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Die
Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer Lichtleiterplatte umfassend
zwei einander gegenüberliegende Flächen, wobei
die Lichtleiterplatte eine Dicke aufweist sowie mit einer Lichtquelle
zum Einkoppeln von Licht in die Lichtleiterplatte und einem sich
lediglich über einen Teilbereich der Lichtleiterplatte
erstreckenden Lichtauskoppelbereich, wobei der Lichtauskoppelbereich
vorzugsweise im Bereich einer Fläche der Lichtleiterplatte
liegt.
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Derartige
Leuchten sind beispielsweise aus der
DE
202 06 829 bekannt, die eine Leuchte, insbesondere Begrenzungsleuchte
beschreibt, mit einem Lichtleiter und einer Lichtquelle, wobei Außenflächen des
Lichtleiters als Reflektoren ausgebildet sind, und der Lichtleiter
eine im Wesentlichen kreisförmige Grundfläche
besitzt und das von der Lichtquelle in den Lichtleiter eingekoppelte
Licht im Zentrum der Kreisfläche in den Lichtleiter eingeleitet
wird und über einen ersten Reflektor, der der Lichtquelle
in Lichtabstrahlrichtung gegenüberliegt und auf der der
Lichteinkoppelfläche gegenüberliegenden Seite
des Lichtleiters angeordnet ist, zumindest auf einen zweiten, radial
vom ersten beabstandeten Reflektor reflektiert wird, über
den das Licht dann den Lichtleiter verlässt.
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Ein ähnlicher
Lichtleiter ist darüber hinaus auch aus der
WO 2004/034100 A2 vorbekannt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung nun die Aufgabe,
eine Leuchte bereitzustellen, die auch bei einer nicht rotationssymmetrischen
Ausgestaltung der Lichtleiterplatte eine Beleuchtung eines Lichtauskoppelbereichs,
der sich lediglich über einen Teilbereich der Lichtleiterplatte
erstreckt und insbesondere eine Kontur einer Fläche der
Lichtleiterplatte betrifft, ermöglicht.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Leuchte der gattungsgemäßen
Art, bei der die Lichtleiterplatte mehrere in die Lichtleiterplatte
integrierte lichtrichtende sowie hiervon verschiedene lichtverteilende
Elemente aufweist, die sich jeweils lediglich über einen
Teil der Dicke der Lichtleiterplatte erstrecken und das Licht zu
dem Lichtauskoppelbereich lenken.
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Dabei
ist insbesondere vorgesehen, dass die lichtrichtenden Elemente den
lichtverteilenden Elementen vorgeschaltet sind. Die Lichtrichtung
kann dabei z. B. über Linsen oder Paraboloidreflektoren erfolgen.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine Richtung des Lichts für
eine Nahregion des Lichtleiters, also einem Bereich, der in der
Nähe der Lichtquelle angeordnet ist, sowie einem Fernbereich
des Lichtleiters vorgesehen ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen
sein, dass sich die lichtrichtenden Elemente für den Nahbereich
von der der Lichtauskoppelfläche zugeordneten Fläche
des Lichtleiters in Richtung der Mitte (in Dickenrichtung) in die
Lichtleiterplatte hineinerstrecken und die lichtrichtenden Elemente
für den Fernbereich von der gegenüberliegenden
Fläche der Lichtleiterplatte in den Lichtleiter hineinerstrecken,
wobei beide lichtrichtenden Elemente lediglich über einen
Teilbereich der Tiefe (Dicke) des Lichtleiters in diesen hinein
reichen. Über die Abstimmung der Eindringtiefe kann hierbei
der zu richtende Lichtstrom eingestellt werden. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass die Richtung des Lichts für den Nahbereich
des Lichtleiters auf der dem Lichtauskoppelbereich zugeordneten
Fläche der Lichtleiterplatte erfolgt, wobei hier Linsen
vorgesehen sind, die sich von dieser Fläche ein Stück
in den Lichtleiter hinsichtlich der Tiefe hinein erstrecken. Hierzu
wird bis zu einer bestimmten Tiefe der Lichtleiterplatte die Linsenstruktur
in die Platte integriert. Auf der gegenüberliegenden Fläche
der Lichtleiterplatte wird das Licht dann beispielsweise über
Paraboloidreflektoren über Totalreflexion für
die Fernregion gerichtet. Auch diese lichtrichtenden Elemente erstrecken
sich ausgehend von der Oberfläche der Lichtleiterplatte
bis zu einer bestimmten Dicke der Platte, jedoch nicht durch die
gesamte Dicke derselben.
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Dabei
kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass der Lichtauskoppelbereich
diskontinuierlich oder kontinuierlich sein kann und insbesondere durch
eine Kontur, insbesondere einer Fläche, der Lichtleiterplatte
oder Konturen in der Lichtleiterplatte, insbesondere in einer Fläche
der Lichtleiterplatte, gebildet ist.
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Es
kann dabei auch vorgesehen sein, dass die nicht leuchtenden Bereiche
der Lichtleiterplatte mit einer oder mehreren Blenden abgedeckt
sind.
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Grundsätzlich
kann zum einen vorgesehen sein, dass die Lichtrichtung und Lichtverteilung
so erfolgt, dass eine möglichst homogene Ausleuchtung des
zu beleuchtenden Lichtauskoppelbereichs erfolgt. Alternativ kann
jedoch auch vorgesehen sein, dass anstatt eines homogenen Erscheinungsbildes auch
ein bewusst inhomogenes Erscheinungsbild erzeugt wird, beispielsweise
indem eine diskrete Anzahl von gleichmäßig oder
ungleichmäßig verteilten hellen oder auch verschieden
hellen Lichtpunkten erzeugt wird.
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Die
lichtrichtenden Elemente können sich sowohl von der einen
als auch von der anderen Fläche der Lichtleiterplatte her
bis zu einer gewissen Tiefe in diese hinein erstrecken. Dabei können
die lichtrichtenden Elemente sowohl lichtreflektierende als auch
lichtbrechende Elemente sein. Diese können alternativ oder
nebeneinander vorgesehen sein. Als lichtrichtende Elemente können
insbesondere Linsen, Parabeln, Ellipsen als Reflektoren, Freiformlinsen
oder Freiformreflektoren eingesetzt werden. So kann beispielsweise
für die Richtung des Lichts im Nahbereich eine Linse eingesetzt
werden und für die Richtung im Fernbereich ein Paraboloidreflektor. Durch
die Eindringtiefe der lichtrichtenden Elemente auf den beiden Flächen,
wobei sowohl auf der einen als auch auf der anderen Fläche
der Lichtleiterplatte lichtrichtende Elemente vorgesehen sein können, kann
der zu richtende Lichtstrom so eingestellt werden, dass er den später
auszuleuchtenden Lichtauskoppelbereichen angepasst ist.
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Um
das Licht so zu verteilen, dass das gewünschte Erscheinungsbild,
entweder ein homogenes oder ein inhomogenes Erscheinungsbild, am Lichtauskoppelbereich
realisiert werden kann, werden darüber hinaus an einer
der beiden oder an beiden Flächen der Lichtleiterplatte
lichtverteilende Elemente, beispielsweise in Form von Verteilerreflektoren,
vorgesehen. Die lichtverteilenden Elemente arbeiten hierbei mittels
Totalreflexion. Als lichtverteilende Elemente können sowohl
Schlitze als auch Stufen bis zu einer gewissen Tiefe in der Lichtleiterplatte ausgebildet
sein, die sich ausgehend von einer der beiden Flächen in
diese hinein erstrecken und an denen das auftreffende Licht umgelenkt
wird. Durch die Eindringtiefe der lichtverteilenden Elemente in
die Lichtleiterplatte kann die Menge des umgelenkten Lichtstroms
so gesteuert werden, dass am Lichtauskoppelbereich der gewünschte
Lichtstrom ankommt und so ein definiertes Erscheinungsbild erzeugt
werden kann. Die Lichtleiterplatte kann dabei als ebene oder gewölbte
Platte ausgebildet sein, wobei auch eine gekrümmte dreidimensionale
Platte verwendet werden kann.
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Die
Dicke der Lichtleiterplatte kann dabei gleichbleibend oder variierend
sein.
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Als
Lichtquelle kann vorzugsweise eine LED mit einer Vorsatzoptik verwendet
werden, wobei die Lichtquelle insbesondere das Licht in eine Richtung parallel
zur Fläche der Lichtleiterplatte abstrahlt, die insbesondere
quer zur Lichtabstrahlrichtung des Lichtauskoppelbereiches liegt.
Hierzu kann eine Vorsatzoptik mit der Lichtquelle verbunden sein,
die das Licht radial nach außen abstrahlt, wobei es sich
insbesondere um eine sogenannte Sideemitting-LED oder eine LED mit
einer Vorsatzoptik mit Parabelprofil handeln kann. Dabei kann die
Vorsatzoptik in die Lichtleiterplatte insbesondere einstückig
integriert sein, so dass der Lichtleiter an diese Stelle ein Parabelprofil
aufweist; sie kann jedoch auch als separates Bauteil ausgebildet
sein.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle im Wesentlichen zentrisch
in der Lichtleiterplatte angeordnet ist. Grundsätzlich
ist es jedoch auch möglich, dass sich die Lichtquelle außerhalb bzw.
räumlich getrennt des Zentrums der Lichtleiterplatte befindet
und insbesondere sogar außerhalb des Lichtleiters vorgesehen
sein kann, wobei Licht dann durch ein lichtleitendes, also ein lichtbrechendes
und/oder lichtreflektierendes Element in die Lichtleiterplatte eingekoppelt
werden kann.
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Es
können darüber hinaus auch mehrere Lichtquellen
eingesetzt werden, wobei insbesondere über mehrere Lichtquellen
auch mehrere Lichtfunktionen in einer Lichtleiterplatte erzeugt
werden können.
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Die
Lichtleiterplatte kann dabei insbesondere rechteckige, dreieckige,
vieleckige, elliptische oder beliebige Grundformen aufweisen. Dabei
ist die vorliegende Erfindung besonders geeignet für Formen, die
sich stark von einer rotationssymmetrischen Form unterscheiden,
bei der die Lichtquelle im Mittelpunkt angeordnet ist, wie es im
Stand der Technik, beispielsweise in der
DE 202 06 829 U1 beschrieben
ist.
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Der
Lichtauskoppelbereich kann dabei Lichtauskoppelelemente aufweisen,
insbesondere in Form von Prismen und/oder Optiken auf der Lichtauskoppelfläche.
Dabei können die Prismen auf der der Lichtauskoppelfläche
gegenüberliegenden Seite (Fläche) der Lichtleiterplatte,
aber auch auf den Seitenflächen, die die beiden Flächen
der Lichtleiterplatte miteinander verbinden, vorgesehen sein und insbesondere durch
die Seitenflächen selbst gebildet werden. Die Auskopplung
kann dabei über viele prismenartige Facetten, aber auch über
wenige Prismen erfolgen. Die Prismen können dabei eine
Kissenform aufweisen, aber auch eine matte Oberfläche besitzen.
Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass weitere Optiken
auf der Fläche, die den Lichtauskoppelbereich der Lichtleiterplatte
bildet, vorgesehen sind, wobei diese insbesondere als kissenartig
gewölbte Optiken ausgebildet sein können, die
entweder konkav oder konvex vorzugsweise in zwei Richtungen gewölbt
sind.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung stellt eine Beleuchtungseinrichtung
dar, die eine Leuchte der vorstehend beschriebenen Art umfasst, wobei
die Leuchte in Lichtabstrahlrichtung hinter oder vor einer anderen
Leuchte angeordnet ist und diese zumindest teilweise überdeckt.
D. h., für einen Betrachter einer entsprechenden Beleuchtungseinrichtung
liegt die zuvor beschriebene erfindungsgemäße
Leuchte vor einer anderen Beleuchtungseinrichtung. Dies kann vorgesehen
sein, sofern der Lichtleiter transparent oder transluzent ist, so
dass das Licht der dahinter liegenden weiteren Leuchte durch die
Lichtleiterplatte der erfindungsgemäßen Leuchte
hindurchtreten kann. Auch ist eine Anordnung in Lichtabstrahlrichtung
hinter einem Reflektionsreflektor möglich.
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Auf
die vorstehend beschriebene Weise kann eine insbesondere Konturenbeleuchtung
einer Lichtleiterplatte insbesondere auch bei nicht rotationssymmetrischen
Lichtleiterplatten in definierter vorteilhafter Weise erfolgen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der übrigen
Beschreibung sowie den Ansprüchen.
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Im
Nachfolgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden, die in der Zeichnung gezeigt
sind. Dabei zeigen:
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1 und 2 eine
schematische Darstellung von erfindungsgemäßen
Leuchten;
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3 einen
Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Leuchte;
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4 einen
Strahlengang des Ausschnitts gemäß 3;
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5 eine
schematische Darstellung lichtrichtender und lichtverteilender Elemente;
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6 einen
Strahlengang einer erfindungsgemäßen Leuchte,
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7 einen
schematisierten Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Leuchte,
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8 zwei Strahlengänge in einer
erfindungsgemäßen Leuchte,
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9 und 10 Darstellungen
von lichtverteilenden Elementen,
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11 eine
schematische Darstellung einer Lichtleiterplatte,
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12 Darstellungen
von Auskoppelelementen einer Lichtleiterplatte und
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13 eine
erfindungsgemäße Leuchte im beleuchteten Zustand.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Leuchte, die hier eine rechteckige
Lichtleiterplatte 10 umfasst, in der im Zentrum eine Lichtquelle 12 angeordnet
ist, die als Sideemitting-LED ausgebildet ist und ihr Licht in der
Ebenenrichtung X-Y der Lichtleiterplatte 10 abstrahlt.
Die Lichtleiterplatte 10 weist hierbei einen Lichtauskoppelbereich 14 auf,
der an einer der beiden Flächen, wovon lediglich die Fläche 16 der
Lichtleiterplatte 10 gezeigt ist, angeordnet ist und hier
entlang der Kontur der Lichtleiterplatte 10 verläuft.
Der Lichtauskoppelbereich 14 bildet hier einen rechteckigen
Rahmen um die Lichtleiterplatte 10. Es ist hier das Ziel,
eine möglichst gleichmäßige und homogene Beleuchtung
des gesamten Lichtauskoppelbereichs 14 zu schaffen.
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2 zeigt
nun eine alternative Ausgestaltung, bei der die Lichtleiterplatte 10 insgesamt
eine dreieckige Form aufweist und ebenfalls mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet
ist. Der Lichtleiterplatte 10 sind hierbei vier Lichtquellen 12 zugeordnet, wobei
jede Lichtquelle 12 der Beleuchtung einer Kontur dient,
die zum Teil als Außenkontur der Lichtleiterplatte 12 ausgestaltet
ist, und zum Teil eine Kontur in der Lichtleiterplatte 10,
die hier mit 18 bezeichnet ist, beleuchtet. Durch jede
Lichtquelle 12 wird hierbei ein dreieckiger Lichtauskoppelbereich 14 ausgeleuchtet.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf einen Teil einer Lichtleiterplatte 10,
wobei in der Mitte eine Lichtquelle 12 als Sideemitting-LED
vorgesehen ist, die als zentrale Lichtquelle angeordnet ist. Die
Lichtquelle besitzt dabei eine Vorsatzoptik, die eine Abstrahlung
in X-Y-Richtung des emittierten Lichts ermöglicht. Mit
dem Bezugszeichen 20 sind hier Linsen, die als lichtrichtende
Elemente für den Nahbereich vorgesehen sind, gekennzeichnet.
Die Linsen 20 erstrecken sich von der Oberseite 16 der
Lichtleiterplatte 10 bis zu einer gewissen Tiefe derselben
und dienen so zum Richten des Lichtes im Nahbereich. Die gerichteten
Lichtstrahlen sind in 4 mit 22 bezeichnet,
wobei 4 den Strahlengang zu 3 zeigt.
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Darüber
hinaus sind weitere lichtrichtende Elemente, die in 5 und 6 dargestellt
sind und mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet sind, vorgesehen,
wobei sich diese lichtrichtenden Elemente von der Fläche,
die der Fläche 16 gegenüberliegt, bis zu
einer vorgegebenen Tiefe der Lichtleiterplatte 10 erstrecken.
Hierbei handelt es sich um Paraboloidreflektoren, die das Licht
im Fernbereich richten. Das gerichtete Licht ist hierbei mit 26 bezeichnet
und in 6 gezeigt, wie es durch die Paraboloidreflektoren
gerichtet wird. Durch die Einstellung der Tiefe, bis zu der die
Linsen 20 als lichtrichtende Elemente und die Paraboloidreflektoren 24 als
lichtrichtende Elemente in der Lichtleiterplatte 10 vorgesehen
sind, kann der Lichtstrom des zu richtenden Lichts exakt eingestellt
werden und an die entsprechend auszuleuchtende Fläche des
Lichtauskoppelbereichs 14 angepasst werden.
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7 zeigt
nun einen Ausschnitt einer Lichtleiterplatte 10 im Schnitt,
wobei hier eine Lichtquelle 12 vorgesehen ist, die mit
einer Vorsatzoptik 13 zur radialen Lichtauskopplung versehen
ist, wobei Lichtstrahlen über die gesamte Höhe
H aus der Vorsatzoptik in die Lichtleiterplatte 10 eingekoppelt
werden, was zum einen durch den Lichtstrahl 28 und zum
anderen durch den Lichtstrahl 30 verdeutlicht ist. Die der
Fläche 16 gegenüberliegende Fläche
der Lichtleiterplatte 10 ist hierbei mit 17 bezeichnet.
Tritt nun Licht in den Bereich der Lichtleiterplatte 10 ein,
der näher an der Seite 17 liegt, so wird dieses
durch die Paraboloidreflektoren, die sich ausgehend von der Fläche 17 in
Richtung auf die Seite 16 erstrecken und über
eine bestimmte Höhe der Lichtleiterplatte 10 vorgesehen
sind, die hier mit der Höhe H1 bezeichnet ist, gerichtet.
Lichtstrahlen, die im Bereich der Fläche 16 in
die Lichtleiterplatte 10 eintreten, wie der Strahl 30,
treffen hierbei auf ein lichtrichtendes Element 20 in Form
einer Linse und werden von diesem gerichtet. Der Linsenbereich weist
dabei ausgehend von der Fläche 16 eine Höhe
H2 auf, die sich in Richtung der Fläche 17 erstreckt.
Zwischen den lichtrichtenden Elementen 20 und 24 kann
dabei auch ein Bereich vorgesehen sein, in dem keine lichtrichtenden
Elemente vorgesehen sind, der hier mit 32 gekennzeichnet
ist.
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Neben
den lichtrichtenden Elementen sind darüber hinaus lichtverteilende
Elemente vorgesehen, die sich ebenfalls nur über einen
Teil der Höhe H der Lichtleiterplatte 10 erstrecken.
So ist in 8a in der linken Darstellung
gezeigt, wie Licht, das durch die lichtrichtenden Elemente 20 gerichtet
wird durch lichtverteilende Elemente, die mit 34 bezeichnet
sind und die als Verteilerreflektoren wirken, verteilt wird. Ein
beispielhafter Lichtstrahl ist hier mit 31 bezeichnet.
Auf diese Weise kann eine gleichmäßige homogene
Erscheinung des Lichtauskoppelbereichs 14 realisiert werden. 8b zeigt
nun die Lichtverteilung an Lichtverteilungselementen 36,
die das Licht, das durch die lichtrichtenden Elemente 24 gerichtet wurde,
verteilt. Ein beispielhafter Lichtstrahl ist mit 33 bezeichnet.
Hierzu sind für die Verteilung des Lichtes aus den lichtrichtenden
Elementen 20 Schlitze auf der Fläche 16 der
Lichtleiterplatte 10 angeordnet und für die Verteilung
des Lichtes, das durch die lichtrichtenden Elemente 24 gerichtet
wurde, Schlitze ausgehend von der gegenüberliegenden Fläche 17 der Lichtleiterplatte 10.
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9 zeigt
mögliche Gestaltungen von Schlitzen, die als lichtverteilende
Elemente wirken können. Diese können dabei wie
in der linken Darstellung als rechteckige Ausnehmungen ausgehend von
der Fläche 17 in Richtung auf die Fläche 16 vorgesehen
sein, wobei diese reflektierende Flächen 38 aufweisen
können, die parallel zur Höhe H der Lichtleiterplatte 10 verlaufen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass mit zunehmendem Abstand vom Zentrum der
Lichtleiterplatte 10 sich die Schlitze 36 über
einen größeren Teil der Höhe H erstrecken.
Alternativ kann auch eine gezahnte Form, wie in der mittleren Darstellung
gezeigt, gewählt werden, wobei die der Lichtauftreffrichtung
abgewandte Flanke der Schlitze 36 schräg ausgebildet
sein kann. Neben einer geschlitzten Form kann auch eine Stufengestaltung,
wie in der rechten Darstellung von 9 gezeigt,
vorgesehen sein.
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10 zeigt
weiterhin einen Schnitt durch eine Lichtleiterplatte 10 mit
in der Höhe ansteigenden Schlitzen 36 ausgehend
vom Zentrum der Lichtleiterplatte 10.
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11 lässt
sich nun der Lichtauskoppelbereich 14 eines entsprechenden
Lichtleiters näher entnehmen, wobei hier zur Lichtauskopplung
prismenartige Facetten 40 vorgesehen sein können,
die, wie in 12 gezeigt, entweder als mattes
Prisma 40a oder als kissenartiges Prisma 40b ausgestaltet
sein können. Mit kissenartigem Prisma ist hierbei eine
gewölbte Prismenfläche im Vergleich zu einer ebenen Prismenfläche,
wie es das matte Prisma 40a aufweist, gemeint. Die Wölbung
kann in einer oder zwei Richtungen vorliegen.
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Darüber
hinaus können, wie ebenfalls in 12 gezeigt,
auch Kombinationen hieraus eingesetzt werden, wobei der Lichtauskoppelbereich 14 im Bereich
der Fläche 16 eine kissenartige Auskoppeloptik 42 aufweisen
kann, die mit einem Prisma 40, das hier als mattes Prisma 40a ausgebildet
ist, zusammenwirkt. Die Auswahl der Prismen und/oder weiterer Optiken 42 kann
je nach gewünschter Lichtverteilung erfolgen.
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Insbesondere
können auch die Anzahl sowie der Abstand der Prismen und/oder
Optiken 42 über die Lichtauskoppelfläche
variiert werden.
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Schließlich
zeigt 13 eine beleuchtete Darstellung
einer entsprechenden Lichtleiterplatte 10 mit einem hier
beleuchtet dargestellten Lichtauskoppelbereich 14 sowie
lichtrichtenden Elementen 20 und 24 sowie lichtverteilenden
Elementen 34 und 36. Hierbei kann der Bereich
innerhalb des Lichtauskoppelbereichs 14 auch durch eine
Blende abgedeckt werden.
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Auf
die vorstehend beschriebene Weise kann auch bei nicht rotationssymmetrischen
Lichtleitern, die als Lichtleiterplatte ausgebildet sind, und sogar
bei nicht zentrischer Anordnung der Lichtquelle eine gleichmäßige
homogene Ausleuchtung einer Kontur um die Lichtleiterplatte 10 oder
innerhalb der Lichtleiterplatte 10 erfolgen oder es können
gezielt inhomogene Erscheinungsbilder realisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20206829 [0002]
- - WO 2004/034100 A2 [0003]
- - DE 20206829 U1 [0016]