Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tageslichtsystem zur Montage im Bereich einer Fensterfläche eines Gebäudes, um das Tageslicht zur Innenraumbeleuchtung effizient zu nutzen.
Verschiedene Formen von Tageslichtsystemen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist in der
Ein ähnliches Lichtlenk- und Reflektorsystem für Tages-, Sonnen- und Kunstlicht ist in der
Aus der
Die Lichtumlenksysteme, wie vorhergehend zum Stand der Technik beschrieben, weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie trotz der Lichtumlenkung zu einer Blendung durch Tageslicht in den Innenraum führen können oder den Durchblick durch die Fenster vollständig versperren.
Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beleuchtungssystem zur Umlenkung von Tageslicht zu schaffen, welches in dem Innenraum eine möglichst blendfreie Beleuchtung durch Tageslicht ermöglicht, ohne als vollständige Blicksperre zu wirken. Der Betrachter soll insbesondere den Eindruck haben, er könne wie durch ein normales Fenster von innen nach außen sehen, wobei die Blendung insbesondere bei hoch stehender Sonne aber vermieden wird. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Tageslichtbeleuchtungssystem zur Montage im Bereich einer Fensterfläche gemäß Anspruch 1.
Das Tageslichtsystem ist erfindungsgemäß durch eine Vielzahl (vorzugsweise mehr als drei) von Lamellen in einem ersten Teilbereich gebildet, die vorzugsweise zur leichteren Herstellung auch identisch ausgebildet sein können. Die Lamellen sind in einem Abstand und in einem Winkel angeordnet, so dass eine direkte Durchsicht von innen nach außen ermöglicht wird. Durch die parallele Anordnung von Lamellen ist die Durchsicht in der Horizontalebene nahezu unbegrenzt um 180° möglich. In der Vertikalen ist aufgrund des Abstandes der Lamellen und der Lamellenform auch eine Durchsicht im begrenzten Winkelbereich möglich. Vorzugsweise liegen der obere Begrenzungswinkel zwischen +5° und +25°, insbesondere bei +15°, gegenüber der Horizontalen und der untere Begrenzungswinkel bei zwischen -55° und - 80°, insbesondere bei -68°, gegenüber der Horizontalen. In diesem Winkelbereich entsteht für den Betrachter von innen der Eindruck einer nahezu unbegrenzten Durchsicht durch das Tageslichtsystem, wie es eine Fensteröffnung auch ermöglichen würde.
Ferner sind die Lamellen im ersten Teilbereich mit zwei Arten von Reflexionsflächen ausgestattet, die so zusammenwirken, dass sie das Licht, welches aus einem definierten Raumwinkelbereich, der sich nur oberhalb der Horizontalen erstreckt, in den Innenraum lenken, wobei die Lichtabgabe nach der zweiten Reflexion in den Innenraum nur in einen Raumwinkelbereich oberhalb der Horizontalen erfolgt. Dadurch wird das Licht, welches von schräg oben auf das Tageslichtsystem außen auftrifft, auch nur zur indirekten Beleuchten an die Raumdecke des Innenraums weitergeleitet. Somit kann eine nahezu blendfreie Beleuchtung mit intensivem Tageslicht erzeugt werden, welches bei wolkenfreiem Himmel und einem hohen Sonnenstand von außen auf das Tageslichtsystem auftrifft.
Der Fachmann wird erkennen, dass sich durch die Wahl der Form und Ausrichtung der zwei Reflexionsflächen an jeder Lamelle und durch den Abstand der Lamellen zueinander, der Raumwinkelbereich, aus dem Licht von außen durch Zweifachreflexion nach innen umgelenkt wird, einstellen lässt. Generell ist die jeweils erste Reflexionsfläche in einem flacheren Winkel gegenüber der Horizontalen angeordnet als die zweite Reflexionsfläche. Der Abstand der Lamellen ist so gewählt, dass in vertikaler Richtung das obere Ende der ersten Reflexionsfläche immer noch unterhalb des unteren Endes der zweiten Reflexionsfläche der darüber angeordneten Lamelle liegt. Dadurch ist ein Durchblick durch die Lamellen in vertikaler Richtung gewährleistet, wobei die direkte Durchsicht zwischen den Lamellen in dem ersten Teilbereich vorzugsweise einen oberen Begrenzungswinkel von +15° und einen unteren Begrenzungswinkel von -68° jeweils gegenüber der Horizontalen umfasst. Der Fachmann versteht dabei, dass die Winkelbereiche vom Abstand der Lamellen und von der Tiefe der Lamellen in horizontaler Richtung abhängen und dadurch eingestellt werden können. Generell kann man sagen, dass bei Lamellen mit geringer vertikaler Tiefe der Abstand der Lamellen geringer gewählt wird als bei Lamellen mit großer vertikaler Tiefe, um die gleichen oberen und unteren Begrenzungswinkel für die direkte Durchsicht von innen nach außen zu erreichen. Der obere bzw. untere Begrenzungswinkel ist dabei durch diejenigen Strahlen definiert, die mit größtmöglicher bzw. geringstmöglicher Neigung durch das Tageslichtsystem gradlinig hindurchtreten können, ohne abgelenkt oder blockiert zu werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der definierte Raumwinkelbereich über der Horizontalen, aus dem einfallendes Licht an der jeweils ersten Reflexionsfläche wenigstens zum Teil zu der jeweils zweiten Reflexionsfläche der darüber liegenden Lamelle reflektiert wird, den Raumwinkelbereich von über +15° gegenüber der Horizontalen. Dies entspricht dem Winkelbereich, aus dem intensive Sonnenstrahlung bei wolkenfreiem Himmel und hochstehender Sonne auf das Tageslichtsystem eintrifft. Dadurch, dass das Licht aus diesem Bereich durch Reflexion in den Innenraum gelangt und wieder zur Raumdecke abgegeben wird, wird bei diesen Sonnenständen trotz der intensiven Lichtstrahlung eine Blendungen verhindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das auf den ersten Teilbereich des Tageslichtsystem von außen aus dem oberen Halbraum auftreffende Licht, zu einem Anteil von mehr als 50% von den Lamellen nach außen zurückreflektiert und/oder absorbiert. Dazu können Bereiche auf der Außenseite der Lamellen zwischen den außenliegenden Rändern der beiden Reflexionsflächen als absorbierende (insbesondere vertikale) Fläche ausgebildet sein oder als weitere Reflexionsfläche ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform wird das direkt durch das Tageslichtsystem tretende Licht soweit abgeschwächt, dass eine übermäßige Aufheizung des Innenraums vermieden werden kann.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen ist die erste Reflexionsfläche generell etwa horizontal, vorzugsweise mit einem Winkel zwischen 10° und 30°, insbesondere 20°, gegenüber der Horizontalen, angeordnet und die zweite Reflexionsfläche ist generell etwa vertikal, vorzugsweise mit einem Winkel zwischen 50° und 75°, insbesondere 62°, gegenüber der Horizontalen angeordnet. Die erste und zweite Reflexionsfläche an der Lamelle können gemäß bevorzugten Ausführungsformen einen Winkel zwischen 20° und 65° zueinander einschließen. Die Winkel der Reflexionsflächen sind dabei durch die Grade definiert, welche eine ggf. gekrümmte Reflexionsfläche am besten approximiert. Ferner sind alle Winkelangeben bezogen auf einen vertikalen Querschnitt senkrecht zu der Fensterfläche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Reflexionsfläche konkav gekrümmt ausgebildet. Die Krümmung kann als eine kontinuierliche Kurve ausgebildet sein oder die Krümmung kann durch einen mindestens zweiteiligen Polygonzug angenähert sein. Durch die konkave Krümmung lässt sich erreichen, dass das in den Innenraum reflektierte Licht nur in Winkeln oberhalb der Horizontalen und insbesondere bevorzugt in Winkeln von mehr als 20° gegenüber der Horizontalen nach oben abgegeben wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist ferner die zweite Reflexionsfläche eine S-förmige Biegung auf. Die Krümmung kann als eine kontinuierliche Kurve ausgebildet sein oder kann durch einen wenigstens dreiteiligen Polygonzug angenähert sein. Diese Krümmung sorgt einerseits für eine gleichmäßige Lichtverteilung in den Innenraum in Winkelbereiche oberhalb der Horizontalen. Andererseits bietet die gegenüber liegende Seite der S-förmig gebogenen zweiten Reflexionsfläche eine Absorptions- oder Reflexionsfläche des Tageslichtsystems nach außen. Die S-Form hat dabei den Vorteil, dass das von außen einfallende Licht, insbesondere bei niedrigen Sonnenständen, effektiv zurückreflektiert werden kann, ohne zwischen den Lamellen in den Innenraum zu gelangen. Die S-Form dient daher insbesondere dem Blendschutz bei niedrigen Sonnenständen, d.h. gegenüber Licht, welches aus horizontalen Richtungen auf das Tageslichtsystem auftrifft.
Der Vorteil der S-förmigen zweiten Reflexionsfläche ist insbesondere auch für die nachfolgend diskutierten bevorzugten Ausführungsformen gegeben, welche eine weitere Lamellensorte in einem zweiten unteren Teilbereich des Tageslichtsystems aufweisen.
Erfindungsgemäß weist das Tageslicht in einem zweiten Teilbereich der Fensterfläche, der unterhalb des ersten Teilbereichs liegt, weitere mit horizontaler Längserstreckung angeordnete Lamellen auf, die jeweils nur eine der zweiten Reflexionsfläche entsprechende Reflexionsfläche aufweisen. Die Lamellen im unteren zweiten Teilbereich der Fensterfläche dienen ähnlich wie die Lamellen im ersten oberen Teilbereich dem Blendschutz gegen aus dem oberen Halbraum einfallendes Licht. Andererseits weisen die Lamellen jedoch keine der ersten Reflexionsfläche entsprechende Reflexionsfläche der Lamellen im ersten Teilbereich auf, so dass kein Licht durch Zweifachreflexion in den Innenraum in Winkelbereichen oberhalb der Horizontalen umgelenkt wird. Durch die zwei verschiedenen Lamellenformen im oberen bzw. unteren Teilbereich der Fensterfläche tragen nur diejenigen Lamellen zur Indirektbeleuchtung über die Raumdecke bei, die im oberen Teilbereich angeordnet sind. Würden die Lamellen aus dem unteren Teilbereich ebenso Licht nach Reflexion an der ersten Reflexionsfläche nach oben abgeben, könnten Personen im Raum dadurch geblendet werden. Die Lamellen im unteren zweiten Teilbereich weisen daher keine erste Reflexionsfläche auf. Dies kann gemäß einer Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass die der ersten Reflexionsfläche entsprechende Fläche bei den Lamellen im zweiten Teilbereich geschwärzt ist, d.h. lichttechnisch inaktiv ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform fehlt die entsprechende Reflexionsfläche einfach gänzlich, indem die Lamellen im zweiten Teilbereich aus einem einfachen (vorzugsweise S-förmig gebogenen) Flachmaterial gebildet sind. Die zuletzt genannte Ausführungsform hat ferner den Vorteil, dass der untere Begrenzungswinkel, bis zu dem der direkte Durchblick durch das Tageslichtsystem ermöglicht wird, größer sein kann. Während für die Lamellen im ersten oberen Teilbereich eine untere Grenze von beispielsweise -75° erzielt werden kann, kann durch Weglassen der ersten Reflexionsfläche für die Lamellen im unteren zweiten Teilbereich der untere Begrenzungswinkel bis auf -85° erhöht werden. Dies entspricht auch dem natürlichen Blickwinkeln einer Person, die im Innenraum vor dem Tageslichtsystem steht. Die Person blickt entweder durch den unteren zweiten Teilbereich des Tageslichtsystems hindurch, um durch das Fenster eine Straße unterhalb des Gebäudes zu beobachten. Dabei ist von Vorteil, dass der untere Begrenzungswinkel für den direkten Durchblick bis -85° reicht. Wenn die Person jedoch in die Ferne oder nach oben blicken möchte, wird sie vorwiegend durch den oberen ersten Teilbereich des Tageslichtsystems blicken. Hier ist der untere Begrenzungswinkel weniger relevant. In diesem Teilbereich der Fensteröffnung ist vielmehr der oberen Begrenzungswinkel in direkten Durchblick von +15° relevant. Dieser obere Begrenzungswinkel hat den Vorteil, dass direktes Sonnenlicht von oben bei hohem Sonnenständen nicht zur Blendung führen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Teilbereich in einer Raumhöhe der Fensterfläche zwischen etwa 1 m und 2 m, insbesondere zwischen etwa 1,4 m und 1,8 m angeordnet. Dies entspricht etwa der Augenhöhe einer sitzenden oder stehenden Person, so dass sich die oben genannten Vorteile in Bezug auf die Winkelbereiche für den Blendschutz und die direkte Durchsicht durch das Tageslichtsystem in dem ersten bzw. zweiten Teilbereich ergeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Tageslichtsystems mit unterschiedlichen Lamellen im ersten und zweiten Teilbereich sind die Reflexionsflächen der Lamellen im zweiten Teilbereich derart ausgerichtet, dass alles Licht, welches von außen aus dem oberen Halbraum auftrifft, nach außen zurückreflektiert oder absorbiert wird. Dadurch wird Blendfreiheit erzielt. In dieser Ausführungsform ist insbesondere die S-förmige Gestaltung der zweiten Reflexionsfläche von Vorteil, weil durch die S-Form verhindert werden kann, dass Licht durch eine Einfachreflexion von außen nach innen durch den zweiten Teilbereich des Tageslichtsystems eindringen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Reflexionsflächen der Lamellen in dem ersten Teilbereich und/oder die Reflexionsfläche der Lamellen in dem zweiten Teilbereich einen Reflexionsgrad von wenigstens 50%, insbesondere von mehr als 60% auf. Hochreflektierende Reflexionsflächen erhöhen den Wirkungsgrad des Tageslichtsystems.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Reflexionsflächen der Lamellen im ersten Teilbereich und/oder die Reflexionsflächen der Lamellen im zweiten Teilbereich zur gerichteten Reflexion eingerichtet oder besitzen ein Streuverhalten mit einem Zehntelwinkel von 2 x 10° bis 2 x 20° und einem Halbwertswinkel von 2 x 5° bis 2 x 10°. Die gerichtete Reflexion erhöht ebenfalls den Wirkungsgrad des Tageslichtsystems. Ein geringes Streuverhalten ist jedoch akzeptabel und kann den Blendschutz sogar verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lamellen im ersten und im zweiten Teilbereich des Tageslichtsystems flexibel miteinander verbunden. Dadurch kann das Tageslichtsystem auch aufgerollt werden, um den Durchblick durch die Fensteröffnung auf Wunsch vollkommen freizugeben. Die Höhenangabe für die Grenze zwischen dem oberen ersten und unteren zweiten Teilbereich des Tageslichtsystems bezieht sich dabei auf das Tageslichtsystem, wenn es vollständig abgerollt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche insbesondere für starr angeordnete Tageslichtsysteme gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, sind die vertikalen Außenflanken der Lamellen als leuchtende Flächen ausgebildet. Beispielsweise kann eine OLED-Beschichtung (organic light emitting device) vorgesehen sein, um eine Nachtbeleuchtung des Gebäudes zu erzielen. Außerdem können Photovoltaikelemente auf den Außenseiten der Lamellen vorgesehen sein oder dekorative Farb- und/oder Musterbedruckungen auf der Außenseite vorgesehen sein, um das Gebäude dekorativ zu gestalten. Dabei ist es von Vorteil, dass das Tageslichtbeleuchtungssystem gemäß einiger Ausführungsformen vertikale Abschnitte auf der Außenseite aufweist, weil diese Abschnitte in den Fensteröffnungen von der Straßenhöhe auf der Außenseite des Gebäudes betrachtet als durchgängige Fläche erscheinen. Diese Abschnitte können daher zur Farb- und Musterbedruckung Verwendung finden, so dass von außen der Eindruck eines durchgängigen Musters entsteht, während von der Innenseite des Gebäudes Durchblick durch das Tageslichtsystem innerhalb der genannten Begrenzungswinkel trotzdem möglich ist.
Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen deutlich, die im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren erläutert werden. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
Bezug nehmend auf die
Das Tageslichtsystem umfasst im oberen Teilbereich Lamellen 2, welche jeweils zwei Reflexionsflächen 4 und 6 aufweisen. Die Reflexionsfläche 4 ist in einem Winkel von etwa 20° (in unterschiedlichen Ausführungsformen zwischen 10° und 30°) gegenüber der Horizontalen bei 0° angeordnet, wie in dem Querschnitt nach
Die Funktion der Reflexionsflächen 4 und 6 ist in den
Das Tageslichtsystem besitzt in einem zweiten unteren Teilbereich ferner eine zweite Sorte von Lamellen 8, die nur eine Fläche 10 aufweisen, die der Reflexionsfläche 6 der im oberen Bereich vorgesehenen Lamellen 2 entspricht. Die Fläche 10 kann ebenso wie die Reflexionsflächen 6 verspiegelt sein oder aus einem anderen reflektierenden oder lichtstreuenden Material gebildet sein. Ferner sind die auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehenen Flächen 12 reflektierend oder absorbierende ausgebildet. Die Lamellen 8 im unteren Teilbereich des Tageslichtsystems verfügen jedoch nicht über einen Abschnitt, welcher der ersten Reflexionsfläche 4 der Lamellen 2 im oberen Teilbereich des Tageslichtsystems entsprechen. Die funktionelle Wirkung der Lamellen 8 ist jeweils in dem Ausschnitt B der
Andererseits ermöglicht die Form der Lamellen 8 ohne die Reflexionsfläche 4 eine freie Durchsicht durch die Lamellen nach schräg unten. Dadurch ist es möglich, vom Innenraum durch die Lamellen 8 nach außen hindurchzusehen, wobei der untere Begrenzungswinkel für die freie Durchsicht etwa bei -75° liegt. Der Abstand der Lamellen 2 und 8 ermöglicht ferner eine direkte Durchsicht durch die Lamellen in etwa horizontaler Richtung und bis zu einem Winkel von etwa +15° nach oben. Dadurch entsteht für eine Person im Innenraum der Eindruck, dass sie durch das Tageslichtsystem von innen nach außen eine freie Sicht hat. Der Blickwinkel ist im Wesentlichen nur nach oben begrenzt. Dadurch wird jedoch die direkte Sonneneinstrahlung bei hoch stehender Sonne abgeschirmt, so dass auch keine Direktblendung entsteht.
Die Lamellen 8 des unteren zweiten Teilbereichs des Tageslichtsystems sind bis zu einer Höhe von etwa 1,60 m angeordnet. Darüber sind die Lamellen 2 mit der ersten Reflexionsfläche 4 vorgesehen. Die Höhe von 1,60 m entspricht etwa der Augenhöhe einer stehenden oder sitzenden Person im Innenraum.
Die Lamellen 2' im oberen Teilbereich des Reflektors ab einer Höhe von etwa 1,60 m sind im Querschnitt etwa dreieckförmig, wobei der obere Schenkel 4' der ersten Reflexionsfläche der ersten Ausführungsform entspricht. Der Schenkel 6' entspricht der zweiten Reflexionsfläche der Lamellen 2 der ersten Ausführungsform. Auf der nach außen gewandten Seite ist ein vertikaler Abschnitt 12' vorgesehen, der reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein kann.
Die Lamellen 8' im zweiten unteren Teilbereich des Tageslichtsystem weisen die gleiche Querschnittsform auf wie die Lamellen 2' im ersten oberen Teilbereich. Allerdings ist die der Reflexionsfläche 4' entsprechende Fläche 4" bei den Lamellen 8' geschwärzt, so dass sie lichttechnisch nicht aktiv ist. Dadurch entsteht der gleiche lichttechnische Effekt, wie bei der fehlenden erste Reflexionsfläche bei den Lamellen 8 in der ersten Ausführungsform.
In der
In den Ausführungsformen der Erfindung ist es ferner möglich, die Außenflächen 12 bzw. 12' der Lamellen für verschiedene gestalterische Möglichkeiten zu nutzen. Insbesondere bei der Ausführungsform nach
Die Tageslichtsysteme in den dargestellten Ausführungsformen können starr vor dem Fenster, zwischen den Fensterscheiben oder innerhalb der Fensterscheiben angeordnet werden. Ferner ist es auch möglich, die Lamellen des Tageslichtsystem flexibel miteinander zu verbinden. Beispielsweise können die in
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.