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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte mit einer Lichtleiteranordnung mit zumindest zwei Lichtleitern, wobei die Lichtleiter jeweils zumindest eine Lichteinkoppelfläche, einen länglichen lichtleitenden Körper und Auskoppelstrukturen, mittels derer das eingekoppelte Licht aus den Lichtleitern ausgekoppelt und von den Lichtleitern abgestrahlt wird, aufweisen. Ferner umfasst die Fahrzeugleuchte zumindest eine Lichtquelle, deren Lichtemission über die Lichteinkoppelflächen in die Lichtleiter einkoppelbar ist.
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Fahrzeugleuchten tragen in zunehmendem Maße zum Design des Fahrzeugs bei. Durch die Gestaltung der Fahrzeugleuchten soll dem Fahrzeug insbesondere ein charakteristisches Erscheinungsbild verliehen werden, welches leicht wiedererkannt wird und durch welches sich das Fahrzeug von dem Design anderer Fahrzeuge unterscheidet. Ferner machen es die Bauraumverhältnisse für die Fahrzeugleuchten, insbesondere für die Heckleuchten und Scheinwerfer, erforderlich, dass der Aufbau der Fahrzeugleuchten sehr kompakt ist und wenig Platz für die Leuchtflächen der Leuchteinrichtungen verbleibt.
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Um einem Fahrzeug ein besonders charakteristisches Erscheinungsbild zu verleihen und kompakte Leuchten zu bilden, die wenig Bauraum benötigen und die gleichzeitig verschiedene Lichtfunktionen der Leuchte realisieren können, werden vermehrt Lichtleiter in Fahrzeugleuchten eingesetzt. Der Einsatz von Lichtleitern hat den Vorteil, dass sich ein großer Gestaltungsspielraum für die Anordnung der Lichtquelle ergibt und für die Fahrzeugleuchten charakteristische Leuchtflächen sehr einfach und kostengünstig gebildet werden können.
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Die
JP 2009-187 875 A betrifft eine Lichtquellenvorrichtung, die eine Lichtleiterplatte zum Einkoppeln von Licht von einer Lichtquelle von einer Endfläche und zum Emittieren des Lichts von einer Seitenfläche enthält.
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Die
JP 2010-192 269 A beschreibt ein Lichtquellenmodul, das eine Leuchtdiode (LED) als Lichtquelle verwendet, die als Lichtquelle für die allgemeine Beleuchtung oder als Hintergrundbeleuchtungslichtquelle einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet werden kann.
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Aus der
DE 10 2009 054 543 A1 ist eine Lichtröhre und ein Beleuchtungssystem bekannt, um eine im Wesentlichen einheitliche Helligkeit an einer Länge der Lichtröhre entlang bereitzustellen.
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Aus der
DE 10 2005 047 793 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Diese Beleuchtungseinrichtung weist ein Leuchtmittel und einen Lichtleiter auf, der einen Lichtführungsteil hat, das eine im Abstrahlbereich des Leuchtmittels angeordnete Lichteintrittsfläche und eine an einer Längsseite des Lichtführungsteils vorgesehene Lichtaustrittsfläche hat. Gegenüberliegend zu der Lichtaustrittsfläche ist ein Lichtablenkteil angeordnet, das Auskoppelelemente aufweist, an denen das in dem Lichtleiter geführte Licht zum Auskoppeln aus dem Lichtleiter zu der Lichtaustrittsfläche abgelenkt wird. Das Lichtablenkteil hat beidseits der Auskoppelelemente in Längserstreckung des Lichtführungsteils verlaufende reflektierende Seitenbegrenzungsflächen, die in einer Querschnittsebene jeweils auf einer Parabel verlaufen.
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Die
DE 103 56 483 A1 beschreibt eine Leuchte für Kraftfahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem bogenförmigen Lichtleiter mit einer Einkoppelfläche für das Licht der Lichtquelle an der Kopfseite und eine Auskoppelfläche an der Stirnseite. Der Lichtleiter weist auf der nach außen gebogenen Seite mehrere Stufen auf, welche jeweils eine stirnseitige Auskoppelfläche aufweisen.
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In der
DE 197 40 265 A1 wird ein Lichtleiter beschrieben, auf dessen Umfang mindestens eine längs des Lichtleiters verlaufende Fläche geformt ist, die in Ebenen quer zur Achse des Lichtleiters nicht oder nur schwach gekrümmt ist. Auf mindestens einer dieser Flächen ist eine die Totalreflexion unterbrechende Beschichtung, Struktur oder Aufrauhung angeordnet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde eine Fahrzeugleuchte der eingangs genannten Art bereitzustellen, die so ausgebildet ist, dass der Fahrzeugleuchte durch den Lichtleiter ein besonders charakteristisches Erscheinungsbild verliehen werden kann, wobei gleichzeitig eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte bereitgestellt wird.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Fahrzeugleuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte sind die Lichtleiter parallel zueinander ausgerichtet und über ein Verbindungselement miteinander verbunden.
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Durch das Verbindungselement der Lichtleiteranordnung der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte wird erreicht, dass die Lichtleiter der Lichtleiteranordnung mechanisch aneinander befestigt werden, ohne dass der Betrachter von außen störende Haltelemente wahrnimmt. Hierdurch wird der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte ein besonders charakteristisches Erscheinungsbild verliehen. Des Weiteren benötigt die Verbindung der einzelnen Lichtleiter in der Fahrzeugleuchte sehr wenig Bauraum, da nur die gesamte Lichtleiteranordnung in der Fahrzeugleuchte befestigt werden muss und nicht gesondert die einzelnen Lichtleiter.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte ist das Verbindungselement ein Filmscharnier. Dieses Filmscharnier besteht insbesondere aus demselben Material wie die Lichtleiter. Beispielsweise können die Lichtleiter und das Verbindungselement einstückig im Spritzgussverfahren hergestellt werden. In diesem Fall bestehen das Filmscharnier sowie die Lichtleiter insbesondere aus einem Kunststoff. Hierdurch wird erreicht, dass die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte sehr kostengünstig herstellbar ist.
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Die Breite des Filmscharniers, welche den Abstand der Lichtleiter voneinander festlegt, liegt insbesondere in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm, bevorzugt in einem Bereich von 2 mm bis 3 mm. Die Dicke des Filmscharniers liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 mm bis 2 mm, bevorzugt in einem Bereich von 1,3 mm bis 1,6 mm. Es wird somit vorteilhafterweise eine sehr filigrane Verbindung zwischen zwei benachbarten Lichtleitern geschaffen, die vom Betrachter kaum wahrgenommen wird und welche die Lichtemission der Fahrzeugleuchte mittels der Auskoppelstrukturen der Lichtleiter in keiner Weise beeinträchtigt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte sind die lichtleitenden Körper der Lichtleiter im Querschnitt mehrseitig, wobei die von den Seiten gebildeten Flächen des Körpers eben sind und bei den Kanten aneinander angrenzen. In diesem Fall ist insbesondere eine Kante des Lichtleiters mit einer Kante des anderen Lichtleiters mittels des Verbindungselements verbunden.
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Der Lichtleiter weist somit keinen runden Querschnitt auf, sondern einen vieleckigen bzw. mehrseitigen Querschnitt. Dabei werden mehrere Längsflächen von dem lichtleitenden Körper gebildet, die jeweils eben sind und die bei Kanten, welche die Ecken des Vielecks des Querschnitts des Körpers bilden, aneinander angrenzen. Durch diesen besonderen Querschnitt des lichtleitenden Körpers wird dem Lichtleiter ein besonders charakteristisches Erscheinungsbild verliehen.
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Bei dem länglichen lichtleitenden Körper handelt es sich insbesondere um einen stabförmigen Körper, das heißt, der Körper ist gerade und besitzt in Längsrichtung eine wesentlich größere Erstreckung als in Querrichtung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiter sind die Auskoppelstrukturen bei zumindest zwei Kanten des Körpers ausgebildet. Alternativ sind die Auskoppelstrukturen bei allen Kanten, erfindungsgemäß bei allen Längskanten, des Körpers ausgebildet. Dabei sind erfindungsgemäß die Auskoppelstrukturen in Längsrichtung bei den Kanten jeweils bei gleichen Positionen auf dem Körper angeordnet. Das bedeutet, dass die Auskoppelstrukturen bei den Kanten beabstandet voneinander angeordnet sind, wobei ein Querschnitt des Körpers entweder keine Auskoppelstruktur oder bei mehreren oder allen Kanten jeweils eine Auskoppelstruktur umfasst. Hierdurch erreicht man ein wiederkehrendes Muster in der Abstrahlcharakteristik des Lichtleiters, die für den Betrachter besonders charakteristisch wahrgenommen werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte ist der lichtleitende Körper im Querschnitt dreieckig. Er bildet insbesondere ein gleichschenkliges oder ein gleichseitiges Dreieck. Auf diese Weise wird ein Lichtleiter bereitgestellt, der sich sehr deutlich von den sonst üblichen runden Lichtleitern unterscheidet, sodass der Lichtleiter der Fahrzeugleuchte ein besonders charakteristisches Erscheinungsbild verleihen kann.
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Erfindungsgemäß sind die Auskoppelstrukturen in Längsrichtung des Körpers beabstandete Einkerbungen bei zumindest einer Kante des jeweiligen Körpers. Die Einkerbungen sind insbesondere nicht bei den Kanten der Lichtleiter vorgesehen, bei denen die Lichtleiter über das Verbindungselement miteinander verbunden sind. Durch die beabstandeten Einkerbungen zur Auskopplung des Lichts aus den Lichtleitern wird den Lichtleitern ein besonders charakteristisches Erscheinungsbild verliehen. Gleichzeitig kann durch die Auskoppelstrukturen eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte, insbesondere eine Signallichtfunktion bereitgestellt werden, die durch die beabstandete Anordnung der Auskoppelstrukturen für den Betrachter sehr auffällig erkennbar ist.
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Die Einkerbungen der Auskoppelstrukturen bei den Kanten des lichtleitenden Körpers sind insbesondere prismenförmig. Gemäß einer Ausgestaltung der Lichtleiter schließt eine Fläche der Einkerbung einen Winkel mit der Längsachse des lichtleitenden Körpers ein, der in einem Bereich von 40° bis 50° liegt. Der Winkel ist insbesondere etwa 45°. Auf diese Weise kann eine besonders gute Auskopplung des Lichts aus den Lichtleitern erreicht werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Lichtleiter ist die Oberfläche bei den Einkerbungen lichtstreuend ausgebildet, sodass sich durch die Einkerbungen eine diffuse Lichtabstrahlung ergibt. Die weiteren Oberflächen des lichtleitenden Körpers können insbesondere in der Umgebung der Einkerbungen poliert sein, sodass die Lichtauskopplung aufgrund der Einkerbungen besonders deutlich erkennbar ist.
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Unter einer diffusen Lichtabstrahlung bzw. einem diffusen Lichtaustritt wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass die Lichtemission nicht gerichtet ist, sondern aufgrund einer Vielzahl von Streuzentren in eine Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen erfolgt. Anders als bei Linsenelementen, die parallele, konvergierende oder divergierende Lichtbündel erzeugen, d.h. eine gerichtete Lichtemission, ist die Lichtemission bei der diffusen Lichtabstrahlung nicht gerichtet. Beispielsweise kann ein parallel auftreffendes Lichtbündel gemäß dem Lambertschen Gesetz reflektiert werden oder eine Großwinkelstreuung erzeugt werden.
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Die diffuse Lichtabstrahlung kann zum Beispiel durch eine raue oder opake Ausbildung bei der Oberfläche bei den Einkerbungen erreicht werden.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
- 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters,
- 2 zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Auskoppelstruktur des Lichtleiters der 1,
- 3A, 3B zeigen einen Querschnitt der Winkelverteilung der Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter der 1 und 2 und die sich ergebene Intensitätsverteilung,
- 4 zeigt einen Querschnitt der Lichtverteilung der Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter der 1,
- 5 zeigt eine Lichtleiteranordnung mit zwei Lichtleitern und
- 6 zeigt eine Fahrzeugleuchte mit einer Lichtleiteranordnung.
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Mit Bezug zur 1 wird ein Lichtleiter 1 beschrieben, welcher in der später erläuterten Lichtleiteranordnung 15 und dem Ausführungsbeispiel der Fahrzeugleuchte 16 eingesetzt wird:
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Der stabförmige längliche Lichtleiter 1 weist bei der Stirnfläche eine Lichteinkoppelfläche 2 auf. Bei dem Einsatz des Lichtleiters 1 in einer Fahrzeugleuchte ist eine Lichtquelle 3 so angeordnet, dass die Lichtemission 5-1 der Lichtquelle 3 über die Lichteinkoppelfläche 2 in das Innere des Lichtleiters 1 eintritt. Dort werden die Lichtstrahlen 5-2 in Längsrichtung des Lichtleiters von einem länglichen lichtleitenden Körper 4 geleitet.
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Der lichtleitende Körper 4 ist im Querschnitt mehrseitig, wobei die von den Seiten gebildeten Flächen 6-1, 6-2, 6-3 (im Folgenden auch zusammengefasst mit 6 bezeichnet) eben sind und bei den Kanten 7-1, 7-2, 7-3 (im Folgenden auch zusammengefasst mit 7 bezeichnet) aneinander angrenzen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des lichtleitenden Körpers 4 dreieckig. Im vorliegenden Fall wird ein gleichseitiges Dreieck gebildet.
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Bei allen Kanten 7 des lichtleitenden Körpers 4 sind Auskoppelstrukturen 8 vorgesehen. Diese Auskoppelstrukturen sorgen dafür, dass Licht 5-2, welches in den Lichtleiter 1 eingekoppelt wurde, ausgekoppelt und von dem Lichtleiter 1 abgestrahlt wird. Bei den Auskoppelstrukturen 8 werden die Lichtstrahlen 5-2 so abgelenkt, dass sie entweder bei den Auskoppelstrukturen 8 aus dem Lichtleiter 1 austreten, oder sie werden so abgelenkt, dass sie bei einer anderen Oberfläche des Lichtleiters 1 austreten, zum Beispiel bei einer Oberfläche, die der jeweiligen Auskoppelstruktur 8 gegenüberliegt.
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Die Auskoppelstrukturen 8 sind bei jeder Kante 7 beabstandet voneinander angeordnet. Dabei sind die Auskoppelstrukturen 8 bei den jeweiligen Kanten 7 in Längsrichtung bei gleichen Positionen auf den Körper angeordnet, sodass ein Querschnitt durch den länglichen lichtleitenden Körper entweder keine Auskoppelstruktur 8 umfasst oder bei allen drei Kanten 7 jeweils eine Auskoppelstruktur aufweist, wie dies in 1 gezeigt ist.
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Die Ausgestaltung einer Auskoppelstruktur 8 ist im Detail in 2 gezeigt. Bei der Auskoppelstruktur 8 handelt es sich um ein Einkerbung. Dabei werden zwei Oberflächen 11 von der Einkerbung gebildet, die bei dem tiefsten Einschnitt der Einkerbung winklig aneinander angrenzen. Diese Oberflächen 11 sind so ausgebildet, dass sie lichtstreuend wirken. Durch die Einkerbung der Auskoppelstruktur 8 ergibt sich somit eine diffuse Lichtabstrahlung. Beispielsweise können die Oberflächen 11 rau sein, wohingegen die restlichen Oberflächen des Lichtleiters 1 poliert sind.
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Die Flächen 11 einer Einkerbung der Auskoppelstruktur 8 schließt einen Winkel mit der Längsachse A des lichtleitenden Körpers 4 von 45° ein. Dieser Winkel bestimmt die Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter 1, da sich das Licht in dem Lichtleiter 1 im Wesentlichen in Richtung der Längsachse A ausbreitet.
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Der Abstand der Auskoppelelemente 8 zueinander wird so gewählt, dass eine effiziente Durchleitung durch den lichtleitenden Körper 4 über die gesamte Länge des Lichtleiters 1 erreicht wird und eine gleichmäßige Helligkeitsanmutung gewährleistet ist, die nur geringfügig über die Gesamtlänge des Lichtleiters 1 abfällt.
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Mit Bezug zu den 3A und 3B wird der Querschnitt der Lichtverteilung der Lichtabstrahlung des Lichtleiters 1 über die Fläche 6-1 erläutert:
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Bei der Kante 7-1 wird dabei die Lichtauskopplung des Auskoppelelements 8 in Richtung der Fläche 6-1 betrachtet. Gleichermaßen wird auch bei den Auskoppelelementen 8 bei den Kanten 7-2 und 7-3 in Richtung der Fläche 6-1 betrachtet, wie es in 3B gezeigt ist. In 3A ist die sich ergebende Winkelverteilung der Intensität der Lichtabstrahlung 9 über Fläche 6-1 anhand der Kurve 10 dargestellt.
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In der Mitte der Fläche 6-1 ergibt sich eine Lichtabstrahlung mit besonders hoher Intensität, die beidseitig in Richtung der Kanten 7-1 bzw. 7-3 abfällt.
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In 4 ist nochmals ein Querschnitt dieser Lichtverteilung gezeigt.
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In den 5 und 6 sind zwei Varianten einer Lichtleiteranordnung 15 für eine Fahrzeugleuchte gezeigt. Die Lichtleiteranordnung 15 ist in einem Gehäuse 13 der Heckleuchte 16 angeordnet. Das Gehäuse 13 wird von einer Lichtscheibe 14 abgedeckt, welches in Klarglasoptik ausgeführt ist, sodass der Betrachter von außen die Lichtleiteranordnung 15 erkennen kann (vgl. 6).
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Die Lichtleiteranordnung 15 der Variante der 5 umfasst zwei Lichtleiter 1, wie sie mit Bezug zu den 1 und 2 beschrieben wurden. Allerdings weisen diese Lichtleiter 1 nur bei einer Kante 7-1 als Einkerbungen ausgebildete Auskoppelstrukturen 8 auf.
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Die Lichtleiter 1 sind in der Lichtleiteranordnung 15 so angeordnet, dass sie in Längsrichtung mit ihren länglichen lichtleitenden Körpern 4 parallel ausgerichtet sind, wobei die Flächen 6-2 der Lichtleiter 1, welche den Auskoppelstrukturen 8 gegenüberliegen, in einer Ebene angeordnet sind. Bei den benachbarten Kanten 7 sind die beiden Lichtleiter 1 über ein Verbindungselement 12 miteinander verbunden. Bei dem Verbindungselement 12 handelt es sich um ein sogenanntes Filmscharnier, welches sehr dünn ausgebildet ist, jedoch die relative Lage der beiden Lichtleiter 1 zueinander beibehält. Die Breite des Filmscharniers ist etwa 2,5 mm und die Materialstärke, das heißt die Dicke des Filmscharniers ist etwa 1,5 mm.
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Das Verbindungselement 12 besteht aus demselben Material wie die Lichtleiter 1. Beispielsweise kann im Spritzgussverfahren die gesamte Lichtleiteranordnung 15 aus demselben Kunststoff einstückig hergestellt werden.
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Die beiden Flächen 6-2 der Lichtleiter 1 sowie die untere Seite des Verbindungselements 12 bilden eine ebene Grundfläche 17 der Lichtleiteranordnung 15. Die Lichtleiteranordnung 15 kann nicht nur zwei Lichtleiter 2 enthalten, die über ein Verbindungselement 12 miteinander verbunden sind. Vielmehr ist es auch möglich, eine Vielzahl von parallel ausgerichteten Lichtleitern 1 über Verbindungselemente 12 miteinander zu verbinden.
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In 6 ist der Einsatz einer solchen Lichtleiteranordnung 15 in einer Heckleuchte 16 eines Fahrzeugs gezeigt, wobei in diesem Fall mehr als zwei Lichtleiter 1 in der Lichtleiteranordnung 15 parallel zueinander angeordnet sind. Von der Lichtleiteranordnung 15 wird dabei die Schlusslichtfunktion und/oder die Bremslichtfunktion bereitgestellt. Über eine in 6 nicht gezeigte Lichtquelle oder über mehrere Lichtquellen wird Licht in die Stirnflächen der Lichtleiter 1 der Lichtleiteranordnung 15 eingekoppelt und in den Lichtleitern 1 in Längsrichtung durch Totalreflexion geleitet. Bei den Auskoppelstrukturen 8 ergibt sich eine diffuse Lichtabstrahlung in Lichtemissionsrichtung L der Fahrzeugleuchte 16 durch die Lichtscheibe 14.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtleiter
- 2
- Lichteinkoppelfläche
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Lichtleitender Körper
- 5-1
- Lichtstrahlen
- 5-2
- Lichtstrahlen
- 6
- Flächen
- 6-1
- Flächen
- 6-2
- Flächen
- 6-3
- Flächen
- 7
- Kanten
- 7-1
- Kanten
- 7-2
- Kanten
- 7-3
- Kanten
- 8
- Auskoppelstrukturen
- 9
- Lichtemission
- 10
- Kurve
- 11
- Oberflächen
- 12
- Verbindungselement
- 13
- Gehäuse
- 14
- Lichtscheibe
- 15
- Lichtleiteranordnung
- 16
- Fahrzeugleuchte
