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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung mit einer Leuchteinrichtung zum Aussenden von Strahlung, einer Ablenkeinrichtung zum Ablenken der von der Leuchteinrichtung ausgesendeten Strahlung und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Ablenkeinrichtung. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung.
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Derartige Beleuchtungsvorrichtungen für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung können beispielsweise als Frontscheinwerfer oder Heckleuchten ausgebildet sein. Aus dem Stand der Technik sind erste Prototypen von Scheinwerfern mit einer sogenannten Beamerfunktion bekannt. Diese Scheinwerfer umfassen neben der Leuchteinrichtung eine Ablenkeinrichtung, mit der das von der Leuchteinrichtung ausgesendete Licht abgelenkt werden kann. Diese Scheinwerfer, die nach Art eines Beamers ausgebildet sind, dienen der Verwendung als sogenanntes Pixellicht. Damit kann fast jede beliebige Lichtverteilung auf der Straße realisiert werden.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
EP 0 291 475 B1 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend eine Lichtquelle und optische Mittel für die Verteilung des von der Lichtquelle emittierten Lichts in einem Lichtbündel vorbestimmter Charakteristik. Dabei erzeugt die Lichtquelle einen konzentrierten, im Wesentlichen unidirektionalen Lichtstrahl. Die optischen Mittel umfassen mindestens eine motorisierte Deflektorkomponente, einschließlich mindestens einer winkelbeweglichen, reflektierenden Oberfläche.
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Darüber hinaus ist aus der
US 5,975,730 A eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der zumindest eine Beleuchtungseinheit nach Art eines Projektors ausgebildet ist. Dabei können auch mehrere Beleuchtungseinheiten vorgesehen sein, mit denen unterschiedliche Bereiche beleuchtet werden können.
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Zudem beschreibt die
US 8,348,484 B2 eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung, die mehrere Leuchteinrichtungen umfasst. Mit den Leuchteinrichtungen können entsprechende optische Strukturen beleuchtet werden.
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Ferner ist aus der
US 6,883,947 B1 ein Laserbeleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Mit dem Beleuchtungssystem kann beispielsweise ein Abblendlicht und/oder ein Fernlicht bereitgestellt werden.
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Die
DE 10 2010 028 949 A1 offenbart schließlich ein Scheinwerfermodul, welches eine Strahlungsquelle umfasst. Die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung wird mittels einer Strahllenkungsvorrichtung durch eine optische Filtervorrichtung gelenkt und trifft schließlich auf einen Leuchtstoff. Die von der Strahlungsquelle abgegebene Strahlung kann mittels der Strahllenkungsvorrichtung derart abgelenkt werden, dass zeitlich nacheinander unterschiedliche Bereiche des Leuchtstoffs angeregt werden. Der Leuchtstoff ist dazu ausgebildet, die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle in Licht unterschiedlicher Wellenlänge oder Farbe zu konvertieren.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 197 37 653 A1 eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug. Die Beleuchtungseinrichtung besitzt eine aus einer Vielzahl elektronisch ansteuerbarer und zwischen zwei Spiegelstellungen umschaltbarer Mikrospiegel aufgebaute Spiegelfläche. Durch das Umschalten eines Teils der Mikrospiegel kann die Lichtverteilung des Lichts, welches eine Lichtaustrittsöffnung verlässt, variiert werden. Auf diese Weise kann ein Abblendlicht, ein Fernlicht oder ein Nebellicht bereitgestellt werden. Ferner kann das Licht auf eine Lichtumlenkvorrichtung gelenkt werden, wodurch ein Kraftfahrzeug-Schlußlicht bereitgestellt werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung mit einer erweiterten Funktionalität bereitzustellen. Zudem soll ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung umfasst eine Leuchteinrichtung zum Aussenden von Strahlung, eine Ablenkeinrichtung zum Ablenken der von der Leuchteinrichtung ausgesendeten Strahlung, eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ablenkeinrichtung und einen Leuchtkörper, in den die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung einkoppelbar ist, wobei die Ablenkeinrichtung mit der Steuereinrichtung zwischen einer ersten Stellung, in der die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung, zum Bereitstellen eines Abblendlichts oder Fernlichts, an dem Leuchtkörper vorbei auf die Straße strahlt, und zumindest einer zweiten Stellung in der die von der der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung in den Leuchtkörper einkoppelt, verschwenkbar ist.
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Die Leuchteinrichtung der Beleuchtungsvorrichtung umfasst zumindest eine Lichtquelle, mit der eine Strahlung abgegeben werden kann. Beispielsweise kann mit der Lichtquelle Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich oder ultraviolette Strahlung abgegeben werden. Die von der Leuchteinrichtung abgegeben Strahlung trifft auf eine Ablenkeinrichtung, mit der die Strahlung abgelenkt werden kann. Die Ablenkeinrichtung kann beispielsweise einen entsprechenden Spiegel umfassen, an dem das Licht bzw. die Strahlung reflektiert wird. Des Weiteren kann die Ablenkeinrichtung einen entsprechenden Aktor umfassen, mit dem der Spiegel zwischen zumindest zwei Positionen verschwenkt werden kann. Die Verstellung der Ablenkeinrichtung kann dabei in Folge eines Steuersignals der Steuereinrichtung erfolgen. Darüber hinaus umfasst die Beleuchtungsvorrichtung einen Leuchtkörper, der durch die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung beleuchtet werden kann.
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In einer ersten Stellung der Ablenkeinrichtung strahlt das Licht von der Leuchteinrichtung an dem Leuchtkörper vorbei. Somit kann beispielsweise ein Bereich vor oder hinter dem Kraftfahrzeug mit der Leuchteinrichtung beleuchtet werden. In zumindest einer zweiten Stellung wird das Licht der Leuchteinrichtung von der Ablenkeinrichtung abgelenkt, so dass es auf den Leuchtkörper trifft und der Leuchtkörper in Folge dessen beleuchtet wird. Die Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise als Frontscheinwerfer oder als Heckleuchte für ein Kraftfahrzeug dienen. Durch den zusätzlichen Leuchtkörper können mit nur einer Lichtquelle unterschiedliche Beleuchtungszustände der Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt werden.
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Zudem ist der Leuchtkörper als Fahrtrichtungsanzeiger, Tagfahrlicht und/oder Positionslicht ausgebildet. Zum Bereitstellen eines Tagfahrlichts kann das von der Leuchteinrichtung ausgesendete Licht kontinuierlich auf den Leuchtkörper gelenkt werden. Wenn ein Abblendlicht oder ein Fernlicht bereitgestellt werden soll, wird das Licht an dem Leuchtkörper vorbei auf die Straße geführt. Wenn zusätzlich ein Fahrtrichtungsanzeiger bzw. ein Blinker bereitgestellt werden soll, kann die Ablenkeinrichtung zwischen der ersten und der zumindest zweiten Position periodisch verschwenkt werden. Somit können auf einfache Weise alle Funktionen eines Fahrzeugscheinwerfers mit nur einer Leuchteinrichtung realisiert werden.
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Ferner ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Ablenkeinrichtung derart anzusteuern, dass die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung der Reihe nach in vorbestimmte Bereiche des Leuchtkörpers einkoppelt. Durch diese dynamische Ansteuerung kann beispielsweise ein dynamisierter Fahrtrichtungsanzeiger oder ein animiertes Tagfahrlicht bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Ablenkeinrichtung mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen der ersten und der zumindest zweiten Position zu verschwenken. Die vorbestimmte Frequenz kann dabei so gewählt werden, dass sie mit dem menschlichen Auge nicht mehr wahrnehmbar ist. Somit kann ein Teil des von der Leuchteinrichtung bereitgestellten Lichts zur Beleuchtung der Straße verwendet werden, während mit dem anderen Teil des Lichts der Leuchtkörper beleuchtet wird. Somit können zeitgleich zwei Funktionen der Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt werden, wobei das Umschalten zwischen diesen beiden Beleuchtungszuständen von dem Verkehrsteilnehmer nicht störend wahrgenommen werden wird, wenn das Umschalten mit einer entsprechend hohen Frequenz erfolgt.
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In einer Ausführungsform ist der Leuchtkörper aus einem Material gebildet, das die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung in eine Strahlung mit einer Wellenlänge, die von einer Wellenlänge der von der Leuchteinrichtung ausgesendeten Strahlung verschieden ist, konvertiert. Mit anderen Worten ist der Leuchtkörper durch das von der Leuchteinrichtung ausgesendete Licht zum Leuchten anregbar. Die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung kann in der Wellenlänge manipuliert werden. Beispielsweise kann der Leuchtkörper aus einem fluoreszierenden Material gefertigt sein. Dieses Material wird durch das Licht, das von der Leuchteinrichtung ausgesendet wird, angeregt, wobei das Material in Folge der Anregung Licht emittiert. Durch die Wahl des Materials des Leuchtkörpers kann die Wellenlänge des Lichts, das von dem Material emittiert wird, entsprechend angepasst werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung streut der Leuchtkörper die von der Lichtquelle ausgesendete Strahlung diffus. Der Leuchtköper ist hierbei als passives Element ausgebildet. Der Leuchtkörper kann zumindest bereichsweise opak ausgebildet sein. Der Leuchtkörper kann auch derart ausgebildet sein, dass das in den Lichtkörper eingekoppelte Licht bzw. die Strahlung diffus weitergegeben wird. Zu diesem Zweck kann der Leuchtkörper aus einem Material gefertigt sein, das eine vorbestimmte Lichtdurchlässigkeit aufweist. Ebenso ist es denkbar, dass die Oberfläche des Leuchtkörpers entsprechend bearbeitet bzw. aufgeraut ist. Damit kann ein kostengünstiger Leuchtkörper bereitgestellt werden, der mit der Leuchteinrichtung beleuchtbar ist.
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Bevorzugt weist die Leuchteinrichtung mehrere Halbleiterlichtquellen auf, die Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen ausstrahlen. Die Halbleiterlichtquellen können beispielsweise als Lichtdioden (LEDs) oder als Laser bzw. Laserdioden ausgebildet sein. Diese Halbleiterlichtquellen weisen den Vorteil auf, dass sie den Anforderungen einer hohen Beleuchtungsstärke, die für ein Abblendlicht oder ein Fernlicht gefordert werden, gerecht werden. Dabei kann mit einer ersten der Halbleiterlichtquellen Licht im roten Wellenlängenbereich, mit einer zweiten der Halbleiterlichtquellen Licht im grünen Wellenlängenbereich und mit einer dritten der Halbleiterlichtquellen Licht im blauen Wellenlängenbereich ausgesendet werden. Damit können mit der Leuchteinrichtung unterschiedliche Lichtfarben bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist die Ablenkeinrichtung um zwei Achsen verschwenkbar gelagert. Insbesondere kann die Ablenkeinrichtung um zwei zueinander senkrechte Achsen veschwenkbar gelagert sein. Somit kann die Strahlung von der Lichtquelle nach Art eines scannenden Scheinwerfers auf vorbestimmte Bereiche gelenkt werden. Damit können entsprechende Bereiche des Leuchtkörpers oder Bereiche außerhalb des Kraftfahrzeugs individuell beleuchtet werden.
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Bevorzugt ist die Ablenkeinrichtung als mikromechanischer Spiegel oder als akustooptischer Deflektor ausgebildet. Mit einem akustooptischen Deflektor (AOD) kann die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung bezüglich ihrer Ausbreitungsrichtung beeinflusst werden. Der mikromechanische Spiegel weist den Vorteil auf, dass er aufgrund seiner geringen Abmessungen mit einer hohen Frequenz bewegt werden kann. Insbesondere kann die Ablenkeinrichtung mit einer Frequenz von einigen kHz bewegt werden. Beispielsweise kann der mikromechanische Spiegel mit seiner Resonanzfrequenz betrieben werden. Dabei kann der mikromechanische Spiegel auch eine Mehrzahl von Spiegelflächen umfassen. Somit kann eine bauraumsparende Ablenkeinrichtung bereitgestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Beleuchtungsvorrichtung als Frontscheinwerfer oder als Heckleuchte ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung umfasst das Aussenden von Strahlung mit einer Leuchteinrichtung, das Ablenken der von der Leuchteinrichtung ausgesendeten Strahlung mit einer Ablenkeinrichtung, das Steuern der Ablenkeinrichtung mit einer Steuereinrichtung, das Bereitstellen eines Leuchtkörpers, in dem die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung einkoppelbar ist, und das Verschwenken der Ablenkeinrichtung mit der Steuereinrichtung zwischen einer ersten Stellung, in der die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung, zum Bereitstellen eines Abblendlichts oder Fernlichts, an dem Leuchtkörper vorbei auf die Straße strahlt, und zumindest einer zweiten Stellung, in der die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung in den Leuchtkörper einkoppelt. Zudem wird die Ablenkeinrichtung mittels der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass die von der Leuchteinrichtung ausgesendete Strahlung der Reihe nach in vorbestimmte Bereiche des Leuchtkörpers einkoppelt, wobei der Leuchtkörper (30) als Fahrtrichtungsanzeiger, Tagfahrlicht und/oder Positionslicht ausgebildet ist.
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Die zuvor in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen gelten sinngemäß für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren.
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Die nachfolgende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung.
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Das nachfolgend näher geschilderte Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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Die Fig. zeigt eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 dient der Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung und kann als Frontscheinwerfer oder als Heckleuchte ausgebildet sein. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 umfasst eine Leuchteinrichtung 12, mit der Strahlung bzw. Licht ausgesendet werden kann. Die Leuchteinrichtung 12 kann eine oder mehrere Lichtquellen umfassen, mit der Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich ausgesendet werden kann. Die Lichtquellen können beispielsweise als Halbleiterlichtquellen ausgebildet sein. So können die Lichtquellen der Leuchteinrichtung 12 als Leuchtdioden oder als Laserdioden ausgebildet sein. Die einzelnen Lichtquellen der Leuchteinrichtung 12 können Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen abgeben.
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Darüber hinaus umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine Ablenkeinrichtung 14. Die Ablenkeinrichtung 14 kann einen entsprechenden Spiegel umfassen, mit dem das von der Leuchteinrichtung 12 ausgesendete Licht abgelenkt werden kann. Die Ablenkeinrichtung 14 kann als mikromechanischer Spiegel bzw. als mikromechanisches Spiegelarray ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Ablenkeinrichtung 14 als akustooptischer Deflektor ausgebildet sein. Die Ablenkeinrichtung 14 umfasst eine hier nicht dargestellte Steuereinrichtung, mit der die Ablenkeinrichtung 14 bewegt bzw. verschwenkt werden kann. Die mikromechanische Ausgestaltung der Ablenkeinrichtung 14 weist den Vorteil auf, dass die Ablenkeinrichtung 14 aufgrund der geringen Abmessungen mit einer hohen Frequenz belegt werden kann. Beispielsweise kann die Ablenkeinrichtung 14 mit einer Frequenz von einigen kHz bewegt bzw. periodisch verschwenkt werden.
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Die Ablenkeinrichtung 14 ist vorliegend in einer ersten Stellung 16 und in einer zweiten Stellung 18 dargestellt. Die Ablenkeinrichtung 14 kann mittels der Steuereinrichtung durch Ausgabe eines entsprechenden Steuersignals verschwenkt werden. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 20 verdeutlicht. Wenn sich die Ablenkeinrichtung 14 in der ersten Stellung 16 befindet, strahlt das Licht von der Leuchteinrichtung 12 zunächst auf die Ablenkeinrichtung 14. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 22 dargestellt. Die Ablenkeinrichtung 14 reflektiert das Licht. Von der Ablenkeinrichtung 14 strahlt das Licht ausgehend von der Beleuchtungsvorrichtung 10 nach außen. Dies ist durch den Pfeil 24 verdeutlicht. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung 10 als Scheinwerfer verwendet wird, kann somit ein Abblendlicht und/oder ein Fernlicht bereitgestellt werden.
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Wenn sich die Ablenkeinrichtung 14 in der zweiten Position 18 befindet, trifft das Licht von der Leuchteinrichtung 12 zunächst auf die Ablenkeinrichtung 14. Dies ist durch den Pfeil 26 veranschaulicht. An der Ablenkeinrichtung 14 wird das Licht reflektiert (Pfeil 28) und trifft auf einen Leuchtkörper 30. Das Licht koppelt in den Leuchtkörper 30 ein. Somit kann der Leuchtkörper 30 beleuchtet werden.
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Der Leuchtkörper 30 kann durch das Licht, das von der Leuchteinrichtung 12 ausgesendet wird, zum Leuchten angeregt werden. Zu diesem Zweck kann der Leuchtkörper 30 beispielsweise aus einem fluoreszierenden Material gefertigt sein. Alternativ dazu kann der Leuchtkörper 30 derart ausgebildet sein, dass er das von der Leuchteinrichtung 12 ausgesendete Licht diffus streut. Die Ablenkeinrichtung 14 wird so angesteuert, dass vorbestimmte Bereiche des Leuchtkörpers 30 der Reihe nach beleuchtet werden. Zu diesem Zweck kann die Ablenkeinrichtung 14 so ausgebildet sein, dass sie um eine zusätzliche Achse verschwenkt werden kann. Durch eine derartige Ansteuerung der Ablenkeinrichtung 14 können dynamische Leuchtungsvorgänge bereitgestellt werden.
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Der Leuchtkörper 30 kann in einem Fahrzeugscheinwerfer oder in einer Rückleuchte eines Kraftfahrzeugs als Fahrtrichtungsanzeiger, Positionslicht und/oder Tagfahrlicht dienen. Durch den Leuchtkörper 30 kann eine möglichst flächige, homogene Abstrahlung von Licht, die bei einem Blinker oder einer Signallichtfunktion gewünscht ist, bereitgestellt werden. Wenn ein Tagfahrlicht bereitgestellt werden soll, kann die Ablenkeinrichtung 14 in die zweite Position 18 bewegt werden und somit der Leuchtkörper 30 kontinuierlich beleuchtet werden. Soll nur ein Standlicht, Abblendlicht oder Fernlicht bereitgestellt werden, kann die Ablenkeinrichtung 14 in die erste Position bewegt werden. Wenn zusätzlich ein Fahrtrichtungsanzeiger bereitgestellt werden soll, kann die Ablenkeinrichtung 14 periodisch zwischen der ersten Stellung 16 und der zweiten Stellung 18 verschwenkt werden. Mit der Beleuchtungsvorrichtung 10 können mit nur einer Leuchteinrichtung 12 beispielsweise ein Standlicht, ein Abblendlicht, ein Fernlicht, ein Blinker, ein Positionslicht und/oder ein Tagfahrlicht realisiert werden.
