Prismenbeleuchtung

Prismenbeleuchtung ist die Verwendung von Prismen zur Verbesserung der Lichtverteilung in einem Raum. Sie wird üblicherweise zur Verteilung von Tageslicht eingesetzt und ist eine Form der anidolischen Beleuchtung .

Prismenleuchten waren von ihrer Einführung in den 1890er Jahren bis in die 1930er Jahre beliebt, als billige elektrische Lampen weit verbreitet wurden und Prismenleuchten aus der Mode kamen. Die Massenproduktion von Prismenleuchtensystemen endete um 1940 ^{[ 1 ]} , doch in den 2010er Jahren erlebten sie mit neuen Materialien eine Renaissance. ^{[ 2 ]}

Die Reaktion des menschlichen Auges auf Licht ist nicht linear : Eine Halbierung der Lichtstärke halbiert nicht die wahrgenommene Helligkeit eines Raumes, sondern lässt ihn nur geringfügig dunkler erscheinen. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Wird das Licht von den hellsten zu den dunkelsten Bereichen eines Raumes umverteilt, wirkt der Raum insgesamt heller, und mehr Fläche kann mit einer angenehmen und nützlichen Beleuchtung versorgt werden (siehe Vorher-Nachher-Bilder aus einem Artikel von 1899 weiter unten). Dadurch kann der Bedarf an künstlicher Beleuchtung reduziert werden.

Brechung und Totalreflexion in optischen Prismen können Lichtstrahlen ablenken. Diese Ablenkung des Lichts ermöglicht dessen Umverteilung.

Viele kleine Prismen können an ihren Kanten zu einer Platte zusammengefügt werden. Eine Prismenplatte ähnelt einer linearen Fresnel-Linse , wobei jedoch alle Prismen identisch sein können. Im Gegensatz zu einer Fresnel-Linse dient sie nicht der Fokussierung des Lichts, sondern der anidolischen Beleuchtung .

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  Ungleichmäßiges Licht von einem Fenster.
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  Dasselbe Licht, neu verteilt durch Prismenkacheln im Fenster.
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  Einzelnes Pendelprisma einer Gewölbeleuchte , das die Totalreflexion zeigt
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  Zwei verschiedene Anordnungen von Prismenplättchen zeigen deren unterschiedliche Lichtbrechung . Der Einfallswinkel des Lichts ist unterschiedlich, der Austrittswinkel des Lichts jedoch gleich (optimalerweise nahezu horizontal ^{[ 5 ]} ).

Deckprismen leiteten das Licht durch die oberen Decks von Schiffen und verteilten es auf den darunterliegenden Decks. Ähnlich wurden an Land Prismen in Straßenlaternen verwendet, um Keller und Gewölbe zu beleuchten.

Prismenförmige Fliesen wurden vertikal eingesetzt, üblicherweise als Oberlicht über einem Fenster oder einer Tür. ^{[ 6 ]} Sie wurden auch in feste und bewegliche Vordächer, Schrägverglasungen und Dachfenster integriert . Sie brechen das Licht nach oben, sodass es tiefer in den Raum eindringt, anstatt den Boden in Fensternähe zu beleuchten. ^{[ 5 ]}

Moderne Prismenpaneele sind im Wesentlichen eine Acrylversion der alten Glasprismen. Wie Glasprismen lassen sie sich auf verstellbaren Baldachinen montieren. ^{[ 7 ]} Kanalpaneele nutzen Schlitze, die das Licht nach innen reflektieren. Holografische optische Elemente können ebenfalls zur Lichtumlenkung eingesetzt werden. ^{[ 8 ] [ 7 ]}

Tageslichtlenkfolie (DRF) ist eine dünne, flexible, selbstklebende Folie, deren optische Schicht in der Regel aus Acryl besteht. Es gibt zwei Folienarten. Einige Folien sind mit winzigen Prismen versehen und bilden so eine flexible, selbstklebende Miniaturprismenplatte. Andere Folien weisen dünne, nahezu horizontale Öffnungen auf, die in das Acryl hineinragen oder es durchdringen; die Schlitze reflektieren das einfallende Licht nach oben. ^{[ 9 ] [ 2 ]} Die Lichtbrechung wird minimiert, um eine Verfärbung des Lichts zu vermeiden. ^{[ 2 ]} Die reflexionsbasierten Folien sind transparenter (beide sind transluzent) , lenken das Licht jedoch eher nach oben zur Decke als tiefer in den Raum. Brechungsbasierte Folien sind transluzent statt transparent, ermöglichen aber eine präzisere Steuerung der Richtung des austretenden Lichtstrahls; die Folie kann in verschiedenen Prismenformen hergestellt werden, um das Licht in unterschiedlichen Winkeln zu brechen.

Ältere Glaselemente wurden gegossen und konnten anschließend geschnitten und poliert werden. Prismenfliesen bestanden oft aus einzelnen Prismen, die mit Zink-, Blei- oder elektrolytisch glasierten Kupferstreifen verbunden waren (ähnlich den Methoden, die bei traditionellen europäischen Buntglasfenstern verwendet wurden ). ^{[ 1 ]} Gehwegprismen wurden als Einzel- oder Mehrfachprismenlinsen in einem Stück gegossen und in tragende Rahmen eingesetzt. Tageslichtumlenkende Folie besteht aus Acrylglas . ^{[ 10 ]}

Beschädigte Prismenfliesen können repariert werden, und da sie in Standardausführungen gefertigt wurden, gibt es einen Gebrauchtmarkt für Ersatzteile. Ersatzteile für einteilige Gussteile können in Auftrag gegeben werden. Geschwächte Prismenfliesen können mit verdeckten Stäben verstärkt werden, ähnlich wie bei Buntglas. ^{[ 1 ]}

Optimale Tageslichtnutzung in einem Raum durch Prismenbeleuchtung. Prismenkachel-Vordächer an der Außenseite lenken das Licht sanft über die Decke, sodass es tief in den Raum eindringt.

Die Prismenbeleuchtung wird nicht optimal genutzt. Die an der Innenseite der Fenster angebrachte Tageslichtumlenkfolie reflektiert das Licht scharf nach oben an die Decke und beleuchtet so hauptsächlich den Bereich direkt am Fenster.

Es wurden ausgeklügelte Systeme zur Beleuchtung verschiedener Raumtypen mit Prismenkacheln entwickelt. Im Allgemeinen bestand das Ziel darin, das vorhandene Licht nahezu horizontal durch den Raum zu lenken. ^{[ 5 ]} Ein Unternehmen vertrieb Kacheln mit neun verschiedenen Lichtbrechungsprofilen, die unterschiedliche Brechungswinkel erzeugten . ^{[ 11 ] [ 5 ]} Unterschiedliche Profile wurden häufig in verschiedenen Bereichen desselben Fensterflügels verwendet, teils um das Licht vertikal zu streuen, teils um es horizontal um Hindernisse wie Säulen herumzulenken. ^{[ 5 ]}

Prismenfliesen weisen mitunter aufwendige, kunstvolle Muster auf der Außenseite auf; Frank Lloyd Wright entwarf über vierzig verschiedene Prismenfliesen-Designs. ^{[ 12 ]}

Prismenbeleuchtung wirkt in hellen, offenen Räumen besonders effektiv. ^{[ 5 ]} Manche glauben, dass sie zum Trend weg von dunklen, unterteilten viktorianischen Interieurs hin zu offenen, hellen Räumen beigetragen hat. Durch das Entfernen oder Abdecken alter Prismen-Oberlichter entstehen oft charakteristisch hohe Werbeflächen über den Schaufenstern (siehe Abbildungen).

Tageslichtumlenkende Fensterfolien bestanden ursprünglich aus einer Umlenkfolie und einer blendungsreduzierenden Diffusionsfolie, die oft auf verschiedenen Innenflächen eines Doppelglasfensters angebracht waren ^{[ 2 ].} Mittlerweile sind jedoch integrierte Folien erhältlich ^{[ 13 ]} . Einige Tageslichtumlenkende Folien reflektieren das einfallende Licht mithilfe winziger, nahezu horizontaler Reflektoren nach oben. Bei hohem Sonnenstand wird das Licht dadurch stark gebrochen und zur Decke gelenkt, wo es das Tageslicht etwas tiefer in den Raum verteilt . ^{[ 9 ]} Andere Tageslichtumlenkende Folien brechen das Licht in jedem gewünschten Winkel und lenken es idealerweise nahezu horizontal in den Raum. Umlenkende Folien können als Alternative zu blickdichten Jalousien verwendet werden ^{[ 2 ] .}

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  Tageslichtnutzung in einem Laden mit Schaufenster durch Prismenfliesen-Oberlichter
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  Eine Außenansicht eines solchen Geschäfts ( Übersicht , Detailansicht )
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  Dasselbe Geschäft vor der Wiederherstellung der Prismenbeleuchtung, mit charakteristischer Proportionierung.
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  Ein Gebäude mit originalen Oberlichtprismen für die Läden
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  Zweistufige Lichtbrechung für die Kellerbeleuchtung
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  Das System dient zur Beleuchtung eines Verkaufsraums in einem Hohlweg. Die Decke und die Wand rechts sind Prismen.
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  Schema einer Prismenleuchte mit Ständerwand. Dieses System kann auch einen Keller ohne Hohlweg über einen Gehweg mit Tageslicht beleuchten.
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  Prismenglasdächer in einem Innenhof, die das nahezu senkrechte Licht seitlich in die Fenster lenken.
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  Ein Entwurf für einen Lichtschacht mit nach unten hin zunehmend größeren Prismenabdeckungen.
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  Platzsparende, konische Leuchte, die für die Verwendung mit Prismenbeleuchtung konzipiert ist.

• Anidolische Beleuchtung
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• Gewölbelicht
• Liter Licht
• Tageslichtumlenkfilm
• Glasbaustein