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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, welche mindestens einen mittels einer mehrfarbigen Lichterzeugungseinheit beleuchtbaren, schalenförmigen Reflektor und eine Linse, welche dem Reflektor nachgeschaltet ist, aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit mindestens einer solchen Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung mit einem Reflektor und einer dem Reflektor nachgeschalteten Linse. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft einsetzbar für Elektroräder ("E-Bikes").
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Es sind Beleuchtungsvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen durch ein wahlweises Einbringen in und Entfernen einer Blende aus dem Strahlengang zwei unterschiedliche Lichtabstrahlmuster erzeugt werden, die zu unterschiedlichen Lichtfunktionen gehören. Insbesondere kann das Lichtabstrahlmuster bei eingebrachter Blende eine Lichtfunktion in Form eines Abblendlichts mit scharfer Hell-Dunkel-Grenze bilden, während bei entfernter Blende eine Lichtfunktion in Form eines Fernlichts gebildet wird. Das von den Beleuchtungsvorrichtungen abgestrahlte Licht ist typischerweise weißes Licht, das sich beispielsweise aus einer Leuchtstoffkonversion von blauem Anregungslicht in weißes Licht ergibt, oder das sich aus einer Farbmischung aus einem blauen Lichtanteil und einem gelben Lichtanteil ergibt.
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Dabei können in dem Lichtabstrahlmuster erhebliche Farbfehler, insbesondere teilweise oder ganz farbentmischte Lichtbereiche, auftreten, insbesondere falls aufgrund der Blende das Lichtabstrahlmuster in Bezug auf die optische Achse der Linse ungleichmäßig ist. Zur Verringerung der Farbfehler ist es bekannt, die Linse aus einem Material mit einer hohen Abbe-Zahl herzustellen, was jedoch unter anderem hohe Materialkosten verursacht.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine preiswerte Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche Farbfehler vermindert.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, mindestens aufweisend einen mittels einer mehrfarbigen Lichterzeugungseinheit beleuchtbaren, schalenförmigen Reflektor und aufweisend eine Linse, welche dem Reflektor nachgeschaltet ist, wobei der Reflektor in einer zweiten Betriebsstellung anders, gegen die Linse geneigt ist als in einer ersten Betriebsstellung.
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Unter einer anderen Neigung kann insbesondere eine stärkere Neigung und/oder eine Neigung in eine unterschiedliche Richtung verstanden werden, insbesondere in Bezug auf eine nicht geneigte Stellung.
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Falls der Reflektor und die Blende zueinander geradlinig (nicht geneigt) ausgerichtet sind, wird ein aus dem Reflektor austretender ungleichmäßiger Lichtstrahl eine nachgeschaltete Linse in der Regel nur sehr ungleichmäßig in Bezug auf ihre optische Achse bestrahlen. Dies gilt insbesondere, falls der Lichtstrahl in Bezug auf die optische Achse einseitig abgeschnitten oder sonstwie verkleinert ist, beispielsweise aufgrund einer Blende im Strahlengang oder einer stark ungleichmäßigen Beleuchtung des Reflektors. Folglich kann durch die Linse hindurch laufendes Mischlicht zumindest an den Rändern des von der Linse erzeugten Bilds oder Lichtabstrahlmusters farblich stark entmischt werden.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass dann, wenn die Linse gegen den Reflektor geneigt ist bzw. schräg steht, der aus dem Reflektor austretende ungleichmäßige Lichtstrahl auf einen größeren und insbesondere auf einen zu einer optischen Achse der Linse symmetrischeren Bereich der Linse gerichtet werden kann. Dadurch kann auf eine einfache Weise eine Bildung von Farbsäumen zumindest deutlich reduziert werden. Folglich kann bei der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zumindest in einer Betriebsstellung ein Farbfehler vermindert werden.
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Unter einer nicht zueinander geneigten Anordnung des Reflektors und der Linse kann insbesondere eine Anordnung verstanden werden, bei welcher eine Hauptachse oder Hauptebene des Reflektors parallel zu einer optischen Achse der Linse angeordnet ist, insbesondere mit der optischen Achse zusammenfällt. Entsprechend kann unter einer zueinander geneigten Anordnung des Reflektors und der Linse insbesondere eine Anordnung verstanden werden, bei der die Hauptachse des Reflektors schräg oder angewinkelt zu der optischen Achse der Linse steht.
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Unter einer mehrfarbigen Lichterzeugungseinheit kann insbesondere eine Lichterzeugungseinheit verstanden werden, deren Licht mehrere unterscheidbare Spitzenwellenlängen und/oder mehrere unterscheidbare Spektralbänder aufweist. Unter dem Begriff 'mehrfarbig' können hier insbesondere sowohl bunte als auch unbunte Farben bzw. Farbmischungen verstanden werden. Die Lichterzeugungseinheit kann eine oder mehrere gleichfarbige oder verschiedenfarbige Lichtquellen aufweisen. Insbesondere mag die Lichterzeugungseinheit mindestens zwei Lichtquellen unterschiedlicher Farbe oder mindestens eine mehrfarbige oder multichrome, insbesondere blau-weiße, Lichtquelle aufweisen. Die mindestens eine Lichtquelle ist bevorzugt eine Halbleiterlichtquelle.
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Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom, z.B. weiß, sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Die Abstrahlrichtung der Leuchtdioden kann durch Drehung und/oder Verkippung und/oder Verschiebung der Leuchtdioden (einzeln, in Gruppen oder gesamt) gegenüber der optische Achse der Reflektoranordnung verändert werden. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen, z.B. für UV-Licht, sichtbares Licht oder IR-Licht.
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Besonders bevorzugt wird die Verwendung mindestens einer weißes Licht ausstrahlenden Konversions-LED, z.B. mit einer blaues Licht emittierenden Emissionsfläche und einem blaues Licht in gelbes Licht zumindest teilweise umwandelnden Leuchtstoff, oder die Verwendung von rotes, grünes und blaues Licht o.ä. ausstrahlenden LEDs, deren Licht nachfolgend zur Erzeugung eines weißen Mischlichts gemischt wird. Die Lichterzeugungseinheit kann dann insbesondere als ein oder mit einem Weißlicht-Scheinwerfer verwendet werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mehrere Halbleiterlichtquellen, insbesondere Weißlicht-LEDs, aufweist, wobei die Halbleiterlichtquellen benachbart angeordnet sind. Durch die Form der Anordnung kann ein Lichtabstrahlmuster der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung beeinflusst werden. Die Halbleiterlichtquellen können beispielsweise in einem viereckigen Muster, mit oder ohne eine zentrale Halbleiterlichtquelle, angeordnet sein, was eine besonders kompakte Anordnung erlaubt. Alternativ ist beispielsweise eine Anordnung in einem versetzten Reihenmuster oder einem Zickzack-Muster denkbar. Auch können die Halbleiterlichtquellen auf einer gekrümmten, insbesondere kreissegmentförmigen, Linie angeordnet sein usw.
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Bei einem Vorliegen mehrerer Halbleiterlichtquellen können diese zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtabstrahlmuster, z.B. für eine On-Road- und eine Off-Road-Nutzung, individuell oder in Gruppen aktivierbar sein.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Linse aus einem Material besteht, welches eine niedrige Abbe-Zahl, vorzugsweise von kleiner als 35, aufweist. Insbesondere auch solche Materialien können nun mit nur geringen oder deutlich reduzierten Farbsäumen eingesetzt werden. Das Material der Linse weist für eine einfache und preiswerte Herstellung sowie für ein geringes Gewicht Kunststoff auf. Das Material der Linse kann insbesondere Polycarbonat, PC, sein, welches eine typische Abbe-Zahl von ca. 30 aufweist. Die Linse kann alternativ z.B. aus Polymethylmethacrylat, PMMA, bestehen.
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Es ist eine insbesondere für eine Anwendung mit einem Elektrorad vorteilhafte Weiterbildung, dass die Linse einen Durchmesser zwischen 40 mm und 60 mm aufweist, insbesondere von ca. 50 mm. Es ist noch eine bevorzugte Weiterbildung, dass die Linse eine Dicke zwischen 15 und 25 mm, insbesondere zwischen 15 und 20 mm, aufweist, falls sie aus PC besteht und eine Dicke zwischen 20 und 30 mm, insbesondere zwischen 20 und 25 mm, aufweist, falls sie aus PMMA besteht.
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Die Linse kann grundsätzlich sowohl eine Volllinse als auch eine Hohllinse sein.
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Die Linse kann eine symmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch, geformte oder eine asymmetrisch geformte Linse sein. Die Linse kann sphärisch oder asphärisch ausgestaltet sein. Die Vorder- und Rückseite der Linse können konvex und/oder konkav ausgeführt sein.
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Die Linse kann als eine Gradientenlinse ausgestaltet sein, d.h. einen örtlichen Gradienten ihres Brechungsindex aufweisen.
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Die Linse kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein.
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Die Linse kann Bereiche mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften aufweisen, z.B. mit Bereichen unterschiedlicher Transparenz.
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Die Linse und/oder der Reflektor kann bzw. können zumindest teilweise oberflächenbeschichtet sein, z.B. mit einer Antireflexbeschichtung und/oder mit einer Wärme reflektierenden Beschichtung.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Reflektor einen Grundkörper aus Kunststoff mit einer, insbesondere spiegelnd oder spekular, reflektierenden Schicht aufweist. So lässt sich ein leichter und preiswerter Reflektor mit geringen Lichtverlusten bereitstellen. Der Grundkörper kann alternativ aus Glas oder Metall bestehen. Der Reflektor mag alternativ auch ein eine reflektierende Oberfläche, z.B. polierte Oberfläche, aufweisender unbeschichteter Grundkörper sein.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass der Reflektor in der ersten Betriebsstellung nicht gegen die Linse geneigt ist. In dieser Ausgestaltung kann ein Farbfehler dann zumindest in der (geneigten) zweiten Betriebsstellung reduziert werden. Diese Ausgestaltung kann insbesondere für einen kompakten Aufbau und eine einfache Justage vorteilhaft sein, falls es in der ersten Betriebsstellung nicht oder nicht wesentlich auf eine Vermeidung eines Farbfehlers ankommt, insbesondere falls der Reflektor gleichmäßig beleuchtet wird und sich keine Blende im Strahlengang oder Lichtstrahl befindet.
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Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass der Reflektor in der ersten Betriebsstellung gegen die Linse geneigt ist. In dieser Ausgestaltung sind der Reflektor und die Linse in beiden Betriebsstellungen gegeneinander geneigt und ermöglichen dabei jeweils reduzierte Farbfehler, insbesondere falls der Reflektor nicht gleichmäßig beleuchtet wird und/oder sich keine Blende im Strahlengang oder Lichtstrahl befindet.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung eine Blende aufweist, welche wahlweise in einen Strahlengang zwischen dem Reflektor und der Linse einbringbar und entfernbar ist und sich die Blende in einer der Betriebsstellungen in einem Strahlengang zwischen dem Reflektor und der Linse befindet und sich die Blende in einer anderen der Betriebsstellungen außerhalb des Strahlengangs zwischen dem Reflektor und der Linse befindet. In einer Betriebsstellung kann also durch die Blende eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze des Lichtabstrahlmusters erzeugt werden, und in der anderen Betriebsstellung kann eine besonders große Beleuchtungsfläche bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere für einen Wechsel zwischen einem Abblendlicht und einer anderen Lichtfunktion (z.B. einem Fernlicht, für eine Off-Road-Nutzung usw.) vorteilhaft.
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Alternativ oder zusätzlich mögen eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen speziell für eine bestimmte Lichtfunktion, z.B. eine Off-Road-Nutzung, des Fahrzeugs vorgesehen und separat aktivierbar sein.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass in der ersten Betriebsstellung: der Reflektor nicht gegen die Linse geneigt ist und sich die Blende nicht in dem Strahlengang befindet und in der zweiten Betriebsstellung: der Reflektor gegen die Linse geneigt ist und sich die Blende in dem Strahlengang befindet.
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Es ist eine zusätzliche oder alternative Weiterbildung, dass in der ersten Betriebsstellung der Reflektor durch die Lichterzeugungseinheit zumindest annähernd gleichmäßig, in Bezug auf seine Hauptachse, ausleuchtbar ist und/oder in der zweiten Betriebsstellung durch die Lichterzeugungseinheit ungleichmäßig in Bezug auf seine Hauptachse ausleuchtbar ist.
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Die Blende kann als ein Vollkörper oder als ein Hohlkörper ausgestaltet sein. Eine als Hohlkörper ausgestaltete Blende kann insbesondere einen, z.B. umlaufenden, Seitenrand ohne Deckflächen aufweisen. Jedoch ist die Blende in ihrer Form Grundsätzlich nicht beschränkt und braucht lediglich einen Rand zur Herstellung einer Hell-Dunkel-Grenze im Lichtabstrahlmuster der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung aufzuweisen. Ein Rand der Blende, welcher zumindest einen Teil einer Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, wird im Folgenden als ein "Cut-Off-Rand" bezeichnet.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass ein Cut-Off-Rand der Blende auf der optischen Achse der Linse liegt. Dadurch wird eine einfache Bauweise mit einer gut definierten Hell-Dunkel-Grenze ermöglicht. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und ein Cut-Off-Rand kann zumindest teilweise auch unterhalb und/oder oberhalb der optischen Achse der Linse liegen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Blende höhenverstellbar und/oder winkelverstellbar ist. So kann insbesondere die Hell-Dunkel-Grenze eingestellt, insbesondere korrigiert, werden. Die Verstellbarkeit kann beispielsweise durch eine oder mehrere Schrauben erreicht werden.
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Die Blende kann die Linse kontaktieren oder von der Linse beabstandet sein.
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Die Form der Blende ist nicht beschränkt und kann z.B. als ein freigeformtes oder spline-artiges, insbesondere umlaufendes, Band ausgestaltet sein. Die Blende, insbesondere deren Cut-Off-Rand kann ferner eine unterschiedliche Höhe aufweisen.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der Reflektor und die Linse um eine Drehachse zueinander geneigt sind, welche durch einen Brennpunkt der Linse verläuft. Dadurch kann die Linse eine besonders scharfe Abbildung des auf sie einfallenden Lichtabstrahlmusters bereitstellen.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Reflektor zumindest annähernd ellipsoid ist und der Reflektor und die Linse um eine Drehachse zueinander geneigt sind, welche durch einen äußeren Brennpunkt des ellipsoiden oder annähernd ellipsoiden Reflektors verläuft. Auch so kann eine besonders scharfe Abbildung des Lichtabstrahlmusters bereitstellt werden, insbesondere falls die Drehachse auch durch einen Brennpunkt der Linse verläuft und somit der Brennpunkt der Linse und der äußere Brennpunkt des Reflektors also zumindest annähernd zusammenfallen.
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Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass der Reflektor ein Freiform-Reflektor mit einer ellipsoiden Grundform ist. So können Anpassungen an eine Lichtabstrahlcharakteristik der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung einfach durchgeführt werden. Beispielsweise mag ein vorderer Rand des Reflektors, welcher eine Lichtaustrittsfläche definiert, nicht auf einer Ebene liegen. Ferner mag ein vorderer Randbereich beispielsweise nicht ellipsoid geformt sein, z.B. im Profil nach Außen aufgewölbt sein.
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Der Reflektor mag auch segmentiert sein bzw. mehrere Segmente aufweisen.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass sich die Lichterzeugungseinheit an einem inneren Brennpunkt des Reflektors, insbesondere zumindest annähernd ellipsoiden Reflektors, befindet. Die Lichterzeugungseinheit strahlt also ihr Licht von dem inneren Brennpunkt aus in den Reflektor ab. Von dem Reflektor wird das Licht teilweise auf die Linse und teilweise auf die Blende reflektiert. Da der Reflektor zumindest annähernd ellipsoid ist, ist ein aus einer vorderen Lichtaustrittsebene aus dem Reflektor austretender Lichtstrahl einseitig in Richtung einer Hauptachse des Reflektors geneigt (und zwar in Richtung eines außerhalb des Reflektors liegenden zweiten Brennpunkts).
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Falls im Strahlengang eine Blende vorhanden ist, blockiert sie das auf sie auftreffende Licht und erzeugt eine für Fahrzeugbeleuchtungen häufig benötigte "Cut-Off"-Grenze oder Hell-Dunkel-Grenze. Folglich läuft nur ein Teil des von dem Reflektor ausgestrahlten Lichts von dem Reflektor direkt durch die Linse.
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Der Brennpunkt des Reflektors kann auch als ein ausgedehnter Brennfleck ausgestaltet sein, insbesondere bei einer Lichterzeugungseinheit mit einer ausgedehnten bzw. nicht vernachlässigbar kleinen Lichtabstrahlfläche.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Reflektor maximal um ca. 5° bis 40°, insbesondere um ca. 10° bis 30°, insbesondere um ca. 20°, gegen die Linse geneigt ist. Dies hat sich als eine besonders vorteilhafte Neigung erwiesen, um die Farbsäume bei einer für ein Fahrzeug geeigneten Lichtabstrahlcharakteristik wirkungsvoll zu reduzieren.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Reflektor verdrehbar ist. So kann die Linse festgehalten werden, was insbesondere dann einen Vorteil ergibt, wenn die Linse fest installiert ist, z.B. ein Gehäuse abschließt.
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Es ist eine zusätzliche oder alternative Ausgestaltung, dass die Linse verdrehbar ist. So kann ggf. der Reflektor festgehalten werden, was insbesondere dann einen Vorteil ergibt, wenn der Reflektor fest installiert ist, z.B. ein Gehäuse bildet.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung manuell einschaltbar und ausschaltbar ist.
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Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung dimmbar ist, insbesondere in Stufen dimmbar ist.
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Es ist darüber hinaus für eine lange Lebensdauer vorteilhaft, falls die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung staubdicht und/oder feuchtigkeitsdicht gehäust ist.
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Die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft einsetzbar als ein Scheinwerfer für ein Elektrorad. Jedoch ist die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung z.B. auch vorteilhaft einsetzbar für andere Zweiräder (wie Motorräder usw.), für Dreiräder (z.B. sog. Trikes) oder Quads (z.B. On-Road-Quads und Off-Road-Quads), für Kraftfahrzeuge (z.B. Pkw und Lkw), für elektrounterstützte Rollstühle, Marinescheinwerfer oder als Positionslichter.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug mindestens eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung wie oben beschrieben aufweist, insbesondere als Scheinwerfer. Das Fahrzeug weist die gleichen Vorteile auf wie die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung und kann analog ausgestaltet sein.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass das Fahrzeug ein Zweirad, insbesondere ein Elektrorad, ist. Das Elektrorad kann auch als "E-Bike" usw. bezeichnet werden und mag insbesondere ein Fahrrad mit einem zusätzlichen oder eingebauten Elektromotor bezeichnen. Hier lässt sich eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung wie oben beschrieben besonders vorteilhaft einsetzen, insbesondere als ein Scheinwerfer. Jedoch ist die Erfindung nicht auf Elektroräder oder andere Zweiräder beschränkt, sondern kann auch Dreiräder, Quads, Kraftfahrzeuge, elektrounterstützte Rollstühle, Wasserfahrzeuge (z.B. Schiffe), Schienenfahrzeuge oder Luftfahrzeuge (z.B. Flugzeuge, Helikopter usw.) usw. umfassen.
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Insbesondere kann die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung einschlägige Betriebsvoraussetzungen, insbesondere Normen wie die ECE-Norm R113 C, erfüllen.
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Es ist eine insbesondere zur Verwendung mit einem Elektrorad vorteilhafte Weiterbildung, dass die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung eine Länge zwischen ca. 80 mm und ca. 90 mm aufweist.
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Es ist noch eine zur Verwendung mit einem Fahrzeug, insbesondere Elektrorad, vorteilhafte Weiterbildung, dass die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung aus einem Bordnetz des Fahrzeugs speisbar ist, insbesondere mit einer Spannung von 12 Volt.
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Die Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung mit einem Reflektor und einer dem Reflektor nachgeschalteten Linse, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Verbringen der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung durch Drehen des Reflektors und/oder der Linse in eine erste Betriebsstellung, in welcher der Reflektors und die Linse eine erste vorbestimmte Winkelstellung zueinander einnehmen, und Verbringen der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung durch Drehen des Reflektors und/oder der Linse in eine zweite Betriebsstellung, in welcher der Reflektors und die Linse eine zweite vorbestimmte Winkelstellung zueinander einnehmen. Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie die Leuchtvorrichtung und kann analog ausgestaltet sein.
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So ist es eine Ausgestaltung, dass bei dem Verbringen der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung in eine der Winkelstellungen (insbesondere mit einem Neigungswinkel größer Null) eine Blende in einen Strahlengang zwischen dem Reflektor und der Linse und bei dem Verbringen der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung in eine andere der Winkelstellungen (insbesondere mit einem Neigungswinkel gleich Null) die Blende aus dem Strahlengang zwischen dem Reflektor und der Linse entfernt wird.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
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1 zeigt in Seitenansicht eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung in einer ersten Konfiguration;
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2 zeigt die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung aus 1 in Draufsicht; und
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3 zeigt die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung aus 1 in einer zweiten Konfiguration.
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1 zeigt in Seitenansicht eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11, welche insbesondere zur Verwendung als Scheinwerfer eines Elektrorads geeignet ist.
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Die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 weist mindestens eine mehrfarbige Lichterzeugungseinheit 12, einen annähernd ellipsoiden Reflektor 13, eine Linse 14 und eine bewegliche Blende ("Shutter") 15 auf. Diese Elemente können in einem staub- und/oder feuchtigkeitsdichten Gehäuse (o.Abb.) aufgenommen sein.
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Die Linse 14 weist eine asphärische Form auf, welche um ihre optische Achse O rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Die optische Achse O ist hier horizontal liegend eingezeichnet. Die Linse 14 weist folglich eine plan-konvexe Grundform auf, wobei eine konvexe, vordere Oberfläche 16 eine kugelartige Form aufweist und eine plane, rückwärtige Oberfläche 17 senkrecht zu der optischen Achse O liegt, welche hier mit der x-Achse übereinstimmt. Die Linse 14 besteht aus PMMA. Ein Durchmesser der Linse 14 senkrecht zu der optischen Achse O (was einem Kreisdurchmesser der planen Oberfläche 17 entspricht) beträgt hier ca. 50 mm bei einer Dicke entlang der optischen Achse O von ca. 20 mm.
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Die Blende 15 ist so angeordnet, dass die optische Achse O der Linse 14 auf einen oberen Rand, dem Cut-Off-Rand 20, der Blende 15 verläuft. Die Blende 15 ist lichtundurchlässig, insbesondere lichtabsorbierend, ausgestaltet. Die Blende 15 erstreckt sich über die volle Breite des Reflektors 13, wie in 2 gezeigt.
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Die bewegliche Blende 15 ist wahlweise aus dem Strahlengang entfernbar, z.B. verkippbar oder verschwenkbar, um einen größeren Bereich ausleuchten zu können, z.B. bei einer Off-Road-Nutzung des Elektrorads, und wieder darin einführbar. Die Blende 15 kann ferner höhenverstellbar und winkelverstellbar, vorzugsweise um eine Drehachse senkrecht zur Bildebene der 1, sein.
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Hinter der Blende 15, d.h., von der Blende 15 aus entgegengesetzt zur Richtung der x-Achse, befindet sich der Reflektor 13. Der Reflektor 13 ist als ein Vollschalenreflektor mit einer annähernd ellipsoiden freiförmigen Reflexionsfläche ausgestaltet. Ein vorderer Rand 21 des Reflektors 13 ist seitlich nach vorne gekrümmt und läuft in Spitzen T aus, wie in 2 gezeigt.
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Der Reflektor 13 kann gedanklich entlang einer Hauptebene H symmetrisch in einen oberen Halbraum OH und in einen unteren Halbraum UH unterteilt werden. Während die Linse 14 sich zur Hälfte in dem oberen Halbraum OH und zur anderen Hälfte in dem unteren Halbraum UH befindet, befindet sich die Blende 15 in dem unteren Halbraum UH. Die optische Achse O der Linse 14 liegt in der gezeigten Konfiguration auf der Hauptebene H, d.h., dass der Reflektor 13 und die Linse 14 nicht gegeneinander geneigt sind. Auf der Hauptebene H liegen die beiden Brennpunkte des Reflektors 13, nämlich ein innerer, von dem Reflektor 13 überwölbter Brennpunkt F1 und ein äußerer Brennpunkt F2. Auf der optischen Achse O liegt ein Brennpunkt FL der Linse 14.
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Der Reflektor 13 weist hier einen Grundkörper aus Kunststoff mit einer spekular reflektierenden Reflexionsfläche an seiner Innenseite auf. In einem Bereich des inneren Brennpunkts F1 befindet sich mindestens eine Lichtaustrittsfläche der Lichterzeugungseinheit 12. Der innere Brennpunkt F1 kann aufgrund der nicht vernachlässigbar kleinen Lichtaustrittsfläche auch als ein Brennfleck angesehen werden. Der äußere Brennpunkt F2 des Reflektors 13 fällt mit dem Brennpunkt FL der Linse 14 zusammen.
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Die Lichterzeugungseinheit 12 weist hier eine obere Lichtquellengruppen 12a und eine untere Lichtquellengruppe 12b auf, von denen die obere Lichtquellengruppen 12a die dem oberen Halbraum OH des Reflektors 12 zugeordnete Hälfte beleuchtet und die untere Lichtquellengruppen 12b die dem unteren Halbraum UH zugeordnete Hälfte des Reflektors 12 beleuchtet. Die Lichtquellengruppen 12a und eine untere Lichtquellengruppe 12b können insbesondere separat aktiviert werden. Jede der Lichtquellengruppen 12a und 12b weist z.B. mehrere weißes Licht bzw. blau-gelbes Mischlicht abstrahlende Konversions-Leuchtdioden auf. Den Konversions-Leuchtdioden kann beispielsweise ein Diffusor nachgeschaltet sein.
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Bei aktivierten Leuchtdioden bzw. aktivierter Lichterzeugungseinheit 12 wird von der Lichterzeugungseinheit 12 Licht auf den Reflektor 13 gestrahlt, daran reflektiert und aus dem Reflektor 13 geworfen. An der Lichtaustrittsfläche des Reflektor 13 austretendes Licht wird auf die Linse 14 gestrahlt. Der Reflektor 13 ist also der Lichterzeugungseinheit 12 optisch nachgeschaltet. Dem Reflektor 13 wiederum ist die Linse 14 nachgeschaltet.
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Falls sich die bewegliche Blende 15, welche wahlweise in einen Strahlengang zwischen dem Reflektor 13 und der Linse 14 einbringbar und entfernbar ist, in dem Strahlengang zwischen dem Reflektor 13 und der Linse 14 befindet, wird ein Teil des von dem Reflektor 13 abgestrahlten Lichts von der Blende 15 blockiert und ein anderer Teil auf und durch die Linse 14 gestrahlt. Die Blende 15 erzeugt mittels ihres Cut-Off-Rands 20 in dem von der Linse 14 projizierten Bild eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze, wie sie beispielsweise für einen Betrieb eines Elektrorads im Straßenverkehr vorgeschrieben ist.
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Falls sich die bewegliche Blende 15 in dem Strahlengang zwischen dem Reflektor 13 und der Linse 14 befindet, mag insbesondere nur die obere Lichtquellengruppe 12a aktiv sein, da Licht der unteren Lichtquellengruppe 12b zumindest überwiegend durch die Blende 15 blockiert würde.
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Falls die Blende 15 aus dem Strahlengang zwischen dem Reflektor 13 und der Linse 14 entfernt ist, mögen insbesondere beide Lichtquellengruppen 12a und 12b aktiv sein, insbesondere zur Erzeugung eines Off-Road-Lichts oder eines Fernlichts.
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Eine Länge der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 beträgt zwischen 80 mm und 90 mm.
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3 zeigt die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 in einer zweiten Konfiguration.
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In dieser Konfiguration ist der Reflektor 13 gegenüber der der Linse 14 geneigt bzw. angewinkelt, und zwar durch eine relative Drehung des Reflektors 13 um eine Drehachse D. Die Drehachse D liegt senkrecht zur Zeichenebene und läuft durch den äußeren Brennpunkt F2 des Reflektors 13 bzw. den Brennpunkt FL der Linse 14. Also liegt die Hauptebene H des Reflektors 13 schräg zu der optischen Achse O der Linse 14. Ein zugehöriger Neigungswinkel beträgt hier ca. 20°.
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Die Anwinkelung des Reflektors 13 kann beispielsweise durch eine Drehung des, wie beispielsweise in 1 gezeigten, ursprünglich horizontal ausgerichteten Reflektor 13 um die Drehachse D herum um 20° nach unten, in der gezeigten Darstellung gegen den Uhrzeigersinn, erreicht werden. Während aber bei einem horizontal ausgerichteten Reflektor 13 mit = 0° und in den Strahlengang eingebrachter Blende 15 überwiegend Licht aus dem sich in dem unteren Halbraum UH befindlichen Teil der Linse 14 nach vorne austritt, wird das auf die Linse 14 auffallende Licht bei = ca. 20° und in den Strahlengang eingebrachter Blende 15 zumindest annähernd gleich auf die Teile der Linse 14 in dem oberen Halbraum OH und dem unteren Halbraum UH verteilt. Dadurch können Farbentmischungen zumindest teilweise kompensiert werden.
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Die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 mag insbesondere in einer ersten Betriebsstellung eine neigungslose Ausrichtung von Reflektor 13 und Linse 14 aufweisen (d.h. = 0°, wie in 1 gezeigt), insbesondere falls die Blende 15 aus dem Strahlengang entfernt ist. In diesem Fall ist das Lichtabstrahlmuster vorzugsweise zumindest annähernd symmetrisch zu der optischen Achse O der Linse 14, z.B. durch eine Aktivierung beider Lichtquellengruppen 12a und 12b, und es treten vergleichsweise geringe Farbfehler auf.
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Die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 mag insbesondere in einer zweiten Betriebsstellung eine geneigte Ausrichtung von Reflektor 13 und Linse 14 aufweisen (d.h. > 0° bzw. < 0°, z.B. = ca. 20°, wie in 3 gezeigt), insbesondere wenn die Blende 15 sich in dem Strahlengang befindet. In diesem Fall ist das hinter dem Reflektor 13 vorhandene Lichtabstrahlmuster hochgradig asymmetrisch zu der optischen Achse O der Linse 14, und es würden ohne die Neigung vergleichsweise hohe Farbfehler auftreten.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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So können der Reflektor und die Linse auch in mehreren Betriebsstellungen, z.B. in der ersten Betriebsstellung und in der zweiten Betriebsstellung, zueinander geneigt oder angewinkelt sein, jedoch mit unterschiedlichen Neigungswinkeln.
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Auch mag die Blende bei mehreren Betriebsstellungen in dem Strahlengang eingebracht oder daraus entfernt sein. Beispielsweise mögen dann unterschiedliche Lichtquellen aktiv sein.
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Zudem mag die konvexe Oberfläche der Linse auch eine ellipsoide oder paraboloide Oberfläche sein. Allgemein ist die Linse nicht auf konvexe Linsen beschränkt sondern kann z.B. auch konkave oder konvex-konkave Linsen umfassen. Unter eine Linse kann allgemein ein optisches Abbildungselement oder Abbildungssystem verstanden werden, welches auch eine Linse im engeren Sinne umfassen kann.
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Auch mag die Blendenfläche eine andere Form aufweisen, z.B. eine dreidimensionale Form.
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Allgemein kann die Position und Drehlage der Elemente der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zueinander variieren. So kann die Lichterzeugungseinheit bzw. deren Lichtaustrittsfläche gegen die Hauptebene des Reflektors angewinkelt sein oder aus dem Brennpunkt heraus verschoben sein. Auch mag die Blende gegen die Linse verdreht und/oder verschoben sein. Zudem mag beispielsweise der äußere Brennpunkt des Reflektors nicht mit dem Brennpunkt der Linse übereinstimmen.
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Auch mag die Lichterzeugungseinheit bei einer Änderung der Neigung des Reflektors nicht mitbewegt werden, und zwar auch dann nicht, falls der Reflektor bewegt wird. Alternativ mag die Lichterzeugungseinheit bei einer Änderung der Neigung des Reflektors ebenfalls bewegt werden, aber z.B. um einen anderen Winkelbetrag als der Reflektor.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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