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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer in Lichtabstrahlrichtung vor derselben angeordneten Leuchtkörpereinheit, wobei das Licht an einer Lichteinkoppelseite der Leuchtkörpereinheit zum einen in einem mittigen Bereich und zum anderen in einem außermittigen Bereich einkoppelbar ist, und dass das eingekoppelte Licht an einer der Lichtquelleneinheit abgewandten Seite der Leuchtkörpereinheit auskoppelbar ist.
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Aus der
DE 10 2009 023 916 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die zum einen aus einer Lichtquelleneinheit und zum anderen aus einer in Lichtabstrahlrichtung vor der Lichtquelleneinheit angeordneten Leuchtkörpereinheit besteht. Auf einer der Lichtquelleneinheit zugewandten Lichteinkoppelseite der Leuchtkörpereinheit ist eine Lichtquelle angeordnet, wobei Licht zum einen in einem mittigen Bereich der Leuchtkörpereinheit und zum anderen in einem außermittigen Bereich derselben eingekoppelt wird. Die Leuchtkörpereinheit weist auf der Lichteinkoppelseite und auf einer der Lichteinkoppelseite abgewandten Seite eine Optikstruktur auf, so dass eine vorgegebene Lichtfunktion effektiv bereit gestellt werden kann. Das außermittig eingekoppelte Licht wird lediglich einmalig an einer Außenseite der Lichtkörpereinheit total reflektiert, bevor es über eine Schmalseite nach außen in Umgehung ausgekoppelt wird. Der mittige Bereich der Leuchtkörpereinheit ist linsenartig und der außermittige Bereich ist plattenartig ausgebildet, wobei die Lichtkörpereinheit insgesamt einen relativ kompakten dreidimensionalen Aufbau aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass eine Leuchtkörpereinheit nicht nur die Bereitstellung einer vorgegebenen Lichtfunktion ermöglicht, sondern darüber hinaus für stilistische Zwecke einen dreidimensionalen Körper mit gleichmäßig leuchtender Außenfläche bildet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Obergriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtkörpereinheit in dem außermittigen Bereich einen Wandungsabschnitt aufweist mit einer der Lichtquelleneinheit zugewandten Schmalseite, in die das Licht einkoppelbar ist, und mit gegenüberliegenden Flachseiten zur Totalreflexion des eingekoppelten Lichtes, und dass der Wandungsabschnitt bezüglich einer koaxial zu einer optischen Achse (8) der Lichtquelleneinheit verlaufenden Achse in Umfangsrichtung und/oder auf der Lichteinkoppelseite abgewandten Seite geschlossen oder teilweise geschlossen ausgebildet ist.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein dreidimensionaler „glühender“ Leuchtkörper gebildet wird, der zum einen zur Erzeugung mindestens einer Signalfunktion beiträgt und zum anderen als dreidimensionaler Leuchtkörper dient. Hierzu weist eine Leuchtkörpereinheit einen in einem außermittigen Bereich zu der Lichtquelleneinheit angeordneten Wandungsabschnitt auf, an dessen freier Schmalseite eine Lichteinkopplung vorgesehen ist. Flachseiten des Wandungsabschnitts dienen als Totalreflexionsflächen und ermöglichen eine Weiterleitung des eingekoppelten Lichtes in Richtung einer Lichtauskoppelseite. Der Wandungsabschnitt ist in Umfangsrichtung und/oder auf einer der Lichteinkoppelseite abgewandten Seite geschlossen oder teilweise geschlossen ausgebildet. Er bildet somit im Wesentlichen einen Hohlkörper, der zum einen von der Lichtquelleneinheit selbst angestrahlt bzw. beleuchtet wird und zum anderen eine flächige Lichtleiterfunktion bildet, bei der die gesamte Außenfläche aufleuchtet.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Leuchtkörpereinheit auf der Lichteinkoppelseite eine mit Optikelementen versehene Stirnfläche auf, so dass eine Lichtstreuung zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtfunktion gewährleistet ist. Die Stirnfläche erstreckt sich durchgehend zwischen dem Wandungsabschnitt, so dass die Leuchtkörpereinheit im Wesentlichen hohlförmig ausgebildet ist. Alternativ kann statt einer durchgehenden Stirnfläche auch in einem mittleren Bereich lediglich ein Lichtleiter angeordnet sein, der sich im Wesentlichen in Verlängerung der optischen Achse der Lichtquelleneinheit erstreckt. Dem inneren Lichtleiter kann eine erste Lichtquelle zur Erzeugung einer ersten Lichtfunktion sowie dem Wandungsabschnitt einer Anzahl weiterer Lichtquellen zur Erzeugung einer zweiten Lichtfunktion zugeordnet sein. Der Lichtleiter kann derart ausgeführt sein, dass nicht nur am freien Ende, sondern auch in einem mittleren Bereich eine Lichtauskopplung stattfindet, so dass ein homogenes Erscheinungsbild erzielt wird. Der Lichtleiter kann beispielsweise domförmig oder kegelförmig oder plattenförmig ausgebildet sein.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Leuchtkörpereinheit einstückig oder zweistückig durch Spritzgießen ausgebildet sein. Der Wandungsabschnitt kann mit Optikelementen, beispielsweise Prismenoptik – oder Streifenoptik – oder Kissenoptikelementen oder mit einer optischen Struktur, beispielsweise einer Erodier-, Ätz- oder Laserstruktur versehen sein. Hierdurch kann eine gewünschte streuende Wirkung erzielt werden.
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Die Form der Leuchtkörpereinheit kann beliebig ausgeführt sein, beispielsweise rund, eckig, insbesondere rechteckig, sechseckig und achteckig, oder mit einer unregelmäßigen Kontur.
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Für den Aufbau einer Signalfunktion kann mindestens ein Leuchtkörper verwendet sein. Werden mehr als ein Leuchtkörper verwendet, so können diese, entsprechend ihrer Form und Kontur neben und/oder übereinander angeordnet sein.
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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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1 ein Längsschnitt einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Glühlampen ähnlichen Leuchtkörpereinheit nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine Seitenansicht der Beleuchtungsansicht gemäß 1 mit eingezeichneten beispielhaften Lichtstrahlen,
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3 eine Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Glühlampen ähnlichen Leuchtkörpereinheit nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, in deren mittleren Bereich ein langgestreckter kegelförmiger Lichtleiter angeordnet ist,
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4 eine perspektivische Vorderansicht des mittigen Lichtleiter gemäß 3 und einer Lichtquelleneinheit,
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5 eine perspektivische Vorderansicht des mittigen Lichtleiter gemäß 4 mit eingezeichneten Lichtstrahlen,
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6 eine Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Glühlampen ähnlichen Leuchtkörpereinheit, in deren mittleren Bereich ein domförmiger Lichtleiter angeordnet ist,
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7 eine perspektivische Vorderansicht des domförmigen mittleren Lichtleiters mit eingezeichneten Lichtstrahlen,
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8 eine perspektivische Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei eine nicht rotationssymmetrische Leuchtkörpereinheit vorgesehen ist,
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9 eine Vorderansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 8 mit beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahlen,
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10 einen mittleren Horizontalschnitt durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß 8 und 9.
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Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann im Bukund/oder im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung einer Signalfunktion eingesetzt werden. Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung auch in der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt sein, beispielsweise als Strahler.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den 1 und 2 ist eine Lichtquelleneinheit 1 und eine Leuchtkörpereinheit 2 vorgesehen, wobei die Leuchtkörpereinheit 2 hohlförmig ausgebildet ist.
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Die Leuchtkörpereinheit 2 weist einen dreidimensionalen Wandungsabschnitt 3 auf, der sich dreidimensional und in Form einer herkömmlichen Glühlampe, insbesondere birnenförmig, von einer Lichteinkoppelseite 4 zu einer gegenüberliegenden Lichtauskoppelseite 5 erstreckt. Auf der Lichteinkoppelseite 4 ist die Lichtquelleneinheit 1 angeordnet, die durch eine einzige auf einer Leiterplatte 6 angeordneten LED-Lichtquelle 7 gebildet ist.
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Die Leuchtkörpereinheit 2 ist in Lichtabstrahlrichtung der LED-Lichtquelle 2 vor derselben und rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse 8 angeordnet.
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Ein Hohlraum 9 der Leuchtkörpereinheit 2 wird durch den dreidimensionalen birnenförmigen Wandungsabschnitt 3 und einer senkrecht zur optischen Achse 8 und an der Lichteinkoppelseite 4 verlaufenden Stirnfläche 10 begrenzt. Die Stirnfläche 10 weist auf der LED-Lichtquelle 7 zugewandten Seite eine Anzahl von Fresnel-Optikelementen 11 auf. Auf einer der LED-Lichtquelle 7 abgewandten Seite der Stirnfläche 10 sind Kissenoptikelemente vorgesehen zur Erzielung einer Lichtstreuung für die Signalfunktion.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, werden innere Lichtstrahlen L1 an der Stirnfläche 10 gebrochen bzw. gestreut, dann durch den mit Luft gefüllten Hohlraum 9 geleitet, um an einem vorderen Endbereich 12 des Wandungsabschnitt 3 denselben zu durchtreten, um dann in die Umgebung abgestrahlt zu werden. Unter einem relativ steilen Winkel abgestrahlte Lichtstrahlen L2 werden an einer ebenfalls mit Fresnel-Optikelementen 11 versehenen Schmalseite 13 des Wandungsabschnitt 3 eingekoppelt und an gegenüberliegenden Flachseiten 14 des Wandungsabschnitt 3 im Wesentlichen in der Lichtabstrahlrichtung total reflektiert. Der Wandungsabschnitt 3 weist hierbei eine Lichtleiterfunktion auf, wobei die Lichtstrahlen L2 in Richtung des vorderen Endbereichs 12 geleitet werden. Die Flachseiten 14 des Wandungsabschnitts 3 können insbesondere auf eine Außenseite mit einer Mattierung, beispielsweise mit einer Erodier- oder Ätz- oder Laserstruktur versehen sein zur Streuung des Lichtes L2. Alternativ kann die äußere Flachseite 14 mit Optikelementen, beispielsweise Prismenoptikstrukturen oder Streifenoptikstrukturen oder Kissenoptikstrukturen besetzt sein, um eine zusätzliche Streuung des Lichtes L2 zu erzeugen.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, wird ein erster Teil L1 des von der LED-Lichtquelle 7 abgestrahlten Lichtes in einem mittigen Bereich 15 der Lichtkörpereinheit 2, also an der Stirnfläche 10 in die Lichtkörpereinheit 2 eingekoppelt. Ferner wird ein zweiter Teil L2 des von der LED-Lichtquelle 7 abgestrahlten Lichtes in einem außermittigen Bereich 16 der Lichtkörpereinheit 2, also in den Wandungsabschnitt 3 eingekoppelt. Der Wandungsabschnitt 3 ist in Umfangsrichtung und in Richtung der optischen Achse 8 bzw. in Richtung einer Längsachse der Lichtkörpereinheit 2 geschlossen ausgebildet.
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Die Leuchtkörpereinheit 2 kann einstückig ausgebildet sein. Alternativ kann die Leuchtkörpereinheit 2 auch zweiteilig hergestellt sein, wobei die beiden Leuchtkörperteile dann miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Vorzugsweise ist die Leuchtkörpereinheit 2 durch Spritzgießen hergestellt.
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Der Wandungsabschnitt 3 dient als flächiger Lichtleiter, der vom Betrachter „glühender“ Leuchtkörper wahrgenommen wird.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Flachseiten 14 des Wandungsabschnitt 3 auch optikfrei ausgebildet sein. Der Wandungsabschnitt 3 besteht vorzugsweise aus einem transluzenten Material.
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Die Stirnfläche 10 ist wie der Wandungsabschnitt 3 rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Stirnfläche 10 weist eine ringförmige Vertiefung 17 auf, die sich in einem Bereich zwischen der optische Achse 8 und der Schmalseite 13 des Wandungsabschnitt 3 erstreckt, um einen relativ hohen Wirkungsgrad zu erzielen.
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Nach der einer zweiten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der 3 bis 5 ist eine Leuchtkörpereinheit 22 vorgesehen, die im Unterschied zu der Leuchtkörpereinheit 2 nach der ersten Ausführungsform zusätzlich in dem Hohlraum 9 einen langgestreckten Lichtleiter 23 aufweist. Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der Leuchtkörpereinheit 22 ist eine Lichtquelleneinheit 21 zugeordnet, die eine Mehrzahl von LED-Lichtquelle 24, 24’, 24’’ aufweist. Eine zentrale LED-Lichtquelle 24’ ist koaxial zu dem Lichtleiter 23 angeordnet. Das von der zentralen LED-Lichtquelle 24’ abgesandte Licht L3 wird in den Lichtleiter 23 auf der Lichteinkoppelseite 4 eingekoppelt. Der Lichtleiter 23 ist kegelförmig ausgebildet mit einem relativ breiten Kegelbasiskörper 25, einen schmalen Halskörperabschnitt 26 sowie einem Kugelkopf 27. Das eingekoppelte Licht L3 wird auf einer der Lichtquelleneinheit 21 abgewandten Seite des Kegelbasiskörperabschnitts 25 teilweise ausgekoppelt, siehe Lichtstrahlen L3’ in 3. Ein weiterer Teil L3’’ der Lichtstrahlen L3 wird erst am Kugelkopf 27 ausgekoppelt. Hierdurch wird ein relativ homogenes Erscheinungsbild des Lichtleiters 23 bewirkt.
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Der Lichtleiter 23 und die LED-Lichtquelle 24’ sind in dem mittigen Bereich 15 angeordnet. In dem außermittigen Bereich 16 sind außermittige LED-Lichtquelle 24’’ angeordnet, die das Licht direkt in die Schmalseite 13 des Wandungsabschnitt 3 einkoppeln.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den 6 und 7 ist im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ein domförmiger Lichtleiter 33 innerhalb der durch den Wandungsabschnitt 3 begrenzten Leuchtkörpereinheit 22 angeordnet. Der domförmige Lichtleiter 33 verjüngt sich in Lichtabstrahlrichtung und ermöglicht eine kontinuierliche Lichtabstrahlung entlang seiner Umfangsflächen 34. Der domförmige Lichtleiter 33 ist hohlzylinderartig ausgebildet, wobei die Wandstärke von der Lichteinkoppelseite 4 zu der Lichtauskoppelseite 5 hin sich verringert. Hierdurch ist sichergestellt, dass von der zentralen Lichtquelle 24’ abgestrahltes Licht im Wesentlichen stirnseitig in den domförmigen Lichtleiter 33 eingekoppelt wird und dann an den Umfangsflächen 34 sowie Innenflächen 35 des Lichtleiters 33 total reflektiert werden. Dadurch dass, die Umfangsfläche 34 mit Optikelementen versehen ist, wird ein Teil des eingekoppelten Lichtes L4 schon an der Umfangsfläche 34 ausgekoppelt, während ein anderer Teil des Lichtes L4 an der freien Stirnseite 36 ausgekoppelt wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den 8 bis 10 ist eine nicht rotationssymmetrische Leuchtkörpereinheit 42 vorgesehen, die einen topfförmigen Wandungsabschnitt 43 aufweist. Zentrale LED-Lichtquellen 44’ strahlen das Licht L5 in den durch den Wandungsabschnitt 43 begrenzten Hohlraum 9 ab. Äußere LED-Lichtquellen 44’’ koppeln das Licht direkt in Schmalseiten des Wandungsabschnitts 43 ein.
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Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der Lichtleiter 23, 33 auch plattenförmig ausgebildet sein. Der Lichtleiter 23, 33 ist ein- oder mehrfach verwendbar. Die zentralen LED-Lichtquellen 24’’ 44’ können beispielsweise Licht in ein rot-gelben Farbspektrum abstrahlen, während die außermittigen LED-Lichtquellen 24’’, 44’’ Licht in einem roten Farbspektrum abstrahlen, so dass die Beleuchtungsvorrichtung zum einen zum Erzeugen von Schlusslicht und zum anderen zum Erzeugen von Blinklicht genutzt werden kann.
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Die Stirnfläche 10 kann alternativ auch als eine Linse, beispielsweise als eine Asphärenlinse ausgebildet sein.
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Die Konturierung der genannten Leuchtkörpereinheiten kann je nach Anwendungsfall mit den unterschiedlich dargestellten Lichtquelleneinheiten kombiniert werden. Beispielsweise können die genannten Leuchtköpereinheiten auch mit einer herkömmlichen Fassung (E14- bzw. E27-Fassung) versehen sein, so dass sie in herkömmlichen Aufnahmen, beispielsweise im Haushalt, eingesetzt werden können.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Wandungsabschnitt 3, 43 nicht geschlossen ausgebildet sein. Er kann in Umfangsrichtung um die optische Achse 8 und/oder auf der der Lichteinkoppelseite 4 abgewandten Lichtauskoppelseite 5 nur teilweise geschlossen, d. h. offen ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Wandungsabschnitt 3, 43 in Umfangsrichtung einen stumpfen oder überstumpfen Winkel überstreichen. Beispielsweise kann der Wandungsabschnitt auf der Lichtauskoppelseite 4 eine Öffnung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtquelleneinheit
- 2
- Leuchtkörpereinheit
- 3
- Wandungsabschnitt
- 4
- Lichteinkoppelseite
- 5
- Lichtauskoppelseite
- 6
- Leiterplatte
- 7
- LED-Lichtquelle
- 8
- Optische Achse
- 9
- Hohlraum
- 10
- Stirnfläche
- 11
- Fresnel-Optikelemente
- 12
- Endbereich
- 13
- Schmalseite
- 14
- Flachseiten
- 15
- mittleren Bereich
- 16
- außermittigen Bereich
- 17
- ringförmige Vertiefung
- 21
- Lichtquelleneinheit
- 22
- Leuchtkörpereinheit
- 23
- Lichtleiter
- 24
- LED-Lichtquelle
- 24’
- LED-Lichtquelle
- 24’’
- LED-Lichtquelle
- 25
- Kegelbasiskörper
- 26
- Halskörperabschnitt
- 27
- Kugelkopf
- 33
- domförmiger Lichtleiter
- 34
- Umfangsflächen
- 35
- Innenflächen
- 36
- Stirnseite
- 42
- Lichtkörpereinheit
- 43
- Wandungsabschnitt
- 44’
- zentrale LED-Lichtquelle
- L1
- Lichtquelle
- L2
- Lichtquelle
- L3
- Lichtquelle
- L3’
- Lichtquelle
- L3’’
- Lichtquelle
- L4
- Lichtquelle
- L5
- Lichtquelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009023916 A1 [0002]
