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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einem auf einer Leiterplatte angeordneten Leuchtmittel und wenigstens einem flächigen Lichtleiter, der zumindest eine im Abstrahlbereich des Leuchtmittels angeordnete Lichteintrittsfläche und mindestens eine davon beanstandete Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei das Licht des Leuchtmittels zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche unter Ausnutzung der Totalreflexion an Grenzflächen des Lichtleiters in diesem geführt ist.
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Eine derartige Beleuchtungseinrichtung, die in Fahrzeugen Verwendung findet, ist aus
DE 10 2007 057 399 A1 bekannt. Sie hat einen flächigen Lichtleiter, der zwei einander gegenüberliegende, parallel zueinander verlaufende Flachseiten aufweist, an denen durch Totalreflexion Licht von an einer Schmalseite des Lichtleiters angeordneten Lichteintrittsflächen zu einer am gegenüberliegenden Ende des Lichtleiters angeordneten Lichtaustrittsfläche übertragen wird. Die Beleuchtungseinrichtung weist mehrere voneinander beabstandete Leuchtdioden auf, die auf einer Leiterplatte in einer Reihe angeordnet sind. Zum Einkoppeln des Lichts in den Lichtleiter sind die Leuchtdioden jeweils mit ihrer Lichtabstrahlseite einer ihnen zugeordneten Lichteintrittsfläche des Lichtleiters zugewandt. Die Lichteintrittsflächen sind als zylindrische Einformungen ausgestaltet, deren Zylinderachse senkrecht zu den Flachseiten verläuft. Damit das Licht mit möglichst geringen Lichtverlusten in den Lichtleiter eingekoppelt und zu der Lichtaustrittfläche übertragen werden kann, müssen die Leuchtdioden an einer vorbestimmten Positionen relativ zu den Lichteinkoppelflächen positioniert werden. Um diese zu ermöglichen, sind geeignete Haltemittel für den Lichtleiter und die Leiterplatte erforderlich. Die Haltemittel erfordern jedoch einen gewissen Fertigungs- und Montageaufwand.
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Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau geringe Lichtverluste ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass benachbart zu der zumindest einen Lichteintrittsfläche ein quer zur Haupterstreckungsfläche des Lichtleiters angeordnetes flächiges Verbindungsteil einstückig an den Lichtleiter angeformt ist, und dass das Verbindungsteil mindestens eine Befestigungsstelle aufweist, die mit der Leiterplatte und/oder einem Trägerteil verbunden ist.
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In vorteilhafter Weise ist also an den Lichtleiter ein Verbindungsteil einstückig angeformt, so dass die Leiterplatte bei der Fertigung der Beleuchtungseinrichtung direkt an dem Verbindungsteil fixiert werden kann. In entsprechender Weise kann der Lichtleiter an den Befestigungsstellen des Verbindungsteil an einem Trägerteil fixiert werden, wie zum Beispiel einem Gehäuseteil. Da das Verbindungsteil nur partiell an einer benachbart zu der Lichteintrittsfläche liegenden Stelle an den Lichtleiter angebunden ist, werden durch das Verbindungsteil nur geringe Lichtverluste verursacht, insbesondere wenn das Leuchtmittel seitlich nur wenig Licht abstrahlt, beispielsweise weil es eine etwa cosinusförmige Abstrahlcharakteristik hat.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat die Befestigungsstelle einen flächigen Anlagebereich für die Leiterplatte, der vorzugsweise gegenüber einem dazu benachbarten Bereich des Verbindungsteils quer zur Haupterstreckungsfläche des Verbindungsteils vorsteht. Dabei ist der vorstehende Bereich bevorzugt domförmig ausgestaltet.
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Vorteilhaft ist, wenn die Befestigungsstelle benachbart zu dem Anlagebereich einen Haltevorsprung aufweist, der eine Lochung oder Aussparung der Leiterplatte durchsetzt. Der Haltevorsprung ist bevorzugt mittig zu dem flächigen Anlagebereich angeordnet. Dadurch kann die Leiterplatte noch besser an den Befestigungsstellen fixiert werden. Der Haltevorsprung steht bevorzugt an der dem Verbindungsteil abgewandten Rückseite über die Leiterplatte über. Er kann aus einem thermoplastischen Material bestehen, das nach der Montage der Leiterplatte an den Haltevorsprüngen an seinem über die Leiterplatte überstehenden Endbereich durch lokale Wärmeeinbringung fließfähig gemacht und durch Ausüben von Druck auf das Material seitlich derart verbreitert wird, dass der Haltevorsprung den die Lochung umgrenzenden Randbereich der Leiterplatte formschlüssig hintergreift. Der Haltevorsprung kann also bei der Fertigung der Beleuchtungseinrichtung auf einfache Weise mit der Leiterplatte verbügelt werden.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung weist der Haltevorsprung einen konischen Abschnitt auf, der sich ausgehend von dem Anlagebereich zu der am weitesten vorstehenden Stelle des Haltevorsprungs hin verjüngt. Die Leiterplatte kann dann bei der Fertigung der Beleuchtungseinrichtung noch leichter an dem Verbindungsteil montiert werden, wobei die Lochung oder Aussparung der Leiterplatte bei der Montage an der konischen Schrägfläche zentriert wird.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Verbindungsteil mindestens drei nicht auf einer geraden Linie angeordnete, vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene liegende Befestigungsstellen vorgesehen, die jeweils mit der Leiterplatte und/oder dem Trägerteil verbunden sind. Liegen alle Leuchtmittel in einer Ebene, können diese auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet sein. Dies reduziert die Kosten für die Montage und spart eine Kabelgruppe, welche die Leiterplatten miteinander verbindet. Die Beleuchtungseinrichtung kann jedoch auch mehrere Leiterplatten aufweisen, die in vorzugsweise unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
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Vorteilhaft ist, wenn das Verbindungsteil an mehreren voneinander beabstandeten Verbindungsstellen einstückig an den Lichtleiter angeformt ist, und wenn das Verbindungsteil zwischen den Verbindungsstellen mindestens einen Durchbruch aufweist, der das Verbindungsteil quer zu seiner Haupterstreckungsfläche durchsetzt. Durch diese partielle Anbindung des Verbindungsteils an den Lichtleiter können die Lichtverluste in dem Lichtleiter noch weiter reduziert werden.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter mindestens einen Lichteinkoppelabschnitt auf, an dem die Lichteintrittsfläche angeordnet ist, wobei der Lichteinkoppelabschnitt wenigstens eine Totalreflexionsfläche aufweist, die derart ausgestaltet ist, dass sie das Licht des der Lichteintrittsfläche zugeordneten Leuchtmittels bündeln, vorzugsweise in ein Lichtbündel mit etwa parallel zueinander verlaufenden Lichtstrahlen. Dabei kann die das Licht bündelnde Totalreflexionsfläche beispielsweise parabolisch, elliptisch oder sphärisch ausgestaltet sein. Die Totalreflexionsfläche kann aber auch eine Freiformfläche sein, die eine von einer geometrischen Grundform abweichende Geometrie aufweist. Mit Hilfe des Lichteinkoppelabschnitts kann auf einer Fläche, die mit dem an der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters aus diesem ausgekoppelten Licht beleuchtet wird, eine gewünschte Lichtverteilung erreicht werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Lichtaustrittsfläche mindestens einen ersten und wenigstens einen zweiten Abschnitt auf, wobei der Lichtleiter derart ausgestaltet ist, dass in dem ersten Abschnitt im Wesentlichen Licht mit parallelen Lichtstrahlen und in dem zweiten Abschnitt diffuses Licht aus dem Lichtleiter austritt und/oder dass das Licht mit unterschiedlicher Leuchtdichte und/oder unterschiedlicher Lichtverteilung aus den Abschnitten austritt. Eine mit dem aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Licht beleuchtete Fläche wird dann an den Stellen, an denen das parallele Licht auf die Fläche auftrifft, heller beleuchtet als an den Stellen, die im Wesentlichen nur mit dem diffusen Licht beleuchtet werden. Dadurch können bestimmte Lichteffekte erzielt werden. Der erste Abschnitt der Lichtaustrittsfläche kann optikfrei gestaltet sein oder optische Flächen aufweisen, wie z. B. Prismenoptiken oder Freiformoptiken. Der erste Abschnitt kann auch als Fresnellinse ausgestaltet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten und zweiten Abschnitte der Lichtaustrittsfläche in Hauptabstrahlrichtung des Lichtleiters zueinander versetzt angeordnet, wobei der Lichtleiter zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt vorzugsweise eine Stufe oder einen Absatz aufweist. Die Lichtaustrittsfläche weist also Unterbrechungen auf. In den Unterbrechungen können Kanäle und/oder Leitungen angeordnet sein, die mit dem aus dem ersten Abschnitt der Lichtaustrittsfläche austretenden Licht hinterleuchtet und dadurch optisch hervorgehoben werden können.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei der flächigen Lichtleiter aufweist, und wenn diese Lichtleiter quer zu ihren Haupterstreckungsflächen voneinander beabstandet und über das Verbindungsteil etwa U-förmig miteinander verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine kompakte Beleuchtungseinrichtung, die zwei nebeneinander angeordnete flächige Lichtleiter aufweist. Die beiden Lichtleiter können mit ihren Längsmittelachsen parallel zueinander verlaufen. Sie können plan sein und/oder einen von einer geraden Linie abweichenden, beispielsweise gekrümmten Verlauf aufweisen. Die Krümmung oder der von der geraden Linie abweichende Verlauf kann in einer normal zur Haupterstreckungsebene des Lichtleiters und normal zur Haupterstreckungsebene des Verbindungsteils angeordneten Querschnittsebene vorgesehen sein, beispielsweise derart, dass der lichte Abstand zwischen den Lichtleitern, ausgehend von dem Verbindungsteil zu den von den Leuchtmittel entfernten Enden der Lichtleiter, zunimmt. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass der oder die Lichtleiter in einer parallel zu dem flächigen Verbindungsteil verlaufenden Ebene einen von einer geraden Linie abweichenden, beispielsweise gekrümmten Verlauf hat.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Bereich zwischen den Lichtleitern mit einer Blende abgedeckt. Dadurch können bestimmte Lichteffekte erzielt werden.
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Erwähnt werden soll noch, dass der aus dem mindestens einen Lichtleiter und dem Verbindungsteil bestehende Körper auch als Mehrkomponenten-Spritzgussteil ausgestaltet sein kann. Dabei ist es sogar möglich, dass der Werkstoff der einzelnen Komponenten eine unterschiedliche Farbe aufweist. Mit der Beleuchtungseinrichtung kann dann eine Fläche dekorativ beleuchtet werden. Durch das Mehrkomponenten-Spritzgussteil wird insbesondere bei einem Lichtleiter mit vergleichsweise großer Wandstärke eine schnelle Fertigung des Lichtleiters in einem entsprechenden Spritzgusswerkzeug ermöglicht.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Ansicht auf die Vorderseite einer Beleuchtungseinrichtung, die zwei durch ein Verbindungsteil U-förmig miteinander verbundene flächige Lichtleiter und auf einer Leiterplatte angeordnete Leuchtmittel aufweist,
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2 eine Seitenansicht der Beleuchtungseinrichtung,
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3 eine Ansicht auf eine Stirnseite des aus den Lichtleitern und dem Verbindungsteil bestehenden Lichtleitkörpers,
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4 eine Schrägansicht auf die Stirnseite des Lichtleitkörpers,
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5 eine Aufsicht auf die Flachseite eines Lichtleiters, in der beispielhaft auch einige Lichtstrahlen dargestellt sind,
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6 eine Rückseitenansicht des Lichtleitkörpers,
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7 einen Teilbereich der Rückseite des Lichtleitkörpers,
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8 eine Schrägansicht auf die Unterseite des Lichtleitkörpers,
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9 eine Seitenansicht des Lichtleitkörpers,
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10 eine Rückseitenansicht des an einem mehrere Dampfaustrittsöffnungen aufweisenden Dampfverteilers eines Dampfgarers montierten Lichtleitkörpers, und
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11 eine Vorderansicht des Dampfverteilers.
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Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Garraums eines Dampfgarers hat eine Leiterplatte 2, auf der als Leuchtmittel 3 mehrere Leuchtdioden angeordnet sind. In 1 und 2 ist erkennbar, dass die Leuchtmittel 3 in zwei etwa parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet sind. Innerhalb der Reihen sind die Leuchtmittel 3 voneinander beabstandet.
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Zum Übertragen des von den Leuchtmitteln ausgesendeten Lichts in den Garraum ist jeder der beiden Leuchtmittelreihen jeweils ein flächiger Lichtleiter 4a, 4b zugeordnet. Die Lichtleiter 4a, 4b sind plattenförmig ausgestaltet und haben jeweils zwei Flachseiten 5a, 5b und zwei einander gegenüberliegende Schmalseiten, die etwa parallel zu den Leuchtmittelreihen verlaufen. In 3 und 4 ist erkennbar, dass die Flachseiten 5a, 5b jeweils einen von einer Ebene abweichenden gekrümmten Verlauf haben und dass die beiden Flachseiten 5a, 5b jedes Lichtleiters 4a, 4b jeweils etwa in konstantem Abstand zueinander verlaufen.
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Jeder Lichtleiter 4a, 4b hat für jedes ihm zugeordnete Leuchtmittel 3 jeweils an einer ersten Schmalseite eine Lichteintrittsfläche 6a, 6b, die der Lichtabstrahlseite des betreffenden Leuchtmittels 4a, 4b zugewandt ist. An seiner von den Lichteintrittsflächen 6a, 6b entfernten zweiten Schmalseite weist der Lichtleiter 4a, 4b mehrere Lichtaustrittsflächen 7a, 7b auf.
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Das von den Leuchtmitteln 3 ausgesendete Licht wird durch die Lichteintrittsflächen 6a, 6b in den Lichtleiter 4a, 4b eingekoppelt und durch Totalreflexion an den Grenzflächen der Lichtleiter 4a, 4b derart zu den Lichteintrittsflächen 6a, 6b geleitet, dass es dort aus den Lichtleitern 4a, 4b austritt.
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Wie aus 5 deutlich wird, ist jeder Lichteintrittsfläche 6a, 6b ist jeweils ein Lichteinkoppelabschnitt 8a, 8b des Lichtleiters zugeordnet, der zwei einander gegenüberliegende Totalreflexionsflächen 9a, 9b aufweist, die quer zu den Flachseiten 5a, 5b verlaufen und derart geformt sind, dass von dem Leuchtmittel 3 ausgehende Lichtstrahlen, die durch die Lichteintrittsfläche 6a, 6b in den Lichtleiter 4a, 4b in Richtung auf die Totalreflexionsflächen 9a, 9b eintreten, an diesen abgelenkt und in ein Lichtbündel mit parallel zueinander verlaufenden Lichtstrahlen geformt werden. Die Totalreflexionsflächen 9a, 9b liegen bevorzugt in der Oberfläche eines Paraboloids, in dessen Brennpunkt, die virtuelle Lichtabstrahlstelle des dem betreffenden Lichteinkoppelabschnitt 8a, 8b zugeordneten Leuchtmittels 3 angeordnet ist.
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Benachbart zu den Lichteintrittsflächen 6a, 6b ist an die Flachseiten 5a, 5b der Lichteinkoppelabschnitte 8a, 8b ein flächiges Verbindungsteil 10 einstückig angeformt, das sich über mehrere Lichteinkoppelabschnitte 8a, 8b erstreckt und die Lichtleiter 4a, 4b etwa U-förmig miteinander verbindet. In 3 und 4 ist erkennbar, dass das Verbindungsteil 10 mit seiner Haupterstreckungsfläche quer zu den Haupterstreckungsflächen der beiden Lichtleiter 4a, 4b angeordnet ist.
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In 3 bis 7 ist erkennbar, dass das Verbindungsteil 10 an seiner der Leiterplatte 2 zugewandten Rückseite mehrere domförmige Befestigungsstellen 11 aufweist. Die Befestigungsstellen 11 haben jeweils einen flächigen Anlagebereich 12 für die Leiterplatte 2, der gegenüber einem dazu benachbarten, diesen umgrenzenden Bereich des Verbindungsteils 10 quer zur Haupterstreckungsfläche des Verbindungsteils 10 vorsteht. Die Befestigungsstellen 11 sind derart voneinander beabstandet, dass sie nicht auf einer geraden Linie liegen.
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Die flächigen Anlagebereiche 12 sind etwa kreisringförmig ausgestaltet und umgrenzen jeweils einen Haltevorsprung 13 der Befestigungsstelle 11, der gegenüber dem Anlagebereich 12 vorsteht. Jeder Haltevorsprung 13 durchsetzt jeweils eine ihm zugeordnete, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Lochung der Leiterplatte 2 derart, dass er an der dem Verbindungsteil 10 abgewandten Rückseite der Leiterplatte 2 über diese übersteht.
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In Montagestellung hintergreift der Haltevorsprung 13 mit seinem freien Ende den die Lochung umgrenzenden Randbereich der Leiterplatte 2 formschlüssig. Bei der Fertigung der Beleuchtungseinrichtung wird dies dadurch erreicht, dass die Leiterplatte 2 zunächst mit ihren Lochungen derart auf die Haltevorsprünge 13 aufgesteckt wird, dass sie an den Anlagebereichen 12 zur Anlage kommt. Danach werden die feien Endbereich der Haltevorsprünge 13 durch Wärmeeinbringung aufgeschmolzen und durch Ausüben von Druck seitlich bis über den Randbereich der Leiterplatte 2 vereitert. Bei Bedarf kann die Beleuchtungseinrichtung 1 mit Hilfe der Haltevorsprünge 13 zusätzlich an einer Lochung eines Gehäuseteils befestigt sein. In diesem Fall durchsetzen die Haltevorsprünge 13 sowohl das Verbindungsteil 10 als auch das Gehäuseteil und sind an der dem Verbindungsteil 10 abgewandten Seite des Gehäuseteils derart verbreitert, dass sie das Gehäuseteil hintergreifen.
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In 3 und 5 ist erkennbar, dass die Anlagebereiche 12 aller Befestigungsstellen in derselben Ebene liegen. Somit können alle Leuchtmittel 3 auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet sein. Außerdem ist erkennbar, dass die Haltevorsprünge 13 konisch ausgestaltet sind und sich ausgehend von der Anlagebereich 12 zu der am weitesten vorstehenden Stelle des Haltevorsprungs 13 hin verjüngen.
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Anhand von 7 bis 9 wird deutlich, dass das Verbindungsteil 10 an mehreren voneinander beabstandeten Verbindungsstellen einstückig an die Lichtleiter 3 angeformt ist. Zwischen den Verbindungsstellen hat das Verbindungsteil 10 etwa rechteckige Durchbrüche 14, die das Verbindungsteil 10 quer zu seiner Haupterstreckungsfläche durchsetzen. Im Vergleich zu einer Beleuchtungseinrichtung, bei der das Verbindungsteil 10 unterbrechungsfrei mit den Lichtleitern 3 verbunden ist, reduzieren sich durch die Durchbrüche 14 die Lichtverluste in dem aus den Lichtleitern 3 und dem Verbindungsteil 10 bestehenden Lichtleitkörper.
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In 5 ist erkennbar, dass die Lichtaustrittsflächen 7a, 7b erste und zweite Abschnitte aufweisen, und dass die Lichtleiter 3 derart ausgestaltet sind, dass in dem ersten Abschnitt im Wesentlichen Licht mit parallelen Lichtstrahlen und in dem zweiten Abschnitt diffuses Licht aus den Lichtleitern 3 austritt. Die Lichtaustrittsflächen 7a, 7b sind dazu in den ersten Abschnitten glatt ausgebildet, während sie in den zweiten Abschnitten eine Vielzahl von lichtstreuenden Optikelementen aufweisen.
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Außerdem ist aus 5 ersichtlich, dass die ersten und zweiten Abschnitte der Lichtaustrittsflächen 7a, 7b normal zur Erstreckungsebene des Verbindungsteils 10 zueinander versetzt angeordnet sind. Zwischen zueinander benachbarten ersten und zweiten Abschnitten ist jeweils ein Absatz 15 angeordnet. Die ersten Abschnitte sind also gegenüber den zweiten Abschnitten zurückversetzt.
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10 zeigt den aus den Lichtleitern 3 und dem Verbindungsteil 10 bestehenden Lichtleitkörper nach der Montage an einem am Garraum des Dampfgarers angeordneten Dampfverteiler 16. Der Dampfverteiler 16 weist mehrere Kanäle 17 für den Durchtritt von Dampf auf, die mit Dampfaustrittsöffnungen 18 verbunden sind. Die Kanäle 17 verlaufen durch die Aussparungen hindurch, die zwischen den zweiten Abschnitten der Lichtaustrittsflächen 7a, 7b gebildet sind. Somit werden die Kanäle 17 von dem aus den ersten Abschnitten der Lichtaustrittsflächen 7a, 7b austretenden Licht beleuchtet und optisch hervorgehoben.
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In 11 ist erkennbar, dass der Bereich zwischen den Lichtleitern 4a, 4b mit einer Blende 19 abgedeckt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007057399 A1 [0002]
