Der Steinkörper 20 hat Außenabmessungen, die vorzugsweise mit den Abmessungen eines üblichen regulären Pflastersteins übereinstimmen. Dadurch kann der Pflasterstein beim Verlegen problemlos in einen Verbund eingebracht werden. Er kann auch nachträglich in eine bereits bestehende Fläche eingebracht werden, indem ein regulärer Pflasterstein entfernt und durch einen leuchten Pflasterstein nach der Erfindung ersetzt wird. Dabei kann auch der reguläre Stein ohne Entnahme aus der bereits bestehenden Fläche mit einem Leuchtelement 22 ausgerüstet werden, indem in situ eine Ausnehmung 24 in den regulären Stein eingebracht wird und anschließend in die Ausnehmung 24 einerseits eine Klebmasse 26 und andererseits ein Leuchtelement 22 eingesetzt werden.
Es ist auch nicht notwendig, dass der Pflasterstein in einem periodischen Verbund verlegt ist, er kann in einer beliebigen Anordnung verlegt sein. Ein entscheidender Vorteil der Erfindung liegt darin, dass in eine bereits vorhandene Fläche oder auch in eine bereits vorhandene Mauer auch nachträglich ein Leuchtelement 22 eingesetzt werden kann.
Wenn in der Beschreibung lediglich ein Leuchtelement 22 pro Stein beschrieben und dargestellt ist, so bedeutet dies nicht, dass nicht auch weitere Leuchtelemente 22 in einem Stein untergebracht sein können. Die Leuchtelemente 22 der ersten und zweiten Ausführung sind separate Bauelemente, die auch separat in den Verkauf gelangen können und sollen. Vorzugsweise liegt das Leuchtelement 22 nur in wenigen, standardisierten Ausbildungen vor, von denen Figur 3 eine zeigt. Das Leuchtelement 22 hat einen prismatischen Körper 28, der durch eine umlaufende Seitenwand 30, eine Lichtaustrittsfläche 32 und eine Unterfläche 34 begrenzt ist. Die Lichtaustrittsfläche 32 und die Unterfläche 34 haben übereinstimmende Form, vorzugsweise Kreisform, es kommen aber auch Rechteckform und Quadratform in Frage.
In einer standardisierten Ausbildung hat das Leuchtelement 22 Zylinderform mit einem Durchmesser von etwa 93 mm. Für die Ausnehmung 24 wird ein Bohrer, insbesondere Kernbohrer, benutzt mit einem Durchmesser von 101 mm, ein derartiger Bohrer ist häufig ohnehin schon bei den einschlägigen Betrieben, die die Verlegung vornehmen, vorhanden.
Der Körper 28 des Leuchtelements 22 ist aus einem transparenten, insbesondere glasklaren Kunststoff gefertigt. Es eignen sich hier insbesondere Polykarbonat und Polyacryl. Speziell geeignet ist der Kunststoff GTS von der Firma Voss Chemie. Es handelt sich dabei um ein lichtstabilisiertes Orthophthalsäure-Harz zur Herstellung von Eingießteilen und starren Formteilen. Die Härtung erfolgt kalt. Dies hat Vorteile für die eingebetteten elektrischen Bauteile 36. Diese befinden sich vollständig innerhalb des Körpers 28. Es sind keinerlei Zuleitungen, Kontakte oder dergleichen nach außen geführt. Die Oberfläche des Körpers 28 wird ausschließlich durch den Kunststoff gebildet.
Zu den elektrischen Bauteilen 36 gehören insbesondere eine photovoltaische Zelle 38, ein Ladungsspeicher 40, der vorzugsweise als Kondensator ausgebildet ist, ein Steuergerät 42 und ein Leuchtmittel 44. Als Leuchtmittel 44 kommen insbesondere LEDs, OLEDs, Lumineszenzplatten und dergleichen in Frage, jedenfalls Leuchtmittel, die bei der Lichtemission im Wesentlichen kalt bleiben.
Das Steuergerät 42 ist mit den weiteren Bauteilen 38, 40, 44 verbunden. Es überwacht den Tageszustand und den Nachtzustand. Im Tageszustand findet eine Aufladung des Ladungsspeichers 40 statt. Solange eine ausreichende Spannung von der photovoltaische Zelle 38 geliefert wird, liegt der Tagzustand vor. Sinkt die von der photovoltaische Zelle 38 gelieferte Spannung unterhalb eines gewissen Niveaus, schaltet das Steuergerät 42 in den Nachtzustand über. Nun wird das Leuchtmittel 44 mit dem Ladungsspeicher 40 verbunden, es findet eine Abgabe von Licht statt. Zwischen Nachtzustand und Tageszustand gibt es vorzugsweise einen Zwischenbereich, in dem weder eine Aufladung erfolgt, weil nicht genügend Licht dafür zur Verfügung steht, noch eine Lichtabgabe erfolgt, weil es noch nicht genügend dunkel ist.
Den größten Teil der Fläche der Lichtaustrittsfläche 32 nimmt die photovoltaische Zelle 38 für sich ein. Es sind mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80% der Fläche der Lichtaustrittsfläche 32. Die Leuchtmittel 44 sind üblicherweise in ihrer Fläche deutlich kleiner als die photovoltaische Zelle 38, insbesondere in ihrer Ausführung als LEDs oder OLEDs. Entsprechend sind sie auch in den Figuren 2, 4 und 5 dargestellt. Dabei hat es sich als besonders günstig herausgestellt, in die photovoltaische Zelle 38 kleine Durchlässe 50 zu bohren, durch die die Leuchtmittel 44 hindurchragen, siehe Figur 4. Auf diese Weise kann die photovoltaische Zelle 38 praktisch die gesamte zur Verfügung stehende Fläche der Lichtaustrittsfläche 32 einnehmen, insbesondere über 90% dieser.
Die elektrischen Bauteile 36 gehören ansonsten im Wesentlichen zum Stand der Technik, zu weiteren Informationen wird auf den Stand der Technik insoweit verwiesen.
Die elektrischen Bauteile 36 sind relativ nahe an der Lichtaustrittsfläche 32 angeordnet. Der Abstand zwischen der Lichtaustrittsfläche 32 und der Oberfläche der photovoltaische Zelle 38 ist möglichst gering, er beträgt nur wenige Millimeter, z.B. 1 bis 6 mm. Der Platz unterhalb der photovoltaische Zelle 38 wird für das Steuergerät 42 und den Ladungsspeicher 40 verwendet. Unterhalb der elektrischen Bauteile 36 hat der Körper 28 keine weiteren Einbauteile, er besteht dort nur aus Kunststoff. Dies bedeutet, dass er dort gekürzt werden kann. Figur 3 zeigt einen Trennschnitt 52 im unteren Bereich des Körpers 28. Auf diese Weise genügt es, für jede einzelne von beispielsweise 3 bis 4 Ausbildungen bzw. Typen des Leuchtelements 22 nur eine einzige Länge anzubieten. Der Nutzer sägt den Körper 28 auf die geeignete Länge ab.
Die Ausnehmung 24 erstreckt sich von einer Oberseite 54 des Steinkörpers bis zu einer Unterseite 56 des Steinkörpers. Als Tiefe der Ausnehmung wird der Ab- stand von Oberseite 54 zu Unterseite 56 bezeichnet. Die Ausnehmung 24 hat eine Lochwand, die in den gezeigten Ausführungsbeispielen zylindrisch ist, sie kann aber auch rechteckig oder quadratisch sein. Sie kann auch andere Formen haben. Es werden allerdings einfache Formen mit hoher Symmetrie, insbesondere die Kreisform, bevorzugt.
Der Durchmesser der Ausnehmung 24 ist etwas größer als der Durchmesser des Körpers 28. Es verbleibt ein freier, umlaufender Spalt 58, wenn das Leuchtelement 22 in die Ausnehmung 24 eingesetzt ist. Dieser umlaufende Spalt 58 hat unabhängig von der Form eine Dicke von mindestens 1 mm, höchstens 10 mm, insbesondere liegt die Dicke zwischen 2 und 5 mm. Vorzugsweise hat der umlaufende Spalt 58 überall konstante Abmessungen und sind die Abweichungen von der konstanten Abmessung kleiner als 20%, insbesondere kleiner als 10%. Der umlaufende Spalt 58 wird mit einer Klebmasse 26 gefüllt, die aushärtet, insbesondere wird hier ein Silikon eingesetzt. Es eignen sich lichtdurchlässige, insbesondere glasklare Silikone. Die Klebmasse 26 verbindet das Leuchtelement 22 mit dem Steinkörper 20. Es wird eine permanente Verbindung angestrebt. Es wird angestrebt, dass die Verbindung möglichst überhaupt nicht, jedenfalls nur mit speziellen Werkzeugen und aufwendig wieder gelöst werden kann.
Die Klebmasse 26 gleicht alle thermischen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem Material des Steinkörpers und dem Kunststoffmaterial des Körpers 28 aus.
Wie Figur 2 zeigt, ist in axialer Richtung das Leuchtelement 22 etwas kürzer als die Tiefe der Ausnehmung 24. Es soll so sein, dass das Leuchtelement 22 nicht an der Unterseite 56 vorragt.
Die Klebmasse 26 ist vorzugsweise ein Elastomer, das sich möglichst dauerhaft und vollflächig einerseits mit dem Material des Steinkörpers 22 und andererseits mit dem Kunststoff des Körpers 28 verbindet. Ggf. kann ein Haftvermittler, auch Primer genannt, eingesetzt werden. So wird ein erster Haftvermittler, wenn nötig, auf die umlaufende Seitenwand 30 des Körpers 28 aufgebracht, ein zweiter Haftvermittler wird auf die Innenwand der Ausnehmung 24 aufgebracht. Danach wird die passende Klebmasse 26 eingesetzt. Die Klebmasse 26 wird vorzugsweise durch Gießen eingefüllt. Verfahrensmäßig wird der Pflasterstein mit seiner Oberseite 54 nach unten auf eine glatte Auflage gelegt, es wird ein Leuchtelement 22 in die Ausnehmung 24 eingefügt und wird dann von oben, in der späteren Einbaulage ist dies unten, die gießfähige Klebmasse 26 eingefüllt. Diese härtet nach gewisser Zeit, insbesondere in möglichst kurzer Zeit, ab.
Es ist aber auch möglich, ein eher breiartiges, pastöses Material für die Klebmasse 26 zu verwenden und in die Ausnehmung 24 einzubringen, beispielsweise mit einer Kelle. Anschließend wird das Leuchtelement 22 in diese Masse hineingedrückt, überstehende Masse wird im Bereich der Lichtaustrittsfläche 32 abgetragen, bevor sie aushärtet. Bei dieser Verfahrensweise ist es günstig, wenn die Ausnehmung 24 an der Unterseite 56 irgendwie verschlossen ist. Dies ist bereits bei verlegten Pflastersteinen ohnehin der Fall. Es ist zumeist auch dann der Fall, wenn die Ausnehmung 24 in eine Mauer eingebracht wird. Nötigenfalls kann man die Ausnehmung 24 mit geeigneten Mitteln an der Unterseite 56 verschließen.
Ein erheblicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Leuchtelement 22 in beliebiger Einbaulage in die Ausnehmung 24 eingebracht werden kann.
Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Klebmasse 26 einen optischen Brechungsindex aufweist, der um mindestens 0,5, vorzugsweise mindestens 1 größer ist als der Brechungsindex des Kunststoffs, also z.B. des Gießharzes. Dann wird eine Totalreflektion ermöglicht und viel Licht über die Lichtaustrittsfläche 32 abgegeben.
Die Klebmasse 26 hat vorzugsweise eine deutlich geringere Härte als die Härte des Gießharzes des Körpers 28 und als die Härte des Materials des Steinkörpers 20 aufweist, insbesondere, dass die Klebmasse 26 eine Shore A Härte von kleiner als 90 und größer als 25, insbesondere von kleiner als 80 und größer als 30, aufweist.
Im Folgenden wird nun das Ausführungsbeispiel für Fig. 4 beschrieben. Hier besteht der Steinkörper 20 aus einem Kunststoff. Es kann das Kunststoffmaterial des Körpers 28 verwendet werden, es kann aber auch ein anderer, beispielsweise preiswerterer Kunststoff eingesetzt werden. Wie im ersten Ausführungsbeispiel wird eine Ausnehmung 24 erstellt. Es wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel, in diese ein Leuchtelement 22 eingebracht. Wieder erfolgt die Verbindung über eine Klebmasse 26.
Das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 4 hat zusätzlich eine Unterschicht 62. Sie besteht aus einer Lage an Material, das eine gewünschte, insbesondere einheitliche Färbung aufweist, insbesondere ist dieses Material weiß. Insbesondere ist die Unterschicht 62 von kleinen, weißen Steinen gebildet, beispielsweise im Körnungsband 1 - 3 mm. Es kann auch weißes Pulver verwendet werden, wie dies im dritten Ausführungsbeispiel nach Figur 5 der Fall ist. Entscheidend ist, dass die Unterschicht 62 eine regelmäßige Struktur und Farbe hat, die auch von einem leuchtenden Pflasterstein zu einem anderen leuchtenden Pflasterstein nicht wesentlich unterschiedlich ist, vorzugsweise auch nicht sehr unterschiedlich ist zu einem regulären Pflasterstein.
Die Unterschicht 62 hat zwei entscheidende Vorteile. Einerseits wirkt sie als reflektierendes Mittel, das nach unten gelangendes Licht wieder nach oben leitet, insbesondere streut. Andererseits bildet sie dann, wenn der Steinkörper 20 transparent und vorzugsweise glasklar ist, eine definierte Basisfläche. Dadurch wird der ästhetische Eindruck, den man bei Sicht von oben auf den Pflasterstein hat, nicht durch zufällige Gegebenheiten des Unterbaus bestimmt, sondern immer durch die Unterschicht 62. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Steinkörper 20 undurchsichtig, in diesem Ausführungsbeispiel wird eine Unterschicht 62 nicht eingesetzt.
Im dritten Ausführungsbeispiel nach Figur 5 wird kein separates Leuchtelement 22 verwendet, vielmehr bilden Leuchtelement 22 und Steinkörper 20 eine Einheit. Vorzugsweise wird als Material für den Steinkörper 20 der Kunststoff verwendet, der in den ersten beiden Ausführungsbeispielen den Körper 28 bildet. Im dritten Ausführungsbeispiel wird keine Klebmasse 26 eingesetzt. Es wird im Grunde ein Leuchtelement 22 hergestellt, das nunmehr allerdings die Größe eines kompletten Pflastersteins hat und nicht mehr dafür ausgelegt ist, in eine Ausnehmung 24 eingefügt zu werden. Auch im dritten Ausführungsbeispiel ist eine Unterschicht 62 vorgesehen, sie besteht nunmehr aus feinem, pulvrigem weißem Staub. Die Unterschicht 62 kann auch in derselben Farbe ausgeführt sein, die das Material der umliegenden Pflastersteine hat. Dadurch tritt der selbstleuchtende Pflasterstein nach dem dritten Ausführungsbeispiel optisch zurück und wird den umgebenden regulären Pflastersteinen ähnlicher.

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtender Pflasterstein in Form eines Kunststeins oder Natursteins mit autarkem Leuchtelement (22), wobei der Pflasterstein mindestens ein Leuchtelement (22) und einen Steinkörper (20) aufweist, der Steinkörper (20) eine Oberseite (54) und eine Unterseite (56) hat, der Steinkörper (20) mindestens eine Ausnehmung (24) aufweist, die sich von der Oberseite (54) zur Unterseite (56) erstreckt und für die Aufnahme eines Leuchtelements (22) ausgebildet ist, das Leuchtelement (22) in wenigen, unterschiedlichen, standardisierten Ausbildungen vorliegt, von einer umlaufenden Seitenwand begrenzt ist und elektrische Bauteile (36), insbesondere eine photovoltaische Zelle (38), einen Ladungsspeicher (40), ein Steuergerät (42) und ein Leuchtmittel (44), aufweist, das Leuchtelement (22) eine Länge hat, die nicht länger ist als die zwischen Oberseite (54) und Unterseite (56) gemessene Tiefe der Ausnehmung (24), die Ausnehmung (24) eine Lochwand hat und zwischen Lochwand und Seitenwand ein umlaufender Spalt (58) gebildet ist, in dem sich eine Klebmasse (26) befindet.
2. Pflasterstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steinkörper (20) aus mindestens einem der folgenden Materialien besteht ist: Beton, Naturstein, Kunststoff.
3. Pflasterstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Spalt (58) mindestens 1 mm und höchstens 10 mm, insbesondere zwischen zwei und fünf Millimeter dick ist.
4. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Spalt (58) überall eine konstante Abmessung hat, und dass Abweichungen von der konstanten Abmessung kleiner als 20%, insbesondere kleiner als 10% sind.
5. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (22) eine Länge hat, die kürzer ist als die Tiefe der Ausnehmung (24).
6. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Klebmasse (26) ein Elastomer, insbesondere ein Silikon ist.
7. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebmasse (26) lichtdurchlässig ist.
8. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftvermittler für den Kontakt zwischen Klebmasse (26) und entweder Leuchtelement (22) und/oder Lochwand vorgesehen ist.
9. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (22) die Form eines Prismas hat und vorzugsweise eine runde, quadratische oder rechteckförmige Grundfläche aufweist.
10. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (22) ein lichtdurchlässiges, vorzugsweise transparentes Gießharz aufweist, das alle Oberflächen des Leuchtelements (22) bildet und in das die elektrischen Bauteile (36) eingebettet sind.
11. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebmasse (26) vor ihrem Aushärten gießfähig ist.
12. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebmasse (26) einen optischen Brechungsindex aufweist, der größer ist, insbesondere um mindestens 0,5, insbesondere mindestens 1 größer ist als der optische Brechungsindex des Gießharzes.
13. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebmasse (26) eine deutlich geringere Härte als die Härte des Gießharzes und als die Härte des Materials des Steinkörpers (20) aufweist, insbesondere, dass die Klebmasse (26) eine Shore A Härte von kleiner als 90 und größer als 25, insbesondere von kleiner als 80 und größer als 30, aufweist.
14. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Leuchtelement (22) die elektrischen Bauteile in einem Abstand kleiner als 8 cm, vorzugsweise kleiner als 6 cm und insbesondere kleiner als 4 cm von einer Oberfläche des Leuchtelements (22) befinden.
15. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (22) in vorgegebenen, unterschiedlichen Längen, angepasst an die Tiefe der Ausnehmung (24) üblicher Steinkörper (20) vorliegt, z.B. in Länge von 12, 10 und 8 cm, jeweils minus 10%, oder dass das Leuchtelement (22) eine Länge größer als die Tiefe der Ausnehmung (24) hat und an dem von seiner Oberfläche abgewandten Endbereich abgesägt und auf die Tiefe der Ausnehmung (24) gekürzt ist.
16. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Rand der Klebmasse (26) nicht tiefer liegt als die Oberfläche des Leuchtelements (22).
17. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Klebmasse (26) so in den Spalt (58) eingegossen wird, die Oberfläche des Leuchtelements (22) unten liegt.
18. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der standardisierten Ausführungen des Leuchtelements (22) Zylinderform aufweist.
19. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (22) bei mechanischer Gewichtsbelastung nach unten gegenüber dem Steinkörper (20) um mindestens 1 mm einfedert.
20. Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (22) in maximal drei unterschiedlichen, standardisierten Ausbildungen vorliegt.
21. Leuchtelement (22), insbesondere für einen Pflasterstein nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es einen prismatischen, vorzugsweise zylindrischen Körper (28) aus einem transparenten Kunststoff aufweist, der alle Oberflächen des Körpers (28) bildet, dass der Körper (28) in unterschiedlichem, standardisierten Ausführungen vorliegt, dass das Leuchtelement (22) elektrische Bauteile (36) aufweist, zu denen eine photovoltaische Zelle (38), ein Ladungsspeicher (40), ein Steuergerät (42) und ein Leuchtmittel (44) gehören, und dass diese elektrischen Bauteile im Körper (28) eingebettet sind.
22. Leuchtelement (22) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Lichtaustrittsfläche (32) hat, und dass die Lichtaustrittsfläche (32) sich in einer Entfernung von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm von den eingebetteten elektrischen Bauteilen, insbesondere der photovoltaische Zelle (38) befindet.
23. Leuchtender Stein in Form eines Kunststeins mit autarkem Leuchtelement (22) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei der Stein mindestens ein Leuchtelement (22) und einen Steinkörper (20) aufweist, der Steinkörper (20) eine Oberseite (54) und eine Unterseite (56) hat, der Steinkörper (20) mindestens eine Ausnehmung (24) aufweist, die sich von der Oberseite (54) zur Unterseite (56) erstreckt und für die Aufnahme eines Leuchtelements (22) ausgebildet ist, das Leuchtelement (22) eine Länge hat, die nicht länger ist als die zwischen Oberseite (54) und Unterseite (56) gemessene Tiefe der Ausnehmung (24), die Ausnehmung (24) eine Lochwand hat und zwischen Lochwand und Leuchtelement (22) ein umlaufender Spalt (58) gebildet ist, in dem sich eine Klebmasse (26) befindet.
24. Leuchtender Stein in Form eines Kunststeins mit autarkem Leuchtelement (22), wobei der Leuchtstein mindestens ein Leuchtelement (22) und einen Steinkörper (20) aufweist, der Steinkörper (20) eine Oberseite (54) und eine Unterseite (56) hat und in den Steinkörper (20) mindestens ein Leuchtelement (22) eingebettet ist, das Leuchtelement (22) elektrische Bauteile (36), insbesondere eine photovoltaische Zelle (38), einen Ladungsspeicher (40), ein Steuergerät (42) und ein Leuchtmittel (44) aufweist, und der Stein aus einem transparenten Kunststoff, insbesondere Polykarbonat, gefertigt ist.
25. Leuchtender Pflasterstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Unterschicht (56) aufweist, die sich unterhalb der Unterseite befindet und die zumindest teilweise durch eine homogene, insbesondere weiße Schicht, vorzugsweise eine Schicht aus weißen Steinen, gebildet ist.
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