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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Innenraum eines Fahrzeugs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Beleuchtungsvorrichtung für einen Innenraum eines Fahrzeugs mit wenigstens einer Lichtquelle wie beispielsweise einer oder mehrerer LEDs oder OLEDs sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird die Fahrzeuginnenbeleuchtung in der Regel über Lichtquellen gewährleistet, die im Deckenbereich des Fahrzeugs positioniert sind.
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So beschreibt beispielsweise die
DE 10 2016 215 593 A1 ein System zum Beleuchten eines Innenraums eines Fahrzeugs, in welchem zumindest eine Sitzposition definiert ist. Das System umfasst eine Helligkeits-Erfassungseinheit, mit welcher eine Umgebungshelligkeit erfassbar ist, und eine Beleuchtungseinheit, die sich über einen Bereich oberhalb der Sitzposition erstreckt und mit welcher eine diffuse Lichtemission erzeugbar ist. Die diffuse Lichtemission weist einen Beleuchtungsparameter auf, der in Abhängigkeit von Steuersignalen einer Steuereinheit einstellbar ist.
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Es ist bekannt, dass Licht im Wellenlängenbereich von 460 nm einen Einfluss auf die Stärke der Sekretion von Melatonin in den Blutkreislauf der Menschen hat. Über diese Sekretion wird beispielsweise der circadiane Rhythmus geregelt. Dabei unterdrückt bzw. regelt Licht die Produktion des Melatonins, wobei bei zu wenig Licht die Zirbeldrüse zur Produktion von Melatonin angeregt wird.
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Durch die übliche Position der Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeuginnenraum und die damit verbundene Abstrahlrichtung des Lichts besteht die Gefahr, dass ein großer Teil des Lichts die Ganglienzellen im Auge nicht erreicht. Im Innern des Fahrerhauses eines LKWs können beispielsweise gerade einmal 10 % der Lichtstärke gegenüber der Außenhelligkeit vorliegen, wodurch die Produktion von Melatonin angeregt werden kann.
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In der Gebäudetechnik sowie bei der Ausstattung von Kliniken gibt es beispielsweise technologische Lösungen, mit welchen eine höhere Lichtausbeute in einem benötigten Bereich erzielt werden kann.
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Eine Anordnung zur Beleuchtung eines zum Aufenthalt von Menschen bestimmten Raumes ist in der
DE 10 2005 027 262 A1 gezeigt. Dabei werden zwei Lichtquellen, die Lichtkomponenten mit unterschiedlichen Farbtemperaturen erzeugen, eingesetzt, wobei die Abstrahlfläche für die zweite Lichtkomponente mindestens doppelt so groß ist wie die Abstrahlfläche für die erste Lichtkomponente sowie diffus abstrahlend ausgebildet ist. Die zweite Lichtkomponente wird derart abgestrahlt, dass sie einen vertikalen Wandbereich beleuchtet, welcher sich zumindest oberhalb der Augenhöhe eines Menschen befindet. Dabei kann ein Sekundärreflektor mit der zweiten Lichtkomponente bestrahlt werden.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Innenraum eines Fahrzeugs, insbesondere das Fahrerhaus eines LKWs, zu schaffen, mit welcher eine Tageslichtergänzung ausgebildet und die Effizienz des abgestrahlten Lichts gesteigert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Den Kern der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung bildet wenigstens ein Reflektionselement, das in einer Position getrennt von der Lichtquelle im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist.
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Das Reflektionselement kann prinzipiell eine beliebige Geometrie aufweisen und ist bevorzugt als im Wesentlichen ebenes, d.h. zweidimensionales, Element ausgebildet. Das Reflektionselement kann beispielsweise eine kreisförmige, elliptische, vieleckige, rechteckige oder quadratische Geometrie aufweisen. Ebenso sind Kombinationen derartiger Geometrien oder auch eine Freiform möglich. Bevorzugt kann das Reflektionselement auf eine Oberfläche im Innenraum des Fahrzeugs aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt, werden. Es ist ebenso denkbar, das Reflektionselement in die Oberfläche des Innenraums zu integrieren. All dies ermöglicht es, das Reflektionselement an das Design des Innenraums anzupassen oder in das Design zu integrieren.
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Bevorzugt wird das Licht der Lichtquelle gebündelt und ausgerichtet. Über die Lage und Ausrichtung der Lichtquelle kann das Licht gezielt auf das Reflektionselement abgestrahlt werden, wobei das Licht durch Reflektion der Strahlen in diesem Reflektionselement in den wirksamen Bereich der Netzhaut gelangt. Um beispielsweise die menschliche Konzentration zu steigern, sollten die Fotorezeptoren auf der Netzhaut erreicht werden, welche empfänglich für Licht mit hohen Blauanteilen sind. Diese Fotorezeptoren können besonders gut erreicht werden, wenn Licht in einem Winkel zwischen ca. 0° und 45° bezüglich einer horizontalen Achse durch die Netzhaut bzw. Pupille auftrifft, wobei 0° die horizontale Achse und 45° einen Winkel nach oben bezüglich der horizontalen Achse beschreibt. Trifft das Licht in einem derartigen Winkel auf, kann die höchste Ausbeute an melantopisch wirksamen Licht erreicht werden, welches eine Tageslichtergänzung darstellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Licht der wenigstens einen Lichtquelle derart abgestrahlt und durch das wenigstens eine Reflektionselement reflektiert, dass keine Lichtstrahlen der Lichtquelle von unten nach oben in die Augen des Fahrers eintreten können, um mögliche Blendungen zu vermeiden. Insbesondere sind alle von der wenigstens einen Lichtquelle abgestrahlten und vom Reflektionselement reflektierten Lichtstrahlen frei von einer aufwärts gerichteten Komponente und weisen vorteilhaft alle eine nach unten gerichtete Komponente auf.
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Durch die erfindungsgemäße Reflektion des Lichts kann eine hohe wirksame Lichtausbeute erzielt werden, wobei durch die meist fest vorgegebene Lage der Lichtquellen im Fahrzeug bedingte Verluste von wirksamer Lichtstrahlung insbesondere bei HCL-Leuchten (Human Centric Lighting) weitgehend vermieden werden können.
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Die Lichtquelle kann beispielsweise aus einer oder einer Mehrzahl von LEDs ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von LEDs nebeneinander und/oder hintereinander als eine Leuchte angeordnet sein und auf einen gemeinsamen Punkt auf einem Reflektionselement ausgerichtet werden. Jede einzelne LED kann dabei genau ausgerichtet sowie positioniert werden. Des Weiteren kann eine Mehrzahl von LEDs auf jeweils getrennt voneinander ausgebildete Reflektionselemente ausgerichtet sein. In allen Fällen liegt das Reflektionselement außerhalb der Leuchte mit der oder den Lichtquellen und beabstandet zu der Leuchte, in welcher die Lichtquellen angeordnet sind. Die Beleuchtungsvorrichtung ist folglich wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei ein Teil durch die Leuchte und der andere Teil durch das Reflektionselement gebildet werden.
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Bevorzugt kann das Reflektionselement auf einen Wirkungsbereich der Augen eines Fahrers des Fahrzeugs ausgerichtet sein und das Licht in diesen Wirkungsbereich reflektieren. Der Wirkungsbereich liegt dabei bevorzugt in einer Position, in der sich der Fahrer in einer Sitzposition auf einem Fahrersitz befindet und ist somit durch einen vorgegebenen Fahrerplatz, der auch verstellbar sein kann, bestimmt. Bevorzugt kann der Wirkungsbereich durch den Bereich beschrieben werden, in welchem bei einem Fahrer die Fotorezeptoren für Licht mit hohen Blauanteilen angesprochen werden. Der Wirkungsbereich liegt bevorzugt im Innenraum unterhalb der Position, in welcher das Reflektionselement angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Lichtquelle in einer Position oberhalb des Reflektionselements angeordnet sein und das Reflektionselement kann das Licht in eine Position unterhalb des Reflektionselements reflektieren. Bevorzugt wird die Position eines Fahrers eines LKWs bzw. ein Fahrerplatz oder ein Teil eines Fahrerplatzes im Innenraum eines Fahrerhauses eines LKWs mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ausgeleuchtet, wobei die Beleuchtungsvorrichtung eine Tageslichtergänzung ausbildet. Dabei bildet insbesondere ein Innenraum eines Fahrerhauses eines LKWs oberhalb der Sitzposition des Fahrers genügend Platz, um die Beleuchtungsvorrichtung dort zu platzieren und die Sitzposition des Fahrers auszuleuchten. Der Wirkungsbereich der Augen des Fahrers liegt dabei bevorzugt unterhalb der Position, in der das Reflektionselement angeordnet ist.
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Günstig ist, wenn die wenigstens eine Lichtquelle mit ihrer Abstrahloberfläche dem Reflektionselement zugewandt ist. Beispielsweise ist die wenigstens eine Lichtquelle auf einem schräg am Dachhimmel oder einer Grundplatte angeordneten Träger vorgesehen, sodass die Abstrahloberfläche der Lichtquelle dem Reflektionselement unmittelbar zugewandt ist. Es können auch mehrere Träger vorgesehen sein. Je Träger kann eine einzige Lichtquelle vorgesehen sein oder es sind mehrere entsprechende Lichtquellen je Träger vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsform können Lichtquellen mit verschiedenen Farbtemperaturen, insbesondere je Träger, vorgesehen sein.
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Insbesondere ist die wenigstens eine Lichtquelle eine melantopisch wirksame Lichtquelle, sodass langfristig die Gesundheit, das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit des Fahrers oder auch weiterer Insassen des Fahrzeugs erhalten bzw. gesteigert werden können. Dazu wird insbesondere Licht mit hohem Blauanteil abgestrahlt. Bevorzugt strahlt die wenigstens eine melantopisch wirksame Lichtquelle Licht der Wellenlänge von 460 nm aus. Durch die Erfindung kann dabei die Effizienz von HCL-Leuchten verbessert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein optisches System an der Lichtquelle angeordnet ist und das Licht auf das Reflektionselement ausrichtet und/oder bündelt, wobei eine Bündelung des Lichts beispielsweise mittels zumindest einer Linse erfolgen kann. Werden mehrere einzelne Lichtquellen, beispielsweise LEDs, eingesetzt, so kann vor jeder dieser Lichtquellen zumindest eine Linse angeordnet werden, sodass jeder einzelne Lichtstrahl bzw. das Licht aus jeder einzelnen Lichtquelle separat gebündelt sowie auf das Reflektionselement ausgerichtet werden kann.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorsehen sein, dass die Lichtquelle in einem Deckenbereich im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist. Beispielsweise kann die Lichtquelle oberhalb des Kopfbereichs eines Fahrers am Dachhimmel angeordnet sein und Licht in Richtung eines Frontbereichs des Innenraums abstrahlen. Dies ist insbesondere bei LKWs von Vorteil, da dort eine hohe Raumhöhe innerhalb des Fahrerhauses gegeben ist und damit ein benötigter Einbauraum und Strahlungsraum zur Verfügung steht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Reflektionselement in einem Frontbereich im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Der Frontbereich ist in Fahrtrichtung gesehen ein Bereich vor einem Fahrerplatz. Ist die Lichtquelle beispielsweise in einem Deckenbereich angeordnet, so kann von dort das Licht auf das Reflektionselement in dem Frontbereich abgestrahlt werden, und von dort nach hinten und insbesondere unten in einen Wirkungsbereich der Augen eines Fahrers, d. h. in einer Sitzposition des Fahrers, reflektiert werden. Ein Fahrer wird dadurch nicht direkt geblendet, jedoch mit ausreichend Licht versorgt. Insbesondere wird das Licht dadurch derart reflektiert, dass es auf die unten liegenden Ganglienzellen auftrifft.
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Das Reflektionselement kann gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine geprägte Folie umfassen oder durch diese gebildet werden, die transparent oder semitransparent und/oder bedampft ist und/oder Mikrospiegel aufweist. Dadurch kann besonders leicht eine vorgegebene Struktur auf die Oberfläche des Reflektionselements aufgebracht werden, sodass eine Ausrichtung des auftreffenden Lichts auf eine definierte Zielfläche, insbesondere auf die melantopisch wirksamen Fotorezeptoren im Auge, erreicht werden kann. Eine transparente oder teiltransparente Ausbildung hat ebenso designtechnische Vorteile, da eine kaum sichtbare Ausbildung des Reflektionselements im Innenraum erreicht werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Reflektionselement Mikrospiegel aufweisen, welche insbesondere durch eine Ausbildung der Prägung als berechnete sowie ausgerichtete Mikrospiegel erreicht werden können. Dadurch kann ebenso die Ausrichtung des reflektierten Lichts auf eine genau definierte Zielfläche erreicht werden. Die Zielfläche kann flächenmäßig auf übliche Perzentilwerte ausgelegt sein.
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Bevorzugt ist das Reflektionselement frei von weißen Flächen. Dies kann durch eine entsprechend dichte Bestrahlung mit den Lichtquellen erreicht werden und/oder durch die Gestaltung des Reflektionselementes.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Fahrzeug ein LKW sein, sodass eine erhöhte Lichtstärke innerhalb des Fahrerhauses des LKWs und dadurch eine erhöhte Konzentration sowie Leistungsfähigkeit des Fahrers erreicht werden kann. Insbesondere kann dabei die hohe Raumhöhe des Fahrerhauses ausgenutzt werden. Wird beispielsweise die wenigstens eine Lichtquelle in einem Deckenbereich am Dachhimmel angeordnet, kann das wenigstens eine Reflektionselement in einem Frontbereich im Innenraum des Fahrerhauses angeordnet werden, der ausreichend weit oberhalb der Kopfhöhe des Fahrers liegt. Das Reflektionselement kann beispielsweise auf einem Deckel eines für Stauraum vorgesehenen Faches angeordnet sein, wobei das Fach oberhalb der Kopfhöhe einer sitzenden Position des Fahrers des LKWs liegt. Licht kann dann beispielsweise von der Lichtquelle, die am Dachhimmel angeordnet ist, auf das darunter sowie weiter vorne angeordnete Reflektionselement abgestrahlt werden, und von dort auf einen darunter sowie rückversetzt liegenden Wirkungsbereich der Augen eines Fahrers reflektiert werden. Es können dabei mehrere Lichtquellen sowie mehrere einzelne Reflektionselemente eingesetzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zumindest eine weitere Lichtquelle vorgesehen sein, die nicht auf das Reflektionselement ausgerichtet ist. Diese weitere Lichtquelle kann als Innenlicht dienen und muss keinen derartigen melantopischen Effekt erzielen. Die Lichtquelle kann beispielsweise direkt von einem Deckenbereich des Fahrzeugs vertikal nach unten abstrahlen und ein gewöhnliches Innenlicht für den Innenraum des Fahrzeugs ausbilden. Beispielsweise können mehrere Lichtquellen für das Innenlicht sowie mehrere Lichtquellen zur Tageslichtergänzung, die auf zumindest ein Reflektionselement ausgerichtet sind, abwechselnd oder nebeneinander angeordnet sowie als eine gemeinsame Leuchte ausgebildet sein. Eine derartige Leuchte kann in einen Deckenbereich im Innenraum angeordnet werden.
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Weitere mögliche Details und Vorteile der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung von Ausführungsbeispielen und den Figuren.
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Dabei zeigen:
- 1 eine mögliche Anordnung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
- 2 eine mögliche Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung;
- 3 eine mögliche Ausgestaltung des Reflektionselements.
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In der Darstellung der 1 ist eine Anordnung einer möglichen ersten Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 1 zu erkennen. Die Beleuchtungseinrichtung 1 ist in einer Fahrerkabine/einem Fahrerhaus eines LKWs 10 angeordnet und weist zumindest eine Lichtquelle 2 sowie zumindest ein Reflektionselement 3 auf. Die Lichtquelle 2 ist in einem Deckenbereich 8 im Innenraum 4 des LKWs 10 am Dachhimmel angeordnet. Das Reflektionselement 3 befindet sich in einem Frontbereich 11 im Innenraum 4 und ist in einer Position unterhalb der Lichtquelle 2 angeordnet. Dadurch kann Licht 5, das von der Lichtquelle 2 abgestrahlt und in Richtung Reflektionselement 3 ausgerichtet sowie gebündelt wird, in einen Wirkungsbereich 6 der Augen eines Fahrers des LKWs 10 reflektiert werden. 1a zeigt die Anordnung in einer Seitenansicht des LKWs 10 bzw. in einer Schnittdarstellung durch ein Fahrerhaus eines LKWs 10. 1b zeigt die zugehörige Ansicht von oben in das Fahrerhaus des LKWs 10, wobei in dieser Darstellung die Lichtquelle 2 ebenso in dem Deckenbereich 8 am Dachhimmel angeordnet ist.
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Eine Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 1 ist in 2 dargestellt. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst mehrere Lichtquellen 2 sowie einem Reflektionselement 3. Dieselben Bauteile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen, sodass hierauf im Detail nicht weiter eingegangen werden muss.
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Beispielsweise sind die einen melantopischen Effekt erzielenden Lichtquellen 2 zur Tageslichtergänzung auf schräg am Dachhimmel oder einer Grundplatte angeordneten Trägern vorgesehen, sodass diese Lichtquellen 2 unmittelbar dem Reflektionselement 3 zugewandt sind. Je Träger kann eine einzige solche Lichtquelle 2 vorgesehen sein oder es sind mehrere entsprechende Lichtquellen 2 je Träger vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsform können Lichtquellen 2 mit verschiedenen Farbtemperaturen, insbesondere je Träger, vorgesehen sein.
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Jeder Lichtquelle 2 oder jeweils mehreren Lichtquellen 2 ist dabei eine Linse 13 zugeordnet, sodass das Licht jeder einzelnen Lichtquelle 2 optimal gebündelt sowie auf das Reflektionselement 3 ausgerichtet werden kann. Jede Lichtquelle 2 kann beispielsweise aus einer oder mehreren LEDs ausgebildet sein. Das Reflektionselement 3 besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus einer geprägten Folie 9, die transparent oder auch semitransparente ausgebildet ist und bedampft sein kann.
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In der gezeigten Ausführungsform ist jeweils wenigstens eine weitere Lichtquelle 12 zwischen den Lichtquelle 2, insbesondere zwischen den Trägern, beispielsweise auf der Grundplatte, angeordnet, von welcher Licht zumindest auch vertikal nach unten abgestrahlt wird. Diese weitere Lichtquelle 12 dient als gewöhnliche Innenbeleuchtung des Innenraums eines Fahrzeugs, wie Beispielsweise eines LKWs 10, während jede Lichtquelle 2 zur Tageslichtergänzung dient. Beide Lichtquellen sind hier jedoch in einer gemeinsamen Leuchte angeordnet.
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Eine Ausführungsvariante des Reflektionselements 3 ist in 3 zu erkennen. Das Reflektionselement 3 ist durch eine geprägte Folie 9 ausgebildet, wobei dadurch eine beliebige Struktur auf die Folie aufgebracht werden kann. Insbesondere kann die Prägung derart ausgebildet sein, dass zuvor berechnete sowie ausgerichtete Mikrospiegel entstehen, welche das Licht auf eine genau definierte Zielfläche, insbesondere auf die melantopisch wirkende Fotorezeptoren im Auge eines Fahrers, ausrichten.
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Selbstverständlich lassen sich die beschriebenen Ausführungsvarianten der Beleuchtungsvorrichtung 1 in den 1 bis 3 auch untereinander kombinieren, sodass verschiedene Möglichkeiten entstehen, beispielsweise können verschieden geprägte Reflektionselemente sowie unterschiedliche Anordnungen der Lichtquelle kombiniert werden. Ebenso sind mehrteilige Reflektionselemente 3 denkbar, auf welche Licht 5 einer oder mehrerer Lichtquellen 2 ausgerichtet und von dort reflektiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016215593 A1 [0003]
- DE 102005027262 A1 [0007]
