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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung ist in Form eines Kraftfahrzeugscheinwerfers per se bekannt und besitzt eine integrierte Leuchte, die eine Lichtquelle, einen Reflektor, wenigstens ein baulich vom Reflektor getrenntes und innerhalb der Beleuchtungseinrichtung angeordnetes, intransparentes Abdeckelement und eine transparente Abdeckscheibe aufweist, wobei der Reflektor dazu eingerichtet ist, Licht der Lichtquelle zu sammeln und durch die transparente Abdeckscheibe hindurch in einen Raumwinkel abzustrahlen, der eine Hauptabstrahlrichtung der Leuchte umgibt und einen Soll-Sichtbarkeitsbereich der Leuchte nicht voll abdeckt.
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Der Begriff der Beleuchtungseinrichtung wird in dieser Anmeldung als Oberbegriff für Leuchten und Scheinwerfer verwendet. Der Begriff der Leuchte bezieht sich dabei durchgehend auf Mittel zur Realisierung von Signal-Lichtfunktionen. Signal-Lichtfunktionen dienen dazu, andere Verkehrsteilnehmer auf das eigene Kraftfahrzeug aufmerksam zu machen. Solche Signal-Lichtfunktionen sind zum Beispiel das Blinklicht, das Bremslicht und das Begrenzungslicht. Im Unterschied dazu dienen Scheinwerfer-Lichtfunktionen zur Beleuchtung des Fahrzeugumfeldes, um dem Fahrer zum Beispiel eine Wahrnehmung nicht selbst leuchtender Hindernisse im Fahrweg zu ermöglichen. Solche Lichtfunktionen sind zum Beispiel das Fernlicht und das Abblendlicht. Ein Scheinwerfer kann neben Lichtmodulen, die seine Scheinwerferlichtfunktionen erfüllen, integrierte Leuchten wie Blinkleuchten und/oder Tagfahrleuchten und/oder Begrenzungsleuchten aufweisen.
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Für die Sichtbarkeit von Leuchten müssen in der Regel bestimmte Lichtintensitäten in bestimmten Raumwinkelbereichen in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und damit in der Umgebung einer Leuchte erzielt werden. Dies wird zum Beispiel dadurch erschwert, dass eine Leuchte vergleichsweise tief in einem Scheinwerfer und in enger Nachbarschaft zu einer seitlichen Gehäusewand und/oder benachbarten Lichtmodulen angeordnet ist, die anderen Lichtfunktionen dienen. Solche benachbarten Lichtmodule und Gehäusewände können eine Ausbreitung des von der Reflexionsfläche ausgehenden Lichtstroms in bestimmte Raumwinkelbereiche, insbesondere in äußere Randbereiche eines vorgeschriebenen Sichtbarkeitsbereichs, versperren.
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Eine bekannte Maßnahme, mit der die vorgeschriebenen Intensitätswerte im gesamten Sichtbarkeitsbereich auch unter den genannten ungünstigen Einbaubedingungen der Leuchte erreicht werden kann, besteht bei einem Scheinwerfer darin, eine Lichtaustrittsöffnung des Scheinwerfers mit einer transparenten Streuscheibe abzudecken, die dazu eingerichtet ist, einen Anteil des durch sie hindurch tretenden Lichtes durch Brechung seitlich abzulenken.
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In der jüngeren Vergangenheit sind solche Streuscheiben jedoch aus ästhetischen Gründen zunehmend durch klare Abdeckscheiben ersetzt worden, die zumindest nicht mehr über ihre ganze Fläche mit Licht streuenden und/oder brechenden Strukturen versehen sind. Dadurch ist die Erfüllung vorgeschriebener Sichtbarkeitskriterien, zum Beispiel für die Funktionen des Blinklichtes, des Positionslichtes und des Seitenmarkierungslichtes, schwieriger geworden.
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Aus der
DE 101 44 000 A1 ist ein Fahrzeugscheinwerfer mit einem Gehäuse, einer das Gehäuse abdeckenden lichtdurchlässigen Abschlussscheibe, mit mehreren in dem Gehäuse angeordneten Reflektoren, den Reflektoren jeweils zugeordneten Lichtquellen und einem die Reflektoren in Abstrahlrichtung umgebenden rahmenartigen Abdeckteil, welches erfindungsgemäß mehrere Bereiche mit unterschiedlichem Reflexionsgrad aufweist bekannt.
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In vielen Fällen reichen Reflexionen an Abdeckrahmen oder Tuben benachbarter Lichtmodule und/oder an sonstigen, reflektierenden oder streuenden Oberflächen für die Erfüllung der Sichtbarkeitskriterien aus, wenn zumindest in Teilen der Abdeckscheibe Licht umlenkende Optiken verwendet werden oder wenn die Abdeckscheibe örtlich begrenzte Auswölbungen aufweist, die Licht bevorzugt in Randbereiche des Soll-Sichtbarkeitsbereichs umlenken.
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Diese Merkmale werden jedoch häufig als ästhetische Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes der Beleuchtungsvorrichtung empfunden und engen den gestalterischen Spielraum beim Entwurf von Beleuchtungseinrichtungen ein.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art, bei der das Erscheinungsbild der Beleuchtungseinrichtung weniger stark durch Wölbungen und/oder vergleichsweise große, Licht umlenkende Optiken in einem Optikfeld der Abdeckscheibe beeinträchtigt wird.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Abdeckelement dazu eingerichtet ist, von der Lichtquelle aus direkt oder indirekt auf das Abdeckelement einfallendes Licht gezielt in einen Teilbereich des Soll-Sichtbarkeitsbereichs zu reflektieren, der durch den Raumwinkel nicht abgedeckt wird.
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Durch die gezielte Einrichtung des Abdeckelementes zu dem genannten Zweck wird der genannte Teilbereich und auch ein gegebenenfalls vorhandenes optisches Umlenkelement nicht nur zufällig, sondern gezielt beleuchtet.
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Durch die gezielte Beleuchtung, die gleich beim Entwurf der Beleuchtungseinrichtung geplant und in ihrer Wirkung berücksichtigt werden kann, ergibt sich insbesondere eine größere Intensität der Beleuchtung im Vergleich zu einer ungezielten und damit mehr oder weniger zufällig erfolgenden Beleuchtung.
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Aufgrund der größeren Intensität kann die Zahl und/oder die Fläche Licht umlenkender Optikelemente verringert werden. Dadurch ergeben sich gestalterische Freiheitsgrade, die zu einer Verbesserung des ästhetischen Gesamteindrucks genutzt werden können, zum Beispiel durch eine nicht nur lichttechnischen sondern auch gestalterischen Anforderungen genügende Anordnung der verbleibenden Optikelemente. Unter Umständen kann ganz auf Licht umlenkende Optikelemente in der Abdeckscheibe verzichtet werden.
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Die Erfindung ist sowohl bei für die Verwendung im Bug eingerichteten Beleuchtungseinrichtungen als auch bei Heckleuchten verwendbar. Dabei kann die integrierte Leuchte eine Blinkleuchte oder eine Begrenzungsleuchte, bei einer Heckleuchte auch eine Bremsleuchte sein. Besonders bevorzugt ist eine Verwendung bei einem Scheinwerfer, weil sich dort häufig Abschattungen durch die Vielzahl der Lichtmodule und den Platzbedarf von einzelnen Lichtmodulen, insbesondere von Projektionslichtmodulen, ergeben.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren jeweils gleiche Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 eine Schnittdarstellung eines bekannten Scheinwerfers in einer Draufsicht; und
- 2 eine Draufsicht auf eine Schnittdarstellung einer Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.
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Im Einzelnen zeigt die 1 einen horizontalen Schnitt durch eine Beleuchtungseinrichtung 10 in Form eines bekannten Scheinwerfers bei einer Betrachtung von oben. Der Scheinwerfer 10 ist dazu eingerichtet, auf einer linken Seite eines Fahrzeugs verwendet zu werden. Dabei liegt die horizontale Richtung in der x, y-Ebene parallel zur Straßenoberfläche und die vertikale Richtung entspricht der z-Richtung, die parallel zu einer Hochachse des Fahrzeugs liegt.
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Eine Richtung 12 weist in das Vorfeld des nicht dargestellten Fahrzeugs und gibt insofern eine Einbauposition des Scheinwerfers 10 bei dessen bestimmungsgemäßer Verwendung an. Der Richtungspfeil 12 ist dabei auf der Seite des Scheinwerfers 10 eingezeichnet, die bei dessen bestimmungsgemäßer Verwendung zum Fahrzeuginneren, in dem konkreten Fall eines für die linke Seite eingerichteten Scheinwerfers 10 in Fahrtrichtung 12 nach rechts weisen würde.
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Der Scheinwerfer 10 weist ein Lichtmodul in Form einer Leuchte 14 sowie ein weiteres Lichtmodul 16 auf und wird von einem intransparenten Gehäuse mit einer Rückwand 18 und einer Seitenwand 20 sowie in Lichtabstrahlrichtung nach vorn durch eine transparente Abdeckscheibe 22 begrenzt. Bei dem Lichtmodul 16 handelt es sich um ein Projektionsmodul, das durch intransparente Tubuswände 24 von der Leuchte 14 abgegrenzt wird. Ein Abdeckelement 26 ist in Form eines Abdeckrahmens realisiert, der Lichtaustrittsöffnungen vor der Leuchte 14 und dem weiteren Lichtmodul 16 aufweist.
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Um die gesetzlichen Vorgaben in Bezug auf die Sichtbarkeit der Leuchte 14 zu erfüllen, muss das Licht der Leuchte 14 vorbestimmte Intensitätswerte in einem Soll-Sichtbarkeitsbereich 28 erreichen, der eine Hauptabstrahlrichtung 30 einschließt und der von einer inneren Grenzrichtung 32 begrenzt wird.
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Die Leuchte 14 weist eine Lichtquelle 34 und einen Reflektor 36 auf. Das von der Lichtquelle 34 erzeugte und durch den Reflektor 36 gebündelte Licht wird bei der in der 1 dargestellten Scheinwerfergeometrie durch den Randstrahl 38 nach innen begrenzt und liegt innerhalb des durch die Grenzrichtung 32 nach innen begrenzten Soll-Sichtbarkeitsbereichs 28. Das bedeutet, dass die Leuchte 14 nicht in dem ganzen vorgeschriebenen Winkelbereich 28 sichtbar ist, wenn man nur das vom Reflektor 36 aus geradlinig auf die Abdeckscheibe 22 einfallende Licht betrachtet. Ohne weitere Maßnahmen ist sie zum Beispiel für einen Betrachter, der sich in der Draufsicht der 1 knapp neben der Grenzrichtung 32 zwischen dieser und der Hauptabstrahlrichtung 30 befindet, nicht sichtbar, obwohl diese Winkelposition innerhalb des vorgeschriebenen Soll-Sichtbarkeitsbereichs 28 liegt.
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Um dennoch die vorgeschriebene Sichtbarkeit im ganzen Soll-Sichtbarkeitsbereich sicherzustellen, weist die Abdeckscheibe 24 des bekannten Scheinwerfers ein vergleichsweise großes Optikfeld 40 auf, in dem lichtbrechende Optikelemente 42, 44 angeordnet sind, die durch ihre Form und Anordnung dazu eingerichtet sind, in der Beleuchtungseinrichtung 10 durch Streuung und/oder ungezielt erfolgende Reflexion propagierende Strahlung, die von der Innenseite des Scheinwerfers 10 her in einem passenden Einfallswinkel auf das Optikfeld 40 einfällt, in Randbereiche des Soll-Sichtbarkeitsbereichs umzulenken. Die Optikelemente 42, 44 sind bevorzugt als ablenkende Optiken, z.B. in Form von Keilen oder Freiformoptiken realisiert. Eine solche Strahlung wird im Folgenden auch als vagabundierende Strahlung bezeichnet.
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Die 1 zeigt damit insbesondere eine per se bekannte Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 10 mit einer integrierten Leuchte 14, die eine Lichtquelle 34, einen Reflektor 36, wenigstens ein baulich vom Reflektor 36 getrenntes und innerhalb der Beleuchtungseinrichtung 10 angeordnetes, intransparentes Abdeckelement 26 und eine transparente Abdeckscheibe 22 aufweist, wobei der Reflektor 36 dazu eingerichtet ist, Licht der Lichtquelle 34 zu sammeln und durch die transparente Abdeckscheibe 22 hindurch in einen Raumwinkel abzustrahlen, der eine Hauptabstrahlrichtung 30 der Leuchte 14 umgibt und einen Soll-Sichtbarkeitsbereich 28 der Leuchte 14 nicht voll abdeckt.
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Im Unterschied dazu zeigt die 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Form eines Scheinwerfers 100 in einem der 1 vergleichbaren Horizontalschnitt bei einer Betrachtung von oben. Der Scheinwerfer 100 ist ebenfalls dazu eingerichtet, auf einer linken Seite eines Fahrzeugs verwendet zu werden. Die Richtung 12 weist entsprechend in das Vorfeld des nicht dargestellten Fahrzeugs.
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Der Scheinwerfer 100 weist eine Leuchte 104 sowie ein weiteres Lichtmodul 106 auf und wird von einem intransparenten Gehäuse mit einer Rückwand 108 und einer Seitenwand 110 sowie in Lichtabstrahlrichtung nach vorn durch eine transparente Abdeckscheibe 112 begrenzt. Bei der Leuchte 104 handelt es sich in einer Ausgestaltung um eine Blinkleuchte. Bei dem Lichtmodul 106 handelt es sich in einer Ausgestaltung um ein Projektionsmodul, das durch intransparente Tubuswände 114 von der Leuchte 104 abgegrenzt wird. Es versteht sich, dass die Beleuchtungseinrichtung 100 auch mehr als ein weiteres Lichtmodul 106 aufweisen kann.
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Ein Abdeckelement 116 dient dem Zweck, bestimmte Innenbereiche der Beleuchtungseinrichtung 100 gegenüber einem Einblick von außen abzudecken und/oder bestimmte Innenbereiche der Beleuchtungseinrichtung 100 gegen Streulicht abzuschirmen, das von innerhalb der Beleuchtungseinrichtung 100 her einfallen und die betreffende Lichtfunktion stören könnte. Das Abdeckelement 116 ist in einer bevorzugten Ausgestaltung ein einstückiger, intransparenter Abdeckrahmen, der Lichtaustrittsöffnungen vor der Leuchte 104 und dem Lichtmodul 106 aufweist und ein baulich von einem Reflektor 118 der Leuchte 104 getrenntes Bauteil bildet.
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Der unter Bezug auf die 1 erläuterte Soll-Sichtbarkeitsbereich 28 der Leuchte 104 schließt auch beim Gegenstand der 2 eine Hauptabstrahlrichtung 30 ein und wird von einer inneren Grenzrichtung 32 begrenzt. Um gesetzliche Forderungen an die Sichtbarkeit zu erfüllen, muss das Licht der Leuchte 104 vorbestimmte Intensitätswerte in dem Soll-Sichtbarkeitsbereich 28 erreichen.
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Die innere Grenzrichtung 32 ist zum Beispiel gegenüber der Richtung 12, die in das Fahrzeugvorfeld weist, und damit auch gegenüber der Hauptabstrahlrichtung 30, zum Fahrzeug hin geneigt und schließt mit der Hauptabstrahlrichtung 30 einen Winkel α von 45° ± 15° in horizontaler, beziehungsweise + 15° in vertikaler Richtung ein, wobei die horizontale Richtung in der x, y-Ebene liegt und die vertikale Richtung der z-Richtung entspricht.
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Die Leuchte 104 weist eine dem Reflektor 118 zugeordnete Lichtquelle 120 auf. Die Lichtquelle ist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Glühlampe oder eine Halbleiterlichtquelle, zum Beispiel eine Leuchtdiode oder eine Anordnung von Leuchtdioden.
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Das von der Lichtquelle 120 erzeugte und durch den Reflektor 118 gebündelte Licht liegt auch beim Gegenstand der 2 innerhalb des durch die Grenzrichtung 32 nach innen begrenzten Soll-Sichtbarkeitsbereichs 28. Das bedeutet, dass auch die Leuchte 104 nicht in dem ganzen vorgeschriebenen Winkelbereich sichtbar ist, wenn man nur das vom Reflektor 118 aus geradlinig auf die Abdeckscheibe 112 einfallende Licht betrachtet.
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Wie auch die 1, zeigt die 2 damit insbesondere eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 100 mit einer integrierten Leuchte 104, die eine Lichtquelle 120, einen Reflektor 118, wenigstens ein baulich vom Reflektor 118 getrenntes und innerhalb der Beleuchtungseinrichtung 100 angeordnetes, intransparentes Abdeckelement 116 und eine transparente Abdeckscheibe 112 aufweist, wobei der Reflektor 118 dazu eingerichtet ist, Licht der Lichtquelle 120 zu sammeln und durch die transparente Abdeckscheibe 112 hindurch in einen Raumwinkel abzustrahlen, der eine Hauptabstrahlrichtung 30 der Leuchte 104 umgibt und einen Soll-Sichtbarkeitsbereich 28 der Leuchte 104 nicht voll abdeckt.
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Im Unterschied zum bekannten Scheinwerfer 10 ist das Abdeckelement 116 beim Gegenstand der 2 dazu eingerichtet, von der Lichtquelle 120 aus direkt oder indirekt auf das Abdeckelement 122 einfallendes Licht gezielt in einen Teilbereich des Soll-Sichtbarkeitsbereichs 28 zu reflektieren, der durch den Raumwinkel nicht abgedeckt wird. Der Raumwinkel ist in der 2 nicht explizit dargestellt, er entspricht aber qualitativ dem Winkel, der in der 1 nach innen vom Randstrahl 38 begrenzt wird.
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Dazu weist das Abdeckelement 116 Reflexionsflächen 122, 124, 126 auf, die durch ihre Anordnung innerhalb der Beleuchtungseinrichtung 100, insbesondere durch ihre Ausrichtung in Bezug auf den Reflektor 118, und durch ihre Oberflächenbeschaffenheit zu dem genannten Zweck der gezielten Reflexion eingerichtet sind.
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Das Abdeckelement 116 ist in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Abdeckrahmen, der durch seine Form und seine Abmessungen dazu eingerichtet ist, bestimmte Innenbereiche der Beleuchtungseinrichtung gegenüber einem Einblick von außen abzudecken oder bestimmte Innenbereiche der Beleuchtungseinrichtung 100, wie das Innere eines Projektions-Lichtmoduls 106, gegen eine Einwirkung von innerhalb der Beleuchtungseinrichtung 100 einwirkendem Streulicht abzudecken. Insofern kann es sich bei dem Abdeckelement 116 auch um einen Tubus eines der Leuchte 104 benachbarten Lichtmoduls 106 handeln.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Abdeckelement 116 im Ganzen oder in Teilen eine spiegelnde oder matte Metallisierung auf, um das in passendem Winkel einfallende Licht gezielt in den genannten Teilbereich des Soll-Sichtbarkeitsbereichs 28 zu reflektieren. Im Falle einer matten Metallisierung ist diese bevorzugt so beschaffen, dass sich ein vergleichsweise enger Streukegel ergibt, der den genannten Teilbereich beleuchtet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Reflexionsflächen 122, 124, 126 insbesondere so angeordnet und ausgerichtet, dass sie nach einer einfachen Reflexion an einer einzelnen Reflexionsfläche 122 der Reflexionsflächen 122, 124, 126 oder auch nach einer mehrfachen, an mehreren Reflexionsflächen 124, 126 der Reflexionsflächen 122, 124, 126 erfolgenden Reflexion das Licht in eine Richtung umlenken, die zur Fahrzeuglängsachse 12 geneigt ist und die mit der Hauptabstrahlrichtung 30 einen Winkel β von 30° bis 40° einschließt. Dies gilt für den Fall, dass sich in der Abdeckscheibe weitere, das Licht brechende Optiken befinden. Ansonsten muss der Winkel β größer 45° sein.
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Ein erster Strahlengang 129 repräsentiert eine solche, durch eine Einfachreflexion an einer einzelnen Reflexionsfläche 122 erfolgende Lichtumlenkung. Ein zweiter Strahlengang 130 repräsentiert eine an einem Paar einander zugeordneter Reflexionsflächen 124, 126 erfolgende Mehrfachreflexion, die zu der gewünschten Lichtumlenkung in eine Vorzugsrichtung führt, die in den genannten Teilbereich weist.
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Durch die gezielt in diese Vorzugsrichtung erfolgende Reflexion an speziell dafür ausgestalteten Reflexionsflächen 122, 124, 126 des Abdeckelements 122 wird die in Richtung des sonst nur unzureichend beleuchteten Teilbereichs des Soll-Sichtbarkeitsbereichs 28 reflektierte Lichtenergie im Vergleich zu der Beleuchtung mit vagabundierendem Licht vergrößert. Als erwünschte Folge kann auf ein dem Optikfeld 40 aus der 1 vergleichbares Optikfeld 132 entweder ganz verzichtet werden oder ein solches Optikfeld 132 kann zumindest kleiner ausfallen. Dadurch wird die Gestaltungsfreiheit beim Entwurf neuer Beleuchtungseinrichtungen erhöht.
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Unter einem solchen Optikfeld 132 wird hier eine Teilfläche der transparenten Abdeckscheibe 112 verstanden, in dem wenigstens ein Licht brechendes Optikelement 134 angeordnet ist, das von der Lichtquelle 120 mit an dem Abdeckelement 116 reflektiertem Licht beleuchtet wird und welches das auf sich einfallende Licht in den Teilbereich des Soll-Sichtbarkeitsbereichs umlenkt.
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In bevorzugten Ausgestaltungen weist ein solches Licht brechendes Optikelement 134 die Form eines Abschnitts einer Walze, eines Kissens, eines Keils oder eine sonstige, Licht brechende Form auf und bildet einen Bestandteil der Abdeckscheibe 112.
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In einer alternativen Ausgestaltung weist das wenigstens eine Licht brechende Optikelement 136 die Form eines Abschnitts einer Walze, eines Kissens, eines Keils oder eine sonstige Licht brechende Form auf und bildet einen Bestandteil einer zwischen dem Abdeckelement 116 auf der einen Seite und der Abdeckscheibe 112 auf der anderen Seite angeordneten Streuscheibe 138, die in einem Randbereich der Beleuchtungseinrichtung 100 angeordnet ist.
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Die Leuchte 104 wird in einer bevorzugten Ausgestaltung von einem Steuergerät gesteuert, das eine variable Ansteuerung der Lichtquelle 120 erlaubt. Dadurch ist es möglich, die in erster Linie als Blinkleuchte dienende Lichtquelle 120 nicht nur alternierend blinken zu lassen, sondern sie auch in gedimmter Form im Dauerbetrieb leuchten zu lassen, um ein Seitenmarkierungslicht bereitzustellen.
