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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem flächigen Lichtleitelement, das eine Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln von Licht, eine Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln von Licht und zwei gegenüberliegene Flachseiten aufweist, zwischen denen das eingekoppelte Licht totalreflektierbar ist, und mit einer der Lichteinkoppelfläche zugeordneten Lichtquelle.
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Aus der
DE 10 2006 036 033 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, in der ein flächiges Lichtleitelement zur Erzeugung einer Lichtfunktion integriert ist. Das flächige Lichtleitelement weist eine schmalseitige Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln von Licht einer LED-Lichtquelle, gegenüberliegende totalreflektierende Flachseiten sowie eine Lichtauskoppelfläche zum Auskoppeln des Lichtes auf. Die Lichtauskoppelfläche erstreckt sich entlang einer Flachseite, so dass eine flächige Lichtabstrahlung gewährleistet ist.
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Um eine flächige Lichtabstrahlung zu gewährleisten, ist es bereits aus der
DE 100 34 452 A1 bekannt, eine Mehrzahl von stabförmigen Lichtleitelementen räumlich versetzt bzw. nebeneinander anzuordnen. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung eine leuchtende Fläche bestehend aus einer Mehrzahl von Leuchtsträngen bilden soll, ist es erforderlich eine Anzahl von stabförmigen bzw. linienförmigen Lichtleitelementen in Hauptabstrahlrichtung hintereinander anzuordnen, was den Bauraum und den Montageaufwand erhöht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von strangförmigen Lichtauskoppelflächen derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise und platzsparend eine verzweigte Lichtauskoppelkontur zur Erzeugung mindestens einer Lichtfunktion gewährleistet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von sich in einem Kreuzungspunkt überschneidenden Lichtleitelementen vorgesehen ist, wobei das eine Lichtleitelement an dem Kreuzungspunkt eine Aufnahmekontur zur Aufnahme des anderen Lichtleitelementes aufweist.
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Nach der Erfindung sind mindestens zwei Lichtleitelemente so angeordnet, dass sie sich an einem gemeinsamen Kreuzungspunkt schneiden, wobei ein erstes Lichtleitelement an dem Kreuzungspunkt eine Aufnahmekontur zur Aufnahme eines anderen Lichtleitelementes aufweist. Eine Lichtauskoppelfläche des einen Lichtleitelementes ist an dem Kreuzungspunkt unterbrochen, während eine Lichtauskoppelfläche des anderen Lichtleitelementes an dem Kreuzungspunkt durchgehend mit den weiteren Abschnitten desselben Lichtleitelementes verbunden ist. Gegenüberliegende Ränder der Lichtauskoppelfläche des einen Lichtleitelementes begrenzen Flachseiten des anderen Lichtleitelementes, so dass die beiden Lichtleitelemente eine kontinuierliche Lichtauskoppelkontur in Kreuzform bilden. In dem Kreuzungsbereich (Kreuzungspunkt) wird das Licht ausschließlich durch das andere Lichtleitelement abgestrahlt. Das eine Lichtleitelement dient im Kreuzungsbereich als Aufnahme oder Träger. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Mehrzahl von Lichtleitelementen verschachtelt zueinander anzuordnen, so dass sich eine annähernd durchgehende, sich kreuzende strangförmige Lichtaustrittskontur ergibt. Dadurch, dass das eine Lichtleitelement im Kreuzungspunkt eine in die Hauptlichtabstrahlrichtung geringere Erstreckung aufweist als in den anschließenden Bereichen, können die Lichtleitelemente quasi in der gleichen Ebene angeordnet sein, so dass hiermit eine Bauraumersparnis einhergeht. Dadurch, dass das andere Lichtleitelement an dem Kreuzungspunkt in dem einen Lichtleitelement aufgenommen ist, und somit quasi einen Befestigungspunkt bildet, kann der Montageaufwand reduziert werden.
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Vorteilhaft ist eine solche Verschachtelung der Lichtleitelemente, weil die einzelnen Lichtleitelemente dadurch dichter zueinander verlaufen können und somit einen größeren stilistischen Spielraum bei der Gstaltung einer solchen Signalfunktion bieten. Bei einer einstückigen Ausführung des gesamten Lichtleitelements müssten werkzeugtechnisch bedingt die Abstände zwischen den Lichtleiterabschnitte so groß gewählt werden, dass eine Entformung des Bauteils einerseits und eine entsprechende Temperierung während des Spritzgussprozesses andererseits ermöglicht wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Lichteinkoppelfläche der Lichtleitelemente auf einer der Lichtauskoppelfläche derselben gegenüberliegenden Seite angeordnet. Das Licht wird somit quasi in Hauptabstrahlrichtung in das Lichtleitelement eingekoppelt, an gegenüberliegenden Flachseiten desselben Lichtleitelementes totalreflektiert, bis es an der Lichtauskoppelfläche in die Umgebung abgestrahlt wird. Die Flachseiten weisen somit keine Auskoppelelemente auf, sondern dienen nur zur Weiterleitung des Lichtes von einem hinteren Bereich zu einem vorderen Bereich der Lichtleitelemente.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtleitelement eine linienförmige Lichtauskoppelfläche auf, die mindestens einen langgestreckten Hauptarm und eine Anzahl von sich von dem Hauptarm abzweigende Nebenarme aufweist. Vorteilhaft kann hierdurch eine beliebige bzw. komplexe Lichtaustrittskontur(-grafik) geschaffen werden, die einem vorgegebenen optischen Erscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung folgen kann. Vorzugsweise erstrecken sich die Lichtauskoppelfläche der mindestens zwei Lichtleitelemente in dem Kreuzungspunkt in einer gemeinsamen Ebene, so dass ein homogener optischer Gesamteindruck hervorgerufen wird.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist ein erstes Lichtleitelement auf einer Lichteinkoppelseite eine sich an die Lichteinkoppelfläche anschließende Optikfläche auf, so dass ein Teil des in dem ersten Lichtleitelement eingekoppelten Lichtes in Richtung des Kreuzungspunktes geleitet wird, so dass dieser Lichtanteil über das andere Lichtleitelement an die Umgebung abgestrahlt wird. In dem Kreuzungsbereich erfolgt somit ein Lichtübertritt von dem hinteren ersten Lichtleitelement zu dem vorderen anderen Lichtleitelement, so dass gezielt so viel Lichtstrom in den Kreuzungspunkt eingespeist wird, dass eine homogene Ausleuchtung gewährleistet ist. Das Auftreten von „dunklen Löchern” in dem Kreuzungsbereich wird somit sicher vermieden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das andere Lichtleitelement an dem Kreuzungspunkt formschlüssig an dem einen Lichtleitelement gehaltert. Beispielsweise kann das andere Lichtleitelement durch eine Schwalbenschwanzverbindung oder eine Feder-Nut-Verbindung oder durch Eingreifen eines Doms in ein Sackloch des einen Lichtleitelementes gehaltert sein. Vorteilhaft kann hierdurch ein verzweigtes Lichtleitgebilde geschaffen werden, das gemeinsam an einer gemeinsamen Leiterplatte befestigt wird, die mit vorzugsweise für die Lichteinkopplung in die Lichtleitelemente vorgesehenen Lichtquellen bestückt ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein in die Lichtleitelement einzukoppelnder Lichtstrom abhängig von einem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flachseiten der Lichtleitelemente und/oder der zu erzeugenden Lichtfunktion. Bei einem großen Abstand zwischen den Flachseiten wird ein großer Lichtstrom eingekoppelt; bei einem kleinen Abstand zwischen den Flachseiten wird ein kleiner Lichtstrom eingekoppelt, so dass für eine vorgegebene Lichtfunktion entlang der Lichtauskoppelfläche Licht gleicher Lichtstärke abgestrahlt wird. Zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtfunktionen, beispielsweise Schlusslicht oder Bremslicht, können die Lichtquellen, die vorgegebenen Lichtleitelementen zugeordnet sind, mit unterschiedlicher Lichtstärke angesteuert. Vorteilhaft können somit mehrere Lichtfunktionen über die verästelte Lichtleitelement-Gruppe erzeugt werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Vorderansicht einer Anzahl von Lichtleitelementen der Beleuchtungsvorrichtung,
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2 eine vergrößerte Vorderansicht von Kreuzungspunkten der in 1 dargestellten Lichtleitelemente,
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3 eine Rückansicht eines Teils der Lichtleitelemente gemäß 2 und
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4 einen Ausschnitt der Vorderansicht gemäß 1, wobei Lichtstrahlen eines hinteren ersten Lichtleitelementes eingezeichnet sind, die in dem Kreuzungspunkt in ein vorderes zweites Lichtleitelement eingekoppelt werden und an einer Lichtauskoppelfläche desselben in die Umgebung austreten.
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Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann im Heckbereich als Signalleuchte oder im Bugbereich als Scheinwerfer eingesetzt werden. Beispielsweise kann im Heckbereich eine Schluss- und/oder Brems- und/oder Nebelschlusslichtfunktion erzeugt werden. Beispielsweise kann in einem vorderen Bereich eine Positionslicht- oder Tagfahrlichtfunktion erzeugt werden. Zusätzlich kann auch eine Blinklichtfunktion in der Beleuchtungsvorrichtung integriert sein.
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Die Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge weist eine Mehrzahl von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4 auf, die an Kreuzungspunkten K1, K2, K3 verschachtelt miteinander verbunden sind. In Hauptabstrahlrichtung H hinter der Gruppe von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4 ist eine Leiterplatte 5 (Trägerplatte) angeordnet, die mit einer Anzahl von LED-Lichtquellen (Halbleiterlichtquellen) 6 bestückt ist.
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Die Gruppe von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4, die Leiterplatte 5 sowie die LED-Lichtquellen 6 sind in einem nicht dargestellten Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Die Gruppe von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4 kann an der Leiterplatte 5 befestigt sein und/oder an dem nicht dargestellten Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung. Die der Gruppe von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4 zugeordneten Lichtquellen 6 sind vorzugsweise auf der gemeinsamen Trägerplatte 5 angeordnet. Alternativ kann bei einem gepfeilten Verlauf der Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 der Gruppe von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4 die denselben zugeordneten Lichtquellen 6 auch auf unterschiedlichen Leiterplatten 5 angeordnet sein, die in Hauptabstrahlrichtung H versetzt zueinander angeordnet sind.
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Die Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 weisen auf einer der Leiterplatte 5 zugewandten Lichteinkoppelseite 7 eine Anzahl von Lichteinkoppelflächen 8 auf, die jeweils eine in einer Vertiefung 9 der Lichteinkoppelseite 7 angeordnete konvexförmige Einkoppellinse 10 aufweisen kann, der jeweils eine LED-Lichtquelle 6 zugeordnet ist. Auf einer der Lichteinkoppelseite 7 gegenüberliegenden Lichtauskoppelseite 11 der Gruppe von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4, wobei die Lichtauskoppelseite 11 in Hauptabstrahlrichtung H vorne angeordnet ist, ist eine strangförmige Lichtauskoppelfläche 12 vorgesehen, an der das eingekoppelte Licht an die Umgebung abgestrahlt wird. Die Lichtauskoppelfläche 12 ist vorzugsweise mit einer Streuoptik versehen, das heißt sie weist eine Streuoptikfläche, beispielsweise eine Kissen-, Streifen-, Prismen- oder Freiformoptikfläche auf oder ist als eine strukturierte Fläche, beispielsweise eine Erodier- oder Ätzstrukturfläche, oder mattiert ausgebildet. Die Lichteinkoppelfläche 8 der Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 weist vorzugsweise eine Einkoppeloptik auf, die das eingekoppelte Lichtbündel parallelisiert. Beispielsweise kann die Einkoppeloptik als eine parabelförmige Reflexionsfläche oder als eine Fresnel-Optikfläche oder als eine Linsenoptikfläche ausgebildet sein.
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Zwischen der Lichteinkoppelseite 7 und der Lichtauskoppelseite 11 der Gruppe von Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4 weisen dieselben jeweils gegenüberliegende Flachseiten 13 auf, wobei die gegenüberliegenden Flachseiten 13 jedes Lichtleitelementes 1, 2, 3, 4 in einem vorgegebenen Abstand a zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise verlaufend die Flachseiten 13 der Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 parallel zueinander und erstrecken sich vorzugsweise durchgehend zwischen der Lichteinkoppelseite 7 und der Lichtauskoppelseite 11. In einem der Lichteinkoppelseite 7 nahen Bereich können die gegenüberliegenden Flachseiten zu einer parabelförmigen Totalreflexionsfläche (Optikfläche 13) zusammenlaufen, so dass das eingekoppelte Licht in einer gewünschten Weise in Hauptabstrahlrichtung H nach vorne geleitet wird. Die Lichtauskoppelflächen 12 der Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 verlaufen jeweils linienförmig in einem dreidimensionalen Raum, so dass in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der LED-Lichtquellen 6 eine oder mehrere unterschiedliche Lichtfunktionen erzeugbar sind. Beispielsweise können zur Erzeugung einer Schlusslichtfunktion alle LED-Lichtquellen 6 im gedimmten Zustand eingeschaltet sein, so dass an den Lichtauskoppelflächen 8 aller Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 Licht abgestrahlt wird. Zur Erzeugung einer Bremslichtfunktion können beispielsweise die dem ersten Lichtleitelement 1 und dem dritten Lichtleitelement 3 zugeordneten LED-Lichtquellen 6 in ihrer Lichtstärke (Helligkeit) erhöht eingestellt sein.
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Es ist ersichtlich, dass vier unterschiedliche Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 angeordnet sind, die jeweils einstückig ausgebildet sind. Ein erstes Lichtleitelement 1 weist einen langgestreckten Hauptarm 1' sowie eine Anzahl von sich von dem Hauptarm 1' abzweigende Nebenarme 1'' auf. Ein zweites Lichtleitelement 2 weist einen langgestreckten Hauptarm 2' auf. Ein drittes Lichtleitelement 3 weist einen langgestreckten Hauptarm 3' und eine Anzahl von sich von dem Hauptarm 3' abzweigende Nebenarme 3'' auf. Ein viertes Lichtleitelement 4 weist einen langgestreckten Hauptarm 4' und eine Anzahl von sich von dem Hauptarm 4' abzweigende Nebenarme 4'' auf.
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Auf der Lichtauskoppelseite 11 ergibt sich somit eine komplexe Lichtaustrittskontur, die aus einer Mehrzahl von Lichtauskoppelsträngen 12 gebildet ist. Die Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 überschneiden sich in Kreuzungspunkten K1, K2, K3, wobei bei den Kreuzungspunkten K1 und K2 das erste Lichtleitelement 1 und das dritte Lichtleitelement 3 jeweils eine nutförmige Aufnahmekontur 14 (Ausnehmung) aufweisen, in die ein Eingreifabschnitt 15 des dieselben kreuzenden weiteren zweiten Lichtleitelementes 2 eingreift. In den Kreuzungspunkten K1 und K2 ist ein Abschnitt des zweiten Lichtleitelementes 2 in Hauptabstrahlrichtung H vor den entsprechenden Abschnitten des ersten Lichtleitelementes 1 und des dritten Lichtleitelementes 3 angeordnet. Lediglich in den Kreuzungspunkt K1 und K2 ist das zweite Lichtleitelement 2 in Hauptabstrahlrichtung H vor dem ersten Lichtleitelement 1 bzw. dritten Lichtleitelement 3 angeordnet, wobei die Lichtauskoppelfläche 12 des Lichtleitelementes 2 im Wesentlichen fluchtend zu der Lichtauskoppelfläche 12 der Lichtleitelemente 1 und 3 angeordnet ist. Dasselbe gilt für den dritten Kreuzungspunkt K3, bei dem ein Eingreifabschnitt 15 des vierten Lichtleitelementes 4 in der Ausnehmung 14 des dritten Lichtleitelementes 3 angeordnet ist.
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Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der unterschiedlichen Lichtleitelemente sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass sich die Lichtauskoppelflächen 12 der Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 nicht nur in einer gemeinsamen Ebene, vorzugsweise in den Kreuzungspunkten K1, K2, K3, erstrecken, sondern dass diese auch windschief bzw. geneigt zu der Hauptabstrahlrichtung H bzw. einer vertikalen Ebene angeordnet sein können. Beispielsweise erstreckt sich das zweite Lichtleitelement 2 in einem spitzen Winkel zu einer Vertikalebene, wobei ein unterer Rand 16 des zweiten Lichtleitelementes 2 in Hauptabstrahlrichtung H vor einem oberen Rand 17 angeordnet ist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das zweite Lichtleitelement 2 und das vierte Lichtleitelement 4 in Kreuzungspunkten K1, K2 bzw. K3 mit Spiel in der Ausnehmung 14 des ersten Lichtleitelementes 1 bzw. 3 angeordnet. Die Lichtauskoppelflächen 12 der benachbarten Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 in den Kreuzungspunkten K1, K2, K3 sind bündig zueinander angeordnet. Da in den Kreuzungspunkten K1, K2, K3 in Hauptabstrahlrichtung H hinter den vorderen Eingreifabschnitten 15 der Lichtleitelemente 2, 4 die Ausnehmungen 14 die hinteren Ausnehmungen der Lichtleitelemente 1, 3 angeordnet sind, ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung zur Ermöglichung einer homogenen Lichtabstrahlung in den Kreuzungspunkten K1, K2, K3 (Kreuzungsbereichen) vorgesehen, dass ein Lichtübergang von dem ersten Lichtleitelement 1 bzw. dritten Lichtleitelement 3 zu dem zweiten Lichtleitelement 2 erfolgt. Zu diesem Zweck ist die parabelförmige Konturierung (Optikfläche) 13 an der Lichteinkoppelseite 7 vorgesehen, die sich an der Lichteinkoppelfläche 8 anschließt. Wie besser aus 4 ersichtlich ist, ermöglicht die parabelförmige Konturierung (Optikfläche) 13', dass ein Lichtanteil 18 der dem dritten Lichtleitelement 3 zugeordneten LED-Lichtquelle 6' in Richtung der Ausnehmung 14 geleitet und dann an den Eingreifabschnitt 15 des zweiten Lichtleitelementes 2 übergeben wird. In den Kreuzungspunkten K1, K2, K3 kann somit ausschließlich oder zusätzlich zu dem Lichtanteil, der innerhalb des vorderen Lichtleitelementes 2 totalreflektiert und in dem Kreuzungspunkt K1 ausgekoppelt wird, der Lichtanteil 18 eines benachbarten Lichtleitelementes 3 zur Lichtauskopplung genutzt werden.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die benachbarten Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 an den Kreuzungspunkten K1, K2, K3 auch formschlüssig miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die zur Verschachtelung der Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4 vorgesehenen Ausnehmungen 14 bzw. Eingreifabschnitte 15 derart ausgebildet sein, dass sie eine Schwalbenschwanzverbindung oder eine Feder-Nut-Verbindung bilden. Alternativ kann der Eingreifabschnitt 15 auch domförmig ausgebildet sein, der in einer sacklochförmigen Ausnehmung 14 des benachbarten Lichtleitelementes einsteckbar ist.
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Die Lichtabstrahlung nach der beschriebenen Ausführungsform erfolgt mittels der vier einstückig ausgebildeten Lichtleitelemente 1, 2, 3, 4, die zur Montage an den Kreuzungspunkten K1, K2, K3 zusammensteckbar sind und dann gleichzeitig oder nacheinander durch Verrastung oder durch Verschraubung oder durch Verbügelung an der mit entsprechenden LED-Lichtquellen 6 bestückten Leiterplatte 5 befestigt wird.
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Die Erfindung ermöglicht platzsparend eine komplexe Lichtsignatur, die ein homogenes Erscheinungsbild der Lichtfunktionen ermöglicht, ohne dass erkennbar ist, dass zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtfunktion Licht von unterschiedlichen Lichtleitelementen 1, 2, 3, 4 abgestrahlt wird. In den Kreuzungspunkten K1, K2, K3 liegen Einschnittflächen 19 der Aufnahmekontur 14 in geringem Abstand oder direkt an Flachseiten 13 des eingesetzten benachbarten Lichtleitelementes 2, 3, 4 an.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 1''
- Lichtleitelement
- 2, 2', 2''
- Lichtleitelement
- 3, 3', 3''
- Lichtleitelement
- 4, 4', 4''
- Lichtleitelement
- 5
- Leiterplatte
- 6, 6
- LED-Lichtquellen
- 7
- Lichteinkoppelseite
- 8
- Lichtauskoppelfläche
- 9
- Vertiefung
- 10
- konvexförmiger Einkoppellinse
- 11
- Lichtauskoppelseite
- 12
- Lichtauskoppelfläche
- 13, 13'
- Flachseiten
- 14
- Aufnahmekontur
- 15
- Eingreifabschnitt
- 16
- unterer Rand
- 17
- oberer Rand
- 18
- Lichtanteil
- 19
- Einschnittflächen
- H
- Hauptabstrahlrichtung
- a
- Abstand
- K1, K2, K3
- Kreuzungspunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006036033 A1 [0002]
- DE 10034452 A1 [0003]
