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Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugleuchte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Kraftfahrzeugleuchte zeichnet sich dadurch aus, dass sie mindestens eine Lichtquelle, ein optisches Element und einen ersten Reflektor aufweist. Das von der Lichtquelle ausgehende Licht beleuchtet das optische Element und wird von diesem in Richtung des ersten Reflektors umgelenkt. Das von dem optischen Element umgelenkte Licht trifft auf den ersten Reflektor und wird von diesem in ein Vorfeld der Leuchte gelenkt. Solche Leuchten sind per se bekannt.
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Leuchten sind generell dazu eingerichtet, anderen Verkehrsteilnehmer die Präsenz eines Fahrzeugs und/oder die Absichten des Fahrers seines Fahrers zu vermitteln.
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Vom Gesetzgeber sind für Leuchten Lichtverteilungen vorgeschrieben. Dabei handelt es sich um Winkelbereiche bezüglich der Horizontalen und der Vertikalen innerhalb denen festgelegte Helligkeitswerte erreicht werden müssen. Typische Winkelbereiche sind +/–20° bezüglich der Horizontalen und +/–10° bezüglich der Vertikalen.
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Neben diesen sogenannten gesetzlichen Winkelbereichen der regelkonformen Lichtverteilung werden vom Fahrzeughersteller Winkelbereiche definiert, in denen bestimmte Vorgaben mit meist ästhetischem Hintergrund erfüllt sein müssen. So soll beispielsweise die Leuchte innerhalb eines möglichst großen Betrachtungsbereichs, der durch diese Winkelbereiche definiert ist, ein möglichst homogenes Erscheinungsbild bieten.
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Der Betrachtungsbereich und der gesetzliche Winkelbereich fallen in der Regel nicht zusammen. In der Regel ist der Betrachtungsbereich größer als der gesetzliche Bereich und schließt an diesen an oder schließt diesen ein.
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Der Begriff „homogenes Erscheinungsbild“ wird auf sehr unterschiedliche Weise benutzt. Hier soll er bedeuten, dass ein Betrachter, der aus einer beliebigen Richtung innerhalb des Betrachtungsbereichs auf die Leuchte blickt, die gesamte Leuchte annähernd gleichmäßig hell wahrnimmt. Aus unterschiedlichen Richtungen innerhalb des Betrachtungsbereiches kann die Leuchte, unter Beibehaltung der Homogenität, unterschiedlich hell erscheinen.
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Um ein solches homogenes Erscheinungsbild zu erreichen, muss von jedem Punkt einer reflektierenden Oberfläche ein identisches Lichtbündel ausgehen. Da es in der Regel ausgeschlossen ist, jeden Punkt einer reflektierenden Schicht aus derselben Richtung zu beleuchten, muss das Abstrahlverhalten unabhängig von der Einstrahlrichtung sein. Eine derartige Oberfläche wird diffus reflektierend genannt. Es gilt näherungsweise das Lambertsche Gesetz. Eine nach dem Lambertschen Gesetz reflektierende Fläche erscheint aus jeder Betrachtungsrichtung gleich hell. Die Helligkeit (Intensität) aller Punkte der Fläche hängt von der Lichtmenge ab, die auf sie trifft. Weißes Papier, gekalkte Wände, weiße Leinwände oder eine mit Titanweiß beschichtete Fläche sind Beispiele für diffus reflektierende Oberflächen. Durch die helle Farbe weisen diese Oberflächen einen hohen Reflexionsgrad auf.
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Durch die diffuse Reflexion ist der gesamte Halbraum vor dieser Oberfläche homogen ausgeleuchtet. Der größte Anteil des zur Verfügung stehenden Lichts gelangt folglich nicht in den gesetzlichen Bereich und ist damit nicht für die Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung nutzbar. Der Nachteil einer diffus reflektierenden Oberfläche liegt in der mangelnden Effizienz bei der Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Leuchte zu schaffen, die mit möglichst hoher Effizienz eine regelkonforme Lichtverteilung erzeugt und innerhalb eines möglichst großen Betrachtungsbereichs ein homogenes Erscheinungsbild bietet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugleuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugleuchte zeichnet sich dadurch aus, dass ein erster Reflektor einen ersten spiegelnd (spekular) reflektierenden Bereich und einen zweiten diffus reflektierenden Bereich aufweist. Der erste Bereich erzeugt ein Lichtbündel, das geeignet ist, eine regelkonforme Signallichtverteilung im Vorfeld der Leuchte zu erzeugen. Der zweite Bereich dient dazu, einen an den Winkelbereich des von dem ersten Bereich erzeugten Lichtbündels anschließenden oder diesen einschließenden Betrachtungsbereich weitestgehend homogen zu beleuchten und damit ein homogenes Erscheinungsbild zu erzeugen.
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Durch spiegelnde Reflexion mittels des ersten Bereichs wird ein Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts effektiv zur Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung genutzt. Der zweite Bereich reflektiert einen anderen Teil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts diffus und beleuchtet damit eine möglichst große Fläche homogen. Wie groß das Verhältnis der beiden Teile zueinander ist, ist in Grenzen wählbar. Dadurch kann der Fahrzeughersteller festlegen, welcher Anteil des zur Verfügung stehenden Lichts vordringlich für das Aussehen der Leuchte verwendet werden soll, ohne zur Erzeugung der regelkonformen Lichtverteilung beizutragen. Im Extremfall kann der verspiegelte Bereich sehr klein sein oder sogar verschwindend klein, also gleich Null sein. Dieser Extremfall kann insbesondere bei einer Verwendung extrem heller Leuchtmittel oder bei einer sehr geringen gesetzlichen Helligkeitsanforderung an die Leuchte verwirklicht werden. Ein Beispiel einer sehr geringen gesetzlichen Helligkeitsanforderung ergibt sich beim Schlusslicht, für das eine Helligkeit ausreichend ist, die nur 1% der Helligkeit des Tagfahrlichtes beträgt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das optische Element als Reflektor ausgebildet ist. Mit dem so ausgebildeten optischen Element können Lichtbündel gezielt in den ersten Bereich und/oder den zweiten Bereich gerichtet werden. Dadurch wird in einfacher Art und Weise festgelegt, welcher Anteil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts für die Erzeugung eines homogenen Erscheinungsbildes genutzt wird und welcher Anteil zur Erzeugung der regelkonformen Lichtverteilung verwendet wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das erste optische Element als Linse ausgebildet ist. Eine Linse, insbesondere eine Sammellinse, parallelisiert das von der punktförmigen Lichtquelle ausgehende Licht weitestgehend. Der erste Bereich und der zweite Bereich sind bevorzugt so angeordnet, dass sie mit dem parallelen Licht beleuchtet werden und dass ein gewünschter Anteil des von der Linse umgelenkten Lichts zur Erzeugung der regelkonformen Lichtverteilung zu Verfügung steht.
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Es ist bevorzugt, dass der zweite Bereich eine helle oder weiße Oberfläche aufweist. Diese Oberfläche weist einen hohen Reflexionsgrad für die diffuse Reflexion auf. Ein großer Anteil des auftreffenden Lichts wird reflektiert und nur wenig Licht wird absorbiert. Dadurch wird die Effizienz der Leuchte gesteigert.
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Ferner ist bevorzugt, dass der erste Bereich gegenüber dem zweiten Bereich entgegen der x-Achse eines gedachten Koordinatensystems nach hinten versetzt ist. Damit ist der erste Bereich für einen Betrachter, der von oben durch die Scheibe in die Leuchte blickt, nicht sichtbar.
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Ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Leuchte einen zweiten Reflektor aufweist, der in einem von dem ersten optischen Element beleuchteten Raumwinkelbereich, der zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich liegt, angeordnet ist und von dem ersten optischen Element ausgehendes Licht, das nicht den ersten Bereich und nicht den zweiten Bereich trifft, diffus in den Betrachtungsbereich reflektiert. Dieses Licht, das sonst verloren ist, wird durch den zweiten Reflektor für die Beleuchtung des Betrachtungsbereiches genutzt. Der Einsatz des zweiten Reflektors verbessert die Sichtbarkeit der Leuchte in dem Betrachtungsbereich.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Leuchte eine Blende aufweist, die so angeordnet ist, dass die Lichtquelle und/oder das erste optische Element für einen Betrachter, der von außen durch eine Scheibe in die Leuchte blickt, nicht sichtbar sind. Die Blende kann auch Teil eines Zierrahmens der Leuchte sein und dient dazu, der Leuchte ein ansprechendes Äußeres zu verleihen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Bereich und der zweite Bereich als separate Bauteile gefertigt sind. Die beiden Bauteile sind bevorzugt im Spritzgussverfahren aus Kunststoff gefertigt. Jeder Bereich wird nach Ausformen aus dem Spritzgusswerkzeug so weiter bearbeitet, dass er anschließend die entsprechenden Reflexionseigenschaften aufweist. Der erste Bereich wird beispielsweise poliert und/oder es wird eine Metallschicht aufgedampft. Falls die Oberfläche beim Spritzgießen schon ausreichend glatt erzeugt wird, was durch polierte Innenflächen des Spritzgusswerkzeugs begünstigt wird, kann diese Oberfläche direkt metallisch beschichtet werden. Es entfällt ein Fertigungsschritt. Der zweite Bereich kann bereits aus einem weißen Kunststoff gefertigt sein, oder er erhält eine weiße Beschichtung. Besonders bevorzugt ist, dass die beiden Bereiche Mittel aufweisen, durch die sie ineinander steckbar und/oder aneinander fixierbar sind. Diese Mittel sind beispielsweise in dem einen Bereich als Fortsätze ausgeführt. Der andere Bereich weist entsprechende Ausnehmungen auf, in welchen die Fortsätze aufgenommen sind. Die beiden Bereiche sind auf diese Weise fertigungstechnisch einfach herstellbar und leicht miteinander zu verbinden, so dass sie zusammen den ersten Reflektor bilden. Der erste Reflektor wird dann mittels bekannter Techniken, wie Clippen, Schrauben oder Kleben zusammen mit dem optischen Element in gewünschter Anordnung zueinander fixiert.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Reflektor mit dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich als einstückiges Bauteil gefertigt ist. Dies lässt sich fertigungstechnisch dadurch lösen, dass der erste Reflektor als Spritzgussteil aus beispielweise weißem Kunststoff hergestellt wird. Im Spritzgusswerkzeug sind diejenigen Bereiche, die den späteren ersten Bereich formen, poliert. Bei dem an das Spritzgießen anschließenden Beschichten mit einer spiegelnden Schicht werden diejenigen Bereiche, die später diffus reflektieren sollen, abgedeckt. Durch die einstückige Fertigung des Reflektors ist gewährleistet, dass der erste Bereich und der zweite Bereich in einer gewünschten Anordnung relativ zueinander fixiert sind.
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Weiterhin bevorzugt ist es, dass das optische Element und der erste Bereich einstückig gefertigt sind. Das optische Element und der erste Bereich reflektieren Licht gerichtet und weisen deshalb spiegelnde Oberflächen auf. Die Fertigung als einstückiges Bauteil hat den Vorteil, dass die zur Erzeugung der spiegelnden Oberfläche erforderlichen Arbeitsschritte nicht an zwei separaten Bauteilen durchgeführt werden müssen. Dadurch lässt sich die Leuchte kostengünstig herstellen. In einer weiteren Ausgestaltung kann es auch vorteilhaft sein, dass das optische Element und der zweite Bereich als einstückiges Bauteil gefertigt sind. Hierbei ist bei der anschließenden Oberflächenbehandlung zu berücksichtigen, dass die Oberfläche des optischen Elements spiegelnd reflektierend und die Oberfläche des zweiten Bereichs diffus reflektierend ausgeführt wird. Bei der entsprechenden Oberflächenbehandlung muss daher diejenige Oberfläche abgedeckt sein, die das jeweils andere Reflexionsverhalten aufweisen soll.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das erste optische Element und der erste Reflektor einstückig gefertigt sind. Hierbei werden der erste Bereich, der zweite Bereich und das optische Element beispielsweise in einem Spritzgusswerkzeug aus weißem Kunststoff geformt. Die Oberflächenbehandlung ist so zu gestalten, dass die Teile, die später spiegelnd reflektieren sollen, im Werkzeug durch polierte Flächen geformt werden. Anschließend werden diese Teile metallisch glänzend beschichtet. Dabei werden die Bereiche, die später diffus reflektieren sollen, abgedeckt. Diese einstückige Bauweise sichert eine fixe Anordnung des optischen Elements, des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs relativ zueinander.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Bereich Strukturen aufweist, die dazu geeignet sind, das von ihm reflektierte Licht in eine regelkonforme Lichtverteilung zu lenken. Diese Anordnung der Strukturen auf der Oberfläche des ersten Bereiches hat den Vorteil, dass auf ein separates Bauteil, wie beispielsweise eine Streuscheibe, im Strahlengang nach dem ersten Reflektor verzichtet werden kann.
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Ergänzend wird vorgeschlagen, dass der zweite Bereich Designelemente aufweist. Die Designelemente erfüllen in der Regel keine lichttechnische Funktion, die für die Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung wichtig ist. Solche Designelemente, wie beispielsweise Zierrillen, geben der Oberfläche des zweiten Bereichs insbesondere im ausgeschalteten Zustand der Leuchte ein interessantes Aussehen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Form:
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1 eine Kraftfahrzeugleuchte in einem Vertikalschnitt parallel zur Fahrzeuglängsachse;
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2 eine erste Ausgestaltung eines ersten Reflektors in perspektivischer Darstellung;
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3a den ersten Reflektor aus der 2 in der Vorderansicht;
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3b den ersten Reflektor aus der 2 in der Seitenansicht;
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4 ein Nachterscheinungsbild der Kraftfahrzeugleuchte aus einem Blickwinkel außerhalb der regelkonformen Lichtverteilung;
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5 ein Nachterscheinungsbild der Kraftfahrzeugleuchte aus einem Blickwinkel
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innerhalb der regelkonformen Lichtverteilung;
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6 eine zweite Ausgestaltung des ersten Reflektors in einer Seitenansicht und in einer perspektivischen Darstellung;
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7 eine dritte Ausgestaltung des ersten Reflektors in einem Längsschnitt und in einer perspektivischen Darstellung;
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8 eine Ausgestaltung eines zweiten Bereichs des ersten Reflektors in perspektivischer Darstellung;
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9 einen Strahlengang einer ersten Ausgestaltung eines optischen Elements; und
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10 einen Strahlengang einer zweiten Ausgestaltung des optischen Elements.
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Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren bezeichnen jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente.
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1 zeigt eine Kraftfahrzeugleuchte 10 mit einem Gehäuse 12, dessen Lichtaustrittsöffnung mit einer transparenten Scheibe 14 abgedeckt ist.
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In der 1 wird ein kartesisches Koordinatensystem eingeführt, das auch für nachfolgende Figuren gültig ist. Die x-Achse des Koordinatensystems zeigt bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Kraftfahrzeugleuchte 10 an der Fahrzeugfront in Fahrtrichtung. Kommt die Leuchte am Heck eines Fahrzeugs zum Einsatz, zeigt die x-Achse entgegen der Fahrtrichtung. Die y-Achse liegt parallel zur Fahrzeugquerachse, und die z-Achse liegt parallel zur Fahrzeughochachse und zeigt vertikal nach oben.
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Wird nachfolgend der Begriff eines horizontalen Winkels verwendet, so ist damit ein in der x-y-Ebene liegender Winkel gemeint, bei dem ein Schenkel mit der x-Achse zusammenfällt. Entsprechend soll unter einem vertikalen Winkel ein Winkel verstanden werden, der in der x-z-Ebene liegt und bei dem ebenfalls die x-Achse einen Schenkel bildet.
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Ein gesetzlicher Bereich ist in diesem Zusammenhang ein Winkelbereich, in dem der Gesetzgeber bestimmte Anforderungen an die Lichtstärke definiert hat. Dieser gesetzliche Winkelbereich reicht typischerweise in der Horizontalen von –20° bis +20° und in der Vertikalen von –10° bis +10°. Von diesem gesetzlichen Bereich wird ein Betrachtungsbereich unterschieden. Der Betrachtungsbereich ist ein Winkelbereich in dem der Fahrzeughersteller ästhetische Anforderungen an die Leuchte vorgibt. Ein Beispiel einer solchen Anforderung ist, dass die Leuchte für einen Betrachter, der sich in diesem Betrachtungsbereich befindet, homogen hell leuchtend erscheinen soll. Der gesetzliche Bereich und der Betrachtungsbereich fallen in der Regel nicht zusammen. Der Betrachtungsbereich ist meist größer als der gesetzliche Bereich und schließt an den gesetzlichen Bereich an oder schließt diesen ein.
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Die Kraftfahrzeugleuchte 10 weist wenigstens eine Lichtquelle 16, wenigstens ein optisches Element 18 und einen ersten Reflektor 20 auf. Die Lichtquelle 16 ist bevorzugt als Halbleiterlichtquelle, beispielsweise als Leuchtdiode, als Laserdiode oder als Anordnung mehrerer solcher Dioden, ausgebildet. Halbleiterlichtquellen sind in der Regel auf einem Trägerelement, beispielsweise einer Platine, angeordnet. Auf dem Trägerelement sind außer der lichtemittierenden Diode meist noch Elemente, die der elektrischen Versorgung und Steuerung der Diode dienen, angeordnet. Um die bei einem Betrieb der Diode entstehende Wärme abzuführen, steht das Trägerelement in thermischem Kontakt mit einem Kühlkörper. Der Kühlkörper ist dazu eingerichtet, die Wärme aufzunehmen und an die Umgebung abzugeben.
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Die Kraftfahrzeugleuchte 10 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Blende 21 auf. In der 1 ist die Blende 21 zwischen der Scheibe 14 und der Lichtquelle 16 angeordnet. Die Blende 21 verhindert, dass die auf dem Trägerelement angeordnete Lichtquelle 16, der Kühlkörper sowie das erste optische Element 18, für einen Betrachter, der von außerhalb der Leuchte 10 durch die Scheibe 14 blickt, sichtbar sind. In einer anderen Ausgestaltung ist die Blende 21 kein separates Bauteil, sondern beispielsweise ein Bereich eines ohnehin vorhandenen Zierrahmens der Kraftfahrzeugleuchte 10.
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Das optische Element 18 ist hier als Reflektor ausgebildet. In einer anderen Ausgestaltung ist das optische Element 18 als Refraktor, beispielsweise als Sammellinse ausgebildet.
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Der erste Reflektor 20 weist einen ersten Bereich 22 und einen zweiten Bereich 24 auf. Der erste Bereich 22 ist gegenüber dem zweiten Bereich 24 entgegen der x-Richtung, die hier der Hauptabstrahlrichtung des ersten Bereichs 22 entspricht, versetzt angeordnet. Der erste Bereich 22 unterscheidet sich von dem zweiten Bereich 24 hinsichtlich des Reflexionsverhaltens. Der erste Bereich 22 weist in Relation zur Wellenlänge des einfallenden Lichts eine kleine Oberflächenrauigkeit auf. Die geringe Oberflächenrauigkeit bewirkt, dass auf den ersten Bereich 22 einfallendes Licht gerichtet oder spekular reflektiert wird. Es gilt näherungsweise das Reflexionsgesetz. Erzielt wird die geringe Oberflächenrauigkeit beispielsweise durch Polieren einer metallischen Oberfläche oder Aufdampfen einer Metallschicht auf ein Trägermaterial mit relativ glatter Oberfläche.
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Der zweite Bereich 24 weist eine im Vergleich zur Lichtwellenlänge raue Oberfläche auf. Dadurch wird das auf den zweiten Bereich 24 auftreffende Licht diffus reflektiert. Es gilt näherungsweise das Lambertsche Gesetz. Es ist bevorzugt, dass der zweite Bereich 24 aus einem weißen oder hellen Material gefertigt ist oder weiß beschichtet ist, um einen möglichst hohen Reflexionsgrad des eingestrahlten Lichts zu erzielen.
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Die Kraftfahrzeugleuchte 10 weist in der 1 einen zweiten Reflektor 26 auf. Der zweite Reflektor 26 ist in der Zeichnung unterhalb des ersten Reflektors 20 und in Relation zu diesem in x-Richtung und damit in Abstrahlrichtung versetzt angeordnet. Der zweite Reflektor 26 weist eine im Vergleich zur Lichtwellenlänge raue Oberflächenstruktur auf, so dass auf ihn einfallendes Licht diffus reflektiert wird. Außerdem ist die Oberfläche des zweiten Reflektors bevorzugt weiß oder hell, um einen hohen Reflexionsgrad zu erreichen.
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Von der Lichtquelle 16 ausgehendes Licht trifft zunächst auf das optische Element 18. Das optische Element 18 ist dazu eingerichtet und angeordnet, das von der Lichtquelle ausgehende Licht in Richtung zum ersten Reflektor 20 zu lenken. Das optische Element 18 ist bevorzugt so gestaltet, dass es das Licht der Lichtquelle 16 auf den ersten Reflektor 20 konzentriert. Ein Teil des umgelenkten Lichts, das in der 1 durch gestrichelte Linien dargestellt ist, trifft auf den ersten Bereich 22. Von dem ersten Bereich 22 wird das Licht entsprechend dem Reflexionsgesetz reflektiert. Der erste Bereich 22 ist dabei so gestaltet, dass das reflektierte Licht über einen mit µ gekennzeichneten Winkelbereich durch die Scheibe 14 tritt. Der erste Bereich 22 ist so gestaltet, dass ein von ihm ausgehendes Lichtbündel dazu geeignet ist, eine regelkonforme Lichtverteilung zu erzeugen. Die regelkonforme Lichtverteilung beleuchtet den gesetzlichen Winkelbereich, der in der Zeichenebene dem Winkelbereich µ entspricht. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Oberfläche des ersten Bereichs 22 Strukturen aufweist, die das reflektierte Licht entsprechend den gesetzlichen Vorgaben lenken.
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Ein weiterer Teil des von dem optischen Element 18 reflektierten Lichts trifft auf den zweiten Bereich 24 des ersten Reflektors 20. Dieser Teil, der in der 1 durch eine gepunktete Linie symbolisiert ist, wird an der rauen Oberfläche des zweiten Bereichs 24 diffus reflektiert. Diese Art der Reflexion ist in der Figur schematisch durch die in den Halbraum vor diesem Reflektor weisenden Strahlen gleicher Länge dargestellt. Die Länge der Strahlen symbolisiert dabei die Lichtstärke. Einem Betrachter innerhalb dieses Halbraumes erscheint der zweite Bereich 24, unabhängig von dem Winkel unter dem der Betrachter auf den zweiten Bereich 24 blickt, gleichmäßig hell.
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Das Lichtbündel, das von dem ersten Bereich 22 gerichtet reflektiert wird, durchdringt diesen Halbraum und überstrahlt dabei das von dem zweiten Bereich 24 diffus reflektierte Licht. Der Betrachtungsbereich ist hier der in Abstrahlrichtung hinter der Scheibe 14 liegende Halbraum, vermindert um das Gebiet, indem das gerichtet reflektierte Lichtbündel das diffus reflektierte Licht überstrahlt. Der Betrachtungsbereich schließt an den gesetzlichen Winkelbereich an oder schließt diesen ein.
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Der zweite Bereich 24 ist in Bezug auf den ersten Bereich 22 so angeordnet, dass der erste Bereich 22 bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Leuchte 10 unterhalb des zweiten Bereichs 24 und von der Scheibe 14 her gesehen hinter diesem angeordnet ist. Diese Anordnung bewirkt, dass dann, wenn kein Licht von der Lichtquelle 16 ausgeht, der erste Bereich 22 für einen Beobachter, der sich oberhalb der Leuchte 10 befindet und der damit von außerhalb des gesetzlichen Bereichs durch die Scheibe 14 in das Gehäuse 12 blickt, von dem zweiten Bereich 22 ganz oder teilweise verdeckt wird und damit nicht sichtbar ist.
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Der zweite Reflektor 26 befindet sich in einem Raumwinkel, der von der Lichtquelle 16 aus betrachtet zwischen dem ersten Bereich 22 und dem zweiten Bereich 24 liegt. Der zweite Reflektor 26 ist so angeordnet, dass er von dem optischen Element umgelenktes Licht reflektiert, das aufgrund der Position des ersten Bereiches 22 in Bezug auf den zweiten Bereich 24, weder von dem ersten Bereich 22 noch von dem zweiten Bereich 24 reflektiert wird und somit verloren wäre. Der zweite Reflektor 26 reflektiert dieses Licht diffus, was durch die von dem zweiten Reflektor 26 ausgehenden Pfeile symbolisiert wird, so dass dieses Licht zu der homogenen Beleuchtung des Betrachtungsbereiches beiträgt.
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Die 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausgestaltung einer Anordnung aus Reflektor 20 und Blende 21 einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugleuchte 10. Dargestellt ist der erste Reflektor 20, der einen ersten Bereich 22 und einen zweiten Bereich 24 aufweist. Der erste Reflektor 20 ist wellenförmig gestaltet. Im Gegensatz zu dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist hier der erste Bereich 22 gegenüber dem zweiten Bereich 24 nicht versetzt angeordnet. Der erste Bereich 22 weist Strukturen 28 auf, die dazu geeignet sind, das Licht in eine regelkonforme Lichtverteilung zu lenken.
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Der zweite Bereich 24 ist mit Designelementen 30, hier Zierrillen, versehen. Durch die Designelemente 30 wird der zweite Bereich 24 ansprechend gestaltet. Die Designelemente 30 erfüllen in der Regel keine optische Funktion.
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Die Blende 21 verdeckt die Lichtquelle und das optische Element in dieser Ansicht vollständig. An ihrer Oberseite weist die Blende 21 eine Öffnung 32 auf, durch die das von dem optischen Element 18 umgelenkte Licht austritt.
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Das durch die Öffnung 32 austretende Licht trifft auf den ersten Reflektor 20. Dabei trifft ein Teil des Lichts den ersten Bereich 22 und wird an diesem spiegelnd oder gerichtet reflektiert und im Wesentlichen in die um die x-Achse angeordnete Lichtverteilung umgelenkt, so dass damit eine regelkonforme Lichtverteilung im Vorfeld der Leuchte 10 erzeugt wird. Ein anderer Teil des Lichts trifft auf den zweiten Bereich 24 des ersten Reflektors 20 und wird von diesem diffus reflektiert und dadurch in einen großen Raumwinkelbereich gestreut. Das gestreute Licht beleuchtet einen großen Betrachtungsbereich gleichmäßig und dient somit der Erzeugung eines homogenen Erscheinungsbildes der Leuchte in dem Betrachtungsbereich.
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Die 3a zeigt den ersten Reflektor 20 sowie die Blende 21 aus der 2 in der Vorderansicht. Deutlich erkennbar ist die Wellenform des ersten Reflektors 20. In anderen Ausgestaltungen ist der erste Reflektor 20 beispielsweise als zylindrisches Paraboloid ausgeführt.
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Die 3b zeigt den ersten Reflektor 20 und die Blende 21 aus der 2 in der Seitenansicht. Der erste Reflektor 20 weist in dieser Darstellung eine hohlprofilartige Gestalt auf. Der erste Bereich 22 ist gegenüber dem zweiten Bereich 24 nicht versetzt. Die Neigung des ersten Bereichs 22 gegen die x-Achse dient der Umlenkung des auf den ersten Bereich 22 einfallenden Lichts in das Vorfeld der Kraftfahrzeugleuchte 10, beispielsweise auf die Fahrbahn.
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Die 4 und 5 zeigen Nachterscheinungsbilder 34 des in den 2 und 3 dargestellten ersten Reflektors 20. Die 4 zeigt das Nachterscheinungsbild 34 des ersten Reflektors 20 aus einem Blickwinkel, der außerhalb des gesetzlichen Bereichs liegt. Es ist ein weitestgehend gleichmäßig leuchtendes Band 36 sichtbar, das von dem Licht beleuchtet wird, dass von dem zweiten Bereich 24 des ersten Reflektors 20 umgelenkt wird. Der erste Bereich 22 erscheint dunkel oder ist nicht sichtbar, weil er das Licht in den gesetzlichen Bereich lenkt, der sich von dem Betrachtungsbereich unterscheidet. Der gesetzliche Bereich ist jener Bereich, in dem die regelkonforme Lichtverteilung erzeugt wird. Die Helligkeit des Bandes 36 nimmt von seiner Mitte zu seinen Rändern hin nur langsam ab. Maßgeblich dafür ist die Intensität, mit der das von dem optischen Element 18 umgelenkte Licht auf den zweiten Bereich 24 trifft. Ist diese Intensität über den gesamten zweiten Bereich 24 konstant, ist auch die Helligkeit über die gesamte leuchtende Fläche 36 konstant. Je größer der Teil des von dem optischen Element 18 auf den zweiten Bereich 24 treffenden Lichts ist, desto größer ist die Helligkeit der leuchtenden Fläche. Für unterschiedliche Betrachtungswinkel kann sich dabei eine unterschiedliche Helligkeit geben, wobei die Helligkeit für einen Betrachtungswinkel über die Fläche weitestgehend gleichmäßig verteilt ist.
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Die 5 zeigt das Erscheinungsbild 34 des ersten Reflektors 20 aus einem Blickwinkel, der im gesetzlichen Bereich liegt, also jenem Bereich, in dem die regelkonforme Lichtverteilung erzeugt wird. Das durch den zweiten Bereich 22 beleuchtet Band 36 weist gegenüber einem unterhalb angeordneten Streifen 38 nur geringe Helligkeit auf. In dem hell leuchtenden Streifen 38 wechseln sich helle und dunkle vertikale Bereiche ab. Dieses Hell-Dunkel-Muster ist auf die in der 2 dargestellten Strukturen 28 des ersten Bereiches 22 zurückzuführen. Insgesamt leuchtet der Streifen 38 wesentlich heller als das Band 36. Das optische Element 18 ist dazu eingerichtet, einen Teil des von der Lichtquelle 16 ausgehenden Lichts auf den zweiten Bereich 24 zu richten. Einen anderen Teil des Lichts richtet das optische Element 18 auf den ersten Bereich 22. Das Verhältnis der beiden Teile des von der Lichtquelle 16 ausgehenden Lichts zueinander ist in Grenzen frei wählbar. Es ist bevorzugt, beispielsweise einen großen Teil für die Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung zu verwenden und einen kleineren Teil für die Erzeugung des homogen leuchtenden Betrachtungsbereichs. Der größere Teil wird durch den ersten Bereich 22 mit großer Effizienz für die Erreichung gesetzlicher Vorgaben genutzt. Der kleinere Teil des Lichts wird zur Erzeugung eines Erscheinungsbildes der Leuchte 10 genutzt, welches überwiegend ästhetischen Gesichtspunkten genügen muss.
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Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des ersten Reflektors 20 in perspektivischer Darstellung (Teilfigur 6a) und von der Seite (Teil6b). Der erste Reflektor 20 weist zwei Bereiche auf. Der erste Bereich 22 basiert auf der Platte 40. Die Platte weist Fortsätze 42 auf, an deren Enden gekrümmte Flächen 44 angeordnet sind. Die gekrümmten Flächen 44 sind als Spiegelflächen ausgebildet und dienen der Erzeugung der regelkonformen Lichtverteilung. Aus produktionstechnischen Gründen ist es bevorzugt, die Platte 40 insgesamt zu verspiegeln. Die Gesamtheit der Spiegelflächen 44 bildet den ersten Bereich 22.
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Der zweite Bereich 24 ist als plattenartige Abdeckung 46 ausgeführt. Die Abdeckung 46 ist weiß oder hell, um einen hohen Reflexionsgrad zu erzielen, und weist eine im Vergleich zur Lichtwellenlänge raue Oberfläche auf, an der auftreffendes Licht diffus reflektiert wird. Die Abdeckung 46 weist Ausnehmungen 48 auf. Die Ausnehmungen 48 sind dazu geeignet und angeordnet, die Fortsätze 42 der Platte 40 aufzunehmen. Der erste Reflektor 20 entsteht durch Ineinanderstecken und Fixieren der Platte 40 und der Abdeckung 46.
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Denkbar ist auch, dass der erste Bereich 22 als Abdeckung 46 mit Ausnehmungen 48 und der zweite Bereich 24 als Platte 40 mit Fortsätzen 42 ausgeführt ist. Dabei ist selbstverständlich die Platte 40 weiß und rau, so dass die Enden der Fortsätze 42 das Licht diffus reflektieren. Die Abdeckung 46 ist dann beispielsweise mittels einer aufgedampften Metallschicht verspiegelt, so dass an ihr das Licht gerichtet reflektiert wird.
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Die 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines zweiteiligen ersten Reflektors 20. Im Unterschied zu der anhand der 6 erläuterten Ausgestaltung, sind hier die Fortsätze 42 als Rippen 50 ausgeführt. Dementsprechend sind die Ausnehmungen 48 der Abdeckung 46 als Längsschlitze 52 gestaltet, so dass die Rippen 50 in ihnen aufgenommen werden.
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Die 8 zeigt eine Ausgestaltung der Abdeckung 46. Hier ist die Abdeckung 46 eine Ausführung des zweiten, diffus reflektierenden Bereichs 24. Die Ausnehmungen 48 sind, wie in der 7, als Längsschlitze 52 gestaltet. Die Oberfläche der Abdeckung 46 weist quer zu den Längsschlitzen 52 verlaufende Designelemente 54 auf. Die Designelemente 54 geben dem ersten Reflektor 20 oder der Leuchte 10 im ausgeschalteten Zustand der Lichtquelle 16 ein attraktives Aussehen.
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Das optische Element 18, der erste Bereich 22 und der zweite Bereich 24 des ersten Reflektors 20 werden bevorzugt mittels Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt. Die Oberflächenrauigkeit der Bauteile hängt dabei von der Oberflächenrauigkeit des Spritzgusswerkzeugs ab. Es ist bevorzugt, dass weißer oder hellfarbener Kunststoff zum Einsatz kommt, dann kann auf eine weiße Beschichtung des zweiten Bereichs 24 verzichtet werden. Die gerichtet reflektierenden Teile werden im Anschluss an das Spritzgussverfahren verspiegelt. Denkbar ist auch die Fertigung wenigstens eines oder aller Bauteile aus Metall. Hierbei sind die gerichtet reflektierenden Oberflächen zu polieren, wohingegen diffus reflektierende Oberflächen durch weiße Beschichtung zustande kommen. Beide Verfahren sind dazu geeignet, die Leuchte 10 mittels unterschiedlichen Anzahlen von Bauteilen zu realisieren.
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In einer ersten Ausgestaltung sind das optische Element 18, der erste Bereich 22 und der zweite Bereich 24 als drei separate Bauteile ausgeführt. Diese drei Bauteile werden getrennt voneinander, beispielsweise im Spritzgussverfahren, hergestellt. Nach einer entsprechenden Oberflächenbehandlung wie Polieren oder Verspiegeln für die gerichtet reflektierenden Bauteile wie das erste optische Element 18 und der erster Bereich 22, oder weiß Beschichten für das diffus reflektierende Bauteil, werden die drei separaten Bauteile mittels bekannter Techniken wie Clippen, Schrauben oder Kleben miteinander verbunden oder in einer geeigneten Anordnung relativ zueinander fixiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das als Reflektor ausgeführte optische Element 18 einstückig mit dem ersten Bereich 22 des ersten Reflektors 20 hergestellt. Dieses erste Bauteil, wird beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt und anschließend mit einer aufgedampften Metallschicht verspiegelt. Der zweite Bereich 24 wird als separates Bauteil produziert und anschließend mit dem ersten Bauteil, das aus erstem optischen Element 18 und erstem Bereich 22 besteht, durch Clippen, Schrauben oder Kleben verbunden oder relativ zu diesem angeordnet und fixiert. Denkbar ist auch die Herstellung des optischen Elements 18 zusammen mit dem zweiten Bereich 24 als einstückiges Bauteil. Hier wird während des Beschichtens des gerichtet reflektierenden optischen Elements 18 der zweite Bereich 24 abgedeckt, so dass dieser seine diffus reflektierende Oberfläche beibehält.
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In einer dritten Ausgestaltung sind der erste Bereich 22 und der zweite Bereich 24 des Reflektors 20 einstückig hergestellt. Der Reflektor 20 wird als einstückiges Bauteil beispielsweise durch Spritzgießen aus weißem oder hellem Material, vorzugsweise Kunststoff, gefertigt. Für den ersten Bereich 22, der später das Licht gerichtet reflektieren soll, sind die Flächen des Spritzgusswerkzeugs poliert. Beim anschließenden Verspiegeln wird der zweite Bereich 24 abgedeckt, so dass dort keine Metallschicht aufgetragen wird. Der einstückig hergestellte Reflektor 20 wird mit dem als separates Bauteil hergestelltem ersten optischen Element 18 durch bekannte Verfahren verbunden oder in einer Anordnung relativ zu diesem fixiert.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das als Reflektor ausgeführte optische Element 18 und der erste Reflektor 20 mit seinem ersten Bereich 22 und seinem zweiten Bereich 24 als einstückiges Bauteil gefertigt werden. Das Bauteil wird aus vorzugsweise weißem Kunststoff spritzgegossen. Die gerichtet reflektierenden Flächen des optischen Elements 18 und des ersten Bereichs 22 erhalten dabei, wie vorherstehend beschrieben, durch polierte Flächen im Spritzgusswerkzeug die erforderliche kleine Oberflächenrauigkeit. Beim anschließenden Verspiegeln dieser gerichtet reflektierenden Flächen werden diejenigen Flächen des zweiten Bereichs 24, die später das Licht diffus reflektieren sollen, abgedeckt.
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Die 9 zeigt eine Ausgestaltung des optischen Elements 18 als Linse. Die Linse lenkt das auf sie einfallende Licht durch Refraktion in gewünschte Richtungen. In der dargestellten Ausführung ist die Linse als Sammellinse ausgebildet, die das von der punktförmigen Lichtquelle 16 (in der 9 nicht dargestellt) auftreffende Licht weitestgehend parallelisiert auf den ersten Reflektor 20 richtet. Es erfolgt keine gezielte Umlenkung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts zu dem ersten Bereich 22 und/oder zu dem zweiten Bereich 24. Beide Bereiche sind in einem von dem optischen Element erzeugten Bündel 56 aus parallelem Licht räumlich getrennt voneinander angeordnet, so dass jeder der beiden Bereiche 22, 24 einen Teil des Lichtbündels 56 entsprechend reflektiert. Der erste Bereich 22 reflektiert den auf ihn auftreffenden Teil des Lichtbündels 56 gerichtet (spiegelnd), so dass damit eine regelkonforme Lichtverteilung im Vorfeld der Leuchte erzeugt wird. Der zweite Bereich 24 reflektiert den auf ihn auftreffenden Teil des Lichtteppichs 56 diffus, so dass mit diesem Teil in einem an den Winkelbereich der regelkonformen Lichtverteilung anschließenden Winkelbereich ein möglichst homogen leuchtendes Erscheinungsbild der Leuchte 10 erzeugt wird.
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Die 10 zeigt ein optisches Element 18, das als Reflektor ausgestaltet ist. Das optische Element 18 weist drei parabolische Zylinderreflektoren auf, deren jeweilige Hauptabstrahlrichtung gegeneinander gedreht ist. Die Zylinderreflektoren sind dabei separate Bauteile, die entsprechend relativ zueinander angeordnet sind, oder sie sind als Facetten eines einteiligen Reflektors ausgeführt.
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Jeder der Zylinderreflektoren reflektiert von der punktförmigen Lichtquelle 16 auf ihn auftreffendes Licht weitestgehend parallelisiert in seine jeweilige Hauptabstrahlrichtung.
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Der erste Reflektor 20 weist drei Bereiche auf. Die drei Bereiche sind so in Relation zu dem optischen Element 18 angeordnet, dass jeder der drei Bereiche von einem der drei Lichtbündel getroffen wird, das von dem entsprechenden Zylinderreflektor in dessen jeweilige Hauptabstrahlrichtung umgelenkt wurde. Jeder der drei Bereiche ist als erster Bereich 22 oder als zweiter Bereich 24 ausgebildet. Die Bereiche sind so in Relation zu dem jeweiligen Zylinderreflektor orientiert, dass das von dem Zylinderreflektor ausgehende Lichtbündel im Falle eines als erster Bereich 24 ausgebildeten Bereichs zur Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung dient oder, falls der Bereich als zweiter Bereich 24 ausgebildet ist, einen Betrachtungsbereich, dessen Winkelbereich an den Winkelbereich der regelkonformen Lichtverteilung anschließt, beleuchtet.
