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Die
Erfindung betrifft eine Scheinwerferanordnung umfassend mindestens
eine Lichtquelle sowie mindestens einen der Lichtquelle zugeordneten Lichtabschlusskörper, wobei
der Lichtabschlusskörper
einen Lichtauskoppelquerschnitt besitzt, dessen Form der zu erzeugenden
Lichtverteilung entspricht. Auf diese Weise wird eine erste Lichtverteilung
durch den Lichtauskoppelquerschnitt erzeugt. Eine derartige Lichtverteilung
kann beispielsweise ein Abblendlicht sein.
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Aus
der
DE 41 39 267 A1 ist
ein Scheinwerfer für
Kraftfahrzeuge bekannt mit folgenden Merkmalen: Mindestens zwei
Lichtquellen in einem Scheinwerfer, die als Lichtaustrittsflächen mindestens
eines Lichtleiters ausgebildet sind, einer Linse in dem Scheinwerfer,
die das Licht von allen Lichtaustrittsflächen abbildet, einer transparenten
Abschlussscheibe, die den Scheinwerfer abschließt, einer Lichtscheibe und
einer lichtstreuenden, die Breite der Abbildung beeinflussenden
Optik, ein die Höhe
der Abbildung beeinflussendes Prisma und eine Bewegungseinrichtung,
die die Lichtscheibe oder das Prisma in den Strahlengang zwischen
den Lichtaustrittsflächen
und der Linse bewegt. Auf diese Weise soll ein Scheinwerfer bereitgestellt
werden, der einfach und kostengünstig
herstellbar ist, das erzeugte Licht bestmöglich ausnutzt und auf einfache
Weise bei Verwendung nur einer Linse alternativ unterschiedliche
Beleuchtungsfunktionen erzeugen kann.
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Nachteilig
bei einem derartigen Scheinwerfer ist jedoch, dass zusätzlich zur
Linse eine Streuscheibe beziehungsweise ein Prisma zur Erzeugung
der Lichtverteilung notwendig ist, wodurch die Effizienz des Systems
um ca. 10 % reduziert wird.
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Ein
weiterer Scheinwerfer mit verschiedenen Lichtverteilungen, zum Beispiel
Abblendlicht und Fernlicht, realisiert beispielsweise die
DE 102 04 481 A1 ,
wobei hierzu keine zusätzlichen
Teile wie Streuscheibe oder Prisma benötigt werden. Stattdessen sind
hier über
eine Auswahl mindestens eines Lichtabschlusskörpers verschiedene Lichtverteilungen
realisierbar. Dabei liefern die verschiedenen Lichtabschlusskörper verschiedene
Lichtabbildungen, die in Kombination miteinander oder auch jede
einzeln eine entsprechende gewünschte
Lichtverteilung ergeben können.
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Es
ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Scheinwerferanordnung bereitzustellen,
die mindestens zwei Lichtfunktionen beziehungsweise Lichtverteilungen
erzeugen kann, wobei die mindestens zwei Lichtfunktionen mittels
eines einzelnen Lichtabschlusskörpers
realisierbar sind.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Scheinwerferanordnung gemäß Anspruch 1, bei der ein um eine
Schwenkachse verschwenkbares oder verschiebbares Spiegelelement
vorgesehen ist, das in Lichtabstrahlrichtung vor den Lichtauskoppelquerschnitt
geschwenkt oder geschoben werden kann und diesen hinsichtlich des
nicht verdeckten Teils spiegelt zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung.
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So
kann insbesondere vorgesehen sein, dass durch eine derartige Scheinwerferanordnung ein
unterstützendes
Fernlicht aus einem Abblendlicht generiert werden kann. Dabei besitzt
für die
erste Lichtverteilung der Lichtauskoppelquerschnitt im Wesentlichen
die Form und Kontur sowie Ausrichtung der zu erzeugenden Lichtverteilung.
Insbesondere im Rahmen eines Abblendlichtes besitzt diese eine asymmetrische
Hell-Dunkel-Grenze,
nämlich
mit einem horizontalen Verlauf der Hell-Dunkel-Grenze im Bereich
der Gegenfahrbahn und einem Anstieg um 15° im Bereich des rechten Fahrbahnrandes
bei Rechtsverkehr. Soll nun eine Fernlichtleuchtenfunktion durch
denselben Lichtabschlusskörper
erzielt werden, so muss die Asymmetrie des 15°-Anstiegs beseitigt werden und
eine symmetrische Lichtverteilung erzeugt werden und, soweit möglich, darüber hinaus
die Hell-Dunkel-Grenze angehoben werden. Diese Beseitigung der Asymmetrie
erfolgt über
die Verschwenkung beziehungsweise die Verschiebung eines Spiegelelementes
in den Strahlengang des Lichtabschlusskörpers und zwar so, dass das
Spiegelelement in Lichtabstrahlrichtung hinter dem Lichtabschlusskörper angeordnet
ist und so die Abstrahlung beispielsweise des Bereiches verhindert,
der den 15°-Anstieg
erzeugt. Der übrige
Lichtabschlusskörper
wird darüber
hinaus durch das Spiegelelement so gespiegelt, dass nachfolgend
in Lichtabstrahlrichtung eine symmetrische Lichtverteilung sichtbar
wird.
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Auf
diese Weise kann eine unterstützende Fernlichtfunktion
aus dem Abblendlicht erzeugt werden und so mehr Licht in der Fernlichtfunktion
zur Verfügung
gestellt werden.
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Hierzu
kann generell vorgesehen sein, dass das Spiegelelement wenigstens
die Hälfte
des Lichtauskoppelquerschnitts des Lichtabschlusskörpers verdeckt,
wenn es vor denselben geklappt beziehungsweise geschoben ist. Insbesondere
kann es vorgesehen sein, dass es bei einem Lichtabschlusskörper mit
asymmetrischer Hell-Dunkel-Grenze
den Teil abdeckt, der den horizontalen Teil der Hell-Dunkel-Grenze
erzeugt.
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Eine
besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, sofern das Spiegelelement
eine senkrechte beziehungsweise vertikal verlaufende Schwenkachse
aufweist, wobei das Spiegelelement eine oben beschriebene Breite
besitzt, dass wenigstens die Hälfe des
Lichtabschlusskörpers
im vor denselben geklappten Zustand verdeckt wird und eine derartige Länge in Lichtabschlussrichtung
besitzt, dass durch das Spiegeln der verbleibenden freien Fläche des Lichtabschlusskörpers optisch
ein Lichtabschlusskörper
entsteht, der hinsichtlich seiner Geometrie der noch freien Hälfte entspricht.
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Darüber hinaus
kann vorgesehen sein, dass in Lichtabstrahlrichtung hinter dem Lichtauskoppelquerschnitt
eine Projektionslinse angeordnet ist, die das aus dem Lichtauskoppelquerschnitt
austretende Licht projiziert und entweder in eine divergierende, konvergierende
oder parallel gerichtete Strahlung transformiert.
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Neben
dem Spiegelelement kann erfindungsgemäß ein weiteres in den Strahlengang
verschwenk- oder verschiebbares optisches Element vorgesehen sein,
wobei dieses optische Element beispielsweise eine oder mehrere Linsen,
insbesondere Zylinderlinsen umfassen kann, die in dem Bereich, der
nicht durch das Spiegelelement verdeckt ist, in dem Strahlengang
des Lichtabschlusskörpers
angeordnet sein können.
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Dabei
kann die Längsachse
der Zylinderlinsen, die in der Regel durch Halbzylinder gebildet
werden, in vertikaler Richtung verlaufen.
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Das
optische Element kann dabei insbesondere mit dem Spiegelelement
derart verbunden sein, dass die Verschwenkung oder Verschiebung
durch den gleichen Verschwenk- oder Verschiebemechanismus erfolgen
kann. Auf diese Weise kann eine Vereinfachung des Umschaltmechanismus
herbeigeführt
werden.
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Als
weitere Alternative kann vorgesehen sein, dass als Spiegelelement
ein oder mehrere Lichtleiter vorgesehen sind. Ein derartiger Lichtleiter kann
zum einen als Spiegel dienen, aber auch Licht durchlassen und zum
anderen Linsenoptiken integrieren. Insbesondere kann bei der Verwendung
eines Lichtleiters beziehungsweise mehrerer Lichtleiter als Spiegelelemente
vorgesehen sein, dass diese vollständig die Lichtauskoppelfläche überdecken,
so dass gleichzeitig die beiden Seiten des Lichtauskoppelquerschnitts
gespiegelt werden können,
so dass annährend
keine, Lichtverluste auftreten. Darüber hinaus kann ein Lichtleiter
als Spiegel gleichzeitig integral eine oder mehrere optische Elemente,
insbesondere Linsen, aufweisen, die integral mit diesem verbunden
sind und durch Bearbeitung des Glasfaserendes des Lichtleiters entstehen.
Hierdurch kann die Herstellung der Gesamtoptik noch weiter vereinfacht werden.
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Insbesondere
können
die Lichtleiter geteilt beziehungsweise es können mehrere separate Lichtleiter
verwandt werden, wobei, insbesondere sofern die erste Lichtfunktion
eine Abblendlichtfunktion ist, vorgesehen sein kann, dass die Grenzlinie
zwischen den Lichtleiterelementen im Bereich des Knicks liegt, also
in dem Bereich, in dem die horizontale Hell-Dunkel-Grenze endet
und der 15 °-Anstieg
beginnt.
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Dabei
können
generell entsprechende Linsen eine sogenannte Kissenoptik aufweisen,
das heißt
eine konvexe Form, wobei mehrere Linsen nebeneinander angeordnet
sind.
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Schließlich kann
vorgesehen sein, dass der Lichtabschlusskörper über einen Lichtleiter mit der Lichtquelle
gekoppelt ist. Der Lichtquelle kann hierbei ein Reflektor zugeordnet
sein, der das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht bündelt und
auf eine Lichteinkoppelfläche
entweder des Lichtleiters oder unmittelbar des Lichtabschlusskörpers leitet.
Der Lichtabschlusskörper
kann dabei aus PC oder PMMA sowie weiteren Kunststoffmaterialien,
aber auch aus Glasfaser oder Glas gebildet sein. Je nach verwendeten
Materialien muss oder kann ein Wärmeschutzfilter
vorgeschaltet werden. Das Gleiche gilt im Wesentlichen für die Materialien,
die für
einen vorgeschalteten Lichtleiter als Spiegelelement verwendet werden
können.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen,
die in der Zeichnung dargestellt sind.
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Dabei
zeigen:
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1 eine erste Ausgestaltung der Erfindung
in schematischer Darstellung;
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2 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
in schematischer Darstellung;
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3 eine weitere alternative Ausgestaltung der
Erfindung in schematischer Darstellung; und
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4 Alternativen
zur Gestaltung gemäß 3.
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1 zeigt in der oberen Darstellung a) eine schematische
Ansicht auf der linken Seite in einer Sicht von oben und auf der
rechten Seite in einer Sicht von vorne (jeweils in der Einbaulage
betrachtet), wobei das Spiegelelement hier in der Position ist, die
es während
der Abstrahlung der ersten Lichtfunktion einnimmt. In der unteren
Darstellung b) wird dann die Position für die zweite Lichtfunktion
gezeigt.
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Eine
Scheinwerferanordnung gemäß der Erfindung
umfasst dabei mindestens eine Lichtquelle (nicht dargestellt), wobei
das Licht der Lichtquelle über
einen Reflektor gebündelt
und in einen Lichtleiter 12 eingeleitet wird, der an seinem
in Lichtauskoppelrichtung weisenden Ende einen Lichtabschlusskörper aufweist,
wobei im vorliegenden Fall der Lichtabschlusskörper durch den Lichtleiter 12 gebildet
ist und mit 14 bezeichnet ist und der Lichtabschlusskörper 14 eine
Lichtauskoppelfläche 16 besitzt.
Aus der Lichtauskoppelfläche 16 treten
Lichtstrahlen 18 in Lichtabstrahlrichtung aus. Der Lichtauskoppelfläche 16 nachgeschaltet
ist eine Projektionslinse 20, die die Lichtstrahlen entsprechend
der späteren
Lichtverteilung richtet, das heißt parallelisiert oder divergiert
beziehungsweise konvergiert.
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Wie
der rechten Ansicht von Darstellung a) entnommen werden kann, besitzt
die Lichtauskoppelfläche 16 eine
Querschnittsform, die der späteren zu
erzeugenden Lichtverteilung entspricht. So umfasst die Lichtauskoppelfläche 16 einen
rechteckigen Anteil, der der Erzeugung der horizontalen Hell-Dunkel-Grenze
eines Abblendlichtes dient. Darüber
hinaus weist die Lichtauskoppelfläche noch einen dreieckigen
Anteil auf, der der Erzeugung des 15°-Anstiegs der Lichtverteilung
am rechten Fahrbahnrand zur besseren Ausleuchtung an demselben dient.
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Auf
diese Weise kann eine bezüglich
einer Mittelebene auf einem Projektionsschirm unsymmetrische Lichtverteilung
erzeugt werden. Die Mittelebene auf einem Projektionsschirm, der
von einem derartigen Scheinwerfer bestrahlt wird, wird in der Regel als
Linie angegeben, die mittig auf der eigenen Fahrbahn liegt und mit
H-H bezeichnet wird. Darüber
hinaus existiert noch eine vertikale Mittelebene, die mit V-V bezeichnet
wird und mit der Linie H-H einen Schnittpunkt bildet. Der Knick
in der Hell-Dunkel-Grenze vom horizontalen Profil zum 15°-Anstieg verläuft dabei
im Wesentlichen durch den HV-Punkt beziehungsweise liegt 1–2° unterhalb
des HV-Punktes, jedoch auf der vertikalen Mittelebene. Weiterhin ist
ein Spiegelelement 22 vorgesehen, das um eine Schwenkachse 24 verschwenkbar
ist und zwar in der Gestalt, dass es bei Abstrahlung einer ersten
Lichtfunktion durch die Scheinwerferanordnung außerhalb des Bereichs der Lichtauskoppelfläche 16 angeordnet
ist.
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Die
untere Darstellung b) zeigt nun die Konfiguration für die Lichtabstrahlung
der zweiten Lichtverteilungsfunktion, wobei das Spiegelelement 22 hier
um die Verschwenkachse 24 so verschwenkt worden ist, dass
sich das Spiegelelement 22 nun vor der Lichtauskoppelfläche 16 befindet
und diese insoweit verdeckt, dass die Lichtauskoppelfläche hinsichtlich
ihres rein rechteckigen Teils vollständig von vorne betrachtet abgedeckt
ist, wie es in der Darstellung (ii) der Darstellung b) gezeigt ist.
Hinsichtlich der Länge
der verspiegelten Fläche 26 des
Lichtabstrahlelementes ist dieses so ausgestaltet, dass am Ende eine
symmetrische Darstellung der Lichtabschlussfläche hinsichtlich des nicht
abgedeckten Teils erzeugt wird, die in Darstellung (iii) gezeigt
ist. Dabei treffen dann die Lichtstrahlen 18 auf das Spiegelelement
und werden von diesem reflektiert, wohingegen Lichtstrahlen, die
aus dem lediglich horizontalen Teil des Lichtabschlusskörpers 16 austreten,
abgeschirmt werden.
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Wie
Darstellung (iii) entnommen werden kann, entsteht so eine spiegelsymmetrische
Lichtverteilung, die allerdings aufgrund der Abblockung eines Teils
der Lichtabstrahlung gewisse Lichtverluste hinnehmen muss. Durch
die Spiegelung des Anteils mit dem 15°-Anstieg wird erreicht, dass
sowohl der rechte Fahrbahnrand als auch die Gegenfahrbahn nun weiter
ausgeleuchtet werden. Lediglich im Bereich der Mitte der eigenen
Fahrbahn bestehen Ausleuchtungsmängel.
Ein derartiges Fernlicht kann hierbei als Zusatzfernlicht aus dem
Abblendlicht erzeugt werden, um mit einem Scheinwerfer, der ein
reines Fernlicht abstrahlt, ein Gesamtfernlicht mit einer Gesamtlichtcharakteristik
zu ergeben. Dabei kann vorgesehen sein, dass auch die eigentliche
Fernlichtquelle mit einer gemeinsamen, einzigen Lichtquelle mit
dem Abblendlicht zusammenarbeitet und beide Scheinwerferanordnungen
mit der Lichtquelle über Lichtleiter
verbunden sind. Auf diese Weise können vorhandene Scheinwerfer
für zusätzliche
Beleuchtungsfunktionen herangezogen werden.
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2 zeigt nun eine Ausgestaltung, bei der zusätzlich zum
Spiegelelement 22 ein optisches Element 28 bestehend
aus Halbzylinderlinsen 30 vorgesehen ist, wobei drei Halbzylinderlinsen
mit in Richtung auf die Lichtauskoppelfläche 16 ausgerichtetem konvexen
Profil mit dem Spiegelelement 22 derart verbunden sind,
dass im Zustand der ersten Lichtfunktion das optische Element 28 in
Lichtabstrahlrichtung weist und im Zustand der zweiten Lichtfunktion
in Darstellung b) vor dem unverdeckten Ende der Lichtauskoppelfläche 16 angeordnet
ist, so dass Lichtstrahlen vor Passieren der Projektionslinse 20 durch
das Linsenelement 28 hindurchtreten müssen. Es wird darauf hingewiesen,
dass im Übrigen
gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Durch
das optische Element 28 erfolgt wie an den Lichtstrahlen 18 gezeigt
ist, eine Streuung des Lichtes. In der mittleren Darstellung (ii)
von Darstellung b) ist eine Betrachtung von vorne gezeigt.
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Darstellung
(iii) zeigt nun eine Darstellung von vorne, wobei hier eine Darstellung
wie bei 1b (iii) gezeigt ist, die der
Ansicht entspricht, wie die Linse 20 den Lichtabschlusskörper 14 sieht.
Dabei wird hier eine rechteckige Darstellung, wie das Glasfaserende
für die
Linse erscheint, durch die zusätzliche
Streuung beziehungsweise Verwischung der Lichtverteilung in horizontaler
Richtung durch das optische Element 28 erreicht. Auf diese
Weise erhält die
Lichtverteilung im Gegensatz zur Lichtverteilung von 1 eine annährend rechteckige Anmutung, die
der normalen Fernlichtverteilung weitestgehend entspricht. Vorteilhaft
ist hierbei, dass durch Zusammenfassung des optischen Elementes 28 und
des Spiegelelementes 22 nur ein einziger Klappmechanismus notwendig
werden.
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3 zeigt nun eine weiter verbesserte Alternative,
bei der als Spiegelelement ein Lichtleiter beziehungsweise mehrere
Lichtleiter 31 eingesetzt werden. Der Lichtleiter 31 besteht
hierbei aus zwei separaten Elementen 31' und 31'',
die über
eine Trennungslinie miteinander verbunden sind. Besonders vorteilhaft
ist dabei, wenn die Trennungslinie bei vorgeklapptem Spiegelelement 22 durch
den Bereich des Knicks der zu erzeugenden Hell-Dunkel-Grenze der Lichtauskoppelfläche 16 verläuft, wie
Darstellung b) entnommen werden kann. Dabei kann weiterhin vorgesehen
sein, dass je Lichtleiterteil 31', 31'' an diesem
in Lichtaustrittsrichtung eine sogenannte Kissenoptik beziehungsweise
eine Zylinderlinse angeordnet ist, die entgegen der Lichtaustrittsrichtung
betrachtet eine konvexe Krümmung
aufweist, wobei die Krümmung,
wie Darstellung b) (ii) entnommen werden kann, über die gesamte Länge der
zylindrischen Linse gleich verläuft.
Durch die Linsen, die hier ebenfalls als optisches Element 28 dienen,
wird wiederum eine Streuung in horizontaler Richtung beziehungsweise
eine Verwischung der Lichtverteilung erreicht, so dass wiederum
von Seiten der Linse betrachtet (Figur (iii)) die Lichtaustrittsfläche 16 rechteckig
erscheint.
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Der
Vorteil der Verwendung eines Lichtleiters 31 als Spiegelelement 22 besteht
darin, dass bei Verwendung eines echten Spiegels stets eine Abdeckung
und damit Abschattung eines Teils der Lichtaustrittsfläche 16 erfolgt.
Bei Verwendung eines Lichtleiters 31 als Spiegelelement 22 kann
sowohl die linke als auch die rechte Seite der Lichtaustrittsfläche 16 gespiegelt
werden und es entstehen so so gut wie keine Lichtverluste. Darüber hinaus
kann besonders einfach das optische Element 28 integral
mit dem Lichtleiter 31 verbunden werden, so dass die Herstellung
sowie der Klappmechanismus, mit dem eine Verschwenkung vor die Lichtauskoppelfläche 16 erfolgt,
weiter vereinfacht werden kann.
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4 zeigt
nun eine Variation zu der Ausgestaltung gemäß 3.
Zeigt 3 einen Lichtleiter 31,
der zwei Teile 31' und 31'' aufweist, die durch eine vertikal
verlaufende Trennlinie 32 getrennt sind, wobei die Trennlinie 32 insbesondere
durch den Knickpunkt der Hell-Dunkel-Grenze, wie sie durch die Lichtauskoppelfläche 16 erzeugt
wird, verläuft.
Daneben kann auch vorgesehen sein, die Trennlinie 32 horizontal
anzuordnen, so dass die Längsachse
der Zylinderlinsen in horizontaler Richtung und nicht in vertikaler
Richtung wie in 3 verläuft (4,
Darstellung (i)). Darüber
hinaus kann auch, wie in den Darstellungen (ii) und (iii) der 4 gezeigt
sind, vorgesehen werden, mehr als zwei, beispielsweise vier, Lichtleiter
einzusetzen und darüber
hinaus kann auch, wie in 4 (iii) dargestellt, vorgesehen
werden, Lichtleiter verschiedener Breite zu verwenden.
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Es
ist generell günstig,
wenn eine der Trennlinien 32 durch den Knickpunkt der zu
erzeugenden Hell-Dunkel-Grenze verläuft. Bei einer horizontalen Anordnung,
wie bei den Darstellungen (i) und (ii) verläuft hierbei zum Beispiel eine
Trennlinie 32 in horizontaler Richtung durch den Knickpunkt,
da so besonders einfach eine symmetrische Verteilung erzielt wird.
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Auf
diese erfinderische Weise kann besonders einfach eine zusätzliche
Lichtfunktion, hier ein zusätzliches
Fernlicht, zu einem ersten Fernlicht zur Erzeugung einer Gesamtlichtfunktion
hinzugefügt werden
und so die lichttechnischen Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs besser ausgenutzt
werden.