DE102019119638A1 - Lighting device for vehicles - Google Patents

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Martin Mügge
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Hella GmbH and Co KGaA
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1) und einem Lichtleiter (2, 12), der eine Lichteinkoppelfläche (3, 13) zur Einkopplung von Licht der Lichtquelle (1) aufweist, der gegenüberliegende Flächen (4, 14) zur Totalreflexion des eingekoppelten Lichtes (5) in Lichtführungsrichtung (F) aufweist, der eine Lichtauskoppelfläche (6, 16) zur Auskopplung des eingekoppelten Lichtes (5) aufweist, der Auskoppelelemente (8) aufweist zur Umlenkung des eingekoppelten Lichtes (5), so dass das an der Lichtauskoppelfläche (6, 16) ausgekoppelte Licht eine vorgegebene Lichtsignatur erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (8) als diffraktiv-optische Auskoppelelemente ausgebildet sind und dass die Auskoppelelemente (8) an der Lichteinkoppelfläche (3, 13) und/oder an der Lichtauskoppelfläche (6, 16) und/oder an einer zu der Lichtauskoppelfläche (6, 16) gegenüberliegenden Fläche des Lichtleiters (2) angeordnet sind.The invention relates to a lighting device for vehicles with a light source (1) and a light guide (2, 12) which has a light coupling surface (3, 13) for coupling light from the light source (1), the opposite surfaces (4, 14) for Total reflection of the coupled-in light (5) in the light guide direction (F), which has a light coupling-out surface (6, 16) for coupling out the coupled-in light (5), the coupling-out elements (8) for deflecting the coupled-in light (5), so that the light decoupled on the light decoupling surface (6, 16) generates a predetermined light signature, characterized in that the decoupling elements (8) are designed as diffractive optical decoupling elements and that the decoupling elements (8) on the light coupling surface (3, 13) and / or on the light output surface (6, 16) and / or on a surface of the light guide (2) opposite the light output surface (6, 16).

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und einem Lichtleiter, der eine Lichteinkoppelfläche zur Einkopplung von Licht der Lichtquelle aufweist, der gegenüberliegende Flächen zur Totalreflexion des eingekoppelten Lichtes in Lichtführungsrichtung aufweist, der eine Lichtauskoppelfläche zur Auskopplung des eingekoppelten Lichtes aufweist, der Auskoppelelemente aufweist zur Umlenkung des eingekoppelten Lichtes, so dass das an der Lichtauskoppelfläche ausgekoppelte Licht eine vorgegebene Lichtsignatur erzeugt.The invention relates to a lighting device for vehicles with a light source and a light guide, which has a light coupling surface for coupling light from the light source, which has opposite surfaces for total reflection of the coupled light in the light guiding direction, which has a light coupling surface for coupling out the coupled light, which has coupling out elements for deflecting the coupled-in light so that the light coupled out at the light coupling-out surface generates a predetermined light signature.

Aus der DE 10 2014 104 756 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die im Wesentlichen aus einer Lichtquelle und einem derselben zugeordneten Lichtleiter besteht. Der Lichtleiter ist langgestreckt ausgebildet und weist an einer Schmalseite eine Lichteinkoppelfläche auf zur Einkopplung des Lichtes in den Lichtleiter. Ausgehend von der Lichteinkoppelfläche erstrecken sich gegenüberliegende Flächen des Lichtleiters, die zur Totalreflexion des Lichtes in Lichtführungsrichtung dienen. Eine dieser Flächen weist Auskoppelelemente auf, so dass auf sie treffendes eingekoppeltes Licht in Richtung der gegenüberliegenden Fläche umgelenkt wird, wobei es an der gegenüberliegenden Fläche in Hauptabstrahlrichtung ausgekoppelt wird. Die gegenüberliegende Fläche dient hierbei als Lichtauskoppelfläche. Das an der Lichtauskoppelfläche ausgekoppelte Licht dient zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtsignatur, beispielsweise Schluss- oder Bremslicht. Die Auskoppelelemente sind in einem Millimeterbereich dimensioniert. Auch wenn die Auskoppelelemente eine in Lichtführungsrichtung verlaufende Breite von 1 mm aufweisen, kann das menschliche Auge die Abfolge dieser Auskoppelelemente wahrnehmen. Der Betrachter muss somit die Abbildung einer optischen Struktur der Auskoppelelemente in Kauf nehmen.From the DE 10 2014 104 756 A1 a lighting device for vehicles is known which essentially consists of a light source and a light guide assigned to it. The light guide is elongated and has a light coupling surface on one narrow side for coupling the light into the light guide. Starting from the light coupling surface, opposite surfaces of the light guide extend, which are used for total reflection of the light in the direction of light guidance. One of these surfaces has coupling-out elements so that coupled-in light that hits it is deflected in the direction of the opposite surface, with it being coupled out on the opposite surface in the main emission direction. The opposite surface serves as a light decoupling surface. The light decoupled at the light decoupling surface is used to generate a predetermined light signature, for example a tail or brake light. The decoupling elements are dimensioned in a millimeter range. Even if the decoupling elements have a width of 1 mm running in the direction of light guidance, the human eye can perceive the sequence of these decoupling elements. The viewer must therefore accept the imaging of an optical structure of the decoupling elements.

Aus der DE 10 2017 117 392 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle und mehrere optische Einrichtungen aufweist, um eine vorgegebene Lichtsignatur zu erzeugen. Als Optikeinrichtungen sind Linsen, eine Lichtscheibe sowie Blenden vorgesehen. Die Lichtscheibe und die Blende sind in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet und weisen einen vorgegebenen Abstand zu der Lichtquelle bzw. den Lichtquellen zugeordneten Linsenelementen auf. Zur Streuung des Lichtes kann die Lichtscheibe diffraktiv-optische Elemente aufweisen. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass sie relativ viele unterschiedliche Optikelemente aufweist.From the DE 10 2017 117 392 A1 a lighting device for vehicles is known which has a light source and a plurality of optical devices in order to generate a predetermined light signature. Lenses, a light disk and screens are provided as optical devices. The lens and the diaphragm are arranged in close proximity to one another and are at a predetermined distance from the light source or lens elements assigned to the light sources. The light pane can have diffractive-optical elements to scatter the light. The disadvantage of the known lighting device is that it has a relatively large number of different optical elements.

Aus der DE 10 2017 124 296 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle sowie einen langgestreckten Lichtleiter umfasst. Der Lichtleiter weist eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche auf. An der Lichtauskoppelfläche sind als ein Hologramm ausgebildete diffraktive Auskoppelelemente angeordnet. Der Lichtleiter weist lediglich an einer Seite eine Totalreflexionsfläche auf, so dass das an der Totalreflexionsfläche reflektierte Licht unter einem vorgegebenen definierten gleichen Winkel zu dem Hologrammelement umgelenkt wird. In Abhängigkeit von den Lichtwinkeln können verschiedene Lichtsignaturen erzeugt werden. Zur Homogenisierung der Lichtauskoppelfläche wird das Hologramm nicht verwendet.From the DE 10 2017 124 296 A1 a lighting device for vehicles is known which comprises a light source and an elongated light guide. The light guide has a light input surface and a light output surface. Diffractive decoupling elements designed as a hologram are arranged on the light decoupling surface. The light guide has a total reflection surface only on one side, so that the light reflected on the total reflection surface is deflected at a predetermined, defined equal angle to the hologram element. Different light signatures can be generated depending on the light angles. The hologram is not used to homogenize the light output surface.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einem Lichtleiter derart weiterzubilden, dass insbesondere eine Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters im Betriebs- und Nichtbetriebszustand als eine homogene Fläche wahrgenommen wird, bei der eine Strukturierung von Optikelementen nicht oder kaum wahrnehmbar ist.The object of the present invention is to develop a lighting device for vehicles with a light guide in such a way that, in particular, a light decoupling surface of the light guide is perceived as a homogeneous surface in the operating and non-operating state, in which the structuring of optical elements is not or hardly noticeable.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente als diffraktiv-optische Auskoppelelemente ausgebildet sind und dass die Auskoppelelemente an der Lichteinkoppelfläche und/oder an der Lichtauskoppelfläche und/oder an einer zu der Lichtauskoppelfläche gegenüberliegenden Fläche des Lichtleiters angeordnet sind.To solve this problem, the invention in connection with the preamble of claim 1 is characterized in that the decoupling elements are designed as diffractive-optical decoupling elements and that the decoupling elements on the light coupling surface and / or on the light coupling surface and / or on an opposite to the light coupling surface Surface of the light guide are arranged.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein erfindungsgemäßer Lichtleiter infolge der Anordnung von diffraktiv-optischen Auskoppelelementen zur Umlenkung des in dem Lichtleiter eingekoppelten Lichtes zu einer homogen leuchtenden Lichtauskoppelfläche im Betriebszustand und Nichtbetriebszustand der Beleuchtungsvorrichtung führt. Die Auflösung der diffraktiv-optischen Auskoppelelemente ist so hoch, dass die optische Strukturierung für den Betrachter nicht erkennbar ist.The particular advantage of the invention is that a light guide according to the invention, due to the arrangement of diffractive-optical decoupling elements for deflecting the light coupled into the light guide, leads to a homogeneously luminous light output surface in the operating state and non-operating state of the lighting device. The resolution of the diffractive optical decoupling elements is so high that the optical structuring cannot be seen by the viewer.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Auskoppelelemente als diffraktiv-holografische Auskoppelelemente ausgebildet, die vorzugsweise mit einer jeweiligen Dimensionierung von kleiner als 0,1 mm versehen sind. Die optische Strukturierung ist somit aufgrund der geringen Auflösung des menschlichen Auges nicht erkennbar. Durch Nutzung wellenoptischer Eigenschaften des Lichtes kann bei der Berechnung der diffraktiv-holografischen Auskoppelelemente eine optimierte Auslegung dieser Optikstruktur hinsichtlich der gewünschten Lichtabstrahlung gewährleistet sein. Hierdurch lässt sich somit der Wirkungsgrad des Lichtleiters erhöhen.According to a further development of the invention, the coupling-out elements are designed as diffractive-holographic coupling-out elements, which are preferably provided with a respective dimension of less than 0.1 mm. The optical structuring is therefore not recognizable due to the low resolution of the human eye. By using wave-optical properties of the light, when calculating the diffractive-holographic decoupling elements, an optimized design of this optical structure with regard to the desired light emission can be guaranteed. This allows the efficiency of the light guide to be increased.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Auskoppelelemente jeweils eine sich aus einer Grundfläche erhebende vorzugsweise langgestreckte Erhabenheit in einem Bereich von 0,005 mm bis 0,5 mm und eine entlang der Fläche verlaufende Erstreckung (Breite) im Bereich von 0,01 mm bis 0,2 mm auf. Vorteilhaft können je nach zu erzeugender Lichtsignatur entsprechende Auskoppelelemente ausgeformt sein.According to a further development of the invention, the decoupling elements each have a preferably elongated protrusion rising from a base area in a range from 0.005 mm to 0.5 mm and an extension (width) running along the area in the range from 0.01 mm to 0.2 mm on. Depending on the light signature to be generated, corresponding decoupling elements can advantageously be formed.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Lichtleiter stabförmig ausgebildet, wobei die Dimensionierung der Auskoppelelemente auf einer der Lichteinkoppelfläche zugewandten Seite kleiner ist als auf einer der Lichteinkoppelfläche abgewandten Seite. Vorteilhaft kann hierdurch eine gleichmäßige homogene Ausleuchtung der Lichtauskoppelfläche bereitgestellt werden. Alternativ kann die Dimension der Lichtauskoppelelemente in Lichtführungsrichtung des Lichtleiters konstant sein, und zwar bei relativ kurzen Längen des Lichtleiters.According to a further development of the invention, the light guide is rod-shaped, the dimensions of the decoupling elements on a side facing the light coupling surface being smaller than on a side facing away from the light coupling surface. In this way, uniform, homogeneous illumination of the light coupling-out surface can advantageously be provided. Alternatively, the dimension of the light decoupling elements in the direction of the light guide of the light guide can be constant, specifically with relatively short lengths of the light guide.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Lichtleiter als ein plattenförmiger Lichtleiter (EdgeLight-Lichtleiter) ausgebildet. Hierbei wird das Licht auf der einen Seite eingekoppelt und auf der gegenüberliegenden vorderen Seite ausgekoppelt. Eine Totalreflexion erfolgt an gegenüberliegenden Flachseiten des Lichtleiters. Vorteilhaft kann der plattenförmige Lichtleiter eine vergleichsweise geringe Tiefe aufweisen. Diese Tiefe kann so klein sein bzw. der Lichtweg innerhalb des Lichtleiters so kurz sein, dass Lichtbündel benachbarter Lichtquellen sich erst nach Auskopplung aus dem Lichtleiter schneiden. Die Streuung durch die Auskoppelelemente ist so groß, dass an der Lichtauskoppelfläche ein heller Leuchtabschnitt direkt vor den Lichtquellen und ein dunkler Bereich in Höhe des Lichtleiters zwischen den beiden benachbarten Lichtquellen nicht in Erscheinung treten.According to a further development of the invention, the light guide is designed as a plate-shaped light guide (EdgeLight light guide). The light is coupled in on one side and out on the opposite front side. Total reflection occurs on opposite flat sides of the light guide. The plate-shaped light guide can advantageously have a comparatively small depth. This depth can be so small or the light path within the light guide can be so short that light bundles from adjacent light sources only intersect after they have been decoupled from the light guide. The scattering by the decoupling elements is so great that a bright light section directly in front of the light sources and a dark area at the level of the light guide between the two adjacent light sources do not appear on the light output surface.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die diffraktiv-optischen Auskoppelelemente an der Lichteinkoppelfläche des Lichtleiters angeordnet, so dass bereits das in den Lichtleiter eintretende Licht homogenisiert wird. An der Lichtauskoppelfläche kann eine weitere Homogenisierung, beispielsweise durch weitere diffraktiv-optische Auskoppelelemente, erfolgen.According to a preferred embodiment of the invention, the diffractive-optical coupling-out elements are arranged on the light coupling-in surface of the light guide, so that the light entering the light guide is already homogenized. Further homogenization can take place on the light coupling-out surface, for example by means of further diffractive-optical coupling-out elements.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem stabförmigen Lichtleiter,
  • 2a eine perspektivische Vorderansicht einer Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters gemäß 1 in einem zu der Lichteinkoppelfläche nahen Bereich A,
  • 2b eine perspektivische Vorderansicht einer Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters gemäß 1 in einem zu der Lichteinkoppelfläche fernen Bereich K,
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Lichtleiter, der an einer Lichtauskoppelfläche diffraktiv-optische Auskoppelelemente aufweist,
  • 4 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Lichtleiter, an dessen Lichteinkoppelfläche diffraktiv-optische Auskoppelelemente angeordnet sind,
  • 5a eine schematische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Lichtleiter geringer Tiefe nach dem Stand der Technik und
  • 5b eine schematische Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung mit einem plattenförmigen Lichtleiter großer Tiefe nach dem Stand der Technik.
Show it:
  • 1 a schematic side view of a lighting device with a rod-shaped light guide,
  • 2a a perspective front view of a light decoupling surface of the light guide according to 1 in an area close to the light coupling surface A. ,
  • 2 B a perspective front view of a light decoupling surface of the light guide according to 1 in an area remote from the light coupling surface K ,
  • 3 a schematic side view of a lighting device according to the invention with a plate-shaped light guide that has diffractive-optical decoupling elements on a light decoupling surface,
  • 4th a schematic side view of the lighting device according to the invention with a plate-shaped light guide, on whose light coupling surface diffractive-optical coupling-out elements are arranged,
  • 5a a schematic view of a lighting device with a plate-shaped light guide of small depth according to the prior art and
  • 5b a schematic representation of the lighting device with a plate-shaped light guide of great depth according to the prior art.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann im Front- und/oder Heckbereich des Fahrzeugs eingesetzt werden zur Erzeugung eines Schlusslicht-, Brems-, Fahrtrichtungsanzeige- oder Tagfahrlichtes als Lichtsignatur.A lighting device according to the invention for vehicles can be used in the front and / or rear area of the vehicle to generate a tail light, brake light, direction indicator or daytime running light as a light signature.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den 1 und 2a, 2b weist die Beleuchtungsvorrichtung im Wesentlichen eine Lichtquelle 1 sowie einen stabförmig, beispielsweise zylinderförmig oder im Querschnitt rechteckförmig ausgebildeten, langgestreckten Lichtleiter 2 auf. Der Lichtleiter 2 weist auf einer der Lichtquelle 1 zugewandten Stirnseite eine Lichteinkoppelfläche 3 auf. Die Lichteinkoppelfläche 3 dient zur Einkopplung eines von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichtes in den Lichtleiter 2. Der Lichtleiter 2 weist eine Mantelfläche 4 zur Totalreflexion eines eingekoppelten Lichtes 5 auf. Auf einer in Hauptabstrahlrichtung H des Lichtleiters 2 vorderen Seite ist die Mantelfläche 4 als eine Lichtauskoppelfläche 6 ausgebildet. Damit das eingekoppelte Licht 5 an der Lichtauskoppelfläche 6 austreten kann, sind auf einer gegenüberliegenden Seite der Lichtauskoppelfläche 6 angeordneten rückseitigen Mantelfläche 7 Auskoppelelemente 8 angeordnet. Trifft das eingekoppelte Licht 5 auf die Auskoppelelemente 8, wird dasselbe unter einen solch steilen Winkel zurück reflektiert, dass es nachfolgend an der gegenüberliegenden Seite, nämlich der Lichtauskoppelfläche 6, aus dem Lichtleiter 2 austritt. Die Auskoppelelemente 8 erstrecken sich durchgehend von der Lichteinkoppelfläche 3 bis zu einer gegenüberliegenden Stirnfläche 9 des Lichtleiters 2 und sind in der 1 strichliniert dargestellt.According to a first embodiment of the invention according to the 1 and 2a , 2 B the lighting device essentially comprises a light source 1 as well as a rod-shaped, for example cylindrical or rectangular cross-section, elongated light guide 2 on. The light guide 2 points to one of the light source 1 facing end face a light coupling surface 3 on. The light coupling surface 3 is used to couple one of the light sources 1 emitted light in the light guide 2 . The light guide 2 has a lateral surface 4th for total reflection of a coupled light 5 on. On one in the main radiation direction H of the light guide 2 front side is the lateral surface 4th as a light output surface 6th educated. So that the coupled light 5 at the light output surface 6th can emerge are on an opposite side of the light output surface 6th arranged rear lateral surface 7th Decoupling elements 8th arranged. Hits the coupled light 5 on the decoupling elements 8th , the same will be under such at a steep angle that it subsequently reflects on the opposite side, namely the light output surface 6th , from the light guide 2 exit. The decoupling elements 8th extend continuously from the light coupling surface 3 up to an opposite end face 9 of the light guide 2 and are in the 1 shown in dashed lines.

Nach der Erfindung sind die Auskoppelelemente 8 als diffraktiv-optische Auskoppelelemente 8 ausgebildet. Die Auskoppelelemente 8 bilden eine Strukturierung in einem Mikrometer- und/oder Nanometer-Bereich. Sie sind für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar.According to the invention, the decoupling elements 8th as diffractive optical decoupling elements 8th educated. The decoupling elements 8th form a structure in a micrometer and / or nanometer range. They are imperceptible to the human eye.

Wie aus den 2a und 2b ersichtlich ist, ist eine Anzahl der Auskoppelelemente 8 pro Lichtführungsweg in Lichtführung F des Lichtleiters 2 in einem der Lichteinkoppelfläche 3 zugewandten Bereich A des Lichtleiters 2 kleiner ausgebildet als die Anzahl derselben in einem der Lichteinkoppelfläche 3 abgewandten bzw. entfernten Bereich K des Lichtleiters 2.As from the 2a and 2 B can be seen is a number of the decoupling elements 8th per light guide path in light guide F. of the light guide 2 in one of the light coupling surfaces 3 facing area A. of the light guide 2 formed smaller than the number of same in one of the light coupling surface 3 away or distant area K of the light guide 2 .

In den 2a und 2b sind prismenförmige Auskoppelelemente 8 dargestellt. In dem zur Lichteinkoppelfläche 3 nahen Bereich A weisen benachbarte Auskoppelelemente 8 einen Abstand a in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise 0,1 mm, auf. In dem zur Lichteinkoppelfläche 3 abgewandten Endbereich B liegen die benachbarten Auskoppelelemente 8 direkt nebeneinander ohne Bildung eines Abstandes a.In the 2a and 2 B are prism-shaped decoupling elements 8th shown. In the one to the light coupling area 3 near area A. have neighboring decoupling elements 8th a distance a in a range from 0.05 mm to 0.2 mm, preferably 0.1 mm. In the one to the light coupling area 3 facing away from the end region B are the adjacent decoupling elements 8th directly next to each other without creating a gap a .

In dem Bereich A weisen die Auskoppelelemente 8 eine quer zu einer Grundfläche der rückseitigen Mantelfläche 7 herausragende Erhabenheit E in einem Bereich von 0,005 mm bis 0,010 mm, vorzugsweise 0,008 mm, auf. Eine in Lichtführung F verlaufende Breite B1 der Auskoppelelemente 8 liegt in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,03 mm, vorzugsweise 0,02 mm.In that area A. show the decoupling elements 8th one transverse to a base of the rear lateral surface 7th outstanding grandeur E. in a range from 0.005 mm to 0.010 mm, preferably 0.008 mm. One in lighting F. running width B1 the decoupling elements 8th is in a range from 0.01 mm to 0.03 mm, preferably 0.02 mm.

In dem zur Lichteinkoppelfläche 3 entfernten Bereich K ist die Dimensionierung der Auskoppelelemente 8 größer als in dem Bereich A. Denn in dem Bereich K weisen die Auskoppelelemente eine Erhabenheit E2 im Bereich von 0,03 mm bis 0,05 mm, vorzugsweise 0,039 mm, auf. Ferner weisen die Auskoppelelemente 8 in dem Bereich K eine Breite B2 im Bereich von 0,05 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise 0,1 mm, auf. In the one to the light coupling area 3 distant area K is the dimensioning of the decoupling elements 8th larger than in the area A. . Because in that area K the decoupling elements have a protrusion E2 in the range from 0.03 mm to 0.05 mm, preferably 0.039 mm. Furthermore, the decoupling elements 8th in that area K a width B2 in the range from 0.05 mm to 0.2 mm, preferably 0.1 mm.

Vorzugsweise nimmt die Dimension der Auskoppelelemente 8 vom Bereich A in Richtung des Bereichs K kontinuierlich zu. Alternativ kann die Dimension der Lichtauskoppelelemente 8 in Lichtführungsrichtung F des Lichtleiters 2 konstant sein, wenn der Lichtleiter 2 eine relativ kurze Länge aufweist..Preferably the dimension of the decoupling elements increases 8th from the area A. towards the area K continuously to. Alternatively, the dimension of the light decoupling elements 8th in the direction of light guidance F. of the light guide 2 be constant when the light guide 2 has a relatively short length ..

Die Auskoppelelemente 8 werden mittels eines Belichtungsverfahrens, beispielsweise UV-Lithographie, Laser-Interferenz-Lithographie oder Laser-Direkt-Belichtung in eine photosensitive Lackschicht eingebracht. Von diesem optischen Master können dann Abformungen gemacht werden, die als galvanische Werkzeugeinsätze in ein Formwerkzeug einer Spritzgießmaschine eingebracht werden. Die Abformung weist eine diffraktiv-holografische Profilierung auf. Der Lichtleiter 2 kann durch Spritzgießen hergestellt werden, wobei im gleichen Prozessschritt die Auskoppelelemente 8 an der rückseitigen Mantelfläche 7 ausgeformt werden.The decoupling elements 8th are introduced into a photosensitive lacquer layer by means of an exposure process, for example UV lithography, laser interference lithography or laser direct exposure. Impressions can then be made from this optical master, which are then introduced as galvanic tool inserts into a mold of an injection molding machine. The impression has a diffractive holographic profile. The light guide 2 can be produced by injection molding, with the decoupling elements in the same process step 8th on the rear lateral surface 7th be shaped.

Die Auskoppelelemente 8 bilden eine vergleichsweise kleine Optikstruktur, die im unbeleuchteten Zustand (Nichtbetriebszustand) des Lichtleiters 2 wie eine diffuse Fläche wirken. Im Betriebszustand des Lichtleiters 2 bildet die Lichtauskoppelfläche 6 eine homogene Leuchtfläche.The decoupling elements 8th form a comparatively small optical structure, which in the non-illuminated state (non-operational state) of the light guide 2 act like a diffuse surface. In the operating state of the light guide 2 forms the light output surface 6th a homogeneous light surface.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform können die Auskoppelelemente 8 auch ausschließlich an der Lichtauskoppelfläche 6 angeordnet sein.According to an alternative embodiment not shown, the decoupling elements 8th also exclusively on the light output surface 6th be arranged.

Nach einer weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Auskoppelelemente 8 an der rückseitigen Mantelfläche 7 und an der Lichtauskoppelfläche 6 angeordnet sein. Dies ist abhängig von der zu erzeugenden Lichtsignatur.According to a further alternative embodiment of the invention, not shown, the decoupling elements 8th on the rear lateral surface 7th and on the light output surface 6th be arranged. This depends on the light signature to be generated.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 3 ist ein Lichtleiter 12 als plattenförmiger oder flächenförmiger Lichtleiter 12 ausgebildet, der gegenüberliegende Flachseiten 14 aufweist, an denen eingekoppeltes Licht 5 so totalreflektiert wird, dass es in Lichtführungsrichtung F weitergeleitet wird. An einer ersten Schmalseite des Lichtleiters 12 ist eine Lichteinkoppelfläche 13 angeordnet, an der von der Lichtquelle 1 abgestrahltes Licht in den Lichtleiter 12 eingekoppelt wird. Eine den Lichtquellen 1 abgewandte Schmalseite des Lichtleiters 12 ist als eine Lichtauskoppelfläche 16 ausgebildet, an der das eingekoppelte Licht 5 in Hauptabstrahlrichtung H ausgekoppelt wird. Der Lichtleiter 12 ist relativ flach ausgebildet, das bedeutet, dass der Abstand der gegenüberliegenden Flachseiten 14 kleiner ist als der Abstand zwischen der Lichteinkoppelfläche 13 und der Lichtauskoppelfläche 16. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind die Auskoppelelemente 8 an der Lichtauskoppelfläche 16 angeordnet. Sie weisen eine Erhabenheit E (Erstreckung senkrecht zur Grundfläche) bezüglich einer Grundfläche der Lichtauskoppelfläche 16 auf, die im Bereich von 0,005 mm bis 0,05 mm reicht und eine Breite B (Erstreckung parallel zur Grundfläche), die in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,02 mm reicht. Vorzugsweise sind die Auskoppelelemente 8 gleich verteilt über die Lichtauskoppelfläche 16 angeordnet, d. h. mit einem geringen Abstand benachbarter Auskoppelelemente 8 oder unter direktem Anschluss der Auskoppelelemente an einem benachbarten Auskoppelelement 8. Die Auskoppelemente 8 gemäß der Ausführungsform nach 3 können beispielsweise im Querschnitt prismenförmig und langgestreckt geformt sein - wie bei der Ausführung nach 2a bzw. 2b -.According to a further embodiment of the invention 3 is a light guide 12 as a plate-shaped or flat light guide 12 formed, the opposite flat sides 14th has, on which coupled light 5 so totally reflected that it is in the direction of the light F. is forwarded. On a first narrow side of the light guide 12 is a light coupling surface 13th arranged at that of the light source 1 emitted light into the light guide 12 is coupled. One of the light sources 1 remote narrow side of the light guide 12 is as a light output surface 16 formed on which the coupled light 5 in the main radiation direction H is decoupled. The light guide 12 is relatively flat, which means that the distance between the opposite flat sides 14th is smaller than the distance between the light coupling surface 13th and the light output surface 16 . In the embodiment according to 3 are the decoupling elements 8th at the light output surface 16 arranged. They have a grandeur E. (Extension perpendicular to the base area) with respect to a base area of the light decoupling area 16 which extends in the range from 0.005 mm to 0.05 mm and a width B (extension parallel to the base area) which extends in a range from 0.01 mm to 0.02 mm. The coupling-out elements are preferably 8th evenly distributed over the Light output surface 16 arranged, ie with a small distance between adjacent decoupling elements 8th or with the direct connection of the decoupling elements to an adjacent decoupling element 8th . The decoupling elements 8th according to the embodiment according to 3 can, for example, be prismatic and elongated in cross-section - as in the execution according to 2a or. 2 B -.

Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same components or component functions of the exemplary embodiments are provided with the same reference symbols.

Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen verlaufen die Auskoppelelemente 8 quer zur Hauptabstrahlrichtung H des Lichtleiters 2 bzw. 12 und/oder in vertikaler Richtung. Das Licht wird somit in horizontaler Richtung gestreut.In the aforementioned exemplary embodiments, the coupling-out elements run 8th across the main direction of radiation H of the light guide 2 or. 12 and / or in the vertical direction. The light is thus scattered in the horizontal direction.

Die Auskoppelelemente 8 sind an der Lichtauskoppelfläche 16 gleich verteilt ausgebildet, und zwar durchgehend von einer ersten Seitenfläche 15 bis zu einer gegenüberliegenden Seitenfläche 15' des Lichtleiters 12. Die Seitenflächen 15, 15' verbinden die Lichteinkoppelfläche 13 mit der Lichtauskoppelfläche 16. Bei gekrümmtem Konturverlauf des Lichtleiters 2, 12 können auch Bereiche mit unterschiedlicher Dimensionierung bzw. einer kontinuierlichen Veränderung der diffraktiv-holografischen Auskoppelelemente 8 vorgesehen sein.The decoupling elements 8th are on the light output surface 16 formed evenly distributed, namely continuously from a first side surface 15th up to an opposite side surface 15 ' of the light guide 12 . The side faces 15th , 15 ' connect the light coupling surface 13th with the light output surface 16 . With a curved contour of the light guide 2 , 12 areas with different dimensions or a continuous change in the diffractive-holographic decoupling elements can also be used 8th be provided.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des plattenförmigen Lichtleiters 12 löst insbesondere die Problematik von Beleuchtungsvorrichtungen mit herkömmlichen Lichtleitern 200, an deren rückseitigen Lichteinkoppelfläche 210 herkömmliche Auskoppelelemente in Form von Streifen einer Breite B von 0,5 mm auftreten, s. 5a. Bei Annahme eines Abstandes D benachbarter Lichtquellen 1 und einer Tiefe von 1/2T schneiden sich Lichtbündel 220, 230 benachbarter Lichtquellen 1 erst außerhalb des Lichtleiters 200. Der Lichtleiter 200 muss eine Tiefe T gemäß 3b aufweisen, damit sich die Lichtbündel 220, 230 noch innerhalb des Lichtleiters 200 kreuzen bzw. schneiden. Erst dann ist ein Mindestmaß an homogener Ausleuchtung der Lichtauskoppelfläche 210 gewährleistet. In der Ausführung gemäß 5a entstehen an der Lichtauskoppelfläche 210 in Höhe der Lichtquellen 1 jeweils helle Bereiche, während in Höhe eines Bereiches zwischen den Lichtquellen 1 dunkle Bereich zu sehen sind.The embodiment according to the invention of the plate-shaped light guide 12 solves in particular the problem of lighting devices with conventional light guides 200 , on their rear light coupling surface 210 conventional decoupling elements occur in the form of strips with a width B of 0.5 mm, s. 5a . Assuming a distance D. neighboring light sources 1 and a depth of 1 / 2T light beams intersect 220 , 230 neighboring light sources 1 only outside of the light guide 200 . The light guide 200 must have a depth T according to 3b have so that the light bundle 220 , 230 still within the light guide 200 cross or cut. Only then is there a minimum of homogeneous illumination of the light decoupling surface 210 guaranteed. In the execution according to 5a arise on the light extraction surface 210 at the level of the light sources 1 each bright areas, while at the level of an area between the light sources 1 dark areas are visible.

Durch den erfindungsgemäßen Lichtleiter 12 kann eine verringerte Tiefe T desselben bei vergrößerter harmonischer Ausleuchtung an der Lichtauskoppelfläche 16 gewährleistet sein.By the light guide according to the invention 12 can have a reduced depth T same with enlarged harmonic illumination on the light decoupling surface 16 to be guaranteed.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 kann der plattenförmige Lichtleiter 12 statt an der Lichtauskoppelfläche 16 die Auskoppelelemente 8 an einer Lichteinkoppelfläche 13 desselben aufweisen. Vorteilhaft kann hier bereits das eingekoppelte Licht 5 effektiv geformt werden, so dass eine verbesserte homogene Ausleuchtung der Lichtauskoppelfläche 16 gewährleistet ist.According to a further embodiment of the invention 4th can the plate-shaped light guide 12 instead of the light output surface 16 the decoupling elements 8th at a light coupling surface 13th have the same. The coupled light can already be advantageous here 5 effectively shaped, so that an improved homogeneous illumination of the light decoupling surface 16 is guaranteed.

Wie aus 4 ersichtlich ist, kann die Anzahl der Lichtquellen 1 verringert werden, da das eingekoppelte Licht 5 relativ breit, also in Erstreckungsrichtung des Lichtleiters 12 bzw. in Richtung der Flachseite 14 und quer zur Lichtführungsrichtung F, gestreut wird. Bei entsprechend lichtstarken Lichtquellen 1 kann somit die Anzahl der Lichtquellen 1 und eine Tiefe T des Lichtleiters 12 reduziert werden. Vorteilhaft ist die Beleuchtungsvorrichtung hierdurch platzsparend angeordnet.How out 4th can be seen, the number of light sources 1 be reduced because the coupled light 5 relatively wide, that is, in the direction of extent of the light guide 12 or in the direction of the flat side 14th and across the direction of light guidance F. , is scattered. With correspondingly bright light sources 1 can thus increase the number of light sources 1 and a depth T of the light guide 12 be reduced. The lighting device is thereby advantageously arranged in a space-saving manner.

Die Auskoppelelemente 8 sind im Querschnitt prismenförmig oder zylinderförmig ausgebildet und verlaufen langgestreckt quer zur Hauptabstrahlrichtung H des Lichtleiters 2, 12, vorzugsweise in vertikaler Richtung. Alternativ können sie einen frei geformten Querschnitt besitzen.The decoupling elements 8th are prism-shaped or cylindrical in cross-section and extend elongated transversely to the main emission direction H of the light guide 2 , 12 , preferably in the vertical direction. Alternatively, they can have a freely shaped cross section.

Nach einer weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der plattenförmige Lichtleiter 12 auch zusätzlich an der Lichtauskoppelfläche 16 Auskoppelelemente 8 aufweisen.According to a further alternative embodiment of the invention, not shown, the plate-shaped light guide can 12 also on the light coupling area 16 Decoupling elements 8th exhibit.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können den Lichtleitern 2, 12 an mindestens einer Fläche auch herkömmliche Auskoppelelemente mit einer größeren Dimensionierung, also beispielsweise größer als 1 mm, zugeordnet sein, so dass das Licht an denselben gebrochen wird.According to an alternative embodiment of the invention, not shown, the light guides 2 , 12 Conventional decoupling elements with larger dimensions, for example larger than 1 mm, can also be assigned to at least one surface, so that the light is refracted on them.

Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung kann den Lichtquellen 1 auch zusätzliche Optiken, beispielsweise Kollimationsoptiken oder Linsenoptiken, zugeordnet sein.According to a further alternative embodiment of the invention, the light sources 1 additional optics, for example collimation optics or lens optics, can also be assigned.

Die Lichtquellen 1 sind vorzugsweise als LED-Lichtquellen ausgebildet.The light sources 1 are preferably designed as LED light sources.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
LichtquelleLight source
22
LichtleiterLight guide
33
LichteinkoppelflächeLight coupling surface
44th
MantelflächeOuter surface
55
eingekoppeltes Lichtcoupled light
66th
LichtauskoppelflächeLight output surface
77th
rückseitige Mantelflächerear lateral surface
88th
AuskoppelelementDecoupling element
99
StirnflächeFace
1212
LichtleiterLight guide
1313
LichteinkoppelflächeLight coupling surface
1414th
FlachseiteFlat side
15,15'15.15 '
SeitenflächeSide face
1616
LichtauskoppelflächeLight output surface
200200
LichtleiterLight guide
210210
LichtauskoppelflächeLight output surface
220220
LichtbündelLight bundle
230230
LichtbündelLight bundle
HH
HauptabstrahlrichtungMain direction of radiation
FF.
LichtführungsrichtungDirection of light guidance
A, KA, K
BereichArea
aa
Abstanddistance
DD.
Abstanddistance
TT
Tiefedepth
EE.
ErhabenheitGrandeur
B1,B2B1, B2
ErstreckungExtension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1) und einem Lichtleiter (2, 12), - der eine Lichteinkoppelfläche (3, 13) zur Einkopplung von Licht der Lichtquelle (1) aufweist, - der gegenüberliegende Flächen (4, 14) zur Totalreflexion des eingekoppelten Lichtes (5) in Lichtführungsrichtung (F) aufweist, - der eine Lichtauskoppelfläche (6, 16) zur Auskopplung des eingekoppelten Lichtes (5) aufweist, - der Auskoppelelemente (8) aufweist zur Umlenkung des eingekoppelten Lichtes (5), so dass das an der Lichtauskoppelfläche (6, 16) ausgekoppelte Licht eine vorgegebene Lichtsignatur erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (8) als diffraktiv-optische Auskoppelelemente ausgebildet sind und dass die Auskoppelelemente (8) an der Lichteinkoppelfläche (3, 13) und/oder an der Lichtauskoppelfläche (6, 16) und/oder an einer zu der Lichtauskoppelfläche (6, 16) gegenüberliegenden Fläche des Lichtleiters (2) angeordnet sind.Lighting device for vehicles with a light source (1) and a light guide (2, 12), - which has a light coupling surface (3, 13) for coupling light from the light source (1), - the opposite surfaces (4, 14) for total reflection of the coupled light (5) in the light guiding direction (F), - which has a light coupling-out surface (6, 16) for coupling out the coupled-in light (5), - has coupling-out elements (8) for deflecting the coupled-in light (5), so that the light decoupled on the light decoupling surface (6, 16) generates a predetermined light signature, characterized in that the decoupling elements (8) are designed as diffractive optical decoupling elements and that the decoupling elements (8) on the light coupling surface (3, 13) and / or on the light output surface (6, 16) and / or on a surface of the light guide (2) opposite the light output surface (6, 16). Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (8) als diffraktiv-holografische Auskoppelelemente (8) ausgebildet sind.Lighting device according to Claim 1 , characterized in that the decoupling elements (8) are designed as diffractive-holographic decoupling elements (8). Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (8) eine Strukturierung bilden in einem Mikrometer- und/oder Nanometerbereich.Lighting device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the decoupling elements (8) form a structure in a micrometer and / or nanometer range. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (8) jeweils eine Erhabenheit (E) bezüglich einer Grundfläche der Lichteinkoppelfläche (3, 13) und/oder Lichtauskoppelfläche (6, 16) im Bereich von 0,005 mm bis 0,05 mm und eine Erstreckung (B1, B2) parallel zur Grundfläche im Bereich von 0,01 mm bis 0,2 m aufweisen.Lighting device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the decoupling elements (8) each have a protrusion (E) with respect to a base area of the light input surface (3, 13) and / or light output surface (6, 16) in the range from 0.005 mm to 0.05 mm and an extension (B1 , B2) parallel to the base in the range from 0.01 mm to 0.2 m. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (2) stabförmig ausgebildet ist, wobei die Auskoppelelemente (8) an der Lichtauskoppelfläche (6) und/oder der zu der Lichtauskoppelfläche (6) gegenüberliegenden Fläche (7) angeordnet sind und wobei eine Dimension der Lichtauskoppelelemente (8) in Lichtführungsrichtung (F) des Lichtleiters (2) zunimmt, wobei in einem zur Lichteinkoppelfläche (3) nahen Bereich (A) die Erhabenheit (E1) der Auskoppelelemente klein ist und in Richtung eines zu der Lichteinkoppelfläche (3) entfernten Bereichs (K) des Lichtleiters (2) kontinuierlich zunimmt.Lighting device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the light guide (2) is rod-shaped, the decoupling elements (8) being arranged on the light decoupling surface (6) and / or the surface (7) opposite to the light decoupling surface (6) and wherein one dimension of the light decoupling elements ( 8) increases in the light guiding direction (F) of the light guide (2), the elevation (E1) of the decoupling elements being small in an area (A) close to the light coupling surface (3) and in the direction of an area (K) remote from the light coupling surface (3) ) of the light guide (2) increases continuously. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (2) stabförmig ausgebildet ist, wobei die Auskoppelelemente (8) an der Lichtauskoppelfläche (6) und/oder der zu der Lichtauskoppelfläche (6) gegenüberliegenden Fläche (7) angeordnet sind und wobei die Dimension der Auskoppelelemente (8) in Lichtführungsrichtung (F) des Lichtleiters (2) konstant ist.Lighting device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the light guide (2) is rod-shaped, the decoupling elements (8) being arranged on the light decoupling surface (6) and / or the surface (7) opposite to the light decoupling surface (6) and wherein the dimensions of the decoupling elements ( 8) is constant in the light guide direction (F) of the light guide (2). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Lichteinkoppelfläche (3) zugewandten Bereich (A) ein Abstand (a) zwischen benachbarten Auskoppelelementen (8) in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,2 mm liegt.Lighting device according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that in a region (A) facing the light coupling surface (3), a distance (a) between adjacent coupling out elements (8) is in a range from 0.05 mm to 0.2 mm. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (8) im Querschnitt prismenförmig oder zylinderförmig ausgebildet sind, wobei sie quer zur Hauptabstrahlrichtung (H) des Lichtleiters (2, 12) und/oder in vertikaler Richtung verlaufen, oder dass die Auskoppelelemente (8) einen frei geformten Querschnitt besitzen. Lighting device according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the decoupling elements (8) are prism-shaped or cylindrical in cross-section, whereby they run transversely to the main emission direction (H) of the light guide (2, 12) and / or in the vertical direction, or that the decoupling elements (8) one free have shaped cross-section. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (12) plattenförmig ausgebildet ist, wobei die Auskoppelelemente (8) an der Lichteinkoppelfläche (13) und/oder an der Lichtauskoppelfläche (16) angeordnet sind, und dass die Auskoppelelemente (8) zwischen zwei Seitenflächen (15, 15') des Lichtleiters (12) gleich verteilt und/oder gleich dimensioniert angeordnet sind oder dass insbesondere bei gekrümmten Konturverlauf des Lichtleiters (2, 12) auch Bereiche mit unterschiedlicher Dimensionierung bzw. einer kontinuierlichen Veränderung der diffraktiv-holografischen Auskoppelelemente (8) vorgesehen sind.Lighting device according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the light guide (12) is plate-shaped, the decoupling elements (8) being arranged on the light input surface (13) and / or on the light output surface (16), and that the output elements (8) between two side surfaces (15 , 15 ') of the light guide (12) are equally distributed and / or arranged with the same dimensions or that, in particular with a curved contour profile of the light guide (2, 12), areas with different dimensions or a continuous change of the diffractive-holographic decoupling elements (8) are provided are. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (2, 12) durch Spritzgießen hergestellt ist, wobei die Auskoppelelemente (8) mittels Abformung an einem eine lithographisch erzeugte diffraktiv-holografische Profilierung aufweisenden Werkzeugeinsatz eines Formwerkzeugs einer Spritzgießmaschine hergestellt ist.Lighting device according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the light guide (2, 12) is produced by injection molding, the decoupling elements (8) being produced by molding on a lithographically produced diffractive-holographic profiling tool insert of a molding tool of an injection molding machine. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichteinkoppelfläche (3, 13) des Lichtleiters (2, 12) eine Anzahl von Linsenelementen zugeordnet ist.Lighting device according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the light coupling surface (3, 13) of the light guide (2, 12) is assigned a number of lens elements.
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