DE10162105A1 - Light for vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Lichtquelle und mindestens einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtleiteranordnung zur Führung des von der Lichtquelle abgestrahlten und in die Lichtleiteranordnung eingekoppelten Lichts in einer vorgegebenen Richtung zu einer Auskopplungsstelle (14a, 14b) sowie einer Lichtumlenkeirichtung in der Lichtleiteranordnung (10) zur Umlenkung und Aufspaltung des Lichts (16) aus der Abstrahlrichtung, wobei die Lichtumlenkeinrichtung als Ausnehmung in der Lichtleiteranordnung (10) ausgebildet ist und die Umlenkung durch Reflexion des Lichts (16) an den Seitenflächen (18) der Ausnehmung erfolgt, wobei die Seitenflächen der Ausnehmung einen Winkel alpha zwischen sich einschließen und der Winkel alpha kleiner 25 DEG ist.The invention relates to a lamp for vehicles, in particular motor vehicles, with a light source and at least one light guide arrangement assigned to the light source for guiding the light emitted by the light source and coupled into the light guide arrangement in a predetermined direction to a decoupling point (14a, 14b) and a light deflection device in the light guide arrangement (10) for deflecting and splitting the light (16) from the radiation direction, the light deflecting device being designed as a recess in the light guide arrangement (10) and the deflection taking place by reflection of the light (16) on the side surfaces (18) of the recess , wherein the side surfaces of the recess enclose an angle alpha between them and the angle alpha is less than 25 °.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einer Lichtquelle und mindestens einer der Lichtquelle zugeordneten Lichtleiteranordnung zur Führung des von der Lichtquelle abgestrahlten und in die Lichtleiteranordnung eingekoppelten Lichts in einer vorgegebenen Richtung zu einer Auskopplungsstelle sowie einer Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung zur Umlenkung und Aufspaltung des Lichts aus der Abstrahlrichtung, wobei die Lichtumlenkeinrichtung als Ausnehmung in der Lichtleiteranordnung ausgebildet ist und die Umlenkung durch Reflexion des Lichts an den Seitenflächen der Ausnehmung erfolgt, wobei die Seitenflächen der Ausnehmung einen Winkel α zwischen sich einschließen. The invention relates to a lamp for vehicles, especially motor vehicles with a light source and at least one assigned to the light source Light guide arrangement for guiding the light source radiated and into the light guide arrangement coupled light in a predetermined direction a decoupling point and a light deflection device in the light guide arrangement for deflection and splitting of light from the direction of radiation, the Light deflection device as a recess in the Optical fiber arrangement is formed and the deflection by reflection of the light on the side surfaces of the Recess is made, the side surfaces of the recess enclose an angle α between them.
Eine derartige Leuchte ist bereits aus der DE 197 39 173 A1 bekannt, die eine Signalleuchte für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge offenbart, mit einem Gehäuse, in dem mindestens eine Lichtquelle angeordnet ist, mit einem Lichtleiter, in dem das Licht in Richtung einer vorgegebenen Lichtaustrittsöffnung geführt ist, wobei dem Lichtauskopplungselement ein Lichtumlenkelement zugeordnet ist, das an seiner Vorderseite eine Vertiefung zur Umlenkung um ca. 90° und Aufteilung in zwei Schenkel des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts aufweist, wobei die Vertiefung als Kerbe mit Kerbflächen ausgebildet ist und die Kerbflächen zwischen sich einen Winkeln α einschließen. Such a lamp is already from DE 197 39 173 A1 known that a signal lamp for vehicles, in particular Motor vehicles disclosed with a housing in which at least one light source is arranged with a Light guide in which the light is directed towards a predetermined light exit opening is guided, the Light decoupling element assigned a light deflecting element is a recess on the front Redirection by approx. 90 ° and division into two legs of the has light emitted by the light source, the Recess is formed as a notch with notch surfaces and the notch surfaces enclose an angle α between them.
Insbesondere besteht die bekannte Anordnung aus einem Lichtleiter, in den Licht über eine Lichtquelle eingekoppelt wird, wobei der Lichtleiter einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt und wobei eine seiner Stirnseiten eine Kerbe aufweist. An den Seitenflächen des Lichtleiters, der hier als Lichtumlenkelement dient, sind im Bereich der Kerbe Lichtauskopplungselemente angebracht, die ebenfalls aus Lichtleitern bestehen, in die das Licht nach Auftreffen auf die Kerbflächen umgelenkt wird. Die Lichtauskoppelungselemente sind der sichtbare Teil der Leuchte. In particular, the known arrangement consists of a Light guide, into the light through a light source is coupled, the light guide one in Has essentially circular cross section and wherein one of its end faces has a notch. To the Side faces of the light guide, which here as Light deflecting element is used in the area of the notch Light decoupling elements attached, which also made Light guides exist in which the light strikes after the notch surfaces are deflected. The Light decoupling elements are the visible part of the Lamp.
Nachteilig bei derartigen Gestaltungen ist, dass hierbei an den Kerbflächen Licht verloren geht. Insbesondere bei Verwendung von sogenannten Prismen als Kerbflächen kann nicht alles Licht unter Totalreflexion umgelenkt werden. Vielmehr werden meistens nur noch 50% der Lichtausbeute nach der Umlenkung erzielt. A disadvantage of such designs is that in this case light is lost in the notched areas. Especially at Can use so-called prisms as notch surfaces not all light can be redirected under total reflection. Rather, mostly only 50% of the light output achieved after the redirection.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Leuchte bereitzustellen, bei der der Lichtverlust bei der Umlenkung weitestgehend vermieden ist und das Licht dennoch um 90° umgelenkt und gleichzeitig aufgespalten werden kann. It is therefore an object of the invention to provide a lamp To provide the loss of light when redirecting is largely avoided and the light nonetheless by 90 ° can be redirected and split at the same time.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei die Seitenflächen der Ausnehmung einen Winkel α zwischen sich einschließen und der Winkel α ≤ 25° ist. The invention solves this problem with a lamp with the Features of claim 1, wherein the side surfaces of the Recess an angle α between them and the angle is α ≤ 25 °.
Durch diesen besonders kleinen Winkel wird erreicht, dass annähernd alles Licht durch Totalreflektion umgelenkt wird. This particularly small angle means that almost all light is redirected by total reflection.
Insbesondere soll vorgesehen sein, dass der Winkel ≤ 20° und insbesondere dass α ≤ 15° ist. Insbesondere durch einen Winkel ≤ 15° kann die Lichtausbeute nach der Umlenkung und Aufspaltung auf annähernd 100% gesteigert werden. In particular, it should be provided that the angle ≤ 20 ° and in particular that α ≤ 15 °. In particular through a Angle ≤ 15 ° can increase the luminous efficacy after the deflection Splitting can be increased to approximately 100%.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtleiteranordnung zwei Arme umfasst, die die Lichtauskopplungsstellen beinhalten, die sich unter Einschluss des Winkels α und unter Ausbildung der Seitenflächen der Ausnehmung zu einem Arm vereinigen. In diesem Fall laufen die zwei Arme durch eine Biegung aufeinander zu, wobei die beiden Arme einen spitzen Winkel zwischen sich einschließen und dann zu einem einzigen Arm vereint werden. Insbesondere können die Arme tangential ineinander laufen bzw. tangentiell in einen Arm übergehen. It can be provided that the light guide arrangement has two Arms that contain the light decoupling points, which include the angle α and below Formation of the side surfaces of the recess into an arm unite. In this case the two arms run through one Bend towards each other with the two arms pointed Include angles between them and then to one single arm can be united. In particular, the arms run tangentially into one another or tangentially into one arm pass.
Auf diese Weise kann das Licht durch Totalreflexion umgelenkt werden. In this way, the light can be obtained through total reflection be redirected.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass als Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung ein optisch dichtes, aber transparentes Material dient. Insbesondere kann das Material im Spritzgussverfahren verarbeitet werden. It can also be provided that as Light deflection device in the light guide arrangement optically dense but transparent material is used. In particular, the material can be injection molded are processed.
Insbesondere kann als Lichtumlenkeinrichtung in der Lichtleiteranordnung ein Beamsplitter dienen. In particular, as a light deflection device in the Light guide arrangement serve a beam splitter.
Die Arme der Lichtleiteranordnung können sich hierbei zu einem Ring vereinigen, über den die Lichtabstrahlung erfolgen kann. The arms of the light guide arrangement can be closed unite a ring over which the light emission can be done.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass über den Beamsplitter die Lichteinkopplung "von hinten erfolgt", sodass die Lichteinkopplungsstelle bei einem Kfz- Scheinwerfer, bei dem sich die beiden Arme, die der Lichtauskopplung dienen, beispielsweise um einen Reflektor eines Abblendlichts oder um eine Linse eines PES- Scheinwerfers erstrecken und dort als Ring zu sehen sind, nicht gesehen werden kann. Die Lichteinkopplung in den Lichtleiter kann dann im Inneren des Scheinwerfers erfolgen, sodass der ohnehin knappe Bauraum in einem Scheinwerfer besser ausgenutzt werden kann. In particular, it can be provided that the Beam splitter the light coupling "takes place from behind", so that the light coupling point in a motor vehicle Headlight with the two arms that the Light coupling serve, for example around a reflector a low beam or around a lens of a PES Headlights and can be seen there as a ring, cannot be seen. The coupling of light into the The light guide can then be inside the headlight take place, so that the already tight space in one Headlights can be better used.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die beiden Arme der Lichtumlenkeinrichtung mit einer Krümmung aufeinander zulaufen, d. h., dass die Seitenflächen der Ausnehmung eine Krümmung aufweisen und keine geraden Flächen bilden. Die Seiten- also Umlenkflächen können jedoch auch konkex oder gerade statt konvav ausgebildet sein. Die Arme können dann insbesondere tangential ineinander laufen und sich insbesondere vereinigen. Basically, it can be provided that the two arms the light deflection device with a curvature on each other approach, d. that is, the side surfaces of the recess a Have curvature and do not form straight surfaces. The However, side or deflection surfaces can also be concave or be straight instead of convex. The arms can then in particular run tangentially into each other and themselves especially unite.
Die Lichtleiter können grundsätzlich verschiedene Querschnitte aufweisen. So können sie einen runden, einen ovalen oder auch einen beliebig eckigen Querschnitt aufweisen, wie beispielsweise einen rechteckigen oder fünfeckigen Querschnitt. The light guides can basically be different Have cross sections. So you can round one, one oval or any cross-section have, such as a rectangular or pentagonal cross section.
Die Auskopplung aus dem Lichtleiter des umgelenkten Lichts erfolgt über Auskopplungselemente, insbesondere Prismen, die beispielsweise in den beiden Armen, in jedem Fall jedoch im Bereich der Auskopplungsstelle der Lichtleiteranordnung angeordnet sind, wobei die Auskopplungselemente auf der Seite gegenüber der tatsächlichen Lichtaustrittsseite vorliegen. Das Licht wird dabei an den Prismen reflektiert bzw. unter Totalreflexion derart umgelenkt, dass es aus dem Lichtleiter austritt. Die Prismen zur Auskopplung können je nach Abstrahlcharakteristik einen verschiedenen Prismenwinkel und/oder eine unterschiedliche Prismenform, wie beispielsweise konkav, konvex oder eine Freiformfläche besitzen. The decoupling from the light guide of the deflected light takes place via coupling elements, in particular prisms, for example in both arms, in any case however in the area of the decoupling point of the Light guide arrangement are arranged, the Decoupling elements on the side opposite the actual light exit side. The light will thereby reflected on the prisms or under total reflection deflected such that it emerges from the light guide. The Prisms for decoupling can depend on Beam characteristics a different prism angle and / or a different prism shape, such as for example concave, convex or a free-form surface have.
Die Lichteinkopplung kann hierbei über alle möglichen Lampen bzw. lichterzeugenden Einheiten erzielt werden, beispielsweise über Glühlampen, Halogenlampen, LEDs, EL- Folie oder Gasentladungslampen. The coupling of light can be done in all possible ways Lamps or light-generating units can be achieved, for example via incandescent lamps, halogen lamps, LEDs, EL Foil or gas discharge lamps.
Die Lichteinkopplung kann dabei über einen Reflektor in einen Glas- oder Kunststofflichtleiter ausgeführt werden. Die Kunststofffaser wird dann an den eigentlichen Lichtleiter angekoppelt. In Fällen, in denen die Lichteinkopplung direkt in den Lichtleiter erfolgen soll, kann ein Infrarotfilter vorgesehen sein, um den Lichtleiter vor der Wärmestrahlung, die von dem Lichtelement ausgeht, zu schützen. The light can be coupled in via a reflector a glass or plastic light guide. The plastic fiber is then attached to the actual one Optical fiber coupled. In cases where the Light is to be coupled directly into the light guide, an infrared filter can be provided around the light guide before the heat radiation emitted by the light element to protect.
Es kann dabei vorgesehen, dass der Lichtquelle ein Reflektor zugeordnet ist, wobei der Focus des Reflektors im Wesentlichen an der Einkopplungsstelle in den Lichtleiter bzw. in die davor geschaltete Glasfaser liegt, um einen möglichst großen Lichtanteil der Lichtquelle in den Lichtleiter überführen zu können. It can be provided that the light source Reflector is assigned, the focus of the reflector in Essentially at the point of coupling into the light guide or in the glass fiber in front of it, by one The largest possible proportion of light from the light source in the To be able to transfer light guides.
Auf den Infrarotfilter bzw. die Vorschaltung einer geeigneten Glasfaser kann verzichtet werden, wenn die Lichtquelle so gestaltet ist, dass sie den Lichtleiter nicht zerstört. Hierzu eignen sich insbesondere LEDs. Die LED kann dabei direkt an das Ende eines Lichtleiters angesetzt werden, es kann jedoch auch, um die Einkopplungseffizienz zu verbessern, vorgesehen sein, dass man einen kleinen Reflektor auf die LED setzt, der mit dem Lichtleiter abschließt und die LED gegenüber der Umgebung abschirmt. Hierdurch wird sichergestellt, dass annähernd alles von der LED abgestrahlte Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird. On the infrared filter or the upstream one suitable glass fiber can be dispensed with if the Light source is designed to be the light guide not destroyed. LEDs are particularly suitable for this. The LED can go directly to the end of a light guide can be applied, but it can also be to the To improve coupling efficiency, it should be provided that you put a small reflector on the LED, which with the Light guide closes and the LED against the environment shields. This ensures that approximately all light emitted by the LED into the light guide is coupled.
Der aus transparentem Material bestehende Lichtleiter leitet dabei das Licht, sofern keine Auskopplungselemente vorgesehen sind, möglichst verlustfrei weiter. Mit Hilfe eines derartigen Lichtleiters können insbesondere beliebige langgestreckte Formen verwirklicht werden, die sich darüber hinaus beliebig innerhalb eines Scheinwerfers positionieren lassen. Die Verwendung von Lichtleiteranordnungen bietet daher ein ganz neues Spektrum an Designmöglichkeiten für die Gestaltung von Leuchten und insbesondere Kfz- Scheinwerfern. The light guide made of transparent material guides the light, provided there are no decoupling elements are provided, as lossless as possible. With help such a light guide can in particular any elongated forms can be realized that are above position anywhere within a headlight to let. The use of light guide arrangements offers therefore a whole new spectrum of design options for the design of lights and especially automotive Headlights.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Lichtleiter um den Scheinwerferreflektor bzw. die Projektionslinse bei PES-Modulen herumpositioniert sein können. Hierdurch wird eine interessante und ansprechende Optik bei Kraftfahrzeugen erreicht. In particular, it can be provided that the light guide around the headlight reflector or the projection lens PES modules can be repositioned. This will an interesting and appealing look Motor vehicles reached.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Anmeldungsunterlagen. Die Merkmale können einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander für die Erfindung wesentlich sein. Further features and advantages of the invention result from the other registration documents. The characteristics can individually or in any combination with each other for the Invention to be essential.
Dabei zeigen in schematischer Darstellung: The following are shown in a schematic representation:
Fig. 1 eine Lichtumlenkeinrichtung Fig. 1 shows a light deflection device
Fig. 2 einen Lichtleitring mit einer entsprechenden Lichtumlenkeinrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a light guide ring with a corresponding light deflection device according to FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine Lichtumlenkeinrichtung einer Lichtleiteranordnung, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Die Lichtumlenkeinrichtung besteht dabei aus einem Lichteinkoppelelement 12 sowie zwei Lichtauskoppelelementen 14a und 14b, die sich zu einem Ring schließen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Fig. 1 shows a light directing an optical fiber assembly which is designated generally by the reference numeral 10. The light deflection device consists of a light coupling element 12 and two light coupling elements 14 a and 14 b, which close to form a ring, as shown in FIG. 2.
Bei dem Lichtumlenkelement handelt es sich um einen sogenannten "Beamsplitter", der aus einem optisch dichten, aber transparenten Material realisiert ist. The light deflecting element is a so-called "beam splitter", which consists of an optically dense, but transparent material is realized.
Eine derartige Lichtumlenkeinrichtung kann für Leuchten eingesetzt werden, die als Begrenzungs- bzw. Blinklichtleuchten mit kreisförmigem, elliptischem Aussehen bzw. länglichem Aussehen realisiert werden sollen. Such a light deflection device can be used for lights are used as limitation or Flashing lights with circular, elliptical appearance or elongated appearance should be realized.
Der sogenannte Beamsplitter besteht aus den zwei Auskopplungsarmen oder -elementen 14a und 14b, die sich unter Einschluss eines Winkels α, der ≤ 15° ist, zu einem einzigem Arm, dem Lichteinkopplungselement 12, vereinigen. The so-called beam splitter consists of the two decoupling arms or elements 14a and 14b, which combine to form a single arm, the light coupling element 12 , including an angle α that is 15 15 °.
Ein Lichtstrahl, der mit 16 gekennzeichnet ist, kann mittels des Beamsplitters annähernd ohne Lichtverlust um 90° umbelenkt werden, wobei der Lichtstrahl 16 zunächst auf die Seitenflächen 18 der Ausnehmung auftrifft, die durch die Aufspaltung der Lichtleiteranordnung 10 in die zwei Arme 14a und 14b gebildet werden. Die Seitenflächen 18 besitzen dabei eine konkave Krümmung aus Sicht des Lichtstrahls. Die beiden Arme 14a, b vereinigen sich dabei tangential. Der Lichtleiter sowie seine einzelnen Bestandteile wie Lichtein- und -auskopplungselemente besitzt einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. A light beam, which is identified by 16, can be deflected by means of the beam splitter almost without loss of light by 90 °, the light beam 16 first striking the side faces 18 of the recess, which are split into two arms 14 a and 14 by the splitting of the light guide arrangement 10 b are formed. The side surfaces 18 have a concave curvature from the point of view of the light beam. The two arms 14 a, b unite tangentially. The light guide and its individual components such as light coupling in and coupling out elements have an essentially circular cross section.
Im Gegensatz zu einem Prisma mit einem Winkel von ca. 45° können bei der gezeigten Anordnung nicht lediglich 50% der Lichtausbeute weitergeleitet werden, sondern annähernd 100%. Der Strahl, der auf die Seitenflächen 18 auftrifft, wird dort unter Totalreflexion weitergeleitet und trifft dann auf eine der Wände der Auskopplungselemente 14a bzw. 14b, wo er wiederum unter Totalreflexion weitergeleitet wird. In contrast to a prism with an angle of approx. 45 °, not only 50% of the light yield can be transmitted in the arrangement shown, but almost 100%. The beam that strikes the side surfaces 18 is passed there under total reflection and then strikes one of the walls of the coupling elements 14 a and 14 b, where it is in turn passed on with total reflection.
Auf diese Weise kann eine Lichteinkopplung von hinten erfolgen, da lediglich die beiden Arme 14a und 14b durch eine Abdeckscheibe eines Scheinwerfers von Betrachter ersehen werden können. Die spätere Blickrichtung auf einen Scheinwerfer ist durch den Pfeil 20 angedeutet. In this way, light can be coupled in from behind, since only the two arms 14 a and 14 b can be seen by the observer through a cover plate of a headlight. The later viewing direction of a headlight is indicated by the arrow 20 .
Auf diese Weise kann eine Lichteinkopplung in den Lichtleiter 10 unabhängig von der Lichtabstrahlstelle erfolgen. In this way, light can be coupled into the light guide 10 independently of the light emission point.
Der Bauraum in einem Kfz-Scheinwerfer kann dann optimaler ausgenutzt werden und es wird insbesondere für die Lichteinleitung kein Platz im Reflektor des Hauptscheinwerfers benötigt, wodurch die Lichtausbeute und das Design des Hauptscheinwerfers beeinträchtigt werden. The installation space in a motor vehicle headlight can then be more optimal can be exploited and it will be especially for the Light introduction no space in the reflector of the Headlights needed, which increases the light output and the design of the main headlamp may be affected.
Fig. 2 zeigt nun eine Lichtleiteranordnung bestehend aus dem geschlossenen Ring, bei dem die beiden Lichtauskopplungselemente 14a und 14b zu einem einzigen Ring vereinigt sind und ebenfalls wiederum an der Stelle 22 in das Lichteinkopplungselement 12 übergehen. Fig. 2 shows a light guide arrangement consisting of the closed ring, in which the two light decoupling elements 14 a and 14 b are combined into a single ring and also in turn pass at point 22 into the light coupling element 12 .
Das Licht kann dann bei derartigen beispielsweise Begrenzungsleuchte unabhängig vom Ort der Lichtauskopplung über das Lichteinkopplungselement in die Lichtumlenkeinrichtung eingelenkt werden, wobei je nach Entfernung von der Lichtauskoppelungsstelle das Lichteinkopplungselement beliebig lang gewählt sein kann, da die Lichtleitung annähernd verlustfrei erfolgt. The light can then, for example, in such Position lamp regardless of the location of the light decoupling via the light coupling element in the Light deflection device can be deflected, depending on Distance from the light decoupling point Light coupling element can be chosen to be of any length, since the light conduction is almost lossless.
Der Lichtstrahl 16 wird dann über Reflexion an den Seitenflächen 18 umgelenkt und wird in die Lichtauskopplungselemente 14a bzw. 14b eingeleitet. In den Lichtauskopplungselementen 14a und 14b läuft er dann im Wesentlichen verlustfrei um, bis er auf ein Lichtauskopplungselememt, das beispielsweise in Form eines Prismas gestaltet sein kann und an der der Lichtauskopplungsseite gegenüberliegenden Seite des Lichtauskopplungselements 14a, b angeordnet ist, auftrifft. Unter Reflexion durch das Prisma tritt der Lichtstrahl 16 dann aus der Lichtauskopplungsseite, die der Sichtseite des Scheinwerfers entspricht, aus der Lichtleiteranordnung aus. The light beam 16 is then deflected via reflection on the side surfaces 18 and is introduced into the light decoupling elements 14 a and 14 b. In the light decoupling elements 14 a and 14 b it then runs essentially without loss until it strikes a light decoupling element, which can be designed, for example, in the form of a prism and is arranged on the side of the light decoupling element 14 a, b opposite the light decoupling side. Reflected by the prism, the light beam 16 then emerges from the light coupling arrangement, which corresponds to the visible side of the headlight, from the light guide arrangement.
Auf diese Weise können besonders ansprechende Begrenzungs- oder Blinkleuchten verwirklicht werden, die beispielsweise eine beliebige langgestreckte oder auch ringförmig geschlosssene Form aufweisen können. In this way, particularly attractive or turn signals are realized, for example any elongated or even circular can have a closed shape.
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