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Dokumentenidentifikation DE60122355T2 30.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001326101
Titel LICHTVERTEILUNGSSTEUEREINRICHTUNG, JALOUSIE, TRENNWAND, VORHANG, ZELT UND BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG
Anmelder Kabushiki Kaisha S.T.I. Japan, Tokyo, JP
Erfinder OYAMA, Nobuo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, JP
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Aktenzeichen 60122355
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.09.2001
EP-Aktenzeichen 019635283
WO-Anmeldetag 07.09.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/JP01/07798
WO-Veröffentlichungsnummer 2002023233
WO-Veröffentlichungsdatum 21.03.2002
EP-Offenlegungsdatum 09.07.2003
EP date of grant 16.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.2007
IPC-Hauptklasse G02B 5/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G02B 5/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   A47H 23/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   E04B 2/74(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   E06B 9/24(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F21V 13/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F21V 5/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F21S 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   E04H 15/54(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
GEBIET DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfangen von Sonnenlicht oder zum Steuern des Lichtflusses von einer künstlichen Lichtquelle, ohne eine Antriebseinheit zu verwenden, und insbesondere eine Jalousie nach Anspruch 1.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Aus WO-A-97 14982 ist eine Lichtstreuungs-Steuervorrichtung in Form einer Platte bekannt, die eine Anzahl von Rücken aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind und eine symmetrische Lichtsteuverteilung zur Folge haben. Entsprechend dieser bekannten Konstruktion schließt eine Lichtstreuungsplatte ein Flächengebilde aus transparentem Material und eine Vielzahl länglicher Elemente auf einer Oberfläche des Flächengebildes ein. Die Elemente sind von rundem oder halbrundem Querschnitt und sind solchermaßen nebeneinander angeordnet, dass ihre Längsachsen parallel zueinander sind. Licht, das auf eine Oberfläche des Flächengebildes fällt, wird entlang des Flächengebildes in senkrechter Richtung zur Längsachse gestreut. Ein Medianwert der Streuung bleibt trotz Änderungen des Einfallswinkels des Lichts auf dem Flächengebilde relativ konstant. Die Lichtstreuungsplatte kann in einer Jalousie oder einem Fensterladen verwendet werden oder sie kann direkt am Fenster angebracht werden.

Aus JP-06033671 ist eine Lichtstreuungs-Steuervorrichtung in Form einer Platte mit ähnlicher Wirkung bekannt, wo ein Flächengebilde aus transparentem Material eine Anzahl von Rücken aufweist, die parallel zueinander auf beiden Seiten des Flächengebildes orthogonal angeordnet sind.

Aus JP-10012019 ist ein Sonnenlicht-Lenkungssystem bekannt, das so ausgebildet ist, dass es Sonnenlicht, das neben ein Fenster fällt, in den inneren Bereich eines Innenraums führt, um das Sonnenlicht gleichmäßig zu verteilen, um die Lichtausgewogenheit des Innenraums zu verbessern und um das Sonnenlicht durch einen Sonnenlicht-Beleuchtungsbereich in den Innenraum zu führen und das Sonnenlicht durch einen Reflexionsbereich zu reflektieren, um den Innenraum zu beleuchten.

Aus EP-A-1 094 342 sind eine Lichtstärkenverteilungs-Steuervorrichtung, eine Lichtflussdichte-Steuervorrichtung und ein Aufteilungsverfahren bekannt. Entsprechend diesem Vorschlag kann eine ausreichende Lichtmenge auf eine Fläche oder einen Bereich, der im Schatten liegt oder aufgrund einer Struktur oder eines anderen Objekts keine ausreichende Lichtmenge erhält, durch eine Lichtverteilungssteuerung oder Lichtflussdichte-Steuerung mit Streuung, Brechung, Teilung usw. des Lichts beleuchtet werden.

Bei dieser bekannten Konstruktion werden Sonnenstrahlen durch einen transparenten Körper, der über zwei Gebäuden angeordnet ist, gestreut, und das gestreute Licht erreicht einen Fläche oder einen Bereich, der üblicherweise im Schatten liegt.

In einem herkömmlichen Verfahren zum Einfangen von Sonnenlicht ohne die Verwendung einer Antriebseinheit wird Sonnenlicht unter Verwendung einer dünnen Lichtübertragungsplatte mit verschiedenen Rücken auf ihrer Oberfläche oder eine folienartige Struktur auf der Oberfläche, auf der eine große Zahl von Rücken verschiedener Querschnittsformen nahe und parallel zueinander angeordnet sind, in ein Gebäude oder in ein Gewächshaus gestreut und eingeführt. Durch Verwenden einer ähnlichen Streuungsstruktur wird ferner Lichtfluss von einer Fluoreszenzlampe gestreut, wodurch eine Verringerung der Blendung erreicht wird.

Bei der Streuung durch eine solche Lichtstreuungsstruktur wird die Verteilung des gestreuten Lichts jedoch stark von der Richtung des einfallenden Lichts beeinflusst. Auch in der Erfindung, die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung in JP 7-296617 offenbart ist, ist eine große Ungleichmäßigkeit in der Verteilung des gestreuten Lichts abhängig vom Einfallswinkel beteiligt, wie im Ausführungsabschnitt der Patentschrift offenbart. Somit kann in einem System, in dem Sonnenlicht nach drinnen geholt wird, um den Beleuchtungsleistungsverbrauch am Tag erheblich zu verringern, das Problem der ungleichmäßigen Verteilung des Sonnenlichts im Gebäude nicht ausreichend gelöst werden. Aus dem gleichen Grund ist die Anwendungsmöglichkeit eines solchen Systems für ein Gewächshaus beschränkt. Wenn ein solches System für eine Fluoreszenzbeleuchtungseinrichtung verwendet wird, reicht es außerdem nicht aus, die Blendwirkung der Fluoreszenzlampe zu eliminieren.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die Lösung der genannten Probleme gemacht. Somit ist es Aufgabe der Erfindung, klar die physikalischen Bedingungen eines Mechanismus zu zeigen, der eine Streuverteilung schafft, die in Bezug auf eine feste Achse unabhängig vom Einfallswinkel immer symmetrisch ist, und die an ihrer Basis ein Basisdesign für eine Lichtverteilungs-Steuervorrichtung vorsieht, die tatsächlich gewerblich erzeugt werden kann, sowie verschiedene Verfahren zur Anwendung einer solchen Lichtverteilungs-Steuervorrichtung, wie das Holen von Sonnenlicht in eine Gebäude oder ein Gewächshaus, und eine Lichtflusssteuerung für verschiedene Beleuchtungseinrichtungen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Jalousie gemäß Anspruch 1 geschaffen.

Nach Einreichung der Patentanmeldung, die der oben genannten JP 7-296617 entspricht, stellte der Erfinder des vorliegenden Gegenstands eine Reihe von Streuungsstrukturen aus optischen Fasern unter Verwendung von optischen Fasern und Rundstäben verschiedener Durchmesser auf experimenteller Basis her und untersuchte sie im Hinblick auf die Verteilung von gestreutem Licht. Als Ergebnis wurde gefunden, dass, wie in 2 dargestellt, die Projektion dieser Streuverteilung auf eine Ebene, die senkrecht zur Oberfläche der einzelnen Rücken und der Lichtstreuungsstruktur ist, im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die Normale am Einfallspunkt ist.

Es hat sich gezeigt, dass, wenn eine Lichtauffangvorrichtung wie in JP-7-296617 beschrieben dadurch ausgebildet wird, dass optische Fasern fest gegen einen Klebstofffilm mit einer dicken Klebstoffschicht gepresst werden, die optischen Fasern, die parallel zueinander angeordnet werden, einander nicht berühren, und dass Lücken zwischen ihnen gebildet werden, wobei Klebstoff in die Lücken eindringen kann. Angesichts dessen wurde ein Klebstofffilm mit einer Haftschicht mit einer Stärke von der eines im Handel erhältlichen Haftfilms verwendet, und optische Fasern wurden leicht an diesen gedrückt, um sie zu befestigen, wodurch es gelang, die optischen Fasern miteinander in Kontakt zu bringen und miteinander zu verleimen. Unter Verwendung der solchermaßen erzeugten Lichtstreuungsstruktur wurde ein Versuch entsprechend der nachstehend beschriebenen 1. Ausführungsform durchgeführt. Als Ergebnis wurde eine symmetrische Streuverteilung erhalten. Mit zunehmendem Einfallswinkel wird die Breite dieser Streuverteilung größer.

Durch den Versuch der 2. Ausführungsform wurde eine Tendenz zu einem Symmetrieunterschied aufgrund eines Unterschieds im Faserdurchmesser oder im Rundstabdurchmesser gefunden. Das heißt, wenn der Faserdurchmesser verkleinert wurde, wurde die Symmetrie der Streuverteilung besser. Es ist anzunehmen, dass dies auf einen Unterschied in der Entstehungshäufigkeit eines Beugungsgittereffekts zurückgeht, der im gleichen Querschnitt senkrecht zur Faser aufgrund des Unterschieds im Faserdurchmesser auftritt. Wenn die Entstehungshäufigkeit des Beugungsgittereffekts im gleichen Querschnitt aufgrund der Anordnung von Fasern mit kleinem Durchmesser zunimmt, erhöht sich auch die Häufigkeit der Entstehung von Interferenzwellen des Beugungsstrahls. Dies bedeutet, dass die Menge an optischer Energie, die in Interferenzwellen gebeugt ist, zunimmt. Die Anordnung von Interferenzwellen stellt einen Teil der Streuverteilung dar, und die Projektion der Streuverteilung auf eine Ebene senkrecht zur Oberfläche der Fasern und der Struktur ist symmetrisch in Bezug auf die Normale an der Einfallsposition jedes Strahls. Wenn in der gesamten Streuverteilung der Anteil der Lichtmenge, die eine Beugung und ein Interferenzphänomen verursacht, zunimmt, wird die Symmetrieeigenschaft verbessert. Bei visueller Betrachtung dieses Phänomens kann angenommen werden, dass die Symmetrieeigenschaft in einer Streuverteilung, die sich für verschiedene Anwendungen der vorliegenden Erfindung eignet, durch Verwendung einer Faser mit einem Durchmesser von etwa 3 mm oder weniger erhalten werden kann. Abhängig vom Verwendungszweck kann jedoch auch eine größere Faser mit einem Durchmesser von etwa 5 mm verwendet werden.

Ferner wurde die Rückenstruktur, die ursprünglich vollkommen rund ist, auf verschiedene Weise verändert und die Wirkung dieser Veränderungen wurde untersucht; es wurde gefunden, dass, wenn der gekrümmte Rand des Querschnitts ein Kreisbogen ist und der Durchmesser des Kreisbogens gleich ist, die symmetrische Eigenschaft umso besser ist, je größer der Umfangswinkel des gekrümmten Rands ist.

Falls kleinste Kreise, die einen solchen gekrümmten Rand einschließen, gleich sind, ist die symmetrische Eigenschaft umso besser, je näher der gekrümmte Rand einer Kreisform kommt.

Der grundsätzliche Aufbau, das Herstellungsverfahren und verschieden Anwendungen für Strukturen in Form von Platten, Folien und Tüchern, die für eine tatsächliche Erzeugung auf gewerblicher Basis geeignet sind, werden nachstehend unter Ausführungsformen beschrieben. Die 8. Ausführungsform stellt die oben genannten Eigenschaften und die Lichtstreufunktion der vorliegenden Erfindung dar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

1A und 1B sind Querschnittsdarstellungen der Lichtverteilungs-Steuervorrichtungen gemäß der 1. Ausführungsform;

2 ist ein Schema, das gestreutes Licht zeigt, wenn bewirkt wird, dass ein Strahl in eine Lichtverteilungs-Steuervorrichtung gemäß der 1. Ausführungsform gelangt;

3 ist eine vergrößerte Darstellung eines Hauptabschnitts einer Lichtverteilungs-Steuervorrichtung gemäß der 3. Ausführungsform;

4 ist eine Seitenansicht einer Jalousie gemäß der 5. Ausführungsform;

5 ist eine Draufsicht auf ein Tuch gemäß der 6. Ausführungsform;

6 ist eine perspektivische Darstellung einer Lichtstreuungsstruktur gemäß der 8. Ausführungsform;

7A und 7B sind Seitenansichten von flächigen Leuchten gemäß der 10. Ausführungsform;

8A ist eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsausrüstung gemäß der 11. Ausführungsform;

8B und 8C sind eine perspektivische Darstellung und eine Teilquerschnittsdarstellung einer Beleuchtungsausrüstung gemäß der 11. Ausführungsform;

9A und 9B sind Diagramme, die Sonnenlicht, das in zwei herkömmliche Gebäude fällt, und den Schatten darstellen, und 9C bis 9E sind Diagramme, die Sonnenlicht, das in zwei Gebäude, auf die die 12. Ausführungsform der Erfindung angewendet wird, fällt, und den Schatten darstellen;

10A und 10B sind Diagramme, die Sonnenlicht darstellen, das in zwei Gebäude, auf die die 13. Ausführungsform der Erfindung angewendet wird, und den Schatten darstellen;

11A bis 11C sind Diagramme, die Sonnenlicht darstellen, das in zwei Gebäude fällt, auf die die 14. Ausführungsform angewendet wird;

12A und 12B sind Diagramme, die Licht darstellen, das in ein Solarzellenpanel fällt, auf das die 15. Ausführungsform angewendet wird;

13 ist ein Diagramm, das das Licht zeigt, das in einen Raum fällt, auf den die 16. Ausführungsform angewendet wird;

14 ist eine perspektivische Darstellung einer Lichtstreuungsstruktur gemäß einer Modifizierung; und

15A bis 15I sind Querschnittsdarstellungen, die Lichtstreuungsstrukturen gemäß anderen Modifikationen zeigen.

BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Nun werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.

1. Ausführungsform:

Unter Anwendung großer Sorgfalt wurde eine große Zahl von optischen Glasfasern mit einem Durchmesser von 50 &mgr;m parallel angeordnet, so dass keine Lücke zwischen ihnen entstand, und aneinander befestigt, um eine Lichtstreuungsstruktur 21 oder eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Querschnitt wie in 1A dargestellt zu bilden. Man ließ einen Laserpointer-Strahl in diese Lichtstreuungsstruktur 21 fallen. Die maximale Änderung des maximalen Verteilungsbands des gestreuten Sendelichts in Bezug auf die Normale der Beleuchtungseinrichtung erreichte kein R der Änderung des Einfallswinkels in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der Fasern und zur Beleuchtungseinrichtung.

Wie in 2 dargestellt, war als Ergebnis eines Versuchs die Streuverteilung, die auf eine Ebene senkrecht zur Längsrichtung der optischen Fasern und zur Beleuchtungseinrichtung projiziert wurde, generell symmetrisch mit Bezug auf die Normale auf der Lichtstreuungsstruktur 21. Nicht nur im Fall (a), in dem der Strahl senkrecht in die Lichtstreuungsstruktur 21 fallen gelassen wurde, sondern auch in den Fällen (b, c), in denen der Strahl schräg in die Lichtstreuungsstruktur 21 fallen gelassen wurde, war die Streuverteilung generell symmetrisch in Bezug auf die Normale auf der Lichtstreuungsstruktur 21.

In einem Versuch mit einer Lichtstreuungsstruktur 22, die aus optischen Glasfasern mit einem Durchmesser von 50 &mgr;m und mit einer Querschnittsstruktur wie in 1B dargestellt gebildet war, waren die Ergebnisse die gleichen wie die des Versuchs mit der Lichtstreuungsstruktur 21, die in 1A dargestellt ist.

2. Ausführungsform:

Unter Verwendung von optischen Kunststofffasern mit Durchmessern von 0,125 mm, 0,5 mm, 1 mm, 2 mm und 3 mm und von Acrylrundstäben mit einem Durchmesser von 5 mm wurden Versuche ähnlich denen der 1. Ausführungsform durchgeführt. Für die Durchmesser von 1 mm und 2 mm wurden ein paralleler Lichtfluss eines Laserpointers und ein paralleler Strahl einer Xenonlampe verwendet, und für die Durchmesser von 3 mm und 5 mm wurde ein paralleler Strahl einer Xenonlampe verwendet.

Als Ergebnis wurde ein Phänomen ähnlich dem der 1. Ausführungsform beobachtet. Was die Symmetrie betrifft, nahm sie, wie in der 1. Ausführungsform beschrieben, mit größerem Durchmesser ab. Diese Ergebnisse sind selbst mit dem bloßen Auge erkennbar. Obwohl der mit dem Durchmesser von 5 mm die Symmetrie nicht abgesprochen werden kann, muss angenommen werden, dass unter dem Gesichtspunkt der praktischen Anwendung Möglichkeiten für viele Anwendungen im Bereich von unter 3 mm und nicht über 50 &mgr;m zu finden sein werden.

3. Ausführungsform:

Unter Verwendung eines Acrylharzmaterials wurde eine Lichtstreuungsstruktur hergestellt, in der auf jeder Seite einer transparenten dünnen Platte mit einer Dicke von etwa 2,8 mm eine große Zahl von Rücken mit bogenartig gekrümmten Kanten mit einem Durchmesser von etwa 0,15 mm einander berührten, wobei die Rücken auf jeder Seite parallel zueinander waren. Aufgrund technischer Beschränkungen bei der tatsächlichen gewerblichen Produktion ist der Umfangswinkel der Bögen 160 Grad, wie in 3 dargestellt, und ein linearer Abschnitt, der vom Ende jedes Bogens ausgeht, ist tangential bis zu einer Tiefe von etwa 0,15 mm vorgesehen, gemessen vom Scheitelpunkt des Rückens aus, um dadurch die benachbarten Rücken in Kontakt miteinander zu bringen, wodurch eine gewerbliche Produktion der Struktur durch Extrusion möglich ist. Was die Rücken auf jeder Seite betrifft, so wurden welche mit der gleichen Phase und welche, die um 0,15 mm phasenversetzt waren, gebildet, wobei die Parallelität der Rücken zu beiden Seiten beibehalten wurde.

Unter Verwendung dieser Lichtstreuungsstruktur wurde ein Versuch durchgeführt, der dem der 1. Ausführungsform ähnlich war. Bei sowohl denen mit der gleichen Phase als auch denen mit der Phasenversetzung waren die erhaltenen Ergebnisse die gleichen wie in der 1. Ausführungsform.

Ähnliche Versuche wurden mit solchen durchgeführt, bei denen die Rundung der bogenförmigen Abschnitte modifiziert worden war, und solchen mit elliptischen und etwa kreisrund gekrümmten Rändern. Mit einer Rundheit des Krümmungsrands von etwa 10 % gab es keine Probleme im Hinblick auf die praktische Anwendung, obwohl eine leichte Verschlechterung der Symmetrie und eine gewisse Spektrumszunahme vorlag. Bei manchen Anwendungen konnte die Funktion der vorliegenden Erfindung mit einer Modifizierung der Rundheit bis zu etwa 20 % ausgeführt werden.

Ein ähnlicher Versuch wurde mit lichtundurchlässigen Strukturen ohne Lichtstreufunktion durchgeführt. Das erhaltene Ergebnis war das gleiche wie oben, abgesehen davon, dass die Lichtdurchlässigkeit vom Material abhing.

4. Ausführungsform:

Es wurde eine Lichtstreuungsstruktur hergestellt, bei der Rücken, die denen der 3. Ausführungsform ähnlich waren, auf einer Seite einer etwa 2,2 mm dicken Platte ausgebildet wurden, und es wurde ein Versuch durchgeführt, der dem der 3. Ausführungsform ähnlich war, wobei die Rundheit auf die gleiche Weise modifiziert wurde.

Das Ergebnis zeigte, dass diese Ausführungsform der der 3. Ausführungsform zwar unterlegen war, dass sie aber die Anwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ermöglicht, wobei sie die Funktion der vorliegenden Erfindung mit einer Rundheitsmodifizierung von bis zu etwa 10 % ausübt.

5. Ausführungsform

Wie in der 3. Ausführungsform wurde eine transparente Lichtstreuungsstruktur mit einer Dicke von etwa 1 mm hergestellt. Diese Struktur wurde zu einem Streifen 23 von 28 mm × 500 mm geschnitten, dessen Längsrichtung senkrecht zur Richtung des Rückens ist, und in einen Streifen 24 von 25 mm × 500 m, dessen Längsrichtung der Richtung des Rückens entspricht, und, wie in 4 dargestellt, werden Seitenrandabschnitte, die in Längsrichtung verlängert sind, in einem Winkel von 140 Grad aneinander befestigt. Dann wurde ein reflektierender Film auf die Oberfläche des Streifens 23 von 28 mm × 500 mm geleimt, um eine Lamelle bzw. Abschirmelementen zu schaffen. Eine Vielzahl solcher Lamellen wurde hergestellt und in Abständen von 25 mm angeordnet, um eine (horizontale) Jalousie zu bilden. Durch Verwendung eines parallelen Lichtflusses von einer Xenonlampe wurde die tägliche Veränderung des Einfallswinkels des Sonnenlichts simuliert, um eine Änderung der Lichtverteilung des gestreuten Lichtflusses, der von der Jalousie erhalten wurde, zu untersuchen. In diesem Fall wurde eine Winkelanpassung so bewirkt, dass der Strahl von der Lampe zuerst von dem Abschnitt reflektiert wird, wo der reflektierende Film geleimt ist, wie in der Figur dargestellt, wobei ein Teil des Strahls dann auf den lichtdurchlässigen Teil des Rückens, der darüber angeordnet ist, fällt (den Streifen 24 von 25 mm × 500 mm).

Als Ergebnis zeigte das gestreute Licht unabhängig von der Änderung des Einfallswinkels eine Lichtverteilung, die im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine Achse ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des lichtdurchlässigen Abschnitts ist.

6. Ausführungsform

Zwanzig hoch transparente Polyestermonofilamente mit einer runden Querschnittsstruktur und einem Durchmesser von 50 &mgr;m wurden in einer Reihe angeordnet und zu einem Streifen verschmolzen. Wie in 5 dargestellt, wurde unter Verwendung solcher Streifen als Kett- und Schussfäden in einer planen Anordnung ein Tuch von etwa 20 cm im Quadrat gewebt, das als Lichtstreuungsstruktur verwendet werden sollte. Als ein paralleler Lichtfluss von einer Xenonlampe daran angelegt wurde, zeigte das gestreute Licht eine allgemein symmetrische Lichtverteilung in vier Richtungen in Bezug auf eine Achse, die senkrecht zur Tuchoberfläche ist, unabhängig von Änderungen des Bestrahlungswinkels des Lichtstrahls.

Das bedeutet, dass, wenn ein Store unter Verwendung solcher Streifen gewebt wird, diese Streuung für jede Streifenrichtung zu beobachten ist. Es ist außerdem möglich, einen Vorhang, ein Zelt usw. unter Verwendung des oben genannten Tuchs herzustellen.

Es liegt auf der Hand, dass, wenn die Fäden durch welche mit reflektierender Funktion ersetzt werden, die reflektierende Streuung natürlich ähnliche Streuverteilungsmerkmale zeigt.

Ferner ist es nicht immer notwendig, den Streifen durch Anordnung von Monofilamenten in einer einzigen Schicht herzustellen; die Symmetrie der Streuverteilung kann auch mit einer Struktur erreicht werden, bei der Monofilamente in einem Bündel übereinander gelegt sind.

Der einfachste Weg zum Erhalt solch eines Bündels besteht darin, einer großen Zahl von Monofilamenten, die gleichzeitig aus einer großen Zahl von Düsen der Monofilamentherstellungseinrichtung extrudiert werden, eine minimale Drehung mitzuteilen, so dass die Monofilamente miteinander in Kontakt gehalten und vereinigt werden können. Wenn ein Verschmelzungsverfahren hinzugefügt wird, wird das Bündel weiter stabilisiert. In diesem Fall wird die Drehung nicht mehr als einmal pro einer Länge, die dem Fünffachen des Durchmessers der Monofilamente entspricht, angewendet.

7. Ausführungsform

Wie in der 3. Ausführungsform wurde eine transparente Lichtstreuungsstruktur mit einer Dicke von etwa 1 mm hergestellt, und eine Vielzahl von Lamellen wurde gebildet, wobei die Richtung der Rücken für jeden kleinen Querschnitt geändert wurde, um eine Jalousie herzustellen Wenn die Lamellen geschlossen werden, übt immer einer der kleinen Querschnitte, entsprechend der täglichen Bewegung der Sonne, seine Streufunktion aus, so dass Sonnenlicht auf symmetrische Weise in Bezug auf eine Linie, die etwa senkrecht zur Oberfläche der Jalousie ist, gestreut wird.

8. Ausführungsform

Wie in der 3. Ausführungsform wurde eine transparente Lichtstreuungsstruktur mit einer Dicke von etwa 1 mm hergestellt, und wie in 6 dargestellt wurden Rücken auf jeder Seite der Struktur so ausgebildet, dass ihre Richtungen einander kreuzen. eine Vielzahl von Lamellen wurde unter Verwendung solcher Strukturen hergestellt, um eine Jalousie zu bilden. Wenn die Lamellen geschlossen sind, wird Sonnenlicht auf eine Weise in den Raum gestreut, die symmetrisch in Bezug auf eine Linie ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Jalousie ist, unabhängig von der täglichen Bewegung der Sonne.

9. Ausführungsform

Unter Verwendung der Lichtstreuungsstruktur der 3. Ausführungsform wurde ein Modell eines vertikalen optischen Kanals für ein sechsstöckiges Apartment hergestellt. Am Lichteinlass des Kanals wurden die Rücken so angeordnet, dass sie von Nord nach Süd horizontal verliefen, um für die Bewegung der Sonne von Osten nach Westen zu passen. In der Seitenfläche des Kanals wurden Fenster ausgebildet, um auf jedem Stockwerk Sonnenlicht in die Räume einzuführen, und Lichtstreuungsstrukturen gemäß der 3. Ausführungsform wurden so angebracht, dass ihre Rücken horizontal waren.

Ein Lichtfluss von einer Metallhalogenidlampe wurde angelegt, um die Bewegung der Sonne zu simulieren. Messungen der Lichtmenge, die an jedem Fenster erhalten wurde, zeigten, dass die oben genannte Streuungsstruktur im Vergleich zur herkömmlichen Streuungsplatte etwa die doppelte Lichtmenge liefert.

Ebenso ist ohne Weiteres zu erkennen, dass die Struktur auf verschiedene Oberlichtsysteme anwendbar ist. Das heißt, es ist möglich, Lichtübertragungssysteme, Reflexionssysteme oder beide Arten zu kombinieren, wobei ihre Streurichtungen verändert werden. Ferner geht aus den Ausführungsformen 7 und 8 ohne weiteres hervor, dass die Merkmale auf eine Abtrennung angewendet werden können.

10. Ausführungsform

Unter Verwendung von vier fluoreszierenden Röhren 25 mit hoher Luminanz und einem Durchmesser von 16 mm, durch Befestigen reflektierender Elemente auf der Rückseite und auf der Seite der Röhren und durch Befestigen der Lichtstreuungsstruktur 26 der 3. Ausführungsform auf der Vorderseite der Röhre wurde eine flächenförmige Lampe mit hoher Luminanz für eine Einstellung des inneren Rhythmus hergestellt. Was das reflektierende Element 27 auf der Rückseite jeder fluoreszierenden Röhre betrifft, so wurde eines mit einer elliptischen Querschnittsstruktur hergestellt wie in 7A dargestellt und ein anderes, das sich zur Lichtabgabeoberfläche (der Lichtstreuungsstruktur) öffnete, wie in 7B dargestellt, und die beiden wurden auf ihre Leistung untersucht. Bei beiden Prototypen lag der Luminanzwert bei einem Abstand von 5 m bei etwa dem doppelten des Werts, der durch eine herkömmliche Lichtstreuungsstruktur erhalten wurde, bei der eine Reihe von lentikularen Linsen parallel angeordnet sind. Wie in 2 dargestellt, verteilt die Lichtstreuungsstruktur der vorliegenden Erfindung selbst einen Lampenstrahl, der mit einem großen Einfallswinkel einfällt, symmetrisch in Bezug auf eine Linie, die zu ihm senkrecht ist, wodurch in der Entfernung die Lichtflussdichte in Lichtausgaberichtung höher ist als in der Umgebungsregion.

11. Ausführungsform:

Eine Lichtquelle, wie eine fluoreszierende Lampe, ist an einem Stirnende einer dünnen Beleuchtungseinrichtung angeordnet, und eine Lichtstreuungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf der Vorderseite angeordnet. Licht, das von vorne kommt und mit einem großen Einfallswinkel einfällt, wird durch die Lichtstreuungsstruktur auf symmetrische Weise gestreut und verteilt. Dadurch kann mehr von dem Strahl in Vorwärtsrichtung behalten werden als im Fall der Beleuchtung durch ein herkömmliches Randlichtsystem, unabhängig vom Einfallswinkel des Lichts von der Lampe, wodurch eine gleichmäßigere Luminanz in Vorwärtsrichtung über die gesamte Lichtausgabefläche behalten werden kann.

Wie in 8A dargestellt, wurde ein Lampengehäuse 28, das eine 21 W-Fluoreszenzlampe mit einem Röhrendurchmesser von 16 mm, hergestellt von Philips, an einer Längsseitenkante einer Beleuchtungseinrichtung von etwa 90 cm × 65 cm und 7 cm Dicke angebracht, und eine Lichtstreuungsstruktur 29 gemäß der 3. Ausführungsform wurde in der Lichtausgabefläche verwendet, wobei die Richtung der Rücken die gleiche war wie die Längsrichtung der fluoreszierenden Lampe. Als Ergebnis wurde eine Ausgabelichtmenge von 1300 lm von der Beleuchtungseinrichtung erhalten. Die gesamte Lichtflussmenge der Lampe ist 2100 lm, was bedeutet, dass etwa 70 % des Lampenstrahls ausgegeben werden. Die Illuminanz an der Lichtausgabefläche war maximal 1500 lx und minimal 2500 lx. Somit wurde eine sehr gleichmäßige Verteilung erreicht.

An der Innenseite des Rückseitenlichts dieser Beleuchtungseinrichtung war eine reflektierende Platte 30 so vorgesehen, dass der Abstand zwischen der reflektierenden Platte 30 und der Lichtausgabefläche allmählich abnimmt, wenn der Abstand vom Lampengehäuse 28 zunimmt.

Wie in 8B dargestellt, ist es außerdem möglich, eine plane Beleuchtungseinrichtung herzustellen, bei der eine Fluoreszenzröhre an jedem Stirnrand oder an einem Stirnrand angeordnet ist. 8C ist eine Schnittdarstellung des Abschnitts in der Nachbarschaft eines Stirnrands dieser planen Beleuchtungseinrichtung. Eine Fluoreszenzröhre 32 ist an einem Stirnrandabschnitt eines Rahmens 31 angeordnet, und Lichtstreuungsstrukturen 33 und 34, die die Lichtausgabeflächen darstellen, sind übereinander angeordnet und am Rahmen 31 befestigt. Wie bei der Lichtstreuungsstruktur der 3. Ausführungsform schließen die Lichtstreuungsstrukturen 33 und 34 dünne Platten mit einer großen Zahl von Rücken die auf beiden Seiten ausgebildet sind, ein, wobei die Richtungen der Rücken der beiden Lichtstreuungsstrukturen senkrecht zueinander sind. Im Rahmen 31 ist ein elliptischer reflektierender Körper 35 angeordnet, so dass er die fluoreszierende Röhre 32 umgibt, und ein flacher reflektierender Körper 36 ist mit dem elliptischen reflektierenden Körper 35 verbunden. Der Abstand zwischen dem reflektierenden Körper 36 und der Lichtausgabefläche nimmt ab, wenn der Abstand zur fluoreszierenden Röhre 32 zunimmt. Der Mittelpunkt der fluoreszierenden Röhre 32 ist etwas zur Rückseite des Brennpunkts 37 des elliptischen reflektierenden Körpers 35 versetzt. Ferner ist ein Vorsprung 38 am Oberflächenabschnitt des elliptischen reflektierenden Körpers 35 ausgebildet, der sich hinter der fluoreszierenden Röhre 32 befindet, und das Licht, das von der fluoreszierenden Röhre 32 nach hinten ausgestrahlt wird, wird vom Vorsprung 38 reflektiert, wodurch das Licht wirksam zur Vorderseite der fluoreszierenden Röhre 2 geht, d.h. in Richtung der Lichtausgabefläche oder des reflektierenden Körpers 36.

Aufgrund dieser Konstruktion wird eine dünne plane Beleuchtungseinrichtung verwirklicht, die eine hohe Lichtausgabeleistung und die Fähigkeit zur gleichmäßigen Oberflächenlichtausgabe aufweist.

Es ist auch möglich, dass die Lichtstreuungsstrukturen 33 und 34 jeweils Rücken nur auf einer ihrer Seiten aufweisen, wie in der 4. Ausführungsform. Anstelle der Verwendung der beiden Lichtstreuungsstrukturen 33 und 34 kann außerdem auch eine einzige Lichtstreuungsstruktur auf jeder Seite, an der Rücken so ausgebildet sind, dass sie einander kreuzen, verwendet werden, wie in der in 6 dargestellten 8. Ausführungsform. Es ist außerdem möglich, eine tuchartige Lichtstreuungsstruktur zu verwenden wie die der in 5 dargestellten 6. Ausführungsform.

12. Ausführungsform

Wie in 9A dargestellt, stehen zwei dreistöckige Gebäude 2 nebeneinander. In diesem Fall werden, wenn Sonnenlichtfluss 1 von der linken Seite kommt, ein Schattenabschnitt 3 aufgrund der Anwesenheit eines Gebäudes und innerhalb des Gebäudes Schattenabschnitte 4 aufgrund der Gebäudekonstruktion gebildet. Ebenso werden, wie in 9B dargestellt, im Gebäude Schattenabschnitte 4 gebildet, wenn der Sonnenlichtfluss 1 vertikal nach unten verläuft.

Angesichts dessen wird, wie in 9C dargestellt, eine Lichtstreuungsstruktur 5 der vorliegenden Erfindung über den beiden Gebäuden 2 vorgesehen. Die Lichtstreuungsstruktur 5 ist so ausgerichtet, dass die Rücken an ihrer Oberfläche im Wesentlichen parallel zu den gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Gebäude 2 sind. Wie in 9C und 9D dargestellt, wird der Sonnenlichtstrom 1 von der Lichtstreuungsstruktur 5 gestreut, und das gestreute Licht erreicht die Regionen oder Abschnitte, die herkömmlich im Schatten liegen. Es wird deutlich, dass die Schattenregionen, die in 9C und 9D schraffiert dargestellt sind, im Vergleich zu den Schattenregionen von 9A und 9B, in denen keine Lichtstreuungsstruktur 5 verwendet wurde, wesentlich kleiner sind. Wie in 9E dargestellt, ist es auch möglich, die Lichtstreuungsstruktur 5 am obersten Niveau der beiden Gebäude 2 vorzusehen.

13. Ausführungsform

Wie in 10A dargestellt, nimmt, wenn zusätzlich zu der Lichtstreuungsstruktur 5, die über zwei Gebäuden 6 vorgesehen ist, Lichtstreuungsstrukturen 7 zwischen den beiden Gebäuden 6 vorgesehen sind, die Menge des Lichtflusses, der den Innenräumen des Gebäudes 6 zugeführt wird, zu, wodurch der Anteil des Lichts, der ungenutzt bleibt, weiter verringert wird und die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung verbessert werden kann.

Wenn die Lichtstreuungsstruktur 7 horizontal zwischen den beiden Gebäuden 6 angeordnet wird wie in 10B dargestellt, wird ein großer Teil des Sonnenlichtflusses, der in die Lichtstreuungsstruktur 7 gelangt, den Innenräumen der beiden Gebäude 2 zugeführt.

14. Ausführungsform

Wie in 11A dargestellt, ist es möglich zu bewirken, dass Sonnenlichtfluss 1, der auf die Oberseiten von zwei Gebäuden 2 scheint, in Lichtstreuungsstrukturen 8 fällt, die jeweils über den Gebäuden 2 vorgesehen sind, um dadurch einen großen Teil des Lichts zwischen die Gebäude 2 zu lenken; ferner ist es möglich, eine Lichtstreuungsstruktur 9 zwischen den Gebäuden 2 und auf dem gleichen Niveau wie die Oberseiten der Gebäude 2 vorzusehen und zu bewirken, dass Lichtfluss nach unten geht, während er einer Streuung oder Brechung oder Verteilung oder eine Kombination aus Streuung und Brechung unterzogen wird.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, mehr Licht zwischen die beiden Gebäude 2 zu liefern als mit dem Verfahren, in dem nur eine Lichtstreuungsstruktur 5 verwendet wird, wie in 9C, 9D und 9E gezeigt.

Wie in 11B und 11C dargestellt, ist es dadurch, dass eine Lichtstreuungsstruktur 10 oder Lichtstreuungsstrukturen 10 unterhalb der Lichtstreuungsstruktur 9 und zwischen den Gebäuden 2 vorgesehen ist bzw. sind, möglich, eine noch größere Lichtflussmenge in die Gebäude 2 zu führen.

Wenn die oben beschriebenen Ausführungsformen auf die Zucht bzw. Aufzucht von Pflanzen in einem Gewächshaus angewendet werden, können die Gebäude 2 durch Kultivierungsregale oder große Pflanzen ersetzt werden; auch in diesem Fall ist es möglich, eine wesentliche Verbesserung des Sonnenlicht-Nutzungsfaktors und des Gewächshausraum-Nutzungsfaktors zu erhalten.

Wenn die Erfindung auf die Aufzucht oder auf ein Kultivierungsbecken von Algen oder Photosynthesebakterien angewendet wird, wird die Wasseroberfläche mit einer Lichtstreuungsstruktur abgedeckt, wodurch es möglich ist, die Reflexion des Lichts, das mit einem größeren Einfallswinkel auf die Wasseroberfläche fällt, an der Wasseroberfläche zu verringern, wodurch es möglich ist, mehr Licht ins Wasser einzuführen. In diesem Fall wird die Richtung der Rücken der Lichtstreuungsstruktur entsprechend dem Verwendungsort angepasst, so dass so viel Sonnenlicht wie möglich in das Wasser eingeführt werden kann.

Durch Vorsehen einer Lichtstreuungsstruktur oberhalb der Wasseroberfläche ist es außerdem möglich, Lichtfluss in einer bestimmten Wasserregion einzufangen und mehr Licht auf die Dinge zu lenken, die unter Wasser aufgezogen oder kultiviert werden. In diesem Fall ist es durch Abdecken der Oberfläche der bestimmten Wasserregion mit der Lichtstreuungsstruktur möglich, die Rate, mit der Licht in das Wasser gelangt, zu erhöhen. Außerdem ist es möglicht, eine Lichtstreuungsstruktur unter Wasser hinzuzufügen oder einen reflektierenden Körper vorzusehen, um dadurch eine Verbesserung des Sonnenlicht-Nutzungsfaktors zu erhalten.

15. Ausführungsform

Wie in 12A und 12B dargestellt, ist eine Lichtstreuungsstruktur 12 in der Nachbarschaft eines Solarzellenpanels 11 vorgesehen, und Sonnenlicht 1, das auf die Umgebung des Solarzellenpanels 11 gerichtet ist, wird durch Streuung oder Brechung oder Teilung oder eine Kombination von Streuung und Brechung von der Lichtstreuungsstruktur 12 auf dem Solarzellenpanel verdichtet, wodurch es möglich ist, die Leistungserzeugungsmenge der Solarzelle zu erhöhen.

Durch Verdichten des Sonnenlichts aus der Umwelt oder von künstlichem Licht auf die gleiche Weise wie in 12A und 12B ist es möglich, mehr Licht in einen bestimmten Bereich eines Raumes zu führen.

16. Ausführungsform

Herkömmliche Abtrennungen, die im Inneren verwendet werden, usw. bestehen aus nicht-streuenden Körpern, so dass sie Licht von draußen abschirmen. In einem Raum, der von solchen Abtrennungen begrenzt wird, sind daher häufig Beleuchtungseinrichtungen erforderlich, um den Lichtmangel auszugleichen. Wenn, wie in 13 dargestellt, eine Lichtstreuungsstruktur 5 gemäß der vorliegenden Erfindung als Abtrennung verwendet wird, ist es möglich, Licht in den Raum auf der Innenseite der Abtrennung zu holen, ohne eine spezielle Beleuchtungseinrichtung verwenden zu müssen.

Die Querschnittsstruktur der Lichtstreuungsstruktur ist nicht auf die in 1A und 1B dargestellte beschränkt. Beispielsweise ist es, wie in 14 dargestellt, auch möglich, eine Konstruktion zu übernehmen, bei der eine Anzahl von Rundstäben parallel auf einer dünnen Platte angeordnet sind, so dass sie einander berühren, und aneinander befestigt sind. Es ist auch möglich, Querschnittsstrukturen zu übernehmen wie in 15A bis 15I dargestellt.

Wie oben beschrieben, wird entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Lichtstreuungsstruktur bereitgestellt, die immer eine Streuverteilung zeigt, die in Bezug auf eine Achse in einer festen Richtung symmetrisch ist, unabhängig vom Einfallswinkel, und unter Verwendung dieser Struktur ist es möglich, verschiedene Lichtverteilungssteuerungen durchzuführen.


Anspruch[de]
Jalousie, die eine Vielzahl von Abschirmelementen einschließt, von denen jedes eine im Wesentlichen plattenartige oder folienartige Lichtstreuungsstruktur (26) aufweist, welche Licht überträgt oder reflektiert, und von der mindestens eine Oberfläche eine Anzahl von Rücken aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Querschnitt jedes Rückens der Lichtstreuungsstruktur (26), gesehen senkrecht zur Längsrichtung, im Wesentlichen aus einem Kreissegment besteht, wobei die Oberfläche jedes Rückens glatt genug ist, um keine nennenswerte unregelmäßig Lichtstreuung zu bewirken,

in einem Beugungsgittereffekt, der der parallelen Anordnung einer Zahl der Rücken zuzuschreiben ist, das Verhältnis der gebeugten Lichtmenge zur einfallenden Lichtmenge durch Auswahl des Umfangswinkels und des maximalen Durchmessers des Querschnitts jedes Rückens eingestellt wird,

wenn bewirkt wird, dass Licht auf die Oberfläche der Lichtstreuungsstruktur (26) fällt, die Projektion der Streuungsverteilung auf einer Ebene senkrecht zu sowohl der Längsrichtung der Rücken als auch der Oberfläche der Struktur unabhängig vom Einfallswinkel des Lichts im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die Normale am Einfallspunkt sind,

jedes Abschirmelement durch eine längsverlaufende Linie in zwei Abschnitte geteilt wird, eine Lichtstreuungsstruktur, die Licht reflektiert, in einem äußeren und aufwärts gerichteten Abschnitt jedes Abschirmelements bereitgestellt ist, so dass die Rücken senkrecht zur Längsrichtung des Abschirmelements verlaufen, die andere Lichtstreuungsstruktur, die Licht überträgt, in einem inneren Abschnitt jedes Abschirmelements bereitgestellt ist, so dass die Rücken parallel zur Längsrichtung des Abschirmelements sind, wodurch, wenn jedes Abschirmelement halb geschlossen ist, Sonnenlicht, unabhängig von der täglichen Bewegung der Sonne, in Bezug auf eine Linie, die senkrecht zu einer Ebene auf der Innenseite des Abschirmelements ist, symmetrisch in den Raum gestreut wird.
Jalousie nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

jedes Abschirmelement eine Lichtstreuungsstruktur (26) in Form eines Streifens oder eines Bündels aufweist, das aus einer Vielzahl von transparenten oder reflektierenden Fäden, die parallel zueinander angeordnet und miteinander verschmolzen oder verleimt sind, ausgebildet ist, wobei der Querschnitt jedes Fadens, gesehen senkrecht zu dessen Längsrichtung davon, rund ist und die Oberfläche des Fadens im Wesentlichen glatt genug ist, um keine unregelmäßige Streuung zu bewirken,

in einem Beugungsgittereffekt, der der engen Verbindung einer Vielzahl von Fäden zuzuschreiben ist, das Verhältnis der gebeugten Lichtmenge zur einfallenden Lichtmenge durch Auswahl der Dicke der Fäden eingestellt wird,

wenn bewirkt wird, dass Licht auf die Lichtstreuungsstruktur (26) fällt, die Projektion der Diffusionsverteilung auf eine Ebene senkrecht zu den Fäden mit Bezug auf die Normale am Einfallspunkt im Wesentlichen unabhängig vom Einfallswinkel des Lichts ist,

jedes Abschirmelement durch eine längsverlaufende Linie in zwei Abschnitte geteilt wird, eine Lichtstreuungsstruktur, die Licht reflektiert, in einem äußeren und aufwärts gerichteten Abschnitt jedes Abschirmelements bereitgestellt ist, so dass die Fäden senkrecht zur Längsrichtung des Abschirmelements verlaufen, die andere Lichtstreuungsstruktur, die Licht überträgt, in einem inneren Abschnitt jedes Abschirmelements bereitgestellt ist, so dass die Fäden parallel zur Längsrichtung des Abschirmelements sind, wodurch, wenn jedes Abschirmelement halb geschlossen ist, Sonnenlicht, unabhängig von der täglichen Bewegung der Sonne, in Bezug auf eine Linie, die senkrecht zu einer Ebene auf der Innenseite des Abschirmelements ist, symmetrisch in den Raum gestreut wird.






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