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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem in Lichtabstrahlrichtung vor der Lichtquelle angeordneten flächigen Lichtleitelement enthaltend eine an einer ersten Schmalseite angeordnete Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln eines von der Lichtquelle emittierten Lichtes; zwei gegenüberliegende Flachseiten, an denen das eingekoppelte Licht totalreflektierbar ist, so dass es in einer durch die Flachseiten vorgegebenen Lichtführungsrichtung innerhalb des flachen Lichtleitelementes weiterleitbar ist und eine an einer zweiten Schmalseite angeordnete, gegenüberliegend zu der Lichteinkoppelfläche verlaufende Lichtaustrittsfläche zum Auskoppeln des Lichtes entsprechend einer vorgegebenen Lichtfunktion.
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Aus der
DE 10 2008 016 174 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle sowie ein derselben vorgelagertes flächiges Lichtleitelement umfasst. Das flächige Lichtleitelement weist zwei parallel zueinander verlaufende Flachseiten auf, die als Totalreflexionsflächen dienen und optikfrei ausgebildet sind. Auf einer Lichteinkoppelseite weist das flächige Lichtleitelement eine erste Schmalseite auf, die mit einer Lichteinkoppelfläche zum Einkoppeln des von der Lichtquelle emittierten Lichtes versehen ist. Auf einer gegenüberliegenden und in Lichtabstrahlrichtung vorne angeordneten Lichtauskoppelseite weist das flächige Lichtleitelement eine zweite Schmalseite auf, die als eine Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist und eine Anzahl von Streuoptikelementen aufweist, so dass das eingekoppelte Licht entsprechend einer vorgegebenen Lichtfunktion, wie beispielsweise Schlusslicht- oder Bremslichtfunktion, abgestrahlt wird. Die Lichtfunktion wird allein durch die Ausformung der Lichtaustrittsfläche an der zweiten Schmalseite bestimmt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem flächigen Lichtleitelement derart weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine erweiterte Funktionalität des Lichtleitelementes geschaffen wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Flachseite ein optisches Element angeformt ist, derart, dass ein auf das optische Element auftreffender Teil des eingekoppelten Lichtes quer zur Lichtabstrahlrichtung in einem vorgegebenen Winkelbereich abgelenkt wird.
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Nach der Erfindung ist an mindestens einer Flachseite des flächigen Lichtleitelementes ein optisches Element angeordnet, das einen auf das optische Element auftreffenden Teil des eingekoppelten Lichtes quer zur Lichtabstrahlrichtung ablenkt und auskoppelt. Die Erfindung ermöglicht somit eine definierte Lichtablenkung in seitlicher Richtung, die zur Erzeugung einer Seitenmarkierungslichtfunktion, zur Erhöhung eines Sichtbarkeitswinkels der durch das Lichtleitelement erzeugten Lichtfunktion, zu einer dekorativen Ausleuchtung, zur Bildung eines ambienten Umfeldlichtes bzw. Flächenvergrößerung oder für andere dekorative Zwecke dient. Beispielsweise kann das seitlich abgestrahlte Teillichtbündel auch in eine Lichteinheit eingekoppelt werden, die zwei gegenüberliegende Spiegel aufweist, nämlich einen hinteren nicht durchlässigen Spiegel und einen vorderen halbdurchlässigen Spiegel, so dass mit Abstrahlen des Teillichtbündels über den vorderen Spiegel eine dreidimensionale Tiefe dieser Signaleinheit vorgetäuscht wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das optische Element als ein Absatz ausgebildet, der über eine Schrägfläche verfügt, an der ein Teillichtbündel des eingekoppelten Lichtes seitlich abgelenkt wird. Die Ablenkung kann durch Brechung oder durch Totalreflexion erfolgen. In Abhängigkeit von der Orientierung und Ausbildung der Schrägfläche kann das Teillichtbündel in einem vorgegebenen Ablenkwinkelbereich abstrahlen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Schrägfläche einen spitzen Neigungswinkel zu einer benachbarten Flachseite bilden, so dass das abgelenkte Teillichtbündel in seitlicher Richtung von dem Lichtleitelement weg abgestrahlt wird. Beispielsweise kann hierdurch eine zusätzliche Seitenmarkierungslichtfunktion bereitgestellt werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung schließt die Schrägfläche einen stumpfen Neigungswinkel zu einer benachbarten Flachseite ein, so dass das Teillichtbündel in seitlicher Richtung hin zu der gegenüberliegenden Flachseite abgelenkt wird. Vorteilhaft kann hierdurch eine zusätzliche Ablenkung von einem Teillichtbündel in einem definierten Ablenkungswinkelbereich eingestellt werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Absatz linienförmig, insbesondere geradlinig entlang einer Flachseite, und zwar im Wesentlichen senkrecht zur Lichtabstrahlrichtung (Hauptabstrahlrichtung des Lichtleitelementes) bzw. parallel zur Lichtauskoppelfläche. Vorteilhaft wird somit in Erstreckungsrichtung der Lichtaustrittsfläche ein seitlich abgestrahltes zusätzliches Lichtband erzeugt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Schrägfläche eben ausgebildet, so dass eine scharf gebündelte Lichtablenkung ermöglicht wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Schrägfläche bogenförmig ausgebildet, so dass ein aufgefächertes Teillichtbündel abgestrahlt wird, das sich über einen größeren Ablenkungswinkelbereich erstreckt und somit zur Umfeldausleuchtung bzw. Flächenvergrößerung mittels der über die Lichtaustrittsfläche abgestrahlten Lichtes erzeugten Lichtfunktion ermöglicht.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist neben dem flächigen Lichtleitelement ein Zusatzreflektor angeordnet, der das über den Absatz seitlich abgelenkte Teillichtbündel erfasst und in gewünschter Weise in Lichtabstrahlrichtung umlenkt, so dass hierdurch beispielsweise die gesetzlich vorgeschriebenen Mindestflächen für durch das Lichtleitelement bewirkten Signallichtfunktionen, wie beispielsweise Bremslicht oder Blinklicht oder Tagfahrlicht, eingehalten werden können. Es geht somit ein Flächenvergrößerung der Lichtfunktion einher.
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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 Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1a eine perspektivische Vorderansicht eines flächigen Lichtleitelementes nach einer ersten Ausführungsform,
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1b eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 1a,
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1c eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 1a mit einem eingezeichneten Teillichtbündel,
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2a eine Draufsicht eines flächigen Lichtleitelementes mit einem seitlichen Absatz nach einer zweiten Ausführungsform,
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2b eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 2a mit einem eingezeichneten Teillichtbündel,
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3a eine Draufsicht eines flächigen Lichtleitelementes mit einem seitlichen Absatz nach einer dritten Ausführungsform,
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3b eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 3a mit einem eingezeichneten Teillichtbündel,
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4a eine Draufsicht eines flächigen Lichtleitelementes mit einem seitlichen Absatz nach einer vierten Ausführungsform,
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4b eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 4a mit einem eingezeichneten Teillichtbündel,
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5a eine perspektivische Vorderansicht eines flächigen Lichtleitelementes nach einer fünften Ausführungsform,
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5b eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 5a,
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5c eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 5a mit einem eingezeichneten Teillichtbündel,
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6a eine perspektivische Vorderansicht eines flächigen Lichtleitelementes gemäß 5a mit einem seitlich zu demselben angeordneten Zusatzreflektor,
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6b eine Draufsicht des Lichtleitelementes gemäß 5a,
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7a eine perspektivische Vorderansicht eines flächigen Lichtleitelementes mit einer Mehrzahl von durchgehenden Absätzen an einer Flachseite desselben,
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7b eine perspektivische Vorderansicht des Lichtleitelementes nach 7a mit eingezeichneten exemplarischen Teillichtbündeln, die an den jeweiligen Absätzen abgelenkt werden.
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Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Lichteinheiten auf, die in einem Heckbereich des Kraftfahrzeuges zur Erzeugung einer Signallichtfunktion oder in einem Bugbereich desselben angeordnet sind. In den nachfolgend beschriebnen Ausführungsbeispielen ist lediglich eine Lichteinheit dargestellt, die zur Erzeugung mindestens einer Lichtfunktion dient.
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In den 1a, 1b und 1c ist ein flächiges Lichtleitelement 1 dargestellt, das an einer ersten Schmalseite 2 eine Lichteinkoppelfläche 3 zum Einkoppeln von Licht, das von einer in Lichtabstrahlrichtung 4 (Hauptabstrahlrichtung) hinter dem Lichtleitelement 1 angeordnete Lichtquelle emittiert wird. Das flächige Lichtleitelement 1 weist eine Mehrzahl von parabelförmigen Schmalseite 2 auf, in dessen Scheitelpunkt die Lichtquelle 5, die vorzugsweise als LED-Lichtquelle ausgebildet ist, angeordnet ist. Die parabelförmige Kontur der ersten Schmalseite 2 ermöglicht eine parallele Weiterleitung des Lichtes in Richtung einer gegenüberliegenden zweiten Schmalseite (Lichtauskoppelseite) 6, die als eine Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist. Diese weist vorzugsweise eine Strukturierung auf, so dass ein auskoppeltes Lichtbündel L entsprechend einer vorgegebenen Schlusslicht- und/oder Bremslichtfunktion in Lichtabstrahlrichtung 4 abgestrahlt wird.
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Zwischen der ersten Schmalseite 2 und der zweiten Schmalseite 6 erstrecken sich zwei gegenüberliegende Flachseiten 7, 7', die vorzugsweise parallel zueinander verlaufen. Vorzugsweise ist die Flachseite 7, 7' optikfrei ausgebildet, wobei sie Totalreflexionsflächen bilden für das eingekoppelte Licht, so dass es in Lichtabstrahlrichtung 4 hin zu der Lichtauskoppelseite 6 weiterleitbar ist.
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Damit zusätzlich ein Teillichtbündel L1 in einem vorgegebenen Neigungswinkelbereich seitlich abgelenkt wird, weist die Flachseiten 7' ein langgestrecktes optisches Element auf, dass als ein Absatz 8 ausgebildet ist, der sich in einem konstanten Abstand zu der zweiten Schmalseite 6 über die gesamte Flachseite 7* erstreckt. Der Absatz 8 ist linienförmig bzw. geradlinig ausgebildet und erstreckt sich in einem Bereich zwischen der zweiten Schmalseite 6 und Einbuchtungen 9 der ersten Schmalseite 2.
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Der Absatz 8 weist eine Schrägfläche 10 auf, die unter einem spitzen Neigungswinkel α1 zu der benachbarten Flachseite 7' verläuft. Der Absatz 8 kann als prismenförmige Stufe angesehen werden, die eine Verjüngung des flächigen Lichtleitelementes 1 in Lichtabstrahlrichtung 4 bedeutet.
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Wie aus 1c zu ersehen ist, wird das Teillichtbündel L1 an der Schrägfläche 10 gebrochen und seitlich von einer Längsmittelebene M des flächigen Lichtleitelementes 1 bzw. der Flachseiten 7, 7' weg abgelenkt, was beispielsweise eine dekorative Ausleuchtung der durch ein Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung begrenzten Leuchtenkammer ermöglicht.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann der Absatz 8 durch mehrere langgestreckte Schrägflächen gebildet sein, die quer zur Längsmittelebene M sequentiell angeordnet sind.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den 2a und 2b ist eine Schrägfläche 11 vorgesehen, die unter einem vergleichsweise spitzeren Neigungswinkel α2 zu der benachbarten Flachseite 7' hin zur Längsmittelebene M des flächigen Lichtleitelementes 1 verläuft, so dass ein auf die Schrägfläche 11 treffendes Teillichtbündel L2 nicht gebrochen, sondern unter einem relativ steilen Neigungswinkel seitlich von der Längsmittelebene M weg totalreflektiert wird. Die Schrägfläche 11 bildet somit eine Einkerbfläche an der Flachseite 7' des Lichtleitelementes 1.
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Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den 3a und 3b weist das Lichtleitelement 1 an der Flachseite 7' eine Schrägfläche 12 auf, die sich unter einem stumpfen Neigungswinkel β1 zu der Flachseite 7' erstreckt. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen bildet eine seitliche Verlängerung der Schrägfläche 12 mit der Flachseite 7' nicht einen spitzen Neigungswinkel, sondern einen stumpfen Neigungswinkel β1. Ausgehend von der Flachseite 7' verläuft die Schrägfläche 12 nicht zurück in Richtung der ersten Schmalseite 2, sondern in Richtung der zweiten Schmalseite 6.
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Die Orientierung der Schrägfläche 12 ermöglicht eine Totalreflexion eines Lichtbündels L3 an derselben, so dass das Lichtbündel L3 zu der gegenüberliegenden Flachseite 7 hin bzw. in Richtung hin zu der Längsmittelebene M totalreflektiert wird, so dass das Lichtbündel L3 unter einem relativ steilen Neigungswinkel an der gegenüberliegenden Flachseite 7 austritt.
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Ein flacherer Lichtaustritt wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nach den 4a und 4b dadurch erzielt, dass eine Schrägfläche 13 unter einem kleineren Neigungswinkel β2 zu der Flachseite 7' verläuft, so dass ein Teillichtbündel L4 lediglich gebrochen wird und dann quer durch das Lichtleitelement 1 an der gegenüberliegenden Flachseite 7 austritt, sieht 4b.
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Während nach den vorgenannten Ausführungsbeispielen stets Absätze 8 mit ebenen Schrägflächen 10, 11, 12, 13 vorgesehen sind, ist nach einer Ausführungsform der Erfindung gemäß den 5a, 5b und 5c ein Absatz 8 mit einer bogenförmigen Schrägfläche 14 ausgebildet. Die Schrägfläche 14 ist konvexförmig ausgebildet und ermöglicht, dass ein Lichtbündel L5 unter einer relativ großen Auffächerung zu der gegenüberliegenden Flachseite 7 hin abgelenkt wird. Vorteilhaft kann hierdurch ein größerer Betrachtungswinkel sichtbar gemacht werden, um beispielsweise eine ambiente Umfeldausleuchtung bzw. eine dekorative Lichtkante an dem Lichtleitelement 1 zu ermöglichen. Auch kann hierdurch der seitliche Sichtbarkeitswinkel für Signalfunktionen, wie beispielsweise bei Schlusslicht mit 45° zur Fahrzeuginnenseite und 80° zur Fahrzeugaußenseite oder für das Bremslicht zur Fahrzeuginnen- und -außenseite bei 45° erfüllt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den 6a und 6b ist neben dem Lichtleitelement 1 ein Zusatzreflektor 15 angeordnet, der ein von einer an der Flachseite 7' angeordnete bogenförmige Schrägfläche 16 totalreflektiertes Lichtbündel L6 aufnimmt und in Lichtabstrahlrichtung 4 reflektiert. Der Zusatzreflektor 15 ist rinnenförmig ausgebildet. Die linsenförmige Schrägfläche 16 befindet sich in einem Brennpunkt bzw. in einer Brennlinie B des parabelförmig oder ellipsoidförmig ausgebildeten Zusatzreflektors 15, so dass im Wesentlichen ein parallelisiertes Lichtbündel L6 durch eine vorzugsweise die Gehäuseöffnung der Beleuchtungsvorrichtung abschließende optikfreie Abschlussscheibe abgegeben wird. Der Zusatzreflektor 15 weist eine Reflektorfläche mit gleichen oder unterschiedlichen Optikelementen, wie Kissenoptikelementen, Prismenoptikelementen, Streifenoptikelementen oder eine Strukturierung (Erodierstruktur, Ätzstruktur) auf. Vorteilhaft wird durch diese Ausführungsform eine Flächenvergrößerung bei der Lichtabstrahlung ermöglicht, so dass die vorgeschriebenen Mindestabstrahlflächen von beispielsweise 50 m2 für Brems- und Blinklichtfunktion oder 25 m2 für Tagfahrlichtfunktion gegeben sind.
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Nach einer nicht dargestellten Weiterbildung der Erfindung können die Absätze 8 auch an beiden Flachseiten 7, 7' des Lichtleitelementes 1 angeordnet sein.
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Das Lichtleitelement 1 kann vorzugsweise aufrecht, das heißt in vertikaler Richtung erstreckend in dem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den 7a, 7b kann die Flachseite 7' des Lichtleitelementes 1 auch mehrere beabstandet zueinander angeordnete Absätze 17, 18 aufweisen. Beispielsweise können die Schrägflächen der Absätze 17, 18 eine gleiche Orientierung aufweisen, so dass das Licht in der gleichen Richtung seitlich abgelenkt wird. Alternativ können die Absätze 17, 18 auch Schrägflächen aufweisen, die in einem unterschiedlichen Neigungswinkel zu der Flachseite 7' angeordnet sind. Wie aus 7b ersichtlich ist, kann bei unterschiedlicher Neigung der Schrägflächen 17, 18 ein Teillichtbündel L7 abgestrahlt werden, das unter einem relativ steilen Ablenkwinkel seitlich abgelenkt wird, und ein weiteres Lichtbündel L7', das unter einem relativ flachen Ablenkungswinkel seitlich abgelenkt wird.
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Wie aus den 7a und 7b zu ersehen ist, verlaufen die Schrägflächen 17, 18 parallel zueinander. Die in Lichtabstrahlrichtung 4 vordere Schrägfläche 17 verläuft wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen durchgehend in einem Bereich zwischen der zweiten Schmalseite 6 und Einbuchtungen 9 der ersten Schmalseite 2. Die in Lichtabstrahlrichtung 4 hintere Schrägfläche 18 ist unterbrochen ausführt, da sie in einem paraboloidförmigen Bereich des Lichtleitelementes 1 verläuft.
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Aus 7b ist ersichtlich, dass die Lichtbündel L7 und L7' in sich eine zweifache Aufsplittung von Lichtstrahlen aufweisen. Dies rührt daher, dass ein Teil L7p, L7'p des Teillichtbündel L7, L7' als ein zu den Flachseiten 7, 7' paralleles Licht auf die Schrägfläche 17, 18 trifft, während ein anderer Teil L7q, L7'q des Teillichtbündels L7, L7' nach Totalreflexion an der Flachseite 7' unter einem relativ flachen Winkel auf die Schrägflächen 17, 18 treffen.
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Es ist ersichtlich, dass die Schrägflächen 17, 18 so ausgebildet sind, dass sich die Flachseite 7' in Lichtabstrahlrichtung 4 verjüngt.
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Nach einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die Absätze 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18 auch auf der Flachseite unterbrochen ausgebildet sein. Statt einer durchgehenden Schrägfläche sind lediglich einzelne prismatische Flächen vorgesehen, die beispielsweise rippenförmige Geometrien an der Flachseite bilden können an der vorderen Prismenkante kann dann das Licht gebrochen oder totalreflektiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- flächiges Lichtleitelement
- 2
- erste Schmalseite
- 3
- Lichteinkoppelfläche
- 4
- Lichtabstrahlrichtung
- 6
- zweite Schmalseite
- 7
- Flachseite
- 8
- Absatz
- 9
- Einbuchtungen
- 10
- Schrägfläche
- 11
- Schrägfläche
- 12
- Schrägfläche
- 13
- Schrägfläche
- 14
- Schrägfläche
- 15
- Zusatzreflektor
- 16
- Schrägfläche
- 17
- Absatz
- 18
- Absatz
- B
- Brennpunkt/Brennlinie
- L
- Lichtbündel
- L1, L2, ...
- Teillichtbündel
- M
- Längsmittelachse
- α1, α2
- Neigungswinkel
- β1, β2
- Neigungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008016174 A1 [0002]
