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Vorliegend werden ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit wenigstens einem Leuchtmittel, ein Kraftfahrzeugscheinwerfersystem sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Kraftfahrzeugscheinwerfer beschrieben.
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Kraftfahrzeugscheinwerfer, die zur Formung eines Lichtstrahls Kombinationen von Blenden und Linsen einsetzen, sind im Stand der Technik bekannt. Kraftfahrzeugscheinwerfer müssen im allgemeinen eine definierte Lichtverteilung erzeugen, die vielerlei Anforderungen genügen müssen. Der Lichtstrahl soll einerseits den vorausliegenden Streckenabschnitt optimal ausleuchten und andererseits gewisse gesetzliche Vorschriften einhalten hinsichtlich der Strahlausbreitung, um unter anderem den Gegenverkehr nicht zu Blenden. Zudem werden Kraftfahrzeugscheinwerfer als wichtiges Gestaltungselement des Fahrzeugdesigns angesehen und sollen das Aussehen des Kraftfahrzeuges mitgestalten.
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Um diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, werden komplexe optische Systeme zur Formung der Lichtstrahlen verwendet. Häufig werden dazu Linsen oder Linsensysteme sowie Blenden verwendet, um eine Strahlformung mit guter Lichtausbeute kombinieren zu können. Der den Kraftfahrzeugscheinwerfer verlassende Lichtkegel hat in der Regel einen relativ kleinen Öffnungswinkel. Dies bedeutet, dass entgegen der Ausbreitungsrichtung des Kraftfahrzeugscheinwerferlichts einfallendes Licht durch die Linsen oder Linsensysteme relativ gut auf den optischen Komponenten der Kraftfahrzeugscheinwerfer fokussiert werden. Bei starkem Sonnenschein zum Beispiel können dadurch erhebliche Energiemengen in den Kraftfahrzeugscheinwerfer eingetragen werden, die unter Umständen zu einem erhöhten Verschleiß oder sogar zu Beschädigungen führen können.
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Im Stand der Technik ist bekannt, diesem Problem durch Einsatz entsprechender Materialien entgegenzuwirken, zum Beispiel durch Aufbringen einer Metallschicht, zum Beispiel Aluminium, auf der Blende. Dies verursacht jedoch höhere Kosten und verhindert nicht, dass beispielsweise das Leuchtmittel einem intensiven Energieeinfall ausgesetzt ist, der das Leuchtmittel altern lassen kann. Zudem werden durch Ändern der Materialien nur die Folgen bekämpft, nicht jedoch die Ursache verhindert.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Kraftfahrzeugscheinwerfer, Kraftfahrzeugscheinwerfersysteme sowie Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass Verschleiß durch von außen einfallendes Licht reduziert werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß Anspruch 1, ein Kraftfahrzeugscheinwerfersystem gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12. Weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Nachfolgend wird ein Kraftfahrzeugscheinwerfer beschrieben mit wenigstens einem Leuchtmittel zur Erzeugung eines Lichtstrahls, wenigstens einer Blende und wenigstens einer Linse zur Formung des Lichtstrahls, wobei im Strahlengang ein in seiner Lichtdurchlässigkeit zwischen wenigstens zwei Zuständen schaltbares Element vorgesehen ist.
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Das schaltbare Element kann von einem Zustand erster Lichtdurchlässigkeit in einen Zustand zweiter Lichtdurchlässigkeit hin- und her geschaltet werden. Einer dieser Zustände hat somit eine größere Lichtdurchlässigkeit als der andere dieser Zustände. Mithilfe des entsprechenden schaltbaren Elements kann der Kraftfahrzeugscheinwerfer bei von außen einfallenden Licht derart konfiguriert werden, dass weniger Licht durch das schaltbare Element fällt, was dazu führt, dass alle hinter dem schaltbaren Element liegende Komponenten des Kraftfahrzeugscheinwerfers mit weniger Licht beaufschlagt werden. Somit kann der Entstehung von Brennpunkten im Kraftfahrzeugscheinwerfer durch von außen einfallendes Licht abgeholfen werden. Wird der Kraftfahrzeugscheinwerfer betrieben, also das Leuchtmittel eingeschaltet, kann das schaltbare Element auf den Zustand mit größerer Lichtdurchlässigkeit umgeschaltet werden, wodurch die Lichtausbeute des Kraftfahrzeugscheinwerfers optimiert wird. Ein entsprechend ausgerüsteter Kraftfahrzeugscheinwerfer ist somit so ausgerüstet, die Effekte von von außen einfallenden Licht zu reduzieren und gleichzeitig eine gute Lichtausbeute bereitzuhalten. Dies erhöht effektiv die Gestaltungsfreiheit entsprechender Kraftfahrzeugscheinwerfer und erlaubt den Einsatz weniger aufwendig herzustellender Bauteile als im Stand der Technik.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das schaltbare Element thermochrom, elektrochrom oder ein LCD-Element ist. Als Thermochromie bezeichnet man die Eigenschaft bestimmter Substanzen, bei Temperaturänderung die Farbe zu ändern. Dieser Vorgang ist reversibel, d.h. nach dem Abkühlen nehmen sie wieder ihre ursprüngliche Farbe an. Grund für diese Farbveränderungen sind durch Temperatur Einfluss bedingte Änderungen der Molekül- oder Kristallstruktur. Thermochrome Elemente haben in der Regel einen kontinuierlichen Übergang zwischen mehreren Zuständen. Ihr Vorteil ist, dass sie selbstschaltendend sind, da ihre optischen Eigenschaften von der Temperatur abhängen. Im Falle starken Sonnenlichts beispielsweise, das auf den Scheinwerfer einfällt, erhöht sich die Temperatur im Scheinwerfer und das thermochrome Element kann seine Farbe ändern und die Lichtdurchlässigkeit verringern. Das System reguliert sich somit selbst.
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Unter dem Begriff Elektrochromie fasst man die Fähigkeit von Molekülen und Kristallen zusammen, ihre optischen Eigenschaften durch ein äußeres elektrisches Feld oder einen Stromfluss zu ändern. Grundlage bildet die Beeinflussung von Elektronenzuständen. Elektrochrome Elemente sind durch Beaufschlagung mit Spannung in ihren optischen Eigenschaften veränderbar.
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LCD-Elemente hingegen sind in der Regel zwischen zwei oder mehreren Zuständen schaltbar. Mithilfe betreffender schaltbarer Elemente lassen sich somit die optischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugscheinwerfers verändern.
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Elektrochrome Elemente sowie LCD-Elemente müssen aktiv geschaltet werden, was eine bessere Beeinflussung des Zustands des entsprechenden Kraftfahrzeugscheinwerfers erlaubt. Die Auswahl der entsprechenden Technologie gemäß dieser Ausgestaltung hängt von dem konkreten Einsatzzweck und sonstigen Parametern ab, zum Beispiel von der Wärmeentwicklung des Leuchtmittels, der Verfügbarkeit entsprechender thermochromer Substanzen sowie deren Eigenschaften. Weitere Faktoren sind das zur Verfügung stehende Budget sowie der zur Verfügung stehende Bauraum.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann das schaltbare Element eine Folie, eine Scheibe, eine Linse oder eine Beschichtung sein. Folien und Beschichtungen lassen sich sehr dünn ausführen. Linsen und Scheiben wiederum können robuster ausgeführt werden. Die Auswahl der entsprechenden Technologie gemäß dieser Ausgestaltung hängt von dem konkreten Einsatzzweck und sonstigen Parametern ab.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das schaltbare Element auf der Linse und/oder auf einer Abschlussscheibe des Kraftfahrzeugscheinwerfers angeordnet ist. Eine Anordnung des schaltbaren Elements auf der Linse ist platzsparend und hat keinen großen negativen Einfluss auf die Bauraumverhältnisse. Eine Anordnung auf einer Abschlussscheibe erlaubt es, das schaltbare Element als Designelement einzusetzen, dass das Aussehen des Scheinwerfers aktiv ändert.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung des Kraftfahrzeugscheinwerfers ist eine Energiequelle zum Schalten des Elements vorgesehen. Eine solche Energiequelle kann in bestimmten Ausführungsformen einen Energiespeicher aufweisen. Durch das Vorsehen einer Energiequelle für das schaltbare Element kann dieses auch dann betrieben werden, wenn das Kraftfahrzeug im Übrigen abgeschaltet ist.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung kann die Energiequelle einen Stromerzeuger aufweisen. Der Stromerzeuger kann andere Energieformen in elektrische Energie transformieren. Mithilfe eines Stromerzeuger kann die für manche Ausführungsformen eines schaltbaren Elements notwendige Energie zum Schalten des schaltbaren Elements bereitgestellt werden. Ein mögliches Beispiel für einen Stromerzeuger ist ein Generator. Absatz in anderen weiterführenden Ausgestaltungen kann der Stromerzeuger ein Solarelement und/oder ein elektrothermisches Element aufweisen. Solarelemente wandeln (Sonnen-) Licht in Strom um. Solarelemente produzieren vor allem dann Strom, wenn ausreichend Sonnenstrahlung vorliegt, sodass eine Energieversorgung des schaltbaren Elements dann sichergestellt ist, wenn die Energie gebraucht wird, also wenn durch starke Sonnenstrahlung Gefahr der Beschädigung des Kraftfahrzeugscheinwerfers herrscht. Elektrothermisches Elemente wandeln Wärmeenergie in Strom um. Elektrothermisches Elemente können ihre Wärmeenergie beispielsweise aus Motorabwärme oder aus Sonnenwärme beziehen.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann der Kraftfahrzeugscheinwerfer ein Gehäuse aufweisen. In einer weiterführenden Ausgestaltung kann die Energiequelle separat angeordnet sein. Dies kann sich auf die ganze oder auf Teile der Energiequelle beziehen. So kann beispielsweise ein Stromerzeuger der Energiequelle an einem Motor oder einer Motorhaube des Kraftfahrzeuges angeordnet sein. Dies ist insbesondere bei elektrothermischen Elementen sinnvoll. Motoren und Motorhauben geben in der Regel Wärmeenergie ab. Solarelemente hingegen können in das Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers integriert werden oder sie können separat angeordnet werden.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann wenigstens eine mit dem schaltbaren Element verbundene Steuerung und wenigstens ein mit der Steuerung verbundener Sensor vorgesehen sein. Eine Steuerung kann gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung für einen oder mehrere Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet werden. Die Steuerung kann den Sensor als Eingabegröße verwenden und das schaltbare Element abhängig von der Eingabegröße schalten.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung kann der Sensor ein Wärmesensor und/oder ein photosensitiver Sensor sein. Diese Sensoren können je nach Ausgestaltung im Kraftfahrzeugscheinwerfer integriert sein oder separat zu diesem angeordnet sein. Wärmesensoren können beispielsweise im Bereich der wenigstens einen Linse oder der wenigstens einen Blende angeordnet sein.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeugscheinwerfer System mit wenigstens einem Kraftfahrzeugscheinwerfer der vorgenannten Art sowie wenigstens einem Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Energiequelle. Die Energiequelle kann für einen der Kraftfahrzeugscheinwerfer oder für beide Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet werden.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Kraftfahrzeugscheinwerfer der vorgenannten Art oder einem Kraftfahrzeugscheinwerfer System der vorgenannten Art.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen schematisch:
- 1a, b einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem schaltbaren Element in zwei unterschiedlichen Zuständen in einer ersten Ausführungsform;
- 2a, b eine Linse mit einem schaltbaren Element in zwei unterschiedlichen Zuständen;
- 3a, b einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem schaltbaren Element in zwei unterschiedlichen Zuständen in einer zweiten Ausführungsform;
- 4 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem schaltbaren Element in einer dritten Ausführungsform;
- 5 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem schaltbaren Element in einer vierten Ausführungsform sowie
- 6 ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfersystem.
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In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden gleiche oder gleichwirkende Bauteile zur besseren Lesbarkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1a und 1b zeigen einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 mit einem schaltbaren Element in zwei unterschiedlichen Zuständen in einer ersten Ausführungsform.
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Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 weist ein Gehäuse 4 auf. Das Gehäuse 4 weist eine transparente Abschlussscheibe 6 auf. Die transparente Abschlussscheibe 6 ist in Fahrtrichtung vorne angeordnet und schützt den Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 vor mechanischen und sonstigen Belastungen.
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Durch die transparente Abschlussscheibe 6 hindurch sind im Inneren des Gehäuses 4 liegende optische Elemente sichtbar. Zu diesen optischen Elementen zählen eine Blende 8 sowie eine Linse 10.hinter der Linse 10 sind in 1a,b angedeutete weitere Bauteile angeordnet, zum Beispiel ein Leuchtmittel 12 sowie eine weitere Blende 14. Das von dem Leuchtmittel 12 abgegebene Licht wird von der Blende 14 auf die Linse 10 reflektiert und durch die Linse 10 geformt.
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Die Linse 10 ist auf ihrer in Fahrtrichtung vorne weisenden Oberfläche mit einer elektrochromen Schicht 16 ausgerüstet, die zwischen zwei Zuständen schaltbar ist. In 1a ist die elektrochrome Schicht 16 transparent geschaltet, sodass der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 in Betrieb genommen werden kann.
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In 1B ist die elektrochrome Schicht 16 opak geschaltet, sodass von außen auf die Linse 10 fallendes Licht gestreut wird, wodurch der Energieeintrag auf die Blende 14 sowie das Leuchtmittel 12 reduziert wird.
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Die elektrochrome Schicht 16 muss in dieser sowie in anderen Ausführungsformen, in denen elektrochrome Schichten verwendet werden, nicht vollständig opak werden, sie kann auch zwischen transparenten einerseits sowie teilweise transluzenten Zuständen andererseits hin- und herschalten.
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2a, b zeigen separat die Linse 10 mit einem schaltbaren Element 16 in zwei unterschiedlichen Zuständen.
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2A zeigt die Linse 10 mit der elektrochromen Schicht 16 in transparentem Zustand. einfallendes Sonnenlicht 18 wird dabei gemäß den Gesetzen der Optik an der Grenzfläche der elektrochromen Schicht 16 gebrochen und teilweise reflektiert, teilweise transmittiert. Dadurch entstehen zwei Brennpunkte 20, 22, in denen das Sonnenlicht 18 gebündelt wird. Der Brennpunkt 22 entsteht dadurch, dass das Sonnenlicht 18 einem durch die Linse 10 definierten Strahlengang 24 folgt.
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2B zeigt die Linse 10 mit der elektrochromen Schicht 16 in opak Zustand. einfallendes Sonnenlicht 18 wird durch die opake elektrochrome Schicht 16 gestreut, sodass kein Brennpunkt entsteht. Die Temperatur im Gehäuse 4 das Kraftfahrzeugscheinwerfers 2 bleibt zudem geringer, da das einfallende Sonnenlicht 18 teilweise aus der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 heraus reflektiert wird.
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3a, b zeigen einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 26 mit einem schaltbaren Element in zwei unterschiedlichen Zuständen in einer zweiten Ausführungsform.
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In dieser Ausführungsform ist eine Abschlussscheibe 28 mit einer elektrochromen Schicht 30 ausgerüstet, die die gesamte Oberfläche der Abschlussscheibe 28 bedeckt. Die elektrochrome Schicht 30 kann auf der Außenseite oder auf der Innenseite der Abschlussscheibe 28 angeordnet sein, wobei eine Anordnung auf der Innenseite die elektrochrome Schicht vor mechanischer Beschädigung schützt.
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In 3A ist die elektrochrome Schicht 30 transparent, sodass sich der Kraftfahrzeugscheinwerfer 26 normal zur Lichtabgabe betreiben lässt.
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In 3B ist die elektrochrome Schicht 30 opak geschaltet, sodass die Abschlussscheibe 28 trüb ist und im wesentlichen undurchsichtig wird.
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4 zeigen einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 26' mit einer elektrochromen Schicht 30' in einer dritten Ausführungsform.
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Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 3a und b bedeckt die elektrochrome Schicht 30' hier nur einen Teil einer Abschlussscheibe 28'. Auf diese Weise kann die elektrochrome Schicht zusätzlich als gestalterisches Element verwendet werden.
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5 zeigen einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 2' mit einem schaltbaren Element in einer vierten Ausführungsform.
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Der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2' ist ähnlich aufgebaut wie der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 gemäß der Ausführungsform nach 1A bis 2B. Zusätzlich dazu weist der Kraftfahrzeugscheinwerfer 2' noch eine Energiequelle in Form eines Solarelements 32 auf. Das Solarelement 32 stellt die zum Schalten der elektrochromen Schicht 16 notwendige Energie bereit.
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Zudem sind schematisch eine mit dem Solarelement 32 verbundene Steuerung 34 sowie ein Sensor 36 dargestellt, mithilfe derer die elektrochrome Schicht 16 gesteuert wird. Über den Sensor 36 wird die Intensität des einfallenden Sonnenlichts detektiert. Die Steuerung 34 ist dazu eingerichtet, bei Überschreiten eines gewissen Grenzwertes die elektrochrome Schicht 16 zu schalten. Hierzu werden die Steuerung 34 sowie die elektrochrome Schicht 16 über das Solarelement 32 mit der notwendigen Energie versorgt.
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6 zeigen ein Kraftfahrzeug 38 mit einem Kraftfahrzeugscheinwerfersystem 40.
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Das Kraftfahrzeugscheinwerfersystem 40 weist zwei Kraftfahrzeugscheinwerfer 2 auf, wie sie in den Fig.en 1A bis 2B beschrieben sind. Zur Energieversorgung ist ein elektrothermisches Element 42 vorgesehen, das Abwärme eines Motors 44 in elektrische Energie umwandelt.
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Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2, 2'
- Kraftfahrzeugscheinwerfer
- 4
- Gehäuse
- 6
- Abschlussscheibe
- 8
- Blende
- 10
- Linse
- 12
- Leuchtmittel
- 14
- Blende
- 16
- elektrochrome Schicht
- 18
- Sonnenlicht
- 20, 22
- Brennpunkt
- 24
- Strahlengang
- 26, 26'
- Kraftfahrzeugscheinwerfer
- 28, 28'
- Abschlussscheibe
- 30, 30'
- elektrochrome Schicht
- 32
- Solarelement
- 34
- Steuerung
- 36
- Sensor
- 38
- Kraftfahrzeug
- 40
- Kraftfahrzeugscheinwerfersystem
- 42
- elektrothermisches Element
- 44
- Motor
