DE20113934U1

DE20113934U1 - Lichtelement

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Publication number: DE20113934U1
Application number: DE20113934U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2001-11-15
Anticipated expiration: 2011-08-24

Description

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Klaus-Michael Koch Otterkring 10 83253 Rimsting

KOM010802GDE-2/Fi 21. August 2001

Manfred Heeg Oberfeld 21 82319 Starnberg

Lichtelement

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Lichtelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Lichtelement ist aus der WO 00/20805 bekannt. Bei diesem Lichtelement wird eine Fresnellinse, beabstandet hinter einer lichtdurchlässigen Glasschicht, angeordnet.

Das Problem bei derartigen Anordnungen besteht darin, dass Fresnellinsen, die aus Kunststoff bestehen, zwar hoch präzise sind und damit einen hohen Wirkungsgrad haben, jedoch auf Grund des verwendeten Kunststoffmaterials instabil sind. Ferner sind je nach Art des Kunststoffmaterials die aus diesen gefertigten Fresnellinsen UV-empfindlich und trüben sich damit nach relativ kurzer Betriebsdauer ein. Andere Kunststoffarten sind weniger UV-empfindlich, erfüllen in aller Regel die Anforderungen an Brandschutzklassen, insbesondere der Brandschutzklasse DIN 4102 Bl, nicht.

Wird die Fresnellinse aus Glas gefertigt, ist sie zwar stabil und in der Regel UV-unempfindlich, jedoch ist die Fertigungsqualität deutlich geringer, sodass der Wirkungsgrad dieser Fresnellinsen niedriger ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lichtelement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das es ermöglicht, eine UV-unempfindliche und stabile Linsenanordnung zur Verfügung zu stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

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Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Lichtelement -ein zusätzlicher Träger vorgesehen ist, an dem die aus Kunststoff bestehende Fresnellinse angebracht ist, ergibt sich eine Verbundlinse, die einerseits auf Grund des verwendeten Trägers stabil und beschädigungsunempfindlich ist und dabei auf Grund der aus Kunststoff verwendeten Fresnellinsenschicht eine hochpräzise Ausbildung der Verbundlinse möglich macht, die überdies UV-unempfindlich ist. Ferner erfüllt das erfindungsgemäße Lichtelement problemlos die Anforderungen an Brandschutzklassen, insbesondere die Brandschutzklasse DIN 4102 Bl.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Die Kunststoff-Fresnellinse des erfindungsgemäßen Lichtelementes ist vorzugsweise als dünne Kunststoffschicht ausgebildet, deren Dicke bevorzugter Weise in einem Bereich von 1 bis 5 mm liegt.

Die Kunststoffschicht kann auf den Träger auflaminiert oder aufgeklebt werden, wozu vorzugsweise eine Verbindungsschicht, beispielsweise in Form eines Klebers, verwendet wird, der die unterschiedlichen Materialkonstanten, insbesondere den Ausdehnungskoeffizienten des Trägers und der Fresnellinse ausgleicht.

Die Fresnellinse kann beispielsweise aus Polyacryl oder Polycarbonat bestehen.

Als Träger kommen grundsätzlich Trägerplatten in Frage, die transparent sind und auf denen die Fresnellinse unmittelbar aufgebracht werden kann. Die Träger können aus demselben Material oder einem anderen Material als die Linse selber be-

stehen. Bevorzugter Weise können transparente und UV-unempfindliche Kunststoffe verwendet werden.

Ferner ist es möglich, als Träger Rahmen- oder Spannvorrichtungen zu verwenden, in denen Fresnellinse!! aus instabilen, biegeweichen Kunststoffmaterialien eingespannt werden können. Hierdurch entstehen membranähnliche Konstruktionen, die zum einen die gewünschten bevorzugten optischen Strukturen der Fresnellinse aufweisen und zum anderen hochstabil und extrem leicht zu bauen sind.

Ferner ist es möglich, Träger zu verwenden, in denen biegefeste, eine gewisse Eigensteifigkeit aufweisende Linsen eingespannt werden können, wobei dann eine definierte Wölbung erzielt wird, indem in geeigneter Art und Weise durch den Träger Schubkräfte auf die als Platte oder Membran ausgebildete Fresnellinse aufgebracht werden. Hierdurch ergibt sich ebenfalls eine sehr leichte und formstabile Konstruktion.

Die Fresnellinsen selber können aus extrem dünnen Materialien bestehen, wie z. B. Folien, auf die beispielsweise mittels Lackverfahren oder Heißprägeverfahren die fresnelltypischen optischen Strukturen aufgebracht werden können.

Der Vorteil dieser Art der Linsenherstellung ist vor allem in den sehr niedrigen Herstellungskosten und der hohen Fertigungspräzision zu sehen. Ferner können diese Verfahren auch für die Bearbeitung großer Mengen von Folien zum Einsatz kommen, welche einfach und Platz sparend von einer Rolle und wieder auf eine Rolle verarbeitet werden können.

Vorzugsweise bestehen die Folien, insbesondere aus Brand
schutzgründen, aus Fluorkunststoffen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er-findung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung des Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische stark vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtelementes,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtelementes, und

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtelementes.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtelementes 1. Das Lichtelement 1 weist einen Träger 2 auf, auf dem im Beispielsfalle eine Kunststoff-Fresnellinse 3 unmittelbar aufgebracht ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Fresnellinse 3 mittels einer Kleberschicht 4 auf dem Träger 2 befestigt, wobei die Kleberschicht 4 dazu in der Lage ist, die unterschiedlichen Materialkonstanten des Trägermaterials und des Kunststoffmateriales der Fresnellinse 3 auszugleichen.

Es entsteht somit eine Verbundlinse, die einerseits auf Grund des verwendeten Kunststoffmateriales für die Fresnellinse 3 hoch präzise ist und damit einen sehr hohen Wirkungsgrad hat und andererseits auf Grund des z. B. aus transparentem Kunststoff bestehenden Trägers 2 insgesamt stabil und beschädigungsunempfindlich ist. Weiterhin ist die Verbundlinse entsprechend der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtelements 1 UV-unempfindlich und

erfüllt zumindestens die meisten Anforderungen an die unterschiedlichen Brandschutzklassen, insbesondere die Brandschutzklasse DIN 4102 Bl.

Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lichtelementes 1 sind zwei Licht- bzw. Sonnenstrahlen S dargestellt, die durch die Fresnellinse 3, z. B. auf ein Photovoltaikelement 5 oder einen thermischen Kollektor, z. B. Vakuumrohre, fokussiert werden.

In Fig. 2 ist die zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtelementes 1 dargestellt, das im Beispielsfalle eine Fresnellinse 3 aufweist, die aus biegeweichem bzw. schlaffem Kunststoffmaterial ohne Eigenstabilität besteht.

Die Fresnellinse 3 ist in einen als Spannrahmen ausgebildeten Träger 2 eingespannt und weist die fresnelltypischen optischen Strukturen auf, die symbolisch durch die Linien 6 in Fig. 2 dargestellt sind.

Bei dieser Ausführungsform wird ein extrem leichtes Lichtelement 1 in Form eines Linsensegels bzw. einer Linsenmembrane geschaffen, das seine Eigenstabilität durch den Spannrahmen 2 und die in diesem vorgespannte Fresnellinse 3 erhält.

In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtelementes 1 dargestellt, bei dem die Fresnellinse 3 in einem Träger 2 unter Aufbringung von Schubkräften zur Erzeugung einer definierten Linsenwölbung eingebracht ist. Der Träger 2 weist im Beispielsfalle zwei parallel zueinander angeordnete Trägerholme 7 und 8 auf, die an ihren beiden Enden über Spannvorrichtungen 9 bzw. 9' zur Aufbringung der genannten Schubkräfte vorgespannt sind. Die

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Spannvorrichtungen 9 bzw. 9' können beispielsweise aus einem Seil 10 bzw. 10' und einem Spannschloss 11 bzw. II¹ bestehen.

Claims

1. Lichtelement (1)

- mit einer Fresnellinse (3),

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Fresnellinse (3) aus Kunststoff besteht und

- dass die Kunststoff-Fresnellinse (3) an einem Träger (2) angebracht ist, der aus demselben oder einem anderen Material als die Fresnellinse (3) besteht.

2. Lichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinse (3) auf den Träger (2) auflaminiert ist.

3. Lichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinse (3) auf den Träger (2) aufgeklebt ist.

4. Lichtelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht. (4) unterschiedliche Materialkonstanten, insbesondere den Wärmeausdehnungskoeffizienten, zwischen Trägermaterial und Kunststoffmaterial der Fresnellinse (3) ausgleichen.

5. Lichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinse (3) als Kunststoff-Folie ausgebildet ist.

6. Lichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinse (3) aus Polyacryl oder Polycarbonat besteht.

7. Lichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) und die Fresnellinse (3) zum Zwecke einer linearen Lichtkonzentration flächig ausgebildet sind.

8. Lichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) und die Fresnellinse (3) zum Zwecke einer punktförmigen Konzentration punktförmig ausgebildet sind.

9. Lichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinse (3) als biegeweiche Folie ausgebildet ist und dass der Träger (2) als Rahmen oder Spannvorrichtung ausgebildet ist, in dem die Fresnellinse (3) durch Aufbringung von Zugkräften eingespannt ist.

10. Lichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnellinse (3) als selbsttragende Folie ausgebildet ist, die unter Aufbringung von Schubkräften zur Erzeugung einer definierten Linsenwölbung in den Träger (2) eingespannt ist.