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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
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Um auf besondere Ausstattungsvarianten eines Kraftfahrzeugs (z.B. Laserlicht) hinzuweisen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, eine bläuliche Lichtinszenierung bei Aktivierung des Tagfahrlichts der Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Das blaue Licht tritt dabei über einen Lichtleiter aus und wird mittels einer Blende in Richtung nach oben abgelenkt, so dass es nur in bestimmten Raumwinkeln und bei ausreichend kleinem Abstand eines Betrachters vom Kraftfahrzeug sichtbar wird. Auf diese Weise wird gesetzlichen Vorschriften Rechnung getragen, wonach ein Scheinwerfer in bestimmten Raumwinkeln nur Weißlicht abstrahlen darf.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in Kraftfahrzeugscheinwerfern Hologramme zur Erzeugung von dreidimensionalen Bildern vorzusehen (siehe beispielsweise
US 2010/0302794 A1 ). Die Hologramme haben dabei keine Filterfunktion für eine vorbestimmte Lichtwellenlänge.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, in der auf einfache Weise Farbeffekte bei deren Betrieb erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug, wie z.B. einen PKW und gegebenenfalls auch einen LKW, vorgesehen. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, in dem eine oder mehrere Lichtquellen zur Emission von Licht und insbesondere Weißlicht vorgesehen sind, wobei die Beleuchtungsvorrichtung in deren Betrieb aus diesem Licht eine Lichtabstrahlung aus dem Gehäuse generiert. Die Lichtquellen können dabei unterschiedlich ausgestaltet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Lichtquellen zumindest teilweise durch LEDs und/oder Laserdioden realisiert.
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Sofern im Folgenden und insbesondere in den Patentansprüchen Wechselwirkungen zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und dem Kraftfahrzeug beschrieben werden, so ist dies immer dahingehend zu verstehen, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung in dem Kraftfahrzeug auftritt. Die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung, die eine entsprechende Wechselwirkung mit dem Kraftfahrzeug bzw. Bauteilen des Kraftfahrzeugs haben, sind somit derart ausgestaltet, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug hervorgerufen wird.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein oder mehrere Hologramme. Ein Hologramm im Sinne der Erfindung weist dabei Strukturen im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts auf, so dass bei Wechselwirkung des Hologramms mit sichtbarem Licht Interferenz- bzw. Beugungseffekte auftreten. Das oder die in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung verwendeten Hologramme sind dabei derart ausgestaltet und angeordnet, dass ein vorbestimmter Farbanteil aus zumindest einem Teil des Lichts, das von zumindest einer Lichtquelle der einen oder mehreren Lichtquellen stammt, herausgefiltert wird und ausschließlich in einen vorbestimmten Raumwinkelbereich aus dem Gehäuse abgestrahlt wird. Der Begriff des Herausfilterns des vorbestimmten Farbanteils ist dabei als Extraktion dieses Farbanteils zu verstehen, d.h. nach der Filterung ist nur noch der vorbestimmte Farbanteil vorhanden.
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Hologramme mit einer solchen vorbestimmten Abstrahlcharakteristik und Filterfunktion sind zwar an sich bekannt, werden jedoch erstmalig in einer Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs genutzt. Je nach Ausgestaltung können die Hologramme dabei Transmissionshologamme und/oder Reflexionshologramme sein. Unter einem vorbestimmten Farbanteil ist dabei ein Ausschnitt aus dem Spektrum des sichtbaren Lichts zu verstehen, wobei ein menschlicher Betrachter einen solchen Farbanteil in der Regel mit einer vorbestimmten Farbe verknüpft. Je nach Ausgestaltung kann der Farbanteil dabei z.B. ein blauer, roter, grüner, gelber, violetter oder auch anderer Farbanteil sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der vorbestimmte Farbanteil jedoch ein blauer Farbanteil.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass ansprechende farbliche Effekte auf einfache Weise mittels Hologrammen generiert werden können.
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Diese Effekte sind dabei nur aus bestimmten Raumwinkeln sichtbar, was es ermöglicht, auch etwaigen gesetzlichen Anforderungen im Hinblick auf die Abstrahlung von farbigem Licht Rechnung zu tragen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung eine Außenleuchte für ein Kraftfahrzeug. Vorzugsweise handelt es sich um einen Scheinwerfer und insbesondere einen Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs. Nichtsdestotrotz kann die Beleuchtungsvorrichtung gegebenenfalls auch in anderen Außenleuchten, wie z.B. einem Rücklicht, integriert sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass sich der vorbestimmte Raumwinkelbereich bei im Kraftfahrzeug eingebauter Beleuchtungsvorrichtung ab einem Neigungswinkel gegenüber der horizontalen Ebene von 45° oder mehr nach oben erstreckt. Hierdurch wird erreicht, dass der farbige Lichtanteil nur bei ausreichender Nähe eines Betrachters zum Kraftfahrzeug sichtbar wird. Auf diese Weise können gesetzliche Vorgaben für Beleuchtungsvorrichtungen und insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer berücksichtigt werden. Zum Beispiel darf gemäß solchen Vorgaben Scheinwerferlicht bei größerem Abstand vom Scheinwerfer keine farbigen Lichtanteile enthalten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der vorbestimmten Raumwinkelbereich derart festgelegt, dass bei im Kraftfahrzeug eingebauter Beleuchtungsvorrichtung der vorbestimmte Farbanteil durch einen Betrachter mit Bodenkontakt und mit Blickrichtung auf die Lichtabstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung wahrnehmbar und insbesondere ausschließlich wahrnehmbar ist, wenn sich die Augen des Betrachters in einem vorgegebenen Höhenbereich, der sich ab einem vorgegebenen Höhenschwellwert nach oben erstreckt, über dem Boden befinden und wenn die Augen des Betrachters einen horizontalen Abstand von der Beleuchtungsvorrichtung aufweisen, der einen vorgegebenen Abstandsschwellwert unterschreitet. Ein Betrachter mit Bodenkontakt ist ein Betrachter, der den Boden kontaktiert, auf dem sich das Kraftfahrzeug befindet (z.B. ein stehender oder sitzender Betrachter).
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Vorzugsweise liegt der vorgegebene Höhenschwellwert bei 1,5 m oder mehr, insbesondere bei 1,6 m. Demgegenüber liegt der vorgegebene Abstandsschwellwert bei 10 m oder weniger, insbesondere bei 5 m. In einer weiteren Variante erstreckt sich der vorgegebene Höhenbereich vom vorgegebenen Höhenschwellwert bis zu einer Höhe von 1,8 m.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein Hologramm im Innenraum und/oder auf der Innenseite des Gehäuses ausgebildet, vorzugsweise auf einer oder mehreren reflektierenden und/oder transmittierenden Oberflächen. Insbesondere können ein oder mehrere Hologramme auf einem oder mehreren Reflektoren und/oder einer oder mehreren Lichtscheiben und/oder einer oder mehreren Linsenoberflächen vorgesehen sein. Hier und im Folgenden ist der Begriff des zumindest einen Hologramms derart zu verstehen, dass es sich um ein einzelnes Hologramm handelt, sofern die Beleuchtungsvorrichtung nur ein einzelnes Hologramm umfasst, bzw. dass es sich um zumindest ein Hologramm und gegebenenfalls auch alle Hologramme von mehreren Hologrammen handelt, sofern die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Hologramme umfasst.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält die Beleuchtungsvorrichtung einen Lichtleiter, der eine erste Kante zum Einkoppeln von Licht zumindest einer Lichtquelle in den Lichtleiter, eine zweite Kante zum Austritt von eingekoppeltem Licht aus dem Lichtleiter sowie zwei sich zwischen der ersten und zweiten Kante erstreckende Seitenflächen umfasst, wobei zumindest ein Hologramm auf zumindest einer Seitenfläche und/oder auf der zweiten Kante ausgebildet ist. Die Seitenflächen des Lichtleiters sind vorzugsweise zumindest abschnittsweise gebogen und verlaufen vorzugsweise parallel zueinander.
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In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist zumindest ein Hologramm Bestandteil einer Leuchteinheit der Beleuchtungsvorrichtung, welche zur Generierung eines Tagfahrlichts dient. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der durch das Hologramm bewirkte Lichteffekt während eines Großteils der Betriebszeiten des Kraftfahrzeugs sichtbar bleibt. Vorzugsweise ist der oben beschriebene Lichtleiter, auf dessen zweiter Kante bzw. dessen Seitenflächen zumindest ein Hologramm ausgebildet ist, ein Bestandteil einer Leuchteinheit zur Generierung von Tagfahrlicht. Nichtsdestotrotz kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zumindest ein Hologramm auch Bestandteil einer Leuchteinheit der Beleuchtungsvorrichtung sein, welche zur Generierung eines Positionslichts und/oder Abblendlichts und/oder Fernlichts und/oder Abbiegelichts dient.
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Eine einfache Integration von Hologrammen in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wird in einer bevorzugten Variante dadurch erreicht, dass zumindest ein Hologramm einstückig mit einem Spritzgussbauteil ausgebildet ist, wobei das Spritzgussbauteil vorzugsweise ein Kunststoffbauteil ist. Somit kann während des Spritzgießens des Bauteils gleichzeitig das Hologramm gefertigt werden. Das Hologramm ist in diesem Fall vorzugsweise ein Prägehologramm.
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Um sehr ansprechende optische Effekte zu erreichen, ist in einer weiteren Variante zumindest ein Hologramm derart ausgestaltet, dass es im vorbestimmten Raumwinkelbereich ein dreidimensionales Bild generiert und somit von einem Betrachter als dreidimensionales Objekt wahrgenommen werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Variante ist zumindest ein Hologramm derart ausgestaltet, dass es im vorbestimmten Raumwinkelbereich als Logo und/oder als Schriftzug erscheint. Beispielsweise können besondere Ausstattungsvarianten bzw. der Fahrzeughersteller über das Logo oder den Schriftzug angezeigt werden.
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Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten dieser Beleuchtungsvorrichtung umfasst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Scheinwerfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht entlang der Linie L-L der 1, welche die Anordnung und Funktion der Hologramme verdeutlicht; und
- 3 eine Schnittansicht analog zu 2, welche eine modifizierte Anordnung der Hologramme wiedergibt.
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1 zeigt einen linken Fahrzeugscheinwerfer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Im Folgenden werden dabei nur Bauteile des Scheinwerfers beschrieben, welche für die Erfindung relevant sind. Der Scheinwerfer umfasst in an sich bekannter Weise ein Gehäuse 2, von dem ein Abschnitt ersichtlich ist, der ein Zwei-Komponenten-Spritzgussbauteil aus Kunststoff ist. Dieses Spritzgussbauteil umfasst einen schwarzen Rahmen, der die Oberseite und Unterseite des Bauteils beinhaltet und an dessen Vorderseite eine lichtdurchlässige Scheinwerferaußenscheibe 7 ausgebildet ist.
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Der Scheinwerfer der 1 umfasst zwei Leuchteinheiten 3 und 4, welche zur Generierung von Abblendlicht und Fernlicht vorgesehen sind. Der Aufbau dieser Leuchteinheiten ist an sich bekannt und wird deshalb nicht näher im Detail beschrieben. Vorzugsweise wird das Fernlicht über Laserlicht generiert. Jede der Leuchteinheiten 3 und 4 ist durch einen geschwungenen Tubus 5 bzw. 6 umgeben. Die Tuben 5 und 6 sind aus Kunststoff gefertigt und stellen Lichtleiter dar, um ein Tagfahrlicht zu generieren. Hierzu wird Licht von einer Hinterkante 5a bzw. 6a des jeweiligen Tubus 5 bzw. 6 in den Lichtleiter eingespeist und tritt aus der Vorderkante 5b bzw. 6b des jeweiligen Tubus 5 bzw. 6 aus, wie noch näher anhand von 2 und 3 erläutert wird. Das eingespeiste Licht ist LED-Licht, welches über einen weiteren Lichtleiter 8 (2) in die Hinterkante des jeweiligen Tubus eintritt. Der Auskoppelbereich des weiteren Lichtleiters erstreckt sich vorzugsweise entlang der gesamten Länge der Hinterkante des jeweiligen Tubus.
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Ein erfindungswesentliches Merkmal des Scheinwerfers der 1 besteht darin, dass Hologramme 9 auf der inneren und äußeren Seitenfläche der jeweiligen Tuben 5 und 6 vorgesehen sind. Diese Seitenflächen sind in 2 und 3 mit Bezugszeichen 12 bezeichnet. Die Hologramme 9 sind in 1 schematisch durch eine entsprechende Schraffur auf den Seitenflächen wiedergegeben. Die Hologramme zeichnen sich dabei durch die spezielle Eigenschaft aus, dass sie ausschließlich für den blauen Farbanteil der aus den Tuben austretenden Lichtstrahlen transmissiv sind und die Lichtstrahlen derart aus dem Scheinwerfer über die Außenscheibe 7 lenken, dass der blaue Lichtanteil nur in einem bestimmten Raumwinkelbereich für einen vor dem Scheinwerfer befindlichen Betrachter wahrnehmbar ist. Dabei ist der Raumwinkelbereich derart festgelegt, dass der blaue Lichtanteil auf jeden Fall ab einem Abstand des Betrachters von 10 m vom Fahrzeug in einer Höhe von 1 bis 2 m zum Boden des Fahrzeugs nicht sichtbar ist.
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In der hier beschriebenen Ausführungsform ist der blaue Farbanteil bei einem Abstand des Betrachters von weniger als 5 m zum Fahrzeug mit einer Augenhöhe zwischen 1,6 und 1,8 m sichtbar. Auf diese Weise werden gesetzliche Vorgaben erfüllt, wonach ein Scheinwerfer in bestimmte Raumwinkelbereiche nur Weißlicht abstrahlen darf. Nichtsdestotrotz kann mit Hilfe der Hologramme eine aus bestimmten Raumwinkeln erkennbare Blaulichtinszenierung erreicht werden, wodurch beispielsweise auf besondere Ausstattungsmerkmale des Scheinwerfers, wie z.B. auf Laserlicht, hingewiesen werden kann.
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2 zeigt nochmals im Schnitt entlang der Linie L-L den Aufbau des äußeren Tubus 6 des Tagfahrlichts aus 1. Aus 2 wird insbesondere der bereits oben erwähnte Lichtleiter 8 ersichtlich, der benachbart zur Hinterkante 6a des geschwungenen Tubus 6 angeordnet ist. Aus 2 erkennt man ferner eine schraffiert angedeutete Lichtquelle 10, welche außerhalb der Schnittebene der 2 am oberen Ende des Lichtleiters 8 positioniert ist und Weißlicht in den Lichtleiter 8 einspeist. Das aus dem Lichtleiter 8 ausgekoppelte Licht ist durch gestrichelte Pfeile P angedeutet, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige dieser Pfeile mit diesem Bezugszeichen versehen sind. Das ausgekoppelte Licht tritt über die Hinterkante 6a in den Tubus 6 ein und wechselwirkt mit den Hologrammen 9 auf der inneren und äußeren Seitenfläche 12 des Tubus. Wie man erkennt, wird ein Teil des Weißlichts an den Seitenflächen 12 reflektiert und gelangt über die Vorderkante 6b aus dem Tubus 6. An der Vorderkante befinden sich dabei mehrere plankonvexe Linsen 11, welche die austretenden Lichtstrahlen bündeln und aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise mit diesem Bezugszeichen versehen sind.
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Die Hologramme 9 auf den Seitenflächen 12 sind derart ausgestaltet, dass von dem Licht, welches nicht an den Seitenflächen reflektiert wird, nur der blaue Spektralbereich durchgelassen wird und das restliche Spektrum absorbiert bzw. durch Interferenz ausgelöscht wird. Diese blaue Lichtabstrahlung ist über durchgezogene Pfeile angedeutet, welche aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise mit dem Bezugszeichen P' versehen sind. Die Hologramme bewirken dabei eine Ablenkung der Lichtstrahlen des blauen Lichts derart, dass diese nur in den oben beschriebenen vorbestimmten Raumwinkelbereich fallen. Die Hologramme ermöglichen somit eine bestimmte Lichtablenkung sowie eine Filterung des transmittierten Lichts. Die Realisierung einer solchen Filter- und Ablenkungsfunktion durch ein Hologramm ist dem Fachmann bekannt und kann durch die geeignete Überlagerung mehrerer Interferenzmuster bzw. Interferenzgitter erreicht werden. Die Hologramme können z.B. als Prägehologramme realisiert werden.
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3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der 2. Der Aufbau dieser Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der 2 mit dem einzigen Unterschied, dass weitere Hologramme 9 auch auf der vorderen Kante 6b vorgesehen sind, welche die Lichtaustrittsfläche des Tubus 6 darstellt. Mit anderen Worten wird ein Teil der plankonvexen Linsen 11 durch Hologramme ersetzt, wobei die Hologramme wiederum nur in den vorbestimmten Raumwinkelbereich abstrahlen und den blauen Farbanteil des darauf fallenden Lichts herausfiltern bzw. extrahieren. Dabei kommt es nur zu einer geringen Beeinflussung der Primärlichtfunktion, d.h. im vorliegenden Fall der Funktion des Tagfahrlichts. In Analogie zu den Hologrammen auf der Seitenfläche können die Hologramme auf der Kante 6b z.B. durch Einprägen ausgebildet werden.
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Die oben beschriebene Ausführungsform wurde anhand der Ausbildung von Hologrammen an geschwungenen Tuben eines Tagfahrlichts beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern die Hologramme können auch an anderen Positionen innerhalb des Scheinwerfers vorgesehen sein. Insbesondere können hierfür interne Flächen, wie Reflektoren, Lichtscheiben, Linsenoberflächen, oder das Gehäuse des Scheinwerfers genutzt werden. Darüber hinaus können entsprechende Hologramme nicht nur für ein Tagfahrlicht, sondern auch für andere Lichtfunktionen, wie z.B. Begrenzungslicht, Abblendlicht oder Fernlicht, vorgesehen sein.
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Ebenso können die Hologramme auch in anderen Beleuchtungsvorrichtungen als Scheinwerfer integriert sein, wie z.B. in Heckleuchten oder anderen Außenleuchten. Entscheidend ist lediglich, dass durch die Hologramme sichergestellt wird, dass ein bestimmter Farbanteil des Lichts nur in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich abstrahlt, so dass gesetzliche Anforderungen erfüllt werden.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird durch die Ausbildung von Hologrammen in einer Beleuchtungsvorrichtung bzw. einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eine Farbinszenierung erreicht, die von einem Betrachter nur aus bestimmten Blickwinkeln und ausreichender Nähe zum Kraftfahrzeug wahrnehmbar ist. Hierdurch kann ein ansprechendes Design erreicht werden, welches gegebenenfalls auch an Kundenwünsche angepasst sein kann. In einer Ausgestaltung kann durch die Hologramme auf bestimmte Ausstattungsvarianten des Kraftfahrzeugs hingewiesen werden. Insbesondere können die Hologramme in der Form von Schriftzügen oder Logos aufgebracht werden, mit denen z.B. auf ein Ausstattungsmerkmal bzw. den Kraftfahrzeugsteller hingewiesen wird. Das Logo bzw. der Schriftzug kann durch das entsprechende Hologramm gegebenenfalls auch als dreidimensionales Bild generiert werden, wodurch eine Tiefenwirkung im Raum entsteht.
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Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Hologramme ermöglichen eine größere Freiheit in der Designgestaltung von Beleuchtungsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, wobei auf unschöne, störende Optiken, wie Prismen bzw. Linsen, oder Verprägungen zur Umlenkung des Lichts verzichtet wird. Dennoch werden durch die Hologramme entsprechende gesetzliche Anforderungen an die Lichtabstrahlung erfüllt, ohne dass unerwünschte optische Elemente, wie z.B. Blenden, im Kraftfahrzeug montiert werden müssen. Die Hologramme können darüber hinaus kostengünstig gefertigt werden. Zum Beispiel können sie gleichzeitig beim Spritzgießen von Kunststoffbauteilen in deren Oberfläche integriert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frontscheinwerfer
- 2
- Gehäuse
- 3,4
- Leuchteinheiten
- 5,6
- Tuben
- 5a, 6a
- Hinterkanten der Tuben
- 5b, 6b
- Vorderkanten der Tuben
- 7
- Scheinwerferaußenscheibe
- 8
- Lichtleiter
- 9
- Hologramme
- 10
- Lichtquelle
- 11
- plankonvexe Linsen
- 12
- Seitenflächen der Tuben
- P, P'
- Pfeile
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0302794 A1 [0003]
