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Die Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere Fahrzeugleuchte, und ein Verfahren zur Herstellung derselben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 11.
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Fahrzeugleuchten werden für die Fahrzeugbeleuchtung im Außenbereich, d. h. Begrenzungslicht, Kennzeichenbeleuchtung, Tagfahrleuchte usw., und die Beleuchtung des Innenraums oder eines Ausstattungselements im Innenraum eines Kraftfahrzeugs verwendet. Bei Fahrzeugen ist zu beachten, dass es Restriktionen hinsichtlich des Bauraums, der für den Einbau der Fahrzeugleuchte zur Verfügung steht, gibt, denen außerhalb des Automotive-Bereichs nicht die dort vorliegende Relevanz zukommt.
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Aus
DE 202 11 305 U1 ist eine Leuchteinheit bekannt, die zumindest eine einen Reflektor aufweisende Reflektoreinheit und eine zumindest einen Lichtleiter aufweisende Lichtleitereinheit umfasst. Als Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in den Lichtleiter wird eine Leuchtdiode vorgeschlagen. Aus
DE 202 11 305 U1 ist somit eine Leuchte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 11 bekannt.
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Die aus
DE 202 11 305 U1 bekannte Lichtleitereinheit ist in der Reflektoreinheit integriert angeordnet, um die Größe einer Beleuchtungseinrichtung, die mehrere Leuchteinheiten umfasst, zu verringern. Der für die Beleuchtungseinrichtung erforderliche Einbauraum in einer Kraftfahrzeugkarosserie wird deutlich verringert. Eine Anpassung an bestehende Anforderungen hinsichtlich eines vorgegebenen Bauraums oder eine großflächige homogene Abstrahlung bei einfacher Montage werden nicht berücksichtigt.
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Aus
DE 101 23 263 B4 ist ein Lichtleitsystem für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem ein flächiger Lichtleiter verwendet wird, wobei die Einkopplung des Lichts an einer oder mehreren Seitenflächen des Lichtleiters erfolgt. Der Lichtleiter weist zur Auskopplung des Lichts auf der dem Innenraum des Fahrzeugs abgewandten Oberfläche eine Aufrauung, Prägung oder Bohrung mit Pyramiden-, Keil- oder Kegelstruktur mit spezifizierten Abmessungen auf.
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Aus
US 2007/0008456 A1 ist ein Beleuchtungssystem für eine Hintergrundbeleuchtung einer Anzeige bekannt, bei dem eine Leuchtstofflampe in einen Lichtleiter, der mit einer reflektierenden Beschichtung versehen ist, Licht einkoppelt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leuchte, insbesondere eine Fahrzeugleuchte, und ein Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen, wobei die Leuchte an verschiedene Gehäuse unter Berücksichtigung des vorhandenen Bauraums einfach konstruktiv anpassbar ist bei Ausbildung einer weitestgehend homogen abstrahlenden Lichtaustrittsfläche.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst.
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Hierdurch wird eine Leuchte, insbesondere eine Fahrzeugleuchte, geschaffen, die einen mindestens eine Lichteinkoppelfläche für mindestens eine LED und eine Lichtaustrittsfläche aufweisenden Lichtleiter und einen Reflektor, der den Lichtleiter zumindest teilweise überdeckt, und der über die Lichteinkoppelfläche eingekoppeltes Licht der mindestens einen LED zur Lichtaustrittsfläche reflektiert, umfasst. Die Lichteinkoppelfläche ist an einer Stirnseite des Lichtleiters angeordnet, wobei auch vorgesehen sein kann, dass an beiden Stirnseiten des Lichtleiters je eine Lichteinkoppelfläche ausgestaltet ist. Der Lichtleiter und der Reflektor sind einstückig als Zwei-Komponenten-Aufbau ausgebildet. Der Lichtleiter ist ein transparenter Kunststoff und der Reflektor ein daran angeformter unterschiedlicher Kunststoff. Der Reflektor weist Auslegerarme zur Verbindung des Zwei-Komponenten-Aufbaus mit einem Gehäuseabschnitt, beispielsweise einem Deckel oder anderen Abschnitt des Gehäuses, auf. Durch die einstückige Ausbildung als Zwei-Komponenten-Aufbau des Lichtleiters und des Reflektors ist sowohl die Herstellung als auch die anschließende Montage vereinfacht, da es sich nur um ein Bauteil handelt, das gehandhabt werden muss. Zudem ist durch die Ausbildung von zum Reflektorabschnitt gehörenden Auslegerarmen eine Verbindung des einstückigen Zwei-Komponenten-Aufbaus mit einem Gehäuseabschnitt durch simples Aufstecken bzw. Aufschieben oder dergleichen möglich. Die für die Verbindung des 2-Komponenten-Aufbaus benötigten Elemente sind schon an dem einstückigen Zwei-Komponenten-Aufbau des Lichtleiters und des Reflektors vorhanden. Die Montage ist vereinfacht. Toleranzfehler hinsichtlich einer Anordnung des Reflektors zum Lichtleiter sind ausgeschlossen. Die Platzierung der Leuchte kann ohne Aufwand erfolgen.
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Vorzugsweise ist eine einfache Montage zudem ermöglicht dadurch, dass die Auslegerarme an ihrem freien Ende so geformt sind, dass sie in Eingriff mit komplementär hierzu ausgebildeten Elementen des Gehäuseabschnitts zur Verbindung mit diesem bringbar sind. Beispielsweise können die Auslegerarme eine Ausnehmung aufweisen, in die ein komplementäres Element eines Gehäuseabschnitts zur Verbindung mit diesem einführbar bzw. einrastbar oder steckbar ist. Alternativ kann auch der Gehäuseabschnitt Ausnehmungen aufweisen, in die die Auslegerarme formangepasst mit ihrem freien Ende einsteck- bzw. einrastbar sind.
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Es kann vorgesehen sein, dass sich die Auslegerarme des Reflektors quer zur Grenzfläche zwischen Lichtleiter und Reflektor weg erstrecken. Die Auslegerarme weisen nach „hinten” in das Gehäuse von der Lichtaustrittsfläche weg. Durch diese Anordnung wird die Montage vereinfacht, da die Auslegerarme zunächst nur mit einem Deckel des Gehäuses in Eingriff gebracht werden können. Die Seitenumrandung des Gehäuses, insbesondere dessen Form, ist für die Montage nicht erheblich und kann vernachlässigt werden. Gleichwohl kann beispielsweise bei einer Anforderung, dass die Leuchte möglichst flach ausgebildet sein soll, vorgesehen sein, dass sich die Auslegerarme quer bzw. in einem stumpfen Winkel zur Flächennormalen der Lichtaustrittsfläche vom Reflektor erstrecken.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass an dem Reflektor Rastelemente angeformt sind, mit denen ein Diffuser zur Erhöhung der Homogenität des an der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts am 2-Komponenten-Aufbau verrastbar ist, um die Möglichkeit zu schaffen, keine zusätzlichen Elemente am Lichtleiter – wie an diesem angeformte Verbindungselemente für den Diffuser – vorzusehen, die einen Einfluss auf die optischen Eigenschaften des Lichtleiters haben können.
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Es kann vorgesehen sein, dass an dem Lichtleiter Rastelemente angeformt sind, mit denen ein Diffuser am 2-Komponenten-Aufbau verrastbar ist. Durch diese Ausgestaltung kann der einstückige Zwei-Komponenten-Aufbau mit einem beispielsweise als Diffuserplatte ausgestalteten Diffuser als ”Sandwich” an einem Gehäuseabschnitt angebracht werden, wobei lange Rastelemente oder Verbindungselemente, die sich bis zum Reflektor erstrecken, vermieden werden, was die Stabilität und Integrität der mit dem Diffuser verbundenen Leuchte erhöht und den Zusammenbau weiter vereinfacht.
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Bevorzugt weist der Lichtleiter eine sich von der Grenzfläche zwischen Lichtleiter und Reflektor verbreiternde Form zur Lichtaustrittsfläche auf, um durch eine derartige Gestaltung eine Entformungsschräge für die Herstellung des Lichtleiters und des Reflektors in einem Spritzgießvorgang sicher zu stellen, welches qualitativ gute Oberflächen liefert, die weniger Störstellen aufweisen, was die Homogenität des an der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts erhöht.
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Bevorzugt bildet die Lichteinkoppelfläche mit der Hauptstrahlachse der mindestens einen LED einen Winkel von kleiner als 90° und größer als 80° und weist eine Oberflächenstrukturierung, beispielsweise durch Funkenerosion, Ätzung usw., auf, um die spektrale Homogenität des bevorzugt weißen Licht an der Lichtaustrittsfläche zu erhöhen. Auch kann die Leuchtdichte erhöht werden.
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Zur weiteren Sicherstellung einer homogenen Lichtauskopplung über einen weiten Blickwinkelbereich ist die Dicke des Lichtleiters in Abhängigkeit vom Abstand zur Lichteinkoppelfläche an die Winkelabstrahlcharakteristik der mindestens einen LED angepasst. Der Abstand der Grenzfläche zwischen Lichtleiter und Reflektor zur Lichtaustrittsfläche ist bevorzugt so modelliert, dass die Dickenabmessung des Lichtleiters einen von der Lichteinkoppelfläche betrachteten abnehmenden Abschnitt aufweist, dem ein zunehmender Abschnitt und ein nachfolgender abnehmender Abschnitt nachgeordnet sind. Die Dicke des Lichtleiters kann als Funktion des Abstands von der Lichteinkoppelfläche mit den zuvor beschriebenen Abschnitten beschrieben werden.
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Vorzugsweise ist zur weiteren Steigerung einer spektralen Homogenität des vorzugsweise weißen ausgekoppelten Lichts benachbart zur Lichteinkoppelfläche ein freier Abschnitt am Lichtleiter ohne Reflektor vorgesehen. Hierdurch kann von der LED eingekoppelte weißen Licht zunächst im Lichtleiter homogenisiert werden.
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Vorzugsweise sind, um großflächigere homogen abstrahlende Leuchten zu erzeugen, mehrere LEDs beabstandet zueinander in einer Linie quer zur Flächennormalen der Lichtaustrittsfläche vorgesehen.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchte, insbesondere einer Fahrzeugleuchte, geschaffen, die einen mindestens eine Lichteinkoppelfläche für mindestens eine LED und eine Lichtaustrittsfläche aufweisenden Lichtleiter und einen Reflektor, der den Lichtleiter zumindest teilweise überdeckt, und der über die Lichteinkoppelfläche eingekoppeltes Licht der mindestens einen LED zur Lichtaustrittsfläche reflektiert, aufweist. Die Lichteinkoppelfläche ist an einer Stirnseite des Lichtleiters angeordnet, wobei auch vorgesehen sein kann, dass an beiden Stirnseiten des Lichtleiters je eine Lichteinkoppelfläche ausgestaltet ist. Der Lichtleiter und der Reflektor werden als 2-Komponenten-Aufbau einstückig ausgebildet in einem Spritzgießvorgang, wobei für den Lichtleiter ein transparenter Kunststoff und für den Reflektor ein daran angeformter unterschiedlicher Kunststoff verwendet wird. Bei dem Spritzgießvorgang werden zugleich an den Reflektor Auslegerarme zur Verbindung des 2-Komponenten-Aufbaus mit einem Gehäuseabschnitt gebildet. Durch die einstückige Ausbildung als Zwei-Komponenten-Aufbau des Lichtleiters und des Reflektors ist sowohl die Herstellung als auch die anschließende Montage vereinfacht, da es sich nur um ein Bauteil handelt, das gehandhabt werden muss. Eine Justage von Lichtleiter und Reflektor kann entfallen. Die einstückige Ausbildung der Auslegerarme mit dem Reflektor ermöglicht eine Erstellung eines optischen Bauteils, das mit einem Gehäuseabschnitt durch simples Aufstecken bzw. Aufschieben oder dergleichen verbunden oder montiert werden kann. Die für die Verbindung der Leuchte benötigten Elemente zum Ineingriffbringen mit entsprechenden Elementen eines Gehäuseabschnitts sind schon an dem einstückigen Zwei-Komponenten-Aufbau des Lichtleiters und des Reflektors vorhanden.
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Bevorzugt wird die Lichteinkoppelfläche am Lichtleiter oberflächenstrukturiert, beispielsweise durch Funkenerosion, Ätzung oder dergleichen, um eine bessere spektrale Homogenität des abgestrahlten Lichts an der Lichtaustrittsfläche zu erzielen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Leuchte, insbesondere Fahrzeugleuchte, in einer Seitenansicht quer zur Lichtaustrittsfläche;
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2 zeigt schematisch die an einem Gehäuseabschnitt befestigte Leuchte der 1 in einer Seitenansicht quer zur Lichtaustrittsfläche;
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3 zeigt schematisch die an dem Gehäuseabschnitt befestigte Leuchte der 2 mit Diffuser in einer Seitenansicht quer zur Lichtaustrittsfläche;
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4 zeigt schematisch die an dem Gehäuseabschnitt befestigte Leuchte der 2 mit Diffuser in einer Draufsicht auf den Diffuser;
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5 zeigt schematisch die Anordnung der 3 in einem Gehäuse mit Lichtscheibe in einer teilweisen Schnittdarstellung in einer Ansicht quer zur Lichtaustrittsfläche;
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6 zeigt schematisch die Anordnung der 2 in einer Schnittdarstellung in einer Ansicht auf die Lichteinkoppelfläche.
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1 zeigt eine Leuchte, insbesondere eine Fahrzeugleuchte, in einer Seitenansicht. Die Leuchte umfasst einen Lichtleiter 1, der eine Lichteinkoppelfläche 2 für mindestens eine beispielsweise auf einer Platine angeordnete LED 3 und eine Lichtaustrittsfläche 4 aufweist, und einen Reflektor 5. Der Reflektor 5 überdeckt den Lichtleiter 1 zumindest teilweise flächenförmig auf der der Lichtaustrittsfläche 4 gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters 1. Mit dem Reflektor 5 wird das über die Lichteinkoppelfläche 2 eingekoppelte Licht der mindestens einen LED 3 zur Lichtaustrittsfläche 4 reflektiert, wobei die mindestens eine LED 3 an einer Stirnseite des Lichtleiters 1 als Lichteinkoppelfläche 2 angeordnet ist.
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Die in 1 dargestellte Leuchte ist in einer Ansicht quer zur Lichtaustrittsfläche 4 gezeigt. Der Lichtleiter 1 ist langgestreckt mit der Lichteinkoppelfläche 2 als Stirnfläche. Das von der mindestens einen LED 3 über die Lichteinkoppelfläche 2 eingekoppelte Licht wird durch den Lichtleiter 1 geleitet und an der Grenzfläche zwischen Lichtleiter 1 und Reflektor 5 in Richtung der Lichtaustrittsfläche 4 quer zur Mittelstrahlachse der LED 3 reflektiert. Die Grenzfläche des Lichtleiters 1 mit dem Reflektor 5 liegt der Lichtaustrittsfläche 4 gegenüber. Günstigstenfalls wird eine lambertsch reflektierende Fläche als Grenzfläche zwischen Lichtleiter 1 und Reflektor 5 angenommen.
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Der Lichtleiter 1 und der Reflektor 5 sind als 2-Komponenten-Aufbau 6 einstückig ausgebildet. Der Lichtleiter 1 ist ein transparenter Kunststoff und der Reflektor 5 ein daran angeformter unterschiedlicher Kunststoff. Der Reflektor 5 weist an diesem einstückig angeformte Auslegerarme 7 zur Verbindung des 2-Komponenten-Aufbaus 6 mit einem Gehäuseabschnitt auf.
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Der 2-Komponenten-Aufbau 6 aus Lichtleiter 1 und Reflektor 5 ist einstückig in einem Spritzgießvorgang herstellbar. Für den Lichtleiter 1 wird ein transparenter Kunststoff und für den Reflektor 5 wird ein daran angeformter unterschiedlicher Kunststoff verwendet. Beim Spritzgießvorgang werden zudem die Auslegerarme 7 an dem Reflektor 5 ausgebildet, die zur Verbindung bzw. Befestigung des 2-Komponenten-Aufbaus 6 an einem Gehäuseabschnitt dienen.
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Das Material des Lichtleiters 1 ist vorzugsweise ein Kunststoff auf Polymethylmethacrylat(PMMA)-Basis. Das Material des Reflektors 5 ist vorzugsweise ein Kunststoff mit lambertscher Reflektion. Beide Kunststoffe sind für ein Spritzgießen sehr gut geeignet, wobei das Material des Reflektors 5 eine eingeschränkte Lichtdurchlässigkeit und einen hohen diffusen Reflektionsgrad aufweist.
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Die Auslegerarme 7 des Reflektors 5 erstrecken sich quer zur Grenzfläche zwischen Lichtleiter 1 und Reflektor 5 weg nach „hinten” in den bezüglich der Lichtaustrittsfläche 4 entgegengesetzten Bereich.
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Die Lichteinkoppelfläche 2 bildet mit der strichpunktiert dargestellten Hauptstrahlachse 8 der mindestens einen LED 3 einen Winkel von kleiner 90° und größer 80°.
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Die Dicke quer zur Lichtaustrittsfläche 4 des Lichtleiters 1 kann qualitativ als eine Funktion des Abstands von der Lichteinkoppelfläche 2 betrachtet werden, die einen abnehmenden Abschnitt (als Abschnitt d1 in 1 bezeichnet) aufweist, dem ein zunehmender Abschnitt (als Abschnitt d2 in 1 bezeichnet) und ein nachfolgender abnehmender Abschnitt (als Abschnitt d3 in 1 bezeichnet) nachgeordnet sind. Der Lichtleiter 1 weist zwischen den beiden Stirnflächen einen sich verändernden Querschnitt auf.
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Benachbart zur Lichteinkoppelfläche 2 ist ein freier Abschnitt 9 vorgesehen, der an der der Lichtaustrittsfläche 4 gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters 1 keinen Reflektor 5 aufweist. Dieser freie Abschnitt dient einer spektralen Homogenisierung des bevorzugt weißen Lichts, auf den im Bedarfsfall – beispielsweise aus Platzgründen – verzichtet werden kann.
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2 zeigt die an einem Gehäuseabschnitt, d. h. einem Deckel 10, befestigte Leuchte der 1 in einer Ansicht quer zur Lichtaustrittsfläche 4. Zur Befestigung weisen die Auslegerarme 7 an ihrem freien Ende jeweils eine Ausnehmung auf, in die ein komplementäres Element des Gehäuseabschnitts, hier des Deckels 10, einführbar ist in Form eines formschlüssigen Eingriffs.
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Die 2 zeigt ferner, dass es bevorzugt ist, die Platine, auf der die LED 3 beispielsweise als SMD angeordnet ist, am Deckel 10 zu befestigen. Eine derartige Befestigung bietet den Vorteil, dass sowohl der 2-Komponenten-Aufbau 6 und die an der Platine angeordnete mindestens eine LED 3 in einem Montageschritt am Deckel 10 montiert bzw. befestigt werden können.
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In der 3 ist die Befestigung eines Diffusers 11 in Form einer Diffuserplatte an dem 2-Komponenten-Aufbau 6 gezeigt. Der Lichtleiter 1 weist Rastelemente 12 auf, mit denen entsprechende Rastelemente des Diffusers 11 in Eingriff bringbar sind, um den Diffuser 11 an dem 2-Komponenten-Aufbau 6 zu verrasten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rastelemente 12 am Lichtleiter 1 angeformte Elemente mit Rastlöchern und die Rastelemente am Diffuser 11 Raststifte.
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Alternativ können die Rastelemente des 2-Komponenten-Aufbaus 6 am Reflektor 5 ausgebildet sein. Die Rastelemente am 2-Komponenten-Aufbau 6 sind einstückig mit diesem während der Herstellung im Spritzgießvorgang bzw. Spritzgießverfahren ausbildbar.
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4 zeigt die Anordnung der 3 in einer Ansicht auf den Diffuser 11. Es ist der Lichtleiter 1 und die an ihm vorgesehenen Rastelemente 12 für die Rastelemente des Diffusers 11 zu erkennen. An der Lichteinkoppelfläche 2 sind zwei LEDs 3 zum Einkoppeln von Licht angeordnet. Die beiden LEDs 3 sind beabstandet zueinander in einer Linie quer zur Flächennormalen der Lichtaustrittsfläche 4 vorgesehen.
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5 zeigt die in einem kasten- bzw. quaderförmigen Gehäuse 13 eingebaute Leuchte. An den Deckel 10 ist das Gehäuse 13 angesetzt, das eine mit einer Lichtscheibe 14 überdeckte Öffnung 15 aufweist, durch die das aus der Lichtaustrittsfläche 4 austretende Licht zur Beleuchtung insbesondere in einen Innenraum eines Fahrzeugs abstrahlen kann.
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6 zeigt die Anordnung von 2 in einer teilweisen Schnittdarstellung mit Blick auf die Lichteinkoppelfläche 2. Der Lichtleiter 1 weist eine sich von der Grenzfläche zwischen Lichtleiter 1 und Reflektor 5 zur Lichtaustrittsfläche 4 verbreiternde Form im Längsquerschnitt auf. Quer zur Lichtaustrittsfläche 4 weist der Lichtleiter 1 eine konische Form auf.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Lichtleiter eine Lichteinkoppelfläche 2 auf, wobei die Dicke des Lichtleiters 1 von der als Lichteinkoppelfläche 2 vorgesehenen Stirnseite bis zur gegenüberliegenden Stirnseite abnimmt. Es kann auch vorgesehen sein, dass an beiden Stirnseiten des Lichtleiter 1 eine Lichteinkoppelfläche 2 ausbildet ist. Der Lichtleiter 1 kann dann insbesondere eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung bezüglich einer Mittelachse zwischen den beiden Stirnflächen aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20211305 U1 [0003, 0003, 0004]
- DE 10123263 B4 [0005]
- US 2007/0008456 A1 [0006]
