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Dokumentenidentifikation DE102005029723A1 04.01.2007
Titel Lichtlenkfläche zum Überdecken einer lichtdurchlässigen Gebäudeöffnung
Anmelder ECE Projektmanagement GmbH & Co. KG, 22391 Hamburg, DE
Erfinder Peglau, Matthias, 20251 Hamburg, DE
Vertreter Sasse, S., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 20354 Hamburg
DE-Anmeldedatum 24.06.2005
DE-Aktenzeichen 102005029723
Offenlegungstag 04.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.01.2007
IPC-Hauptklasse E06B 9/24(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Erfindungsgemäß ist eine Lichtlenkfläche zum Überdecken einer lichtdurchlässigen Gebäudeöffnung dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtlenkfläche mehrere Lichtleitdurchgänge aufweist,
a) die zwischen einer Gebäude-äußeren und einer Gebäude-inneren Oberfläche der Lichtlenkfläche für Licht von außen durchgängig sind,
b) deren Gestalt ein direktes Durchdringen des Lichts, das von außen durch die Gebäude-außenseitigen Eingänge der Lichtleitdurchgänge einfällt, unabhängig von dessen Einfallswinkel im Wesentlichen abschattet und
deren Wandungen das Licht mindestens teilweise von außen nach innen reflektieren.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtlenkfläche zum Überdecken einer lichtdurchlässigen Gebäudeöffnung.

Licht ist eine der Grundlagen von Leben überhaupt. Auch die Menschen beeinflusst das Tageslicht in mehrerer Hinsicht, ohne dass die Zusammenhänge erschöpfend erforscht wären. Aber schon empirisch ist leicht erkennbar, dass unsere Stimmung von unserer Wahrnehmung des Lichts abhängig ist. Abhängig von Helligkeit und „Wetter" sind wir mehr oder weniger leistungsfähig, fühlen uns aufgeweckt oder ermüdet, und nicht zuletzt beeinflusst unsere Wahrnehmung von Tageslicht unsere biologische Uhr und unseren Schlaf-Wach-Rhythmus.

Auch in der Architektur findet dieses Phänomen seit Menschengedenken Berücksichtigung. Türen und Fenster als, zu allererst noch unverglaste, Gebäudeöffnungen wurden und werden so konstruiert und angeordnet, dass sie Licht gezielt und in gezielter Menge in das Gebäude eindringen lassen. Gebäude ohne solche natürliche Beleuchtung wirken in aller Regel erst einmal „unheimlich". Gebäude mit allzu großen Fensteröffnungen dagegen erfordern zumindest für bestimmte Tageszeiten und Sonnenstunden Vorrichtungen zum Abschatten – denn Licht in allzu großer Menge kann auch störend oder schädigend wirken, weil es blendet oder den Raum allzu stark erhitzt.

Die moderne Architektur und Gebäudetechnik kennt inzwischen mannigfaltige Vorrichtungen, um das Eindringen von Licht durch Gebäudeöffnungen zu dosieren. Etliche von ihnen sehen auch Details vor, diese Dosierung verändern zu können. All diesen Systemen stellt sich in aller Regel die gleiche – allerdings sehr komplexe – Aufgabe aus folgenden Anforderungen: Das Tageslicht soll von außen eindringen können, um den Innenraum zu beleuchten. Dabei soll der Blick nach außen möglich sein. Das direkte Sonnenlicht soll ausgeblendet werden. Und der Anteil diffusen Lichts bei der Beleuchtung soll möglichst groß sein.

Weil aber die Sonne in ihrem Tagesverlauf wandert und dabei sowohl ihre Himmelsrichtung als auch ihre Höhe über dem Horizont beständig ändert und weil, etwa durch Bewölkung und nicht zuletzt auch durch den Unterschied zwischen Tag und Nacht, die Menge des Tageslichtes ständig variiert, ist es besonders schwierig, den genannten Anforderungen gerecht zu werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lichtlenkfläche zum Überdecken einer lichtdurchlässigen Gebäudeöffnung zu schaffen, die den erwähnten Aufgaben und den damit verbundenen Schwierigkeiten möglichst ideal gerecht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Lichtlenkfläche mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß überdeckt eine Lichtlenkfläche eine lichtdurchlässige Gebäudeöffnung – z. B. ein Fenster – vorzugsweise vollflächig. Um Licht durch die so bedeckte Gebäudeöffnung durchzulassen, weist die Lichtlenkfläche erfindungsgemäß mehrere Lichtleitdurchgänge auf. Diese sind erfindungsgemäß für Licht von außerhalb des Gebäudes nach innerhalb des Gebäudes durchgängig. Außerdem schatten die Lichtleitdurchgänge das von außen einfallende Licht unabhängig von dessen Einfallswinkel im wesentlichen ab – und zwar vorzugsweise zu mindestens 75 %, besonders bevorzugt zu 80 % und in erfindungsgemäßen Ausgestaltungen auch sogar vollständig. Dabei reflektieren die Wandungen der Lichtleitdurchgänge das Licht mindestens teilweise von außen nach innen.

Somit sorgt die Durchgängigkeit für das Licht von außen nach innen durch die Lichtleitdurchgänge zunächst einmal dafür, dass Licht überhaupt von außen nach innen gelangt, um den Innenraum zu beleuchten. Das Abschatten des direkten Durchdringens von Licht vermindert dabei blendendes Licht. Übrig bleibt im wesentlichen blendfreies diffuses Licht – auch deswegen, weil die Wandungen das (somit indirekte) Licht mindestens teilweise von außen nach innen reflektieren. Diese Reflektion kann spiegelnd und/oder diffus sein. Und bei spiegelnder Reflektion ist es sogar möglich, im Innenraum einen Blick nach außen als Bild zumindest zu suggerieren. Zu diesem Zweck reflektieren mindestens einige der Lichtleitdurchgänge das Licht von außen nach innen so, dass insgesamt mindestens eine Teilansicht der Sicht aus der Gebäudeöffnung mindestens verzerrt und/oder unscharf im Gebäude sichtbar ist. So kann z. B. der Ausblick in den Himmel zumindest dadurch suggeriert werden, dass Farb- und/oder Helligkeitswerte des Himmels auf der Innenseite der Lichtlenkfläche sichtbar sind.

Um ein unverzerrtes Bild der Außenansicht im Gebäude sichtbar erscheinen zu lassen, können mindestens Abschnitte der Wandungen der Lichtleitdurchgänge das Licht von außen in einer geraden Anzahl von Reflektionen vorzugsweise an im wesentlichen ebenen und zueinander parallelen Spiegelflächen nach innen reflektieren. Wie schon erwähnt, kann dies auch ergänzt sein durch zusätzliche diffuse Reflektion von außen nach innen.

Die Reflektionsflächen können zum Beeinflussen der Farbtemperatur des Lichts getönt oder eingefärbt sein. Auch lichtdurchlässige Filterflächen wie z. B. Polarisationsfilterflächen sind im durchgelassenen Strahlengang erfindungsgemäß denkbar.

Die Lichtleitdurchgänge sind in der Lichtlenkfläche vorzugsweise in einem regelmäßigen Feld angeordnet. Z. B. können die Lichtleitdurchgänge zueinander in einem regelmäßigen rechtwinkligen und/oder hexagonalen Muster angeordnet sein.

Die Gebäude-außenseitigen Eingänge der Lichtleitdurchgänge bilden vorzugsweise zwischen 2 % und 30 % insbesondere zwischen 5 % und 20 % der Gebäude-außenseitigen Gesamtoberfläche der Lichtlenkfläche. So wird die Lichtmenge, welche durch die Lichtlenkfläche eindringen kann, vermindert. Auch eine einstellbare Dosierbarkeit der Lichtmenge ist erfindungsgemäß denkbar – z. B. mittels Irisblenden oder Schiebeblenden irgendwo im Strahlengang der Lichtleitdurchgänge oder davor oder dahinter.

Die erfindungsgemäße Lichtlenkfläche kann in den Bereichen zwischen den Gebäude-außenseitigen Eingängen der Lichtleitdurchgänge Elemente aufweisen, die die Licht- und/oder Sonnenenergie und/oder auch einen anderen Umgebungseffekt nutzen. Dort können also z. B. so genannte „Solarzellen" angeordnet sein, die Strom erzeugen.

Die Lichtleitdurchgänge können in der Lichtlenkfläche in einem Körper ausgebildet sein, der mindestens teilweise aus Blech durch Tiefziehen und/oder z. B. aus Kunststoff durch Spritzguss hergestellt ist. Er kann beschichtet sein – und zwar insbesondere auch holographisch. Der Körper kann als solcher zum Überdecken der Gebäudeöffnung daran innen- oder außenseitig angebracht werden. Insbesondere um Verschmutzungen im Bereich der Lichtleitdurchgänge zu vermeiden, kann die Innen und/oder Außenseite des Körpers eine Tragschicht aus lichtdurchlässigem Werkstoff, insbesondere aus Glas, aufweisen. Diese eignet sich z. B. auch als die schon erwähnte Filterfläche.

Diese und weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele in den beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1A zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Lichtleitdurchgang einer Lichtlenkfläche gemäß der Erfindung,

1B zeigt schematisch einen Schnitt durch die Ausgestaltung gemäß 1A in etwas abgewandelter Form,

2A zeigt schematisch einen Schnitt durch eine andere Ausgestaltung eines Lichtleitdurchgangs einer Lichtlenkfläche gemäß der Erfindung und

2A zeigt schematisch einen Schnitt durch die Ausgestaltung gemäß 2A in etwas abgewandelter Form.

1A und 1B zeigen schematisch einen Schnitt durch einen rotationssymmetrischen Lichtleitdurchgang 2 einer Lichtlenkfläche 1. Auf der gebäudeäußeren Oberfläche 4 weist der Lichtleitdurchgang 2 einen kreisförmigen Eingang 6 auf. Dem Eingang 6 liegt Gebäude-innenseitig gemäß 1A ein konvexer Reflektionskörper 8 gegenüber. In der Ausgestaltung gemäß 1B ist der Reflektionskörper 8 konkav ausgestaltet. Der Reflektionskörper 8 ist von einer Tragschicht 10 aus Glas auf der Gebäudeinnenseite 11 der Lichtlenkfläche gehalten. Alternativ oder ergänzend kann er zum Beispiel auch von einem etwa spritzgegossenen Strebwerk gehalten sein. Ferner ist der Eingang 6 Gebäude-innenseitig von einer ebenfalls um die Achse 12 rotationssymmetrisch konkaven Reflektionsfläche 14 umgeben. Insgesamt ergibt sich so für den Lichtleitdurchgang räumlich die Gestalt ungefähr einer dickbauchigen Flasche.

Ein von außen durch den Eingang 6 in einem bestimmten Winkelbereich einfallender Lichtstrahl 16 trifft auf den Reflektionskörper 8 und wird von dort direkt in den Innenraum 11 reflektiert. Ein zweiter in einem anderen Winkelbereich durch den Eingang 6 einfallender Lichtstrahl 18 wird von dem Reflektionskörper 8 zunächst gegen die konkave Reflektionsfläche 14 reflektiert und von dort erst in den Innenraum 11. Und ein dritter durch den Eingang 6 einfallender Lichtstrahl 20 in einem dritten recht kleinen Winkelbereich fällt unreflektiert direkt in den Innenraum 11.

2A und 2B zeigen eine andere Ausgestaltung eines Lichtleitdurchgangs 2' mit einem Eingang 6' an der Gebäude-außenseitigen Oberfläche 4' der Lichtlenkfläche 1'. Die abgebildete Kontur erstreckt sich durch die Lichtleitfläche 1' sozusagen schlitzartig – so dass sich auch der Eingang 6' als schlitzartiger Eingang in der Oberfläche 4' ergibt. Dem Eingang 6' gegenüber ist im Lichtleitdurchgang eine gemäß 2A plane – gemäß 2B konvexe – Reflektionsfläche 8' angeordnet. Gemäß 2A planparallel dazu – gemäß 2B im wesentlichen parallel dazu – liegt neben dem Eingang 6' im Lichtleitdurchgang eine zweite gemäß 2A plane – gemäß 2B konvexe – Reflektionsfläche 14'. Diese paarweise parallelen Reflektionsflächen 8', 14' bewirken, dass einfallende Lichtstrahlen 16' an den Reflektionsflächen 8', 14' so reflektiert werden, dass sie sozusagen das Bild des Ausblicks aus dem Eingang 6' nach innen zur Gebäudeinnenseite 11' hin transportieren. Durch den Gebäude-innenseitigen Ausgang des Lichtleitdurchgangs 2' ist also das Bild sichtbar, dass erkennbar wäre, wenn der Blick direkt durch den Eingang 6' nach außen geworfen würde. Bei der Ausgestaltung gemäß 2B wird das Bild Verzerrungen aufwesen können, die unter anderem vom Grad der Krümmung der Reflektionsflächen 8' und 14' abhängig sind sowie auch von deren Abstand und Größe.

Direkter Lichteinfall von außen wird durch den Lichtleitdurchgang 2' vollständig abgeschattet. Dies wird deutlich an dem Lichtstrahl 18', der gerade eben noch von der Spitze der Reflektionsfläche 8' reflektiert und nicht in den Innenraum 11' durchgelassen wird. Zum Beispiel mittels Schiebeblenden kann der Grad der Abschattung und/oder überhaupt das Verhältnis zwischen lichtdurchgängigen und -undurchgängigen Bereichen (wie auch schon erwähnt) einstellbar sein.


Anspruch[de]
Lichtlenkfläche zum Überdecken einer lichtdurchlässigen Gebäudeöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtlenkfläche mehrere Lichtleitdurchgänge aufweist,

a) die zwischen einer Gebäude-äußeren und einer Gebäude-inneren Oberfläche der Lichtlenkfläche für Licht von außen durchgängig sind,

b) deren Gestalt ein direktes Durchdringen des Lichts, das von außen durch die Gebäude-außenseitigen Eingänge der Lichtleitdurchgänge einfällt, unabhängig von dessen Einfallswinkel im wesentlichen abschattet und

c) deren Wandungen das Licht mindestens teilweise von außen nach innen reflektieren.
Lichtlenkfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen mindestens einiger der Lichtleitdurchgänge das Licht von außen nach innen so reflektieren, dass insgesamt mindestens eine Teilansicht der Sicht aus der Gebäudeöffnung mindestens verzerrt und/oder unscharf im Gebäude sichtbar ist. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitdurchgänge in einem regelmäßigen Feld angeordnet sind. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäude-außenseitigen Eingänge der Lichtleitdurchgänge in ihrer Gesamtfläche 2 % bis 30 %, insbesondere 5 % bis 20 %, der Gebäude-äußeren Gesamtoberfläche bilden. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen der Lichtleitdurchgänge das Licht von außen in einer geraden Anzahl von Reflektionen nach innen reflektieren. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Gebäude-außenseitigen Eingängen der Lichtleitdurchgänge Gebäude-innenseitig konvexe, plane und/oder konkave Reflektionskörper gegenüber liegen. Lichtlenkfläche nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäude-außenseitigen Eingänge der Lichtleitdurchgänge Gebäudeinnenseitig von konkaven, plane und/oder konvexe Reflektionskörpern umgeben sind. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen ebene, paarweise parallele Reflektionsflächen aufweisen. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen der Lichtleitdurchgänge das Licht von außen (zusätzlich) diffus nach innen reflektieren. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche zwischen den Gebäude-außenseitigen Eingängen der Lichtleitdurchgänge Elemente aufweisen, die die Licht- und/oder Sonnenenergie nutzen. Lichtlenkfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäude-äußere und/oder die Gebäude-innere Oberfläche eine Tragschicht aus lichtdurchlässigem Werkstoff, insbesondere Glas, aufweist mit einer angrenzenden Schicht, die die Wandungen als Glasoberflächen, Oberflächen eines Tiefziehblechs und/oder eines Kunststoff-Spritzgussteils, jeweils insbesondere beschichtet, und/oder holographisch bildet.






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