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Die Erfindung betrifft eine Leuchte für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem derselben zugeordneten Lichtführungskörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2004 036 850 A1 ist eine Leuchte für Fahrzeuge bekannt, die im Wesentlichen aus einer Lichtquelle und einem derselben zugeordneten Lichtführungskörper besteht. Die Lichtquelle ist in einer Vertiefung (Mulde) des Lichtführungskörpers angeordnet und strahlt Licht zum einen in Richtung eines mittleren Linsenabschnitts des Lichtführungskörpers und zum anderen in Richtung eines ringförmigen Außenabschnitts des Lichtführungskörpers ab. An dem mittleren Linsenabschnitt wird das Licht ausschließlich gebrochen. Am ringförmigen Außenabschnitt wird das Licht teilweise gebrochen bzw. teilweise an einer Außenfläche des ringförmigen Außenabschnitts totalreflektiert und im Wesentlichen nach vorne ausgekoppelt. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Leuchte verbessert werden. Der Außenabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen in einem Winkel von 45° zu einer optischen Achse der Leuchte, wobei die Außenflächen profiliert ausgebildet sind. Da das Lichtführungselement rotationsparaboloidförmig ausgebildet ist, ist zur Erlangung einer relativ hohen Lichtstärke ein erhöhter Bauraum erforderlich, wobei eine Mehrzahl von solchen Lichtführungselementen in einer Ebene angeordnet werden müssten.
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Aus der
WO 2009/05605 A1 ist ein Lichtführungskörper mit einem mittleren Linsenabschnitt sowie einem keilförmigen Außenabschnitt bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Leuchte für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass bauraumsparend der optische Wirkungsgrad der Leuchte verbessert wird, wobei insbesondere eine Skalierbarkeit gewährleistet ist, um auch stilistische Anforderungen an die Leuchte zu erfüllen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtführungskörper auf einer transparenten Basisplatte angeordnet ist, die parallel zu einer die Lichtquelle aufweisenden Trägerplatte verläuft, und dass die Lichtquelle in Hauptabstrahlrichtung hinter der Basisplatte angeordnet ist.
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Nach der Erfindung weist die Leuchte einen Lichtführungskörper auf, der zum einen einen mittleren Linsenabschnitt und zum anderen einen sich an den mittleren Linsenabschnitt anschließenden keilförmigen Außenabschnitt aufweist. Dieser keilförmige Außenabschnitt verjüngt sich in Hauptabstrahlrichtung der Leuchte. Vorteilhaft weist das Lichtführungselement eine solche Bauart auf, dass der optische Wirkungsgrad der Leuchte wesentlich verbessert werden kann. Durch insbesondere die Kombination mehrerer dieser Lichtführungskörper und entsprechend zugeordneten Lichtquellen können Signalfunktionen, wie beispielsweise Fahrtrichtungsfunktionen, Rückfahrlichtfunktionen und Nebelschlusslichtfunktionen bereitgestellt werden, ohne dass Hochleistungs-Lichtquellen (Hochleistungs-Leuchtdioden) verwendet werden müssen. Für die verschiedenen Signalfunktionen kann der gleiche Typ von Lichtquelle verwendet werden, wobei durch entsprechende Ansteuerung der Lichtquellen die eine oder andere Signallichtfunktion angesteuert werden kann. Die Erfindung ermöglicht somit eine relativ große Variabilität hinsichtlich der Bereitstellung von unterschiedlichen Lichtfunktionen, wobei stets der gleiche Typ von Lichtquellen verwendet werden kann. Darüber hinaus können die Lichtführungskörper relativ platzsparend nebeneinander angeordnet werden, so dass der Bauraumbedarf der Leuchte reduziert werden kann.
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Vorteilhaft kann ein in den Linsenabschnitt eingekoppeltes erstes Teillichtbündel zur Erzeugung einer zentralen Grundlichtverteilung genutzt werden. Ein in den keilförmigen Außenabschnitt eingekoppeltes zweites Teillichtbündel wird derart umgelenkt, dass es eine Zusatzlichtverteilung erzeugt, die eine relativ breite seitliche Ausleuchtung insbesondere für seitwärts wirkende Signalfunktionen, wie beispielsweise Schlusslicht, Fahrtrichtungsanzeigelicht, Seitenmarkierungslicht, ermöglicht und/oder durch Überlagerung mit dem ersten Teillichtbündel die Anforderungen der Lichtverteilung hinsichtlich vorgegebenen Signalfunktionen, wie beispielsweise Bremslicht, Schlusslicht etc., gewährleistet. Vorzugsweise wird das ersten Teillichtbündel von den mittleren Linsenabschnitt in einem relativ kleinen Raumwinkelbereich und das zweite Teillichtbündel von dem keilförmigen Außenabschnitt in einem relativ großen Raumwinkelbereich abgestrahlt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung verläuft der keilförmige Außenabschnitt verjüngend in Hauptabstrahlrichtung der Leuchte. Es können somit platzsparend mehrere Lichtführungselemente nebeneinander in einer Ebene oder stufig versetzt angeordnet werden. Auf einer dem Linseabschnitt abgewandten Seite ist der keilförmige Außenabschnitt bevorzugt eben und/oder parallel zur optischen Achse ausgerichtet, so dass montagefreundlich mehrere Lichtführungselemente nebeneinander in einer Erstreckungsebene aufgebaut werden können.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem mittleren Linsenabschnitt und dem keilförmigen Außenabschnitt ein Verbindungsabschnitt vorgesehen, der sowohl dem mittleren Linsenabschnitt in der Bereitstellung einer zentralen Grundlichtverteilung als auch die seitliche Abstrahlfunktion des keilförmigen Außenabschnitts unterstützt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lichteinkoppelfläche des mittleren Linsenabschnitts und/oder des keilförmigen Außenabschnitts mit einer optischen Struktur, beispielsweise mit Prismenflächen, versehen, so dass der optische Wirkungsgrad der Leuchte weiter erhöht werden kann.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Vorderansicht einer Leuchte nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer Mehrzahl von reihenförmig angeordneten Lichtführungskörpern,
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2 eine Darstellung der Leuchte gemäß 1 von schräg oben gesehen,
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3 eine perspektivische Vorderansicht eines Lichtführungskörpers nach einer ersten Ausführungsform,
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4 eine Draufsicht auf die Leuchte gemäß 1, wobei exemplarisch ein durch einen randseitigen Lichtführungskörper durchgeleitetes Lichtbündel eingezeichnet ist,
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5 eine vergrößerte Darstellung des randseitigen Lichtführungskörpers gemäß 4, wobei die in einen keilförmigen Außenabschnitt des Lichtführungskörpers eingekoppelten Lichtstrahlen eingezeichnet sind,
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6 eine perspektivische Vorderansicht eines Lichtführungskörpers nach einer zweiten Ausführungsform,
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7 eine perspektivische Rückansicht des Lichtführungskörpers gemäß 6,
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8 eine Draufsicht auf den Lichtführungskörper gemäß 6 mit eingezeichneten Lichtstrahlen und
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9 eine Draufsicht auf den Lichtführungskörpers gemäß 6 mit durch den keilförmigen Außenabschnitt durchgeleiteten eingezeichneten Lichtstrahlen.
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Eine erfindungsgemäße Leuchte kann für Fahrzeuge im Bug- oder Heckbereich derselben zur Erzeugung einer Signallichtfunktion eingesetzt werden. Beispielsweise kann als Signallichtfunktion eine Schlusslicht-, Bremslicht-, Rückfahrlicht-, Nebelschlusslicht- und/oder Fahrtrichtungsanzeigelichtfunktion erzeugt werden.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den 1 bis 5 ist eine Leuchte 1 für Fahrzeuge vorgesehen, die eine Mehrzahl von jeweils reihenförmig angeordneten Lichtquellen 2 einerseits und eine Mehrzahl von reihenförmig angeordneten Lichtführungskörpern 3 andererseits aufweist, wobei die Lichtführungskörper 3 jeweils in Hauptabstrahlrichtung 4 vor den Lichtquellen 2 angeordnet sind. Die Lichtführungskörper 3 und die Lichtquellen 2 sind in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet. Die Lichtquellen 2 sind jeweils als LED-Leuchtelemente oder LED-Chips ausgebildet, die auf einer gemeinsamen Trägerplatte 5 (Leiterplatte) angeordnet sind. Die Trägerplatte 5 sowie die Lichtquellen 2 bzw. Lichtführungskörper 3 erstrecken sich quer zur Hauptabstrahlrichtung 4.
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Die Lichtführungskörper 3 sind jeweils auf einer gemeinsamen transparenten Basisplatte 6 befestigt, die parallel zur Trägerplatte 5 verläuft. Beispielsweise können die Lichtführungskörper 3 jeweils stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben, mit der Basisplatte 6 verbunden sein. Alternativ können die Lichtführungskörper 3 auch einstückig mit der transparenten Basisplatte 6 verbunden sein. Benachbarte Lichtführungskörper 3 sind vorzugsweise in einem Abstand zueinander angeordnet; alternativ können sie auch direkt nebeneinander liegen, wobei die später noch beschriebene seitliche Außenfläche der zueinander gekehrten Lichtführungskörper 3 innen verspiegelt ausgebildet sind. Vorzugsweise befinden sich die Lichtquellen 2 jeweils in einem Abstand von 0,5 mm bis 5 mm zu der Basisplatte 6 des Lichtführungskörpers 3.
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Der Lichtführungskörper 3 besteht zum einen aus einem mittleren Linsenabschnitt 8 sowie aus zwei keilförmigen Außenabschnitten 9, die sich an gegenüberliegenden Seiten des mittleren Linsenabschnitts 8 erstrecken. Wie besser aus 5 ersichtlich ist, verläuft der keilförmige Außenabschnitt 9 verjüngend in Hauptabstrahlrichtung 4. Auf einer dem mittleren Linsenabschnitt 8 abgewandten Seite weist der keilförmige Außenabschnitt 9 eine lange Schrägfläche 10 auf, die in einem relativ kleinen spitzen Winkel α geneigt zu der Quermittelebene Q bzw. zu einer parallelen Querebene Q1 verläuft. In Hauptabstrahlrichtung 4 vorne weist der keilförmige Außenabschnitt 9 eine kurze Schrägfläche 11 auf, die unter einem relativ großen spitzen Winkel β geneigt zu der Querebene Q1 verläuft. Die Erstreckung der keilförmigen Außenabschnitte 9 in Richtung der Hauptabstrahlrichtung 4 ist größer als die des mittleren Linsenabschnitts 8. Die gegenüberliegenden keilförmigen Außenabschnitte 9 sind symmetrisch bezüglich der Quermittelebene Q ausgebildet und erstrecken sich somit zu beiden Seiten der Quermittelebene Q.
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Zwischen den keilförmigen Außenabschnitten 9 einerseits und dem mittleren Linsenabschnitt 8 andererseits ist ein Verbindungsabschnitt 12 vorgesehen, der sich als ringförmige Rinne zwischen dem keilförmigen Außenabschnitt 9 und dem mittleren Linsenabschnitt 8 erstreckt. Diese ringförmige Rinne 12 erstreckt sich in einem Winkelbereich von 180° von einem oberen Rand 13 des Lichtführungskörpers 3 bis zu einem unteren Rand 14 desselben.
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Der mittlere Linsenabschnitt 8 weist eine glatte optikfreie Lichteinkoppelfläche 15 auf, die sich in der gleichen Ebene erstreckt wie eine glatte Lichteinkoppelfläche 16 der keilförmigen Außenabschnitte 9. Die Lichteinkoppelflächen 15, 16 sind flächig mit der Basisplatte 6 verbunden. Sowohl die Basisplatte 6 als auch der Lichtführungskörper 3 sind aus einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt.
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Der mittlere Linsenabschnitt 8 weist eine linsenförmige Lichtauskoppelfläche 17 auf, die im Vertikalschnitt eine größere Wölbung aufweist als im Horizontalschnitt. Die Lichtauskoppelfläche 17 des mittleren Linsenabschnitts 8 weist im Vertikalschnitt eine Wölbung mit einem solchen Radius auf, dass eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt werden kann. Im Bereich des oberen Randes 13 und des unteren Randes 14 des Lichtführungskörpers 3 kann die Lichtauskoppelfläche 17 eine Anformschräge aufweisen, um eine Bündelung des ausgekoppelten Lichtes zu ermöglichen. Alternativ kann die Lichtauskoppelfläche 17 auch als Freiformfläche ausgebildet sein.
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Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, kann die Lichtauskoppelfläche 17 des mittleren Linsenabschnitts 8 im Horizontalschnitt eine Wölbung unterschiedlichen Radius' aufweisen, wobei Lichtauskoppelsegmente 18, 18', 18'' unterschiedlichen Radius' gebildet werden.
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Die Lichtquellen 2 sind jeweils in Hauptabstrahlrichtung 4 hinter den Lichtführungskörpern 3 bzw. hinter der Basisplatte 6 angeordnet. Wie besser aus 4 zu ersehen ist, wird ein erstes Teillichtbündel T1 im Wesentlichen an der Lichteinkoppelfläche 15 und der Lichtauskoppelfläche 17 des mittleren Linsenabschnitts 8 so gebrochen, dass eine vorgegebene vorzugsweise zentrale Grundlichtverteilung einer Signallichtfunktion erzeugt wird. Ein zweites Teillichtbündel T2 wird mittels des keilförmigen Außenabschnitts 9 so umgelenkt, dass ein erster Teil T2' des Teillichtbündels T2 in seitlicher Richtung weg von dem mittleren Linsenabschnitt 8 zur Erzeugung einer seitwärts wirkenden Signalfunktion abgestrahlt wird. Die Umlenkung des ersten Teils T2' des zweiten Teillichtbündels T2 erfolgt durch Totalreflexion an der vorderen kurzen Schrägfläche 11 des keilförmigen Außenabschnitts 9, nachdem das Teillichtbündel T2' im Wesentlichen nach Eintritt über die Lichteinkoppelfläche 15 des mittleren Linsenabschnitts 8 über den Verbindungsabschnitt 12 erst in einem vorderen Bereich des keilförmigen Außenabschnitts 9 in diesen eintritt. Das zweite Teillichtbündel T2' ermöglicht somit eine wesentliche Vergrößerung des Raumwinkelbereiches, in dem das Lichtbündel abgestrahlt wird. Es kann eine äußere Randlichtverteilung in einem Umlenkungswinkelbereich von 50° bis 120° erzeugt werden, um die Lichtabstrahlung in seitlicher Richtung bezüglich der Schlusslicht-, Blinklicht- und/oder der Seitenmarkierungslichtfunktion zu gewährleisten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt ein Grenzwinkel 19 bezogen auf eine vertikale Erstreckungsebene des Außenabschnitts 9 bei ca. 110°, so dass eine Schlusslicht- oder Blinklichtverteilung erzeugt werden kann.
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Ein zweiter Teil T2'' des zweiten Teillichtbündels T2, das unter einem flacheren Winkel von dem mittleren Linsenabschnitt 8 über den Verbindungsabschnitt 12 in den keilförmigen Außenabschnitt 9 eintritt, wird an der langen Schrägfläche 10 totalreflektiert, so dass es über eine Lichtauskoppelfläche des Verbindungsabschnitts 12 und der als Lichtauskoppelfläche dienenden kurzen Schrägfläche 11 des keilförmigen Außenabschnitts 9 unter Kreuzung des ersten Teillichtbündels T1 sowie unter Kreuzung des zweiten Teillichtbündels T2'' des gegenüberliegenden keilförmigen Außenabschnitts 9 abgestrahlt wird. Das zweite Teillichtbündel T2'' dient somit zur Überlagerung des ersten Teillichtbündels T1 und kann somit zu einer Vergleichmäßigung der Lichtverteilung in einem mittleren Bereich dienen.
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Es ist ersichtlich, dass die lange Schrägfläche 10 und die kurze Schrägfläche 11 zumindest teilweise als Lichtauskoppelfläche und als Totalreflexionsflächen dienen. Das von den keilförmigen Außenabschnitten 9 abgestrahlte Teillichtbündel T2 weist somit einen größeren Raumwinkelbereich auf als das von dem mittleren Linsenabschnitt 8 abgestrahlte erste Teillichtbündel T1.
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Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß den 6 bis 9 kann eine Leuchte 1' Lichtführungskörper 3' aufweisen, deren Basisplatte 6' prismenförmige Ausbuchtungen 20 aufweisen, die entgegen der Hauptabstrahlrichtung 4 von der Basisplatte 6' abragen. Die prismenförmigen Ausbuchtungen 20 erstrecken sich durchgehend von dem oberen Rand 13 bis zu dem unteren Rand 14 der Basisplatte 6'. Sie sind im Horizontalschnitt jeweils prismenförmig bzw. dreieckförmig ausgebildet. Eine Spitze 21 der prismenförmigen Ausbuchtung 20 erstrecken sich in einer Ebene quer zur optischen Achse 7, in der sich die Lichtquelle 2 befindet.
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Die prismenförmigen Ausbuchtungen 20 sind derart geneigt ausgebildet, dass ein drittes Teillichtbündel T3, das unter einem relativ großen Winkel bezogen auf die Quermittelebene Q von der Lichtquelle 2 abgestrahlt wird, an einer der Lichtquelle 2 zugewandten Seite angeordneten ersten Fläche 22 gebrochen und an einer auf der Lichtquelle 2 abgewandten Fläche 23 der prismenförmigen Ausbuchtung 20 in Richtung des keilförmigen Außenabschnitts 9 totalreflektiert wird. Dort wird das dritte Teillichtbündel T3 an der langen Schrägfläche 10 des keilförmigen Außenabschnitts 9' totalreflektiert, so dass es – wie das zweite Teillichtbündel T2'' – unter Kreuzung des ersten Teillichtbündels T1 nach vorne hin abgestrahlt wird.
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Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Ein Unterschied des Lichtführungskörpers 3' zu dem Lichtführungskörper 3 gemäß der ersten Ausführungsform besteht darin, dass der mittlere Linsenabschnitt 8' sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung eine Mehrzahl von Lichtauskoppelsegmenten 24 unterschiedlicher Wölbung aufweist. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform geht der mittlere Linsenabschnitt 8' stetig in den Verbindungsabschnitt 12' und derselbe stetig in den keilförmigen Außenabschnitt 9' über.
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Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Lichteinkoppelfläche 15 des mittleren Linsenabschnitts 8, 8' konvex gewölbt oder konkav gewölbt und/oder zusätzlich mit Optikelementen versehen sein. Beispielsweise können die Optikelemente als Prismenstruktur ausgebildet sein. Alternativ können sie auch zylindrisch, kugelförmig oder streifenförmig oder freiformförmig oder konzentrisch bezüglich der Lichtquelle 2 verlaufend ausgebildet sein.
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Die Lichtquellen sind jeweils gleichartig ausgebildet und strahlen Licht mit einer relativ kleinen bzw. normalen Lichtstärke ab.
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Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Lichtführungskörper 3, 3' sowie die zugeordneten Lichtquellen 1 stufenförmig angeordnet sein. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Leuchte 1, 1' eine relativ starke Pfeilung aufweisen kann. Die Lichtführungskörpers 3, 3' haben hierbei einen gleichmäßigen Abstand zu einer nicht dargestellten transparenten und optikfreien Abdeckscheibe, die das Gehäuse, in dem die Lichtquellen 2 und die Lichtführungskörper 3, 3' angeordnet sind, abdeckt.
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Gegebenenfalls können die Leuchtdioden 2 auch auf flexiblen Leiterbahnen (Folien) aufgebracht sein, die partiell im Bereich der Leuchtdioden 2 durch Metallplatten verstärkt ausgebildet sind. Es kann somit eine relativ flache Leuchte realisiert werden.
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Bei der ausgepfeilten Leuchte mit in Stufen angeordneten Lichtführungskörpern bzw. Lichtquellen kann es günstig sein, dass die Lichtführungskörper nicht – wie oben dargestellt – symmetrisch auf einer vertikalen und horizontalen Mittelebene ausgebildet sind, sondern unsymmetrisch. Insbesondere können die Lichtauskoppelflächen der mittleren Linsenabschnitte unterschiedlich geformt sein. Beispielsweise können die mittleren Linsenabschnitte 8, 8' statt glasklar auch eingefärbt sein, beispielsweise rot oder gelb eingefärbt in Abhängigkeit von der vorgegebenen Signalfunktion. Gegebenenfalls können die Lichtführungskörper 3, 3' auch in anderen Farben eingefärbt sein um ein gewünschtes Erscheinungsbild der Leuchte zu gewährleisten.
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Vorzugsweise wird der Lichtführungskörper 3, 3' durch Spritzgießen hergestellt. Bei relativ großen Wandstärken kann der Lichtführungskörper 3, 3' auch durch zwei aufeinanderfolgend Spritzvorgänge hergestellt werden, um eine optimale Oberflächenstruktur zu erzielen. Hierbei können zwei unterschiedliche Materialien verwendet werden, wobei das eine beispielsweise glasklar und das andere eingefärbt ausgeführt ist, um weitere stilistische Varianten zu erzeugen.
