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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2011 054 230 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die zur Erzeugung einer Lichtverteilung aus einem einzigen Lichtmodul besteht. Das Lichtmodul weist ein Feld von matrixartig angeordneten Lichtquellen auf, denen eine Optikeinheit bestehend aus zwei Linsenelementen sowie einem Voroptikelement vorgelagert ist. Die Optikeinheit bildet die als LED-Lichtquellen ausgebildeten Lichtquellen zu Lichtflecken auf einem Messschirm ab, die in horizontaler und vertikaler Richtung nebeneinander angeordnet sind. Jeder Lichtfleck korrespondiert zu einer LED-Lichtquelle, so dass durch Ein- und Ausschalten der jeweiligen LED-Lichtquellen die Lichtflecken adressierbar sind. Hierdurch können Bereiche der Lichtverteilung ausgeblendet werden, so dass im Verkehrsraum befindliche weitere Verkehrsteilnehmer nicht geblendet werden. Das bekannte Lichtmodul weist ein relativ großes Linsenelement mit einer kreisförmigen umlaufenden Kontur auf, was aus stilistischen Gründen nicht erwünscht sein kann.
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Die
AT 508 604 A1 schlägt eine Segmentierung von Linsenelementen für eine Beleuchtungsvorrichtung von Fahrzeugen vor. Bspw. können zur Erzeugung einer Lichtverteilung vier Lichtmodule vorgesehen sein, die jeweils über eine Anzahl von Lichtquellen und die jeweils eine den Lichtquellen vorgelagerte Optikeinheit aufweisen. Die Optikeinheit weist jeweils ein Voroptikelement sowie ein in Hauptabstrahlrichtung vorn angeordnetes Linsenelement auf, das die Lichtquellen (Lichtquellenflächen) zu Lichtflecken auf einem Messschirm abbildet. Die Lichtmodule sind so ausgelegt, dass jedes Lichtmodul die Lichtquellen auf einem Messschirm zu Lichtflecken in horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten abbildet. Die bekannten Lichtmodule bilden die jeweils zugeordneten Lichtquellen zwar spaltenweise, jedoch die Zeilen nur teilweise ab. Eine Zeile der Lichtverteilung wird somit stets durch Überlagerung aller Lichtmodule erzeugt. Nachteilig hieran ist, dass die Lichtmodule zur Erzeugung der Lichtflecken in Zeilenrichtung aufeinander abgestimmt sein müssen.
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Aus der
DE 10 2005 041 234 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Mehrzahl von Lichtmodulen bekannt, die jeweils eine Anzahl von Lichtquellen und jeweils denselben zugeordnete Linsenelemente aufweisen. Durch die unterschiedliche Ausbildung der Linsenelemente können Zeilen von unterschiedlich großen Lichtflecken in der Lichtverteilung erzeugt werden. Beispielsweise kann hierdurch ein relativ lichtintensiver Teilbereich in der Nähe einer Hell-/Dunkel-Grenze der Lichtverteilung erzeugt werden.
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Aus der
DE 10 2007 017 756 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit mehreren Lichtmodulen bekannt, die in horizontaler Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. Die Lichtmodule weisen jeweils eine Anzahl von Lichtquellen und Reflektoren auf, die einen horizontal gestreckten Leuchtbereich mit einer vorgegebenen vertikalen Breite erzeugen. Eine Abbildung der Lichtquellen in unterschiedlichen vertikalen Zeilen ist nicht vorgesehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass eine vorgegebene Lichtverteilung mit scharf voneinander abgrenzbaren abgebildeten Lichtquellen geschaffen wird, wobei das Erscheinungsbild variabel gestaltbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Anspruches 1 auf.
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Die Erfindung sieht eine zeilenorientierte Segmentierung einer Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung vor. Mit Ersetzen einer einzigen Optikeinheit durch mehrere Optikeinheiten können kleiner dimensionierte Linsenelemente verwendet werden, die eine größere Variabilität beim Styling eines Fahrzeugscheinwerfers bewirken. Die Lichtmodule sind zeilenorientiert ausgebildet. Jedes Lichtmodul dient ausschließlich zur Erzeugung einer einzigen Zeile von Lichtflecken der Lichtverteilung. Jede Zeile von Lichtflecken der Lichtverteilung wird durch ein einziges Lichtmodul erzeugt. Hierdurch ergibt sich eine eindeutige funktionale Trennung zwischen den Lichtmodulen, was den Berechnungsaufwand für die Linsenelemente der Lichtmodule verringert.
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Nach der Erfindung sind drei Lichtmodule vorgesehen, wobei ein erstes Lichtmodul zur Erzeugung einer Vorfeldlichtzeile der Lichtverteilung, ein zweites Lichtmodul zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze-Zeile der Lichtverteilung und ein drittes Lichtmodul zur Erzeugung einer Fernlichtzeile der Lichtverteilung dient. Vorteilhaft brauchen lediglich die dem zweiten und dritten Lichtmodul zugeordneten Lichtquellen unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar sein, um eine für andere Verkehrsteilnehmer blendfreie Lichtverteilung zu ermöglichen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtquellen der jeweiligen Lichtmodule in horizontaler und/oder vertikaler Richtung auf einer Fläche bzw. Feld angeordnet. Mittels der Optikeinheit werden sie zu zeilenförmig angeordneten Lichtflecken abgebildet. Vorzugsweise bestehen die Lichtquellen aus einem halbleiterbasierenden Material, so dass sie bspw. auf einem Chip angeordnet sein können.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Optikeinheit eine Linsenanordnung sowie ein zwischen den Lichtquellen und der Linsenanordnung angeordnetes Voroptikelement auf. Mittels des Voroptikelementes ist die Höhe der Zeile von Lichtflecken einstellbar. Bspw. können somit die Lichtflecken der Fernlichtzeile eine rechteckige Form aufweisen, um die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Voroptikelement oder die Lichtquellen des jeweiligen Lichtmoduls in einer Brennebene der in Hauptabstrahlrichtung vorne angeordneten Linsenanordnung angeordnet sein. Die Ortsverteilung der Lichtquellenflächen in der Brennebene kann dann durch die als hochpräziser Kollimator arbeitende Linsenanordnung in eine Winkelverteilung umgesetzt werden. Wenn die Lichtquellen in der Brennebene der Linsenanordnung angeordnet sind, kann auf ein Voroptikelement verzichtet werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Linsenanordnungen der Lichtmodule so ausgelegt, dass sich die von den Lichtmodulen abgestrahlten Lichtbündel nicht kreuzen. Auf diese Weise kann die Einstellung bzw. Justage der Lichtmodule beim Einbau vereinfacht werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Linsenanordnung aus einem ersten Linsenelement und einem in Hauptabstrahlrichtung vor demselben angeordneten zweiten Linsenelement. Hierdurch kann eine funktionelle Aufteilung zur Erzeugung in horizontaler Richtung voneinander abgegrenzten Lichtflecken erfolgen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind drei Lichtmodule turmartig in vertikaler Richtung übereinander angeordnet, so dass die Beleuchtungsvorrichtung eine rechteckförmige Kontur aufweist.
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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:
- 1 eine perspektivische Vorderansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit in vertikaler Richtung direkt aneinander angeordneten drei Lichtmodulen,
- 2a eine Seitenansicht eines unteren ersten Lichtmoduls aus 1,
- 2b eine Seitenansicht eines mittleren zweiten Lichtmoduls aus 1,
- 2c eine Seitenansicht eines oberen dritten Lichtmoduls aus 1,
- 3 eine schematische Lichtverteilung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1,
- 4 eine alternative Lichtverteilung zu 3,
- 5 eine perspektivische Vorderansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit schräg zueinander angeordneten Lichtmodulen,
- 6 eine perspektivische Vorderansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit winkelförmig zueinander angeordneten Lichtmodulen,
- 7 eine Beleuchtungsvorrichtung mit in horizontaler Richtung nebeneinander angeordneten Lichtmodulen und
- 8 eine Beleuchtungsvorrichtung mit in horizontaler Richtung nebeneinander angeordneten Lichtmodulen, wobei in Hauptabstrahlrichtung vordere Linsenelemente der jeweiligen Lichtmodule einstückig miteinander verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann zur Erzeugung eines dynamischen Fernlichtes, eines Kurvenlichtes, eines Markierungslichtes oder eines Abblendlichtes eingesetzt werden.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß der 1 besteht eine Beleuchtungsvorrichtung aus drei in vertikaler Richtung übereinander angeordneten Lichtmodulen, mittels derer eine dynamische Fernlichtverteilung gemäß 3 erzeugbar ist. Ein unteres erstes Lichtmodul 1 dient zur Erzeugung einer Vorfeldlichtzeile Z1 der Lichtverteilung L. Ein mittleres zweites Lichtmodul 2 dient zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Zeile Z2, die in vertikaler Richtung oberhalb der Vorfeldlichtzeile Z1 angeordnet ist. Ein oberes drittes Lichtmodul 3 dient zur Erzeugung eine Fernlichtzeile Z3, die in vertikaler Richtung oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze-Zeile Z2 der auf einem Messschirm dargestellten Lichtverteilung L angeordnet ist.
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Das erste Lichtmodul 1 ist derart ausgebildet, dass in horizontaler Richtung benachbart zueinander angeordnete Lichtflecken LF1 auf dem Messschirm abgebildet sind.
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Die Lichtflecken LF1 weisen jeweils eine gleiche Breite b und eine gleiche Höhe h1 auf. Die Lichtflecken LF1 weisen auf dem Messschirm eine rechteckförmige Kontur auf.
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Das zweite Lichtmodul 2 ist derart ausgebildet, dass quadratische Lichtflecken LF2 in der Hell-Dunkel-Grenze-Zeile Z2 abgebildet werden. Die Quadrate weisen eine gleiche Breite b und eine gleiche Höhe h2 auf.
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Das dritte Lichtmodul 3 ist so ausgebildet, dass Lichtflecken LF3 in horizontaler Richtung benachbart zueinander abgebildet werden. Die Lichtflecken LF3 haben eine gleiche Breite b, die mit der Breite der Lichtflecken LF1 und LF2 übereinstimmt. Ferner weisen sie eine gleiche Höhe h3 auf, die größer ist als die Höhe h1 und h2 der Lichtflecken LF1 bzw. LF2.
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Die Lichtverteilung L besteht aus in horizontaler und in vertikaler Richtung verteilt angeordneten Lichtflecken LF1, LF2, LF3, wobei Ränder 4 von benachbarten Lichtflecken LF1, LF2, LF3 unmittelbar aneinandergrenzen. In vertikaler Richtung werden Spalten gebildet, die vorzugsweise die gleiche Breite b aufweisen.
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Das erste Lichtmodul 1 besteht zum einen aus einer auf einem LED-Feld 5 angeordneten Anzahl von acht halbleiterbasierenden Lichtquellen, insbesondere LED-Lichtquellen, sowie einer in Hauptabstrahlrichtung H vorne angeordneten Optikeinheit 6. Die Optikeinheit 6 besteht aus einem sich in Hauptabstrahlrichtung H vor dem LED-Feld 5 anschließenden Voroptikelement 6.1 sowie einer Linsenanordnung, die aus einem ersten Linsenelement 6.2 und einem in Hauptabstrahlrichtung H vor demselben angeordneten zweiten Linsenelement 6.3 besteht. Das Voroptikelement 6.1 ist derart ausgebildet, dass das von dem LED-Feld 5 abgestrahlte Licht in vertikaler Richtung gestreckt wird, so dass die Lichtquellen des Feldes 5 zu den rechteckförmigen Lichtflecken LF1 mittels der vorgelagerten Linsenanordnung abgebildet werden. Die Lichtquellen können auf dem Feld 5 in horizontaler Richtung nebeneinander einerseits oder matrixartig in horizontaler und vertikaler Richtung andererseits angeordnet sein. Das erste Linsenelement 6.2 bewirkt insbesondere bei relativ großen LED-Feldern 5 eine Nutzung von äußeren Lichtstrahlen für die Abbildung in die Vorfeldlichtzeile Z1.
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Das mittlere zweite Lichtmodul 2 weist ein Feld 7 von acht Lichtquellen einerseits und eine in Hauptabstrahlrichtung H vor denselben angeordnete Optikeinheit 8 auf. Die Optikeinheit 8 besteht aus einem Voroptikelement 8.1 sowie aus einem sich in Hauptabstrahlrichtung H anschließendem ersten Linsenelement 8.2 sowie einem zweiten Linsenelement 8.3. Die beiden Linsenelemente 8.2 und 8.3 können gleich zu den Linsenelementen 6.1, 6.2 des ersten Lichtmoduls 1 ausgebildet sind. Das Voroptikelement 8.1 ist so ausgebildet, dass in der Hell-Dunkel-Grenze-Zeile Z2 quadratische Lichtflecken LF2 abgebildet werden.
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Das obere dritte Lichtmodul 3 weist ein Feld 9 von acht Lichtquellen einerseits und eine in Hauptabstrahlrichtung H derselben vorgelagerten Optikeinheit 10 andererseits auf. Die Optikeinheit 10 weist ein Voroptikelement 10.1 auf, das so ausgebildet ist, dass die Lichtquellen des Feldes 9 zu den rechteckförmig ausgebildeten Lichtflecken LF3 abgebildet werden. Zur Abbildung von durch das Voroptikelement 10.1 „vorgeformten“ Lichtquellenflächen ist ein ersten Linsenelement 10.2 sowie ein in Hauptabstrahlrichtung H vor denselben angeordnetes weiteres zweites Lichtelemente 10.3 vorgesehen. Die Linsenelemente 10.2 und 10.3 können die gleiche Ausgestaltung aufweisen wie die Linsenelemente 6.2, 6.3 bzw. 8.2 und 8.3.
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Eine Lichtaustrittsebene der Voroptikelemente 6.1, 8.1 und 10.1 liegt vorzugsweise in einer Brennebene f der vorgelagerten Linsenanordnungen 6.2, 6.3 bzw. 8.2, 8.3 bzw. 10.2, 10.3. Auf diese Weise wird die Ortsverteilung der Lichtquellen bzw. Lichtquellenflächen durch die jeweiligen Linsenanordnungen 6.2, 6.3 bzw. 8.2, 8.3 bzw. 10.2, 10.3 in eine Winkelverteilung zur Bildung der entsprechenden Zeilen Z1, Z2, Z3 umgesetzt. Die Vorfeldelemente 6.1, 8.1, 10.1 können bspw. als Streifengitter mit einer Mehrzahl von Aussparungen ausgebildet sein, wie es aus der
DE 10 2011 054 230 A1 offenbart ist.
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Die Voroptikelemente 6.1, 8.1, 10.1 ermöglichen somit die Einstellung einer Höhe der Lichtflecken LF1, LF2, LF3 bzw. der Zeilen Z1, Z2, Z3.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Voroptikelemente 6.1, 8.1 und 10.1 auch weggelassen sein. In diesem Fall befinden sich die Felder 5, 7 und 9 der Lichtquellen in der Brennebene f, so dass mittels der vorgelagerten Linsenanordnung 6.2, 6.3 bzw. 8.2, 8.3 bzw. 10.2, 10.3 die Lichtquellen zu den Lichtflecken ZF1, ZF2, ZF3 abgebildet werden.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann im Unterschied zu der Beleuchtungsvorrichtung und 1 die Optikeinheit 6 des unteren ersten Lichtmoduls 1 so ausgebildet sein, dass Lichtflecken LF1' abgebildet werden, die ein im Vergleich zu der Breite b der anderen Zeilen Z2, Z3 eine vergrößerte Breite b' aufweisen. Hierbei gehen die von den acht Lichtquellen des Feldes 5 abgebildeten Lichtflecken ineinander über, so dass in der Zeile Z1 lediglich sechs Lichtflecken LF1' gebildet werden, die zu einer Homogenisierung des Vorfeldlichtes dienen.
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Vorzugsweise sind lediglich die Lichtquellen des zweiten Lichtmoduls 2 und des dritten Lichtmoduls 3 einzeln ein- und ausschaltbar ansteuerbar, so dass eine dynamische Fernlichtverteilung verwirklicht wird. Einzelne Lichtflecken LF2 und/oder LF3 können in Abhängigkeit von der aktuellen Verkehrssituation ausgeschaltet werden. In dem Bereich der Lichtverteilung, in dem sich ein Verkehrsobjekt befindet, wird der entsprechende Lichtfleck LF2, LF3 ausgeschaltet, so dass keine unerwünschte Blendung des Verkehrsobjektes eintritt.
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Die Hell-Dunkel-Grenze-Zeile Z2 und die Vorfeldlichtzeile Z1 bilden im eingeschalteten Zustand vorzugsweise eine Abblendlichtverteilung.
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Wie aus 1 bis 2c zu entnehmen ist, weisen das erste Linsenelement 6.2, 8.2, 10.2 sowie das zweite Linsenelement 6.3, 8.3 und 10.3 jeweils die gleiche Dimension auf. Die erste Linsenelement 6.2, 8.2 und 10.2 und die zweiten Linsenelemente 6.3, 8.3 und 10.3 sind jeweils direkt übereinander angeordnet, wobei die Linsenelemente 6.2, 6.3 bzw. 8.2, 8.3 bzw. 10.2, 10.3. über benachbarte Grenzflächen 21 derselben direkt aneinander liegen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 5 können Optikeinheiten 11, 12 und 13 der Lichtmodule 1, 2, 3 auch schräg versetzt übereinander angeordnet sein. Ein Linsenelement 11.3 der unteren Optikeinheit 11 kann eine größere Horizontalerstreckung aufweisen als ein Linsenelement 13.3 der oberen Optikeinheit 13. In Übereinstimmung zu der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 sind die Linsenelemente 11.3, 12.3 und 13.3 der Optikeinheiten 11, 12, 13 in horizontaler Richtung langgestreckt ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 6 können Optikeinheiten 14, 15, 16 der Lichtmodule 1, 2, 3 auch winkelförmig zueinander angeordnet sein, wobei zwei untere Optikeinheiten 14, 15 in horizontaler Richtung nebeneinander und die dritte Optikeinheit 16 mit dem vorderen Linsenelement 16.3 direkt oberhalb der zweiten Optikeinheit 15 angeordnet sind. Die beiden unteren Optikeinheiten 14, 15 können jeweils ein vorderes Linsenelement 14.3 bzw. 15.3 aufweisen, die einstückig miteinander verbunden sind.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 7 können die in 1 in vertikaler Richtung übereinander angeordneten Optikeinheiten 6, 8, 10 auch in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 8 können drei in horizontaler Richtung reihenförmig angeordneten Optikeinheiten 17, 18 und 19 der Lichtmodule 1, 2, 3 jeweils vordere zweite Linsenelemente 17.3, 18.3 und 19.3 aufweisen, die einstückig miteinander verbunden sind.
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Die Optikeinheiten 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 weisen jeweils hintere Linsenelemente 20 auf, die gleich ausgebildet sind.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Beleuchtungsvorrichtung auch aus vier Lichtmodulen bestehen. Bspw. können die oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen zusätzlich ein vorzugsweise unten angeordnetes Vorfeldlichtmodul aufweisen, um das gesamte in der Nähe des Fahrzeuges befindliche Vorfeld auszuleuchten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unteres erstes Lichtmodul
- 2
- Mittleres zweites Lichtmodul
- 3
- Oberes drittes Lichtmodul
- 4
- Ränder
- 5
- LED-Feld
- 6
- Optikeinheit
- 6.1
- Voroptikelement
- 6.2
- Erstes Linsenelement
- 6.3
- Zweites Linsenelement
- 7
- Feld
- 8
- Optikeinheit
- 8.1
- Voroptikelement
- 8.2
- Erstes Linsenelement
- 8.3
- Zweites Linsenelement
- 9
- Feld
- 10
- Optikeinheit
- 10.1
- Voroptikelement
- 10.2
- Erstes Lichtelement
- 10.3
- Zweites Lichtelement
- 11, 12, 13
- Optikeinheit
- 11.3, 12.3, 13.3
- Linsenelement
- 14, 15, 16
- Optikeinheit
- 14.3, 15.3, 16.3
- Vorderes Linsenelement
- 17, 18, 19
- Optikeinheit
- 17.3, 18.3, 19.3
- Vorderes zweites Linsenelement
- 20
- Hinteres Linsenelement
- 21
- Grenzflächen
- Z1, Z2, Z3
- Horizontale Zeilen
- LF1, LF2, LF3
- Lichtflecken
- H
-
- b, b'
- Breite
- h, h1, h2, h3,
- Höhe
- f
- Brennebene
- L
- Lichtverteilung
