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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Patentanmeldung mit der Nr. 14/086,442, eingereicht am 21. November 2013, mit dem Titel „VEHICLE LIGHTING SYSTEM WITH PHOTOLUMINESCENT STRUCTURE”, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbeleuchtungssysteme und insbesondere Fahrzeugbeleuchtungssysteme, die photolumineszierende Strukturen verwenden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Aus photolumineszierenden Materialien erhaltene Beleuchtung bietet ein einzigartiges und attraktives Betrachtungserlebnis. Es ist somit erwünscht, derartige photolumineszierende Materialien in Teilen von Fahrzeugen zu integrieren, um Qualitätsbeleuchtungsanordnungen bereitzustellen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine längliche Lichtanordnung für ein Fahrzeug offenbart. Die längliche Lichtanordnung umfasst ein Substrat, das mit einem Gehäuse gepaart ist. Die längliche Lichtanordnung umfasst eine Lichtquelle, die zwischen dem Substrat und dem Gehäuse angeordnet ist. Ein Teil des Gehäuses ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf Anregung durch von der Lichtquelle emittiertes Licht zu lumineszieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine längliche Lichtanordnung für ein Fahrzeug offenbart. Die längliche Lichtanordnung umfasst ein längliches Substrat, wobei ein länglicher Lichtleiter in dem Substrat angeordnet ist. Das System beinhaltet ferner eine Lichtquelle, die an einem ersten Ende des Substrats angeordnet ist, wobei die Lichtquelle Licht mit einer ersten Wellenlänge emittiert. Mit dem Substrat ist ein Gehäuse gekoppelt. Ein photolumineszierendes Material ist auf dem Gehäuse angeordnet. Das photolumineszierende Material ist dazu konfiguriert, das Licht mit einer ersten Wellenlänge in eine zweite Wellenlänge zu konvertieren.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Schaffung einer länglichen Lichtanordnung offenbart. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Spritzgießens eines Substrats. Als nächstes wird ein Lichtleiter spritzgegossen und in einer Form mit dem Substrat 38 gekoppelt. Eine Leiterplatte und Lichtquelle werden in die Form gesetzt. Die Leiterplatte und Lichtquelle werden daraufhin mittels eines Formungsschritts mit dem Substrat gekoppelt.
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Diese und andere Aspekte, Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der angehängten Zeichnungen verstanden und gewürdigt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Figuren zeigt:
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1A eine Seitenansicht einer photolumineszierenden Struktur, die als Beschichtung zur Verwendung in einer länglichen Lichtanordnung gemäß einer Ausführungsform ausgebildet ist;
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1B eine Draufsicht auf eine photolumineszierende Struktur, die als ein diskretes Teilchen ausgebildet ist, gemäß einer Ausführungsform;
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1C eine Seitenansicht mehrerer photolumineszierender Strukturen, die als diskrete Teilchen ausgebildet und in einer separaten Struktur integriert sind;
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2 eine vordere Perspektivansicht eines Fahrzeugs, umfassend eine Scheinwerferanordnung mit einer darin angeordneten lumineszierenden länglichen Lichtanordnung;
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3 eine Querschnittsansicht eines Fahrzeugs mit einer lumineszierenden Scheinwerferanordnung entlang den Linien III-III von 2;
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4 eine Perspektivansicht eines länglichen Lichtanordnungsubstrats mit einer daran angebrachten Wärmesenke;
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5 eine Perspektivansicht des länglichen Lichtanordnungsubstrats von 4, in das die lumineszierende längliche Lichtanordnung eingeformt ist; und
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6 ein Blockdiagramm des Fahrzeugbeleuchtungssystems.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie erforderlich, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren folgen nicht unbedingt einem ausführlichen Aufbau und einige Darstellungen können übertrieben oder minimiert dargestellt sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen daher nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise einzusetzen ist.
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Wie der Begriff „und/oder“ hier verwendet wird, wenn er in einer Liste aus zwei oder mehr Gegenständen Verwendung findet, bedeutet er, dass ein beliebiger der aufgezählten Gegenstände allein verwendet werden kann, oder dass eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgezählten Gegenstände verwendet werden kann. Falls zum Beispiel eine Zusammensetzung derart beschrieben wird, dass sie die Komponenten A, B und/oder C enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination oder A, B und C in Kombination enthalten.
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Die folgende Offenbarung beschreibt ein Beleuchtungssystem für eine Scheinwerferanordnung mit einer lumineszierenden länglichen Lichtanordnung darin, die vorteilhaft eine oder mehrere photolumineszierende Strukturen verwendet, die dazu konfiguriert sind, von einer zugehörigen Lichtquelle empfangenes Licht zu konvertieren und das Licht mit einer anderen Wellenlänge erneut zu emittieren.
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Mit Bezug auf 1A–1C sind verschiedene Ausführungsbeispiele von photolumineszierenden Strukturen 10 gezeigt, die jeweils mit einem Trägerglied, wie zum Beispiel einer länglichen Lichtsystemkomponente 12, gekoppelt sein können. In 1A ist die photolumineszierende Struktur 10 allgemein als Beschichtung 14 (zum Beispiel ein Film) ausgebildet gezeigt, die auf eine Oberfläche des Trägerglieds 12 aufgetragen werden kann. In 1B ist die photolumineszierende Struktur 10 allgemein als diskretes Teilchen gezeigt, das in einem Trägerglied 12 integriert werden kann. In 1C ist die photolumineszierende Struktur 10 allgemein als mehrere diskrete Teilchen gezeigt, die in einem Trägermedium 14 (zum Beispiel einem Film) integriert sein können, das daraufhin auf das Trägerglied 12 aufgetragen (wie gezeigt) oder darin integriert werden kann.
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Auf elementarster Ebene enthält eine jeweilige photolumineszierende Struktur 10 eine Energieumwandlungsschicht 16, die eine oder mehrere Teilschichten beinhalten kann, wie beispielhaft durch die gestrichelten Linien in 1A und 1B gezeigt. Jede Teilschicht der Energieumwandlungsschicht 16 kann ein oder mehrere photolumineszierende Materialien beinhalten, die Energieumwandlungselemente mit phosphoreszierenden oder fluoreszierenden Eigenschaften aufweisen. Jedes photolumineszierende Material kann bei Empfang von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge angeregt werden, woraufhin das Licht einem Umwandlungsprozess unterliegt, was zur Lumineszenz des photolumineszierenden Materials führt. Unter dem Prinzip der Herunterkonvertierung wird das eingegebene Licht zu Licht mit einer längeren Wellenlänge konvertiert, das aus der photolumineszierenden Struktur 10 ausgegeben wird. Entgegengesetzt wird unter dem Prinzip der Heraufkonvertierung das eingegebene Licht zu Licht mit einer kürzeren Wellenlänge konvertiert, das aus der photolumineszierenden Struktur 10 ausgegeben wird. Wenn mehrere separate Lichtwellenlängen gleichzeitig aus der photolumineszierenden Struktur 10 ausgegeben werden, können sich die Lichtwellenlängen mischen und als mehrfarbiges Licht ausgedrückt werden.
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Bei manchen Ausführungsformen kann Licht, das herunter- oder heraufkonvertiert wurde, zur Anregung eines anderen oder anderer photolumineszierender Materialien, die in der Energieumwandlungsschicht 16 zu finden sind, verwendet werden. Der Prozess des Verwendens von konvertiertem Licht, das aus einem photolumineszierenden Material ausgegeben wird, zur Anregung eines anderen usw., wird allgemein als Energiekaskade bezeichnet und kann als Alternative zur Gewinnung von verschiedenen Farbausdrücken dienen. In Hinsicht auf das jeweilige Umwandlungsprinzip ist der Wellenlängenunterschied zwischen dem Anregungslicht und dem konvertierten Licht als Stokes-Verschiebung bekannt und dient als der grundsätzliche Ansteuerungsmechanismus für einen Energieumwandlungsprozess, der einer Änderung der Lichtwellenlänge entspricht. In den verschiedenen vorliegend besprochenen Ausführungsformen kann jede der photolumineszierenden Strukturen 10 unter einem der Umwandlungsprinzipien arbeiten.
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Die Energieumwandlungsschicht 16 kann hergestellt werden, indem unter Verwendung von verschiedenen Verfahren das photolumineszierende Material zur Ausbildung einer homogenen Mischung in einer Polymermatrix dispergiert wird. Derartige Verfahren können Herstellen der Energieumwandlungsschicht 16 aus einer Formulierung in einem flüssigen Trägermedium und Auftragen der Energieumwandlungsschicht 16 auf ein gewünschtes Trägerglied 12 umfassen. Die Energieumwandlungsschicht 16 kann mittels Lackieren, Siebdruck, Sprühen, Düsenbeschichtung, Tauchlackierung, Walzenauftrag und Kommarakelbeschichtung auf einem Trägerglied 12 abgeschieden werden. Alternativ dazu kann die Energieumwandlungsschicht 16 durch Verfahren hergestellt werden, die kein flüssiges Trägermedium verwenden. Beispielsweise kann die Energieumwandlungsschicht 16 durch Dispergieren des photolumineszierenden Materials in eine Festkörperlösung (homogene Mischung in einem Trockenzustand) ausgebildet sein, die in einer Polymermatrix integriert sein kann, die durch Extrusion, Spritzguss, Formpressen, Kalandrieren, Thermoformen usw. ausgebildet werden kann. Die Energieumwandlungsschicht 16 kann dann mittels beliebiger dem Fachmann bekannter Verfahren in ein Trägerglied 12 integriert werden. Wenn die Energieumwandlungsschicht 16 Teilschichten beinhaltet, kann jede Teilschicht zur Ausbildung der Energieumwandlungsschicht 16 sequenziell aufgetragen werden. Alternativ dazu können die Teilschichten separat hergestellt und später zusammenlaminiert oder -geprägt werden, um die Energieumwandlungsschicht 16 auszubilden. Alternativ dazu kann die Energieumwandlungsschicht 16 durch Coextrusion der Teilschichten ausgebildet werden.
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Erneut mit Bezug auf 1A und 1B kann die photolumineszierende Struktur 10 gegebenenfalls mindestens eine Stabilitätsschicht 18 zum Schutz des photolumineszierenden Materials, das innerhalb der Energieumwandlungsschicht 16 enthalten ist, vor photolytischem und thermischem Abbau beinhalten. Die Stabilitätsschicht 18 kann als separate Schicht konfiguriert sein, die optisch mit der Energieumwandlungsschicht 16 gekoppelt und haftend verbunden ist. Alternativ dazu kann die Stabilitätsschicht 18 in der Energieumwandlungsschicht 16 integriert sein. Die photolumineszierende Struktur 10 kann ggf. auch eine Schutzschicht 20 beinhalten, die optisch mit der Stabilitätsschicht 18 oder einer anderen Schicht (zum Beispiel der Umwandlungsschicht 16, wenn die Stabilitätsschicht 18 nicht vorliegt) gekoppelt und haftend verbunden ist, um die photolumineszierende Struktur 10 vor durch Umweltaussetzung auftretendem physikalischem und chemischem Schaden zu schützen. Die Stabilitätsschicht 18 und/oder die Schutzschicht 20 kann/können durch sequenzielles Auftragen oder Aufdrucken jeder Schicht, durch sequenzielles Laminieren oder Prägen oder einem anderen geeigneten Mittel mit der Energieumwandlungsschicht 16 kombiniert werden.
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Zusätzliche Informationen bezüglich des Aufbaus von photolumineszierenden Strukturen
10 sind im
US-Patent mit der Nummer 8,232,533 von Kingsley et al. mit dem Titel „PHOTOLYTICALLY AND ENVIRONMENTALLY STABLE MULTILAYER STRUCTURE FOR HIGH EFFICIENCY ELECTROMAGNETIC ENERGY CONVERSION AND SUSTAINED SECONDARY EMISSION”, angemeldet am 31. Juli 2012, offenbart, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezug aufgenommen wird. Für zusätzliche Informationen bezüglich der Herstellung und Verwendung von photolumineszierenden Materialien, um verschiedene Lichtemissionen zu erhalten, wird auf
US-Patent mit der Nummer 8,207,511 von Bortz et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT FIBERS, COMPOSITIONS AND FABRICS MADE THEREFROM", angemeldet am 26. Juni 2012;
US-Patent mit der Nummer 8,247,761 von Agrawal et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT MARKINGS WITH FUNCTIONAL OVERLAYERS", angemeldet am 21. August 2012;
US-Patent mit der Nummer 8,519,359 B2 von Kingsley et al., mit dem Titel „PHOTOLYTICALLY AND ENVIRONMENTALLY STABLE MULTILAYER STRUCTURE FOR HIGH EFFICIENCY ELECTROMAGNETIC ENERGY CONVERSION AND SUSTAINED SECONDARY EMISSION", angemeldet am 27. August 2013;
US-Patent mit der Nummer 8,664,624 B2 von Kingsley et al., mit dem Titel „ILLUMINATION DELIVERY SYSTEM FOR GENERATING SUSTAINED SECONDARY EMISSION", angemeldet am 4. März 2014;
US-Patentveröffentlichung mit der Nummer 2012/0181477 von Agrawal et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT COMPOSITIONS, METHODS OF MANUFACTURE AND NOVEL USES", angemeldet am 19. Juli 2012;
US-Patentveröffentlichung mit der Nummer 2014/0065420 A1 von Kingsley et al., mit dem Titel „PHOTOLUMINESCENT OBJECTS", angemeldet am 6. März 2014; und
US-Patentveröffentlichung mit der Nummer 2014/0103258 A1 von Agrawal et al., mit dem Titel „CHROMIC LUMINESCENT COMPOSITIONS AND TEXTILES", angemeldet am 17. April 2014, verwiesen, die hiermit alle gänzlich durch Bezugnahme aufgenommen werden.
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Mit Bezug auf 2 ist ein Fahrzeug 22 gezeigt, bei dem eine Scheinwerferanordnung 24 eine lumineszierende längliche Lichtanordnung 26 beinhaltet, die sich in einer Frontschürze 28 des Fahrzeugs 22 befindet. Die Scheinwerferanordnung ist allgemein in der Nähe des vorderen Stoßfängers 30 des Fahrzeugs 22 angeordnet. Die Scheinwerferanordnung kann außerdem als Stylingelement wirken, mit dem das Aussehen des Fahrzeugs 22 verbessert wird. Die Scheinwerferanordnung kann mehrere Lichtquellen in der Anordnung des Fahrzeugs 22 beinhalten, und jede Lichtquelle 32 kann eine andere Verwendung haben. Eine längliche Lichtanordnung 26 mit einer Länge, die größer als ihre Breite ist, ist ebenfalls in der Scheinwerferanordnung 24 angeordnet, um für das Fahrzeug 22 zusätzliche Beleuchtung bereitzustellen. Die längliche Lichtanordnung 26 beinhaltet eine Lichtquelle 32 und einen lumineszierenden Teil 34. Der lumineszierende Teil 34 beinhaltet mindestens eine photolumineszierende Struktur 10.
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Die längliche Lichtanordnung 26 kann an beliebiger Stelle in der Scheinwerferanordnung 24 angeordnet sein und jegliche notwendige Funktion durchführen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann jede der Scheinwerferanordnungen 24 oder länglichen Lichtanordnungen 26 dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere abgegrenzte Beleuchtungsfunktionen bereitzustellen. Zum Beispiel kann jede längliche Lichtanordnung 26 einen vorderen Teil 36 aufweisen, der in einer ersten und zweiten Farbe leuchtet. Befindet sich das Fahrzeug in einem ersten Zustand, stellt die längliche Lichtanordnung ein Leuchten in einer ersten Farbe nach außen bereit. Befindet sich das Fahrzeug 22 in einem zweiten Zustand, kann die längliche Lichtanordnung 26 als eine zweite Farbe erscheinen. Durch die Verwendung von photolumineszierenden Strukturen 10 kann jede Farbe entlang des sichtbaren Körpers der länglichen Lichtanordnung 26 gleichmäßig erscheinen. Der Kontrast bei im Wesentlichen gleichmäßiger Beleuchtung zwischen den verschiedenen Zuständen verleiht der Scheinwerferanordnung ein ausgeprägtes Stylingelement. Während vorliegend eine Scheinwerferanordnung 24 zur Verwendung in der Frontschürze 28 beschrieben wurde, versteht es sich, dass Lichtanordnungen an anderen Fahrzeugstellen ähnlich konfiguriert sein können.
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Mit Bezug auf 3 zeigt der Querschnitt III-III von 2 eine längliche Lichtanordnung 26 gemäß einer Ausführungsform. Die längliche Lichtanordnung 26 beinhaltet ein Substrat 38 mit einem oberen Teil 40, einem unteren Teil 42 und einem hinteren Teil 44. Jeder Teil 40, 42, 44 kann aus einem festen oder biegsamen Material konstruiert werden, das im Wesentlichen lichtdurchlässig sein kann, wie zum Beispiel unter anderem Kunststoff. Der obere Teil 40, untere Teil 42 und hintere Teile 44 können in einer einstückigen rohrförmigen Konfiguration ausgeführt sein, die später mittels Ultraschall- oder Laserschweißen zu einem Gehäuse 46 zusammengestellt werden kann. Alternativ dazu können der obere und untere hintere Teil des Substrats 38 als ein Stück durch einen beliebigen bekannten Prozess wie Umspritzen bei niedrigem Druck zusammengestellt werden. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Gehäuse 46 um eine nach außen gerichtete Komponente der Anordnung, die nach Installation der Anordnung an einem Fahrzeug im Wesentlichen sichtbar ist.
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Teile des Substrats 38 und/oder des Gehäuses 46, die leicht sichtbar sind, können eine beliebige Farbe aufweisen oder metallisiert sein, um der länglichen Lichtanordnung 26 ein metallisches Aussehen zu verleihen. Bei einer Ausführungsform kann mittels Galvanisierung einer dünnen Schicht aus Chrom auf das Gehäuse 46 auf einen beliebigen Teil der länglichen Lichtanordnung 26 eine metallische Schicht 48 aufgetragen werden. Alternativ dazu kann aus ästhetischen Zwecken eine kostengünstigere Imitation von Chrom verwendet werden. Die metallische Schicht 48 sollte lichtdurchlässig sein, damit Licht durch sie von einer Innenseite zu einer Außenseite treten kann. Alternative Prozesse können zur Färbung oder Schichtanordnung von Material auf einen Teil des Substrats 38 oder Gehäuses 46, wie in der Technik bekannt, verwendet werden.
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Die längliche Lichtanordnung 26 kann außerdem eine photolumineszierende Struktur 10 beinhalten, die mit dem Gehäuse 46 und nach Wunsch mit manchen oder allen der oberen, unteren und/oder hinteren Teile des Substrats 38 gekoppelt ist. Gemäß einer Ausführungsform bedeckt die photolumineszierende Struktur 10 die metallische Schicht 48 zumindest teilweise und kann als einzige durchgehende Struktur oder mehrere Strukturen über die metallische Schicht 48 aufgetragen werden. Die verbleibenden nicht bedeckten Teile der metallischen Schicht 48 können durch eine Licht reflektierende Schicht bedeckt werden, die zum Beispiel unter anderem weiße Farbe enthält. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die photolumineszierende Struktur 10 in das Gehäuse 46 und/oder das Substrat 38 eingeformt oder anderweitig integriert werden.
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Mit Bezug auf 4 ist ein Ausführungsbeispiel der internen Komponenten einer länglichen Lichtanordnung 26 dargestellt. Die längliche Lichtanordnung 26 beinhaltet ein Substrat 38, einen Lichtleiter 50, eine Lichtquelle 32 und eine Leiterplatte (PCB) 52, die nahe dem Substrat 38 angeordnet ist. Der Lichtleiter 50 besteht bei der gezeigten Ausführungsform aus einem klaren Acrylmaterial oder einem anderen transparenten Thermoplast. Obwohl der Lichtleiter 50 in der Darstellung eine allgemein rohrförmige Gestalt aufweist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass der Lichtleiter 50 rechteckig oder elliptisch sein oder einen nichtkontinuierlichen Perimeter aufweisen könnte. Die Lichtquelle 32 kann durch eine Fahrzeugstromversorgung 54 oder eine andere Stromversorgung 76 mit Strom versorgt werden. Die PCB 52 kann an einem beliebigen Teil des Substrats 38 gesichert und mit dem hinteren Teil des Substrats 38 vertikal ausgerichtet werden. In der länglichen Lichtanordnung 26 kann sich nahe der PCB 52 mindestens eine Lichtquelle 32 befinden. Ferner kann nahe der Lichtquelle 32 und/oder der PCB 52 eine Wärmesenke 56 angeordnet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine erste Lichtquelle 68a an einem ersten Ende des Lichtleiters 50 angeordnet, um Licht mit einer ersten Wellenlänge durch den Lichtleiter 50 zu emittieren. Eine zweite Lichtquelle 68b ist am gegenüberliegenden Ende des Lichtleiters 50 angeordnet. Die zweite Lichtquelle 68b kann Licht mit der ersten Wellenlänge oder einer zweiten Wellenlänge emittieren. Bei alternativen Ausführungsformen kann die längliche Lichtanordnung 26 eine photolumineszierende Struktur beinhalten, die zwei photolumineszierende Materialien enthält, wobei das erste photolumineszierende Material durch Licht mit der ersten Wellenlänge anregbar ist und das zweite lumineszierende Material durch Licht mit der zweiten Wellenlänge anregbar ist. Es ist vorgesehen, dass eine beliebige Anzahl von Lichtquellen und unterschiedlichen photolumineszierenden Strukturen in der länglichen Lichtanordnung 26 angeordnet sein können, um eine Vielfalt von Beleuchtungseffekten in unterschiedlichen Farben zu schaffen. Alternativ dazu kann die photolumineszierende Struktur auf die Außenoberfläche der Lichtquelle 32 und/oder des Lichtleiters 50 aufgetragen werden.
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Die Lichtquelle 32 kann dazu konfiguriert sein, nicht fokussiertes Licht zu emittieren, das einen wesentlichen Teil der photolumineszierenden Struktur 10 anregt. Die Lichtquelle 32 kann als verschiedene Lichttypen konfiguriert sein, wie zum Beispiel unter anderem Halogenlampen, fluoreszierende Lampen, Leuchtdioden (LEDs), organische Leuchtdioden (OLEDs) und polymere LEDs (PLEDs). Bei einer Ausführungsform kann eine LED 68a an einem der Enden des Lichtleiters 50 platziert werden. Die jeweiligen LEDs 68a, 68b können nahe dem Lichtleiter 50 angeordnet sein und sind nicht auf eine bestimmte Anzahl begrenzt. Durch Positionieren der Lichtquellen, die auf den PCBs 52 angeordnet sein können, an einem der Enden des Lichtleiters 50 werden jedoch möglicherweise weniger LEDs 68a, 68b zur gleichmäßigen Beleuchtung der photolumineszierenden Struktur benötigt, was die Baukosten reduziert. Beispielsweise kann es mit Bezug auf die längliche Lichtanordnung 26, die in 2 gezeigt ist, möglich sein, den Bereich hinter dem Gehäuse 46 ausreichend zu beleuchten, indem nur LEDs 68a, 68b in der Mitte und/oder an einem Ende des Lichtleiters 50 bereitgestellt werden. Alternativ dazu können LEDs 68b in Reihe oder parallel entlang dem Gehäuse 46 in einer Position platziert werden, die der photolumineszierenden Struktur zugewandt ist.
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Außerdem wird überlegt, dass eine beliebige Anzahl von Lichtquellen an einer beliebigen Position in der länglichen Lichtanordnung 26 positioniert werden kann. Somit kann statt des Lichtleiters 50 eine Lichtquelle 32 in einem Glied mit einer praktischen Gestalt an beliebiger Stelle in der Anordnung angeordnet werden, oder alternativ dazu kann die Lichtquelle 32 direkt auf das Substrat 38 montiert werden, so dass die Beleuchtung von der Lichtquelle 32 die photolumineszierende Struktur, die in der Anordnung angeordnet ist, anregen kann.
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Teile des Gehäuses 46, die von der photolumineszierenden Struktur bedeckt sind, können dazu konfiguriert sein, bei Betrieb als Reaktion auf die Anregung durch von der Lichtquelle 32 emittiertes Licht zu lumineszieren. Speziell kann die photolumineszierende Struktur dazu konfiguriert sein, eine Energieumwandlung am von der Lichtquelle 32 emittierten Licht durchzuführen. Bei einer Ausführungsform ist die photolumineszierende Struktur dazu konfiguriert, das von der Lichtquelle 32 empfangene Licht in neues Licht mit einer längeren Wellenlänge herunterzukonvertieren. Die Lichtquelle 32 kann eine LED 68a sein, die dazu konfiguriert ist, ultraviolettes Licht (~10–400 nm Wellenlänge), violettes Licht (~380–450 nm Wellenlänge) oder blaues Licht (~450–495 nm Wellenlänge) zu emittieren, um aus den niedrigen Kosten, die mit diesen Arten von LEDs einhergehen, Vorteil zu ziehen. Das konvertierte Licht, das von der photolumineszierenden Struktur emittiert wird, kann einem sichtbaren Licht entsprechen, das den Teil des elektromagnetischen Spektrums beinhaltet, der mit dem menschlichen Auge detektiert (~390–700 nm Wellenlänge) und in verschiedenen Farben, die durch eine einzige Wellenlänge (zum Beispiel rot, grün, blau) oder eine Mischung aus mehreren Wellenlängen (zum Beispiel weiß) definiert sind, ausgedrückt werden kann. Somit versteht es sich, dass die photolumineszierende Struktur dazu konfiguriert sein kann, dass davon emittiertes konvertiertes Licht als einfarbiges oder mehrfarbiges Licht ausgedrückt wird. Zum Beispiel kann die photolumineszierende Struktur dazu konfiguriert sein, von der Lichtquelle 32 emittiertes Licht in weißes Licht zu konvertieren, was eine kosteneffektive Alternative zur Verwendung von weißen LEDs bereitstellt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die photolumineszierende Struktur im Wesentlichen eine Lambert’sche Struktur, d.h. die scheinbare Helligkeit der photolumineszierenden Struktur ist unabhängig vom Sichtwinkel des Betrachters im Wesentlichen konstant. Somit kann konvertiertes Licht von der photolumineszierenden Struktur in zahlreichen Richtungen nach außen emittiert werden. In Hinsicht auf die in 3 gezeigte Ausführungsform kann ein Teil des konvertierten Lichts durch den Lichtleiter 50 hindurch treten und von den Teilen des Gehäuses 46 über die vorderen, oberen und unteren Teile 60, 62 und 64 des Gehäuses 46 ausgegeben werden, wodurch diese Teile Lumineszenz zeigen.
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Mit Bezug auf 5 beinhaltet die längliche Lichtanordnung 26 ein Substrat 38 mit einem darin angeordneten Lichtleiter 50 und ein Gehäuse 46, das mit dem Substrat 38 gekoppelt ist, was im Wesentlichen den Lichtleiter 50 umschließt. Der Lichtleiter 50 emittiert von einer Lichtquelle 32 in der Anordnung bereitgestelltes Licht. Geeignete Verdrahtung 66 liegt außerdem vor, um die Lichtquelle 32 der Scheinwerferanordnung 24 bzw. die längliche Lichtanordnung 26 mit Strom zu versorgen, wie vorliegend besprochen. Eine Wärmesenke 56 ist in der Anordnung zur Abführung von Wärme von der Scheinwerferanordnung 24 angeordnet. Das Gehäuse 46 kann aus jeglichem praktischem Material bestehen. Das Gehäuse 46 weist ein photolumineszierendes Material auf, das darin und/oder darauf angeordnet ist. Somit wird ein lumineszierender Teil 34 auf dem Gehäuse 46 angeregt, wenn der Lichtleiter 50 den Bereich zwischen dem Gehäuse 46 und dem Substrat 38 beleuchtet. Der lumineszierende Teil 34 konvertiert Licht von der ersten Wellenlänge in eine zweite Wellenlänge, wie vorliegend besprochen.
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Die längliche Lichtanordnung 26 kann durch einen Drei-Schuss-Spritzgussprozess hergestellt werden. Zur Herstellung der länglichen Lichtanordnung 26 aus mehreren Materialien können verschiedenste Spritzgussprozesse für mehrere Materialien verwendet werden. Ebenso können verschiedene Teile aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Aufgrund der Durchführung von Herstellungs- und Zusammenbauschritten in den Formen, erlauben geformte Multimaterialobjekte eine erhebliche Reduzierung beim Zusammenbau und in Bezug auf Produktionsdurchlaufzeiten. Ferner kann die Produktqualität verbessert werden, und die Wahrscheinlichkeit von Herstellungsdefekten sowie die Gesamtherstellungskosten können reduziert werden. Beim Multimaterialspritzguss werden mehrere verschiedene Materialien in eine Multistufenform gespritzt. Die Abschnitte der Form, die während einer Spritzstufe nicht gefüllt werden sollen, werden zeitweise blockiert. Nachdem sich das erste eingespritzte Material gesetzt hat, werden ein oder mehrere blockierte Teile der Form geöffnet, und das nächste Material wird eingespritzt. Der Prozess geht so weiter, bis das gewünschte Multimaterialstück erzeugt wurde.
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Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Erzeugung der länglichen Lichtanordnung 26 ein Multi-Schuss-Spritzgussprozess verwendet. In das Substrat 38 können während des Multimaterialspritzgussprozesses auch zusätzliche Optiken eingeformt werden. Anfänglich wird das Substrat 38 durch einen ersten Spritzgussschritt ausgebildet. Daraufhin wird ein Lichtleiter 50 in einem zweiten Spritzgussschritt mit dem Substrat 38 geformt und gekoppelt. Zuletzt wird eine Lichtquelle 32, PCB 52 und/oder Wärmesenke 56 in die Form eingesetzt und somit durch Spritzguss mit jeglichem anderen bekannten Befestigungsverfahren, wie zum Beispiel Vibrationsschweißen, an das Substrat 38 und die längliche Lichtanordnung 26 angebracht. Bei alternativen Ausführungsformen können zusätzliche Komponenten während eines der drei Spritzgussschritte oder bei zusätzlichen Spritzgussvorgängen hintereinander hinzugefügt werden, wodurch mehrere Komponenten durch Kleben mit der länglichen Lichtanordnung 26 verbunden werden. Daraufhin wird ein lumineszierendes Material auf die Anordnung aufgetragen, wie oben besprochen. Bei manchen Ausführungsformen kann die gesamte Anordnung mit einem lumineszierenden Material beschichtet werden. Bei alternativen Ausführungsformen weisen nur Teile der Anordnung darauf angeordnete lumineszierende Strukturen auf. Zusätzliche Färbung kann auf jede Komponente der länglichen Lichtanordnung 26 aufgetragen werden, um eine gewünschte Farbe zu erreichen oder eine Oberfläche mit einer spezifischen Eigenschaft, wie einem gewünschten Niveau an Reflexivität, herzustellen.
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Bei noch einer weiteren Ausführungsform können eine erste und zweite photolumineszierende Struktur an oder in der länglichen Lichtanordnung 26 angeordnet sein. Die erste photolumineszierende Struktur kann durch Licht mit einer ersten Wellenlänge angeregt werden. Die zweite photolumineszierende Struktur kann durch Licht mit einer zweiten Wellenlänge angeregt werden. Das Licht kann durch eine einzige Lichtquelle 32 oder durch die erste und zweite Lichtquelle 68a, 68b zugeführt werden.
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Noch immer mit Bezug auf 5 kann das Substrat 38 oder das Gehäuse 46 zusätzliche Materialien aufweisen, die darauf angeordnet sind. Beispielsweise kann ein Chrommaterial mit dem Gehäuse 46 gekoppelt werden. Das Material kann mit einem beliebigen bekannten Prozess, wie zum Beispiel unter anderem Galvanisierung, gekoppelt werden, wie oben besprochen. Jedes Material, das auf einer Außenoberfläche der Scheinwerferanordnung 24 aufgetragen wird, kann teilweise durchscheinend sein, so dass Licht von der photolumineszierenden Struktur durch das Material hindurch emittiert werden kann. Bei manchen Ausführungsformen kann es bevorzugt sein, dass Licht von der länglichen Lichtanordnung 26 zusätzlich zu Licht von der photolumineszierenden Struktur durch ein beliebiges Außenmaterial, das auf der Scheinwerferanordnung 24 angeordnet ist, durchgelassen wird, um zusätzliche Beleuchtungseffekte zu erzeugen.
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Mit Bezug auf 6 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs gezeigt, bei dem ein längliches Beleuchtungssystem implementiert ist. Das Beleuchtungssystem beinhaltet eine Steuerung 70, die mit der Lichtquelle 32 in Kommunikation steht. Die Steuerung 70 kann einen Speicher 72 mit darin enthaltenen Anweisungen, die von einem Prozessor 74 der Steuerung ausgeführt werden, beinhalten. Die Steuerung 70 kann der Lichtquelle 32 über eine Stromversorgung 76, die sich im Fahrzeug 22 befindet, Strom zuführen. Zusätzlich kann die Steuerung 70 dazu konfiguriert sein, die Lichtausgabe jeder Lichtquelle 32 auf der Basis von Rückkopplung zu steuern, die von einem oder mehreren Fahrzeugsteuermodulen empfangen wird, wie zum Beispiel unter anderem einem Chassissteuermodul 78, Motorsteuermodul, Lenksteuermodul, Bremssteuermodul oder dergleichen oder eine Kombination daraus. Durch Steuern der Lichtausgabe der Lichtquelle 32 kann die photolumineszierende Struktur in verschiedenen Farben und/oder Mustern leuchten, um einem beabsichtigten Betrachter Allgemeinbeleuchtung oder nützliche Fahrzeuginformationen bereitzustellen. Beispielsweise kann die von der photolumineszierenden Struktur bereitgestellte Beleuchtung für zahlreiche Fahrzeuganwendungen verwendet werden, darunter unter anderem ein Autoauffindungsmerkmal, einen Fernstartanzeiger, einen Türverriegelungsanzeiger, einen Tür-angelehnt-Anzeiger, einen Warnanzeiger, einen Abbiegeanzeiger, einen Bremsanzeiger usw.
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Bei Betrieb kann die photolumineszierende Struktur eine konstante einfarbige oder mehrfarbige Beleuchtung bereitstellen. Beispielsweise kann die Steuerung 70 die Lichtquelle 32 dazu anstoßen, nur die erste Lichtwellenlänge über LEDs 68b zu emittieren, damit die photolumineszierende Struktur in der ersten Farbe (zum Beispiel weiß) leuchtet. Alternativ dazu kann die Steuerung 70 die Lichtquelle 32 dazu ansteuern, nur die zweite Lichtwellenlänge über LEDs 68b zu emittieren, damit die photolumineszierende Struktur in der zweiten Farbe (zum Beispiel orange-gelb) leuchtet. Als noch weitere Alternative kann die Steuerung 70 die Lichtquelle 32 dazu ansteuern, gleichzeitig die erste und zweite Lichtwellenlänge zu emittieren, damit die photolumineszierende Struktur in einer dritten Farbe (zum Beispiel gelb) leuchtet, die durch eine additive Lichtmischung der ersten und zweiten Farbe definiert ist. Darüber hinaus können zusätzliche photolumineszierende Strukturen zu dem Beleuchtungssystem hinzugefügt werden, die die erste und/oder zweite Emission von der Lichtquelle 32 in eine dritte und/oder vierte Emission umwandeln. Die dritte und vierte Emissionen können eine beliebige Wellenlänge aufweisen und können sich unter Ausbildung eines im Wesentlichen weißen Lichts nahe dem hinteren Teil eines Fahrzeugs 22 kombinieren.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann die photolumineszierende Struktur eine periodische einfarbige oder mehrfarbige Beleuchtung bereitstellen. Beispielsweise kann die Steuerung 70 die Lichtquelle 32 dazu ansteuern, periodisch nur die erste Lichtwellenlänge über LEDs 68b zu emittieren, damit die photolumineszierende Struktur periodisch in der ersten Farbe leuchtet. Alternativ dazu kann die Steuerung 70 die Lichtquelle 32 dazu ansteuern, nur die zweite Lichtwellenlänge über LEDs 68b periodisch zu emittieren, damit die photolumineszierende Struktur periodisch in der zweiten Farbe leuchtet. Alternativ dazu kann die Steuerung 70 die Lichtquelle 32 dazu ansteuern, gleichzeitig und periodisch die erste und zweite Lichtwellenlänge zu emittieren, damit die photolumineszierende Struktur periodisch in einer dritten Farbe leuchtet, die durch eine additive Lichtmischung der ersten und zweiten Farbe definiert ist. Als noch weitere Alternative kann die Steuerung 70 die Lichtquelle 32 dazu ansteuern, abwechselnd die erste und zweite Lichtwellenlänge periodisch zu emittieren, damit die photolumineszierende Struktur periodisch abwechselnd in der ersten und zweiten Farbe leuchtet. Die Steuerung 70 kann die Lichtquelle 32 dazu ansteuern, die erste und/oder zweite Lichtwellenlänge mit einem regelmäßigen Zeitintervall und/oder einem unregelmäßigen Zeitintervall periodisch zu emittieren.
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Mit Bezug auf die oben genannten Beispiele kann die Steuerung 70 die Intensität der emittierten ersten und zweiten Lichtwellenlänge durch Pulsweitenmodulation oder Stromsteuerung modifizieren. Bei manchen Ausführungsformen kann die Steuerung 70 dazu konfiguriert sein, eine Farbe des emittierten Lichts durch Aussenden von Steuersignalen zur Einstellung einer Intensität oder eines Energieausgabeniveaus der Lichtquelle 32 einzustellen. Beispielsweise kann, falls die Lichtquelle 32 zur Ausgabe der ersten Emission auf einem niedrigen Niveau konfiguriert ist, im Wesentlichen die gesamte erste Emission in die zweite Emission konvertiert werden. Bei dieser Konfiguration kann eine Lichtfarbe, die der zweiten Emission entspricht, der Farbe des von der Komponente des länglichen Lichtsystems emittierten Lichts entsprechen. Falls die Lichtquelle 32 zur Ausgabe der ersten Emission auf einem hohen Niveau konfiguriert ist, kann nur ein Teil der ersten Emission in die zweite Emission konvertiert werden. Bei dieser Konfiguration kann eine Lichtfarbe, die der Mischung der ersten Emission und der zweiten Emission entspricht, als das emittierte Licht ausgegeben werden. Auf diese Weise kann jede der Steuerungen eine Ausgabefarbe des emittierten Lichts steuern.
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Obwohl in Bezug auf die erste Emission von einem niedrigen Niveau und einem hohen Niveau an Intensität gesprochen wird, versteht es sich, dass die Intensität der ersten Emission über verschiedene Intensitätsniveaus variiert werden kann, um einen Farbton entsprechend dem emittierten Licht von der Komponente des länglichen Lichtsystems einzustellen. Wie vorliegend beschrieben kann die Farbe der zweiten Emission signifikant von den jeweiligen in der photolumineszierenden Struktur 10 verwendeten photolumineszierenden Materialien abhängen. Zusätzlich kann eine Konvertierungskapazität der photolumineszierenden Struktur 10 signifikant von einer Konzentration der photolumineszierenden Materialien, die in der photolumineszierenden Struktur 10 verwendet werden, abhängen. Durch Einstellen des Bereichs von Intensitäten, die von der Lichtquelle 32 ausgegeben werden können, können die Konzentration und Anteile der photolumineszierenden Strukturen 10 in dem lumineszierenden Teil 34 und die Typen von in dem lumineszierenden Teil 34 der vorliegend besprochenen Beleuchtungseinrichtungen verwendeten photolumineszierenden Materialien dazu funktionsfähig sein, einen Bereich von Farbtönen des emittierten Lichts durch Mischung der ersten Emission mit der zweiten Emission zu erzeugen.
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Demgemäß wurde vorliegend vorteilhaft ein Beleuchtungssystem für eine Scheinwerferanordnung 24 beschrieben, die eine lumineszierende längliche Lichtanordnung 26 darin verwendet, die eine oder mehrere photolumineszierende Strukturen verwendet, die dazu konfiguriert sind, von einer zugehörigen Lichtquelle 32 empfangenes Licht zu konvertieren und das Licht mit einer anderen Wellenlänge erneut zu emittieren. Das Beleuchtungssystem kann verschiedene Vorteile bereitstellen, darunter ein einfaches und kostengünstiges Mittel zur Erzeugung von verschiedenen Beleuchtungen, die als Stylingmerkmal und/oder zum Informieren eines beabsichtigten Benutzers über einen jeweiligen Fahrzeugstatus verwendet werden können.
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Es ist auch wichtig, anzumerken, dass die Konstruktion und die Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie sie aus den Ausführungsbeispielen hervorgehen, nur beispielhaft sind. In der vorliegenden Offenbarung wurden zwar nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Neuerungen ausführlich beschrieben, aber Fachleute, die diese Offenbarung lesen, sind sich ohne Weiteres der Tatsache bewusst, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Bezug auf Größe, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerte, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne materiell von den neuen Lehren und Vorteilen des dargelegten Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als integral ausgebildet dargestellt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder Elemente, die in mehreren Teilen gezeigt sind, können integral ausgebildet sein, die Funktion der Schnittstellen kann umgekehrt oder anderweitig verschieden sein, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems können verschieden sein, die Art oder Anzahl von zwischen den Elementen bereitgestellten Verstellpositionen kann verschieden sein. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Anordnungen des Systems aus einem beliebigen der großen Vielzahl von Materialien, die für ausreichende Stärke oder Haltbarkeit sorgen, und in beliebigen der großen Vielzahl von Farben, Strukturen und Kombinationen konstruiert werden können. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im Schutzbereich der vorliegenden Innovationen enthalten sein. Andere Substituierungen, Modifizierungen, Änderungen und Auslassungen können am Design, an den Betriebsbedingungen und an der Anordnung der gewünschten und anderer Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne den Erfindungsgedanken der vorliegenden Innovationen zu verlassen.
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Es versteht sich, dass jegliche beschriebenen Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die beispielhaften hier offenbarten Strukturen und Prozesse dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
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Es versteht sich, dass an der oben genannten Struktur Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und weiterhin versteht sich, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt werden sollen, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8232533 [0025]
- US 8207511 [0025]
- US 8247761 [0025]
- US 8519359 B2 [0025]
- US 8664624 B2 [0025]
- US 2012/0181477 [0025]
- US 2014/0065420 A1 [0025]
- US 2014/0103258 A1 [0025]
