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Die Erfindung betrifft ein Signalleuchtenmodul mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Merkmalen. Außerdem betrifft sie eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem solchen Signalleuchtenmodul.
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Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge, beispielsweise Frontscheinwerfer, Heckscheinwerfer, Parkfahrlichter, Seitenmarkierungslichter oder dergleichen, sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. In den meisten Fällen werden diese über Lichtquellen, insbesondere LEDs, beleuchtet. Das Licht wird heutzutage meist über Lichtleiter in den Bereich geführt, in dem es benötigt wird. Beispielhafte Leuchten sind in der
DE 10 2018 103 659 A1 oder auch der
DE 10 2010 013 045 A1 beschrieben.
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In der Praxis ist es so, dass für verschiedene Lichtfunktionen, beispielsweise ein Positionslicht und eine Signalleuchte wie ein Bremslicht, ein Fahrtrichtungsanzeiger oder dergleichen, unterschiedliche Lichtquellen vorgehalten werden müssen. Diese koppeln dann meist in denselben Lichtleiter ein und müssen dementsprechend, beispielsweise bei einem Fahrtrichtungsanzeiger, abwechselnd geschaltet werden, um so einerseits das Blinken des Fahrtrichtungsanzeigers, beispielsweise in einer orangen Farbe, zu ermöglichen und andererseits ein weißes oder rotes Positionslicht bereitzustellen. Dies ist relativ aufwändig.
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Die
DE 10 2012 017 596 A1 beschreibt eine Leuchteinrichtung für ein Fahrzeug, bei welcher Licht von mehreren Lichtquellen unterschiedlicher Farbe über mehrere parallele Lichtleiter im Wesentlichen senkrecht zu einer gemeinsamen Lichtauskoppelfläche geleitet wird, in deren Bereich das Licht dann als Mischfarbe wahrgenommen wird. Hier wird quasi das Farbmischprinzip eines Bildschirms auf eine Leuchteinrichtung für ein Fahrzeug übertragen. Damit lassen sich verschiedene Lichtfarben in ein und demselben Scheinwerfer mit einer Lichtzuleitung über die drei parallelen Lichtleiter realisieren.
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Ein weiteres Thema bei der Gestaltung von Signalleuchtenmodulen und insbesondere Beleuchtungseinrichtungen für ein Fahrzeug liegt auch immer in den sehr hohen Anforderungen an das Design. Nach Möglichkeit sollte durch den Aufbau der Beleuchtungseinrichtungen ein markentypisches Design einfach und effizient umgesetzt werden können, vorzugsweise ohne bei einem Typwechsel die Elemente der Beleuchtungseinrichtung bzw. ihres Signallichtmoduls jeweils neu konstruieren zu müssen.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein bezüglich der genannten Nachteile und Anforderungen verbessertes Signalleuchtenmodul anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Signalleuchtenmodul mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst eine Beleuchtungseinrichtung mit einem derartigen Signalleuchtenmodul die Aufgabe. Auch hinsichtlich der Beleuchtungseinrichtung ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Signalleuchtenmodul sieht eine lichtauskoppelnde Fläche und einen ersten Lichtleiter vor, welcher das in ihm von einer ersten Lichtquelle eingekoppelte Licht im Betriebsfall durch diese lichtauskoppelnde Fläche, welche erfindungsgemäß als passiver Flächenlichtleiter ausgebildet ist, hindurchstrahlt. Über den Flächenlichtleiter mit seinen zumindest in einem Teil der Fläche angeordneten Auskopplungsstrukturen für Licht und einer stirnseitigen direkten oder mittelbaren Einkopplung von Licht über wenigstens eine zweite Lichtquelle lässt sich also die Realisierung beispielsweise eines Positionslichts oder eines Seitenmarkierungslichts erreichen. Zusätzlich kann über den ersten Lichtleiter, welcher mit einer ersten Lichtquelle gekoppelt ist, Licht durch diesen Flächenlichtleiter hindurch in die Umgebung emittiert werden. Damit lassen sich zwei unterschiedliche Funktionalitäten in dem Signalleuchtenmodul sehr einfach realisieren. Beispielsweise kann der Flächenlichtleiter für eine erste Lichtfunktionalität genutzt werden. Ohne dass dieser abgeschaltet werden muss, kann dann über den ersten Lichtleiter Licht durch diesen Flächenlichtleiter hindurchgestrahlt werden. Hierdurch lässt sich eine zweite von der ersten Lichtfunktionalität des Flächenlichtleiters unabhängige Lichtfunktion realisieren. Die wenigstens eine zweite Lichtquelle für den Flächenlichtleiter muss dabei nicht deaktiviert werden, sodass die Grundhelligkeit des Flächenlichtleiters beibehalten wird und die Zusatzlichtfunktion, beispielsweise beim Einsatz in einem Fahrzeug ein blinkendes Licht eines Fahrtrichtungsanzeigers, einfach durch den beleuchteten, oder beispielsweise bei einer Fahrt tagsüber auch unbeleuchteten Flächenlichtleiter, hindurchstrahlen kann.
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Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des Signalleuchtenmoduls ist es dabei vorgesehen, dass der erste Lichtleiter eine Vorsatzoptik zwischen seinem lichtemittierenden Ende und dem Flächenlichtleiter umfasst. Über eine solche Vorsatzoptik lässt sich einerseits das Licht nochmals leiten oder fokussieren, um so das Durchleuchten des Lichts der ersten Lichtquelle durch den Flächenlichtleiter hindurch zu verbessern. Außerdem kann über eine solche Vorsatzoptik auch eine graphische Anordnung realisiert werden, gemäß welcher das Licht der wenigstens einen ersten Lichtquelle abgestrahlt wird, beispielsweise in Form eines Kreises, eines Ovals, einer Linie oder dergleichen, je nach Geometrie der Vorsatzoptik.
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Die Auskopplungsstrukturen können dabei in verschiedener Art und Weise auf dem Flächenlichtleiter angeordnet sein. Sie können beispielsweise über eine Laserbearbeitung, über Ätzen oder Gravieren in dessen Fläche eingebracht werden. Dabei ist es sowohl denkbar, nur eine der Flächen des Flächenlichtleiters entsprechend zu bearbeiten. Prinzipiell wäre es auch denkbar, beide Flächen des Flächenlichtleiters in dieser Art zu bearbeiten. Derartige Auskopplungsstrukturen an beiden Oberflächen des Flächenlichtleiters erfahren dann durch die unvermeidliche Parallaxe aufgrund der Dicke des Flächenlichtleiters einen dreidimensionalen Effekt. Dieser lässt sich einerseits durch die Dicke des Flächenlichtleiters steuern und andererseits durch die Ausgestaltung der graphischen Muster. Diese können beispielsweise auf beiden Oberflächen weitgehend identisch ausgeführt und gegebenenfalls um ein gewisses Stück versetzt zueinander angeordnet werden. All dies ermöglicht interessante und neuartige Strukturen bezüglich des Designs des Flächenlichtleiters und damit der Signalleichte als Ganzes.
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Die Auskopplungsstruktur des Flächenlichtleiters kann dabei gemäß einer sehr günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls als werkzeugfallende Narbstruktur oder Mikrostruktur ausgebildet sein. Eine solche werkzeugfallende Narbstruktur oder Mikrostruktur erlaubt einen außerordentlich einfachen und effizienten Aufbau des Flächenlichtleiters. Dieser kann unmittelbar in einem Werkzeug beispielsweise gepresst oder gespritzt werden, vorzugsweise aus einem geeigneten transparenten klar durchscheinenden oder transparent eingefärbten Material. Dadurch, dass die Narbstruktur oder Mikrostruktur direkt in dem Herstellungswerkzeug hinterlegt ist, kann ohne Nachbearbeitungsaufwand, wie Ätzen, Gravieren oder dergleichen, der Flächenlichtleiter außerordentlich einfach und effizient produziert werden.
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Die stirnseitige Lichteinkopplung in den Flächenlichtleiter kann über geeignete Lichtquellen, beispielsweise wenigstens eine lichtemittierende Diode (LED), erfolgen. Vorzugsweise erfolgt sie gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls jedoch über einen zweiten Lichtleiter, welcher die wenigstens eine zweite Lichtquelle mit der geeigneten Stirnseite des Flächenlichtleiters entsprechend verbindet.
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Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls sieht es ferner vor, dass die wenigstens eine erste Lichtquelle und die wenigstens eine zweite Lichtquelle, welche beide bevorzugt in Form von einer oder mehrerer LEDs ausgebildet sein können, Licht in unterschiedlichen Farben emittieren. Hierdurch lassen sich einfach und effizient die unterschiedlichen Lichtfunktionen im Bereich des Flächenlichtleiters einerseits und im Bereich des mit oder ohne Vorsatzoptik ausgestalteten ersten Lichtleiters, dessen Licht durch den Flächenlichtleiter hindurchscheint, andererseits realisieren. Wie bereits oben im Beispiel angesprochen, können die LEDs der zweiten Lichtquelle beispielsweise weiß für eine Positionsleuchte im Frontbereich eines Fahrzeugs ausgestaltet sein und die LED oder LEDs der ersten Lichtquelle können orangefarbenes Licht emittieren, um beispielsweise einen Fahrtrichtungsanzeiger zu realisieren.
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Eine außerordentlich günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls sieht es nun ferner vor, dass die Auskopplungsstrukturen für das Licht in dem Flächenlichtleiter in der Form einer Graphik ausgebildet sind. Über eine solche Graphik lässt sich sehr einfach eine entsprechende Signatur erzielen, um so mit dem Signalleuchtenmodul neben der reinen Beleuchtungsfunktionalität auch Designaspekte berücksichtigen zu können und beispielsweise ein markentypisches Design zu transportieren, ein Logo abzubilden oder dergleichen.
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Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls können die Auskopplungsstrukturen an dem Flächenlichtleiter eine Fase umfassen, und zwar auf seiner der Lichteinkopplung abgewandten Stirnseite. Eine solche Fase im Bereich der der Lichteinkopplung abgewandten Stirnseite des Flächenlichtleiters sorgt dafür, dass Licht nicht an der Stirnseite austritt, sondern an der in einem Winkel, beispielsweise senkrecht zur Stirnseite stehenden Oberfläche des Flächenlichtleiters, ausgekoppelt wird. Damit lässt sich das Licht des Flächenlichtleiters beispielsweise in Fahrtrichtung umlenken. Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich, Aufsätze auf die Oberfläche des Flächenlichtleiters aufzubringen. Solche Aufsätze können beispielsweise aufgeklebt sein. Sie können vollständig oder teilweise transparent sein. Prinzipiell wären auch nicht für Licht durchlässige Aufsätze denkbar. Solche Aufsätze, insbesondere wenn diese in drei Dimensionen gestaltet sind, also bestimmte vorgegebene Formen aufweisen, können die Möglichkeit der Designvielfalt mit einer derartigen Signalleuchte deutlich erhöhen.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug sieht es nun vor, dass ein solches Signalleuchtenmodul eingesetzt wird, um die Beleuchtungseinrichtung ganz oder teilweise auszubilden. Das entsprechende Signalleuchtenmodul sitzt dann typischerweise im Inneren eines Gehäuses, beispielsweise einer Heckleuchte oder eines Frontscheinwerfers, und kann durch dessen Deckscheibe hindurch das Licht in der gewünschten Art und Weise in die Umgebung abgeben.
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In einer sehr günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug kann es nun vorgesehen sein, dass der Flächenlichtleiter mit der wenigstens einen zweiten Lichtquelle dazu ausgebildet ist, die Funktion eines Positionslichts, eines Seitenmarkierungslichts und/oder eines Tagfahrlichts zu erfüllen. Eine solche Funktionalität ist sehr gut geeignet, um sie durch den Flächenlichtleiter zu realisieren.
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Eine sehr günstige Ausgestaltung sieht es dann ferner vor, dass der erste Lichtleiter mit der wenigstens einen ersten Lichtquelle dazu eingerichtet ist, eine Signallichtfunktion zu erfüllen, also beispielsweise ein Blinklicht, ein Bremslicht, ein Rückfahrlicht oder dergleichen zu realisieren, oder für den Fall, dass keine Signallichtfunktion benötigt wird, die Funktion des Flächenlichtleiters zu unterstützten. Damit lässt sich also beispielsweise für den Fall, oder auch während der Zeitabschnitte, während der keine Signallichtfunktion benötigt wird, die Funktion des Flächenlichtleiters unterstützen. Hierdurch kann also beispielsweise dessen Helligkeit erhöht werden oder es kann durch eine Aufteilung der Lichterzeugung auf mehrere Lichtquellen deren Wärmeentwicklung reduziert werden, was die Möglichkeit schafft, Kühlkörper in ihren Abmessungen zu reduzieren und damit Gewicht und Bauraum einzusparen bzw. bei ähnlichen Kühlmöglichkeiten die Lebensdauer der Beleuchtungseinrichtung entsprechend zu verlängern.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls und der Beleuchtungseinrichtung ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung durch einen möglichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls;
- 2 eine schematische Draufsicht auf eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug mit einem solchen Signalleuchtenmodul in einem ersten Betriebsmodus;
- 3 eine Darstellung analog zu der in 2 in einem zweiten Betriebsmodus; und
- 4 eine Schnittdarstellung durch einen weiteren möglichen Aufbau des erfindungsgemäßen Signalleuchtenmoduls.
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In der Darstellung der 1 ist eine Schnittdarstellung durch einen möglichen Aufbau eines Signalleuchtenmoduls 1 zu erkennen. Dieses besteht aus einem passiven Flächenlichtleiter 2, welcher in seiner hier senkrecht zur Blattebene verlaufenden Fläche ganz oder teilweise mit Auskopplungsstrukturen für das Licht versehen ist. Diese können beispielsweise in Form von graphischen Mustern realisiert werden, welche dann entsprechend als Signatur für das Signalleuchtenmodul 1 wirken. Die graphischen Muster können dabei sowohl auf einer Seite als auch auf beiden Seiten des Flächenlichtleiters realisiert werden.
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Auch wenn werkzeugfallende Strukturen besonders einfach und effizient sind, sind selbstverständlich auch andere Arten, diese Auskopplungsstrukturen einzubringen, denkbar. Beispielsweise können diese mittels eines Lasers nach einem Spritzgussprozess des Flächenlichtleiters 2 realisiert werden. Dabei ist die Realisierung sowohl auf einer Seite möglich als auch auf beiden Seiten bzw. Oberflächen des Flächenlichtleiters. Sind die Strukturen beispielsweise im Wesentlichen analog aufgebaut aber leicht versetzt, dann ergibt sich durch den Versatz und durch die Dicke des Flächenlichtleiters die Möglichkeit dreidimensional wirkende Strukturen abzubilden. In der Praxis führt dies zu interessanten graphischen Effekten, welche die Signatur für das Signalleuchtenmodul bezüglich ihrer Möglichkeiten nochmals deutlich erweitern.
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Das Signalleuchtenmodul 1 weist einen ersten Lichtleiter 3 auf, welcher mit einer ersten Lichtquelle, welche hier nicht dargestellt ist, verbunden ist. Das von ihm ausgekoppelte Licht gelangt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Vorsatzoptik 4 so in den Bereich des Flächenlichtleiters 2, dass das Licht aus dem ersten Lichtleiter 3 und der Vorsatzoptik 4, wie es durch die Pfeile angedeutet ist, durch den Flächenlichtleiter 2 hindurch in die Umgebung abgestrahlt wird. Der Winkel mit dem das Licht des ersten Lichtleiters 3 auf den Flächenlichtleiter 2 gelangt, ist dazu relativ steil, z.B. in etwa senkrecht. Der Flächenlichtleiter 2 kann dabei unbeleuchtet sein oder er kann selbst auch beleuchtet werden, wofür in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein mit einer ebenfalls nicht dargestellten zweiten Lichtquelle verbundener zweiter Lichtleiter 5 vorgesehen ist, über welchen Licht in eine Stirnseite 6 des Flächenlichtleiters 2 eingekoppelt und durch dessen Auskopplungsstrukturen über die entsprechenden Teile der Fläche des Flächenlichtleiters 2, welche diese Auskopplungsstrukturen aufweisen, abgestrahlt wird. In dem Punkt, wo das Licht des ersten Lichtleiters 3 und der Vorsatzoptik 4 durch den Flächenlichtleiter 2 hindurchstrahlen, würde sich in diesem Fall der aktiven Beleuchtung des Flächenlichtleiters 2 dieses Licht entsprechend überlagern, sodass im Bereich des Hindurchleuchtens eine höhere Lichtintensität erzielt wird, und für den Fall, dass die beiden Lichtquellen unterschiedliche Farben aufweisen, auch eine Farbveränderung.
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Der Flächenlichtleiter 2 weist dabei auf seiner der Lichteinkopplung durch den zweiten Lichtleiter 5 abgewandten Stirnseite 11 als weitere Auskopplungsstruktur eine Fase 10 auf, welche beispielsweise wie in der Darstellung der 1 ausgestaltet sein kann. Ohne diese Fase als lichtauskoppelnde Struktur würde ein Großteil des Lichts direkt an der Stirnseite 11 des Flächenlichtleiters 2 austreten. Die Fase 10 bewirkt dahingegen eine Brechung des Lichts, sodass dieses die Signalleuchte in der Darstellung der 1 im Wesentlichen horizontal verlässt, wie es durch den einen beispielhaft eingezeichneten Lichtstrahl innerhalb des Flächenlichtleiters 2, welcher durch die Fase 10 entsprechend ausgekoppelt wird, verdeutlicht ist.
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In der Darstellung der 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung 7 für ein Fahrzeug, beispielsweise ein Frontscheinwerfer, eine Seitenmarkierungsleuchte, eine Heckleuchte oder dergleichen dargestellt. Hinter einer mit 8 bezeichneten Deckscheibe, welche auch einteilig mit dem Flächenlichtleiter 2 sein könnte, befindet sich dabei der Flächenlichtleiter 2, welcher hier vollflächig mit einer graphischen Struktur, hier rein beispielhaft in der Art von Kacheln oder Waben, versehen ist. Diese Struktur kann insbesondere als Narbstruktur oder Mikrostruktur ausgebildet sein, welche bei der Herstellung des Flächenlichtleiters 2 beispielsweise durch Spritzgießen, durch Pressen oder dergleichen werkzeugfallend hergestellt werden kann. Anstelle der beispielhaften Graphik könnten auch andere Graphiken über die ganze Fläche des Flächenlichtleiters 2 verteilt oder nur in einzelnen Bereichen der Fläche des Flächenlichtleiters 2 realisiert sein. Dies kann beispielsweise Schriftzüge, Markenlogos oder dergleichen umfassen.
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In der Darstellung der 2 ist dabei die Beleuchtung des Flächenlichtleiters 2 ein- oder ausgeschaltet, was im Wesentlichen zu demselben beleuchteten oder unbeleuchteten Eindruck des Aufbaus führt. In jedem Fall ist in der Darstellung der 2 die erste Lichtquelle, welche Licht über den ersten Lichtleiter 3 und die Vorsatzoptik 4 auskoppelt, nicht eingeschaltet. Sie ist damit hinter dem Flächenlichtleiter 2 quasi nicht sichtbar.
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In der Darstellung der 3 wird dasselbe Bild nochmals aufgegriffen, wobei hier nun die erste Lichtquelle eingeschaltet sein soll. Ihr Licht gelangt über den ersten Lichtleiter 3 und die Vorsatzoptik 4, welche hier rein beispielhaft in der Art eines Ovals ausgebildet ist, hinter den Flächenlichtleiter 2 und leuchtet entsprechend des kreuzschraffiert dargestellten Abschnitts 9, welcher dem ebenfalls mit 9 bezeichneten Abschnitt, welcher in 1 die Pfeile zeigt, entspricht, durch den Flächenlichtleiter 2 hindurch. Dadurch lassen sich einfach und effizient verschiedene Lichtfunktionen realisieren, beispielsweise ein Positionslicht über den Flächenlichtleiter 2 und ein Fahrtrichtungsanzeiger in Form eines sich farblich unterscheidenden Blinklichts mit der ersten Lichtquelle, dem ersten Lichtleiter 3 und der Vorsatzoptik 4 im Bereich 9. Beispielsweise kann orangenes Licht durch das beispielsweise weiße Positionslicht des Flächenlichtleiters 2 hindurchleuchten, wenn der Fahrtrichtungsanzeiger eingeschaltet ist. Anders als bei bisherigen Anwendungen muss dann das Positionslicht und damit die zweite Lichtquelle, welche den Flächenlichtleiter 2 im Bedarfsfall beleuchtet, nicht abgeschaltet werden, was die Sichtbarkeit des Fahrzeugs in der Dunkelheit verbessert und den Aufwand hinsichtlich der Ansteuerung der Lichtquellen reduziert.
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In der Darstellung der 4 ist nun im Wesentlichen die aus 1 bekannte Darstellung nochmals aufgegriffen. Als weiteren speziellen Effekt sind zur Gestaltung des Signalleuchtenmoduls 1 Aufsätze 12 auf der einen Oberfläche des Flächenlichtleiters 2, nämlich die Oberfläche, durch die das Licht in die Umgebung der Signalleuchte 1 gelangt, denkbar. Diese Aufsätze 12 können vorzugsweise transparent oder zumindest teilweise transparent ausgebildet sein. Sie können eine dreidimensionale Form aufweisen und können beispielsweise auf die Oberfläche des Flächenlichtleiters 2 aufgeklebt werden. Über diese Aufsätze 12, welche insbesondere als gestaltete Volumenkörper realisiert werden können, lassen sich weitere Designaspekte umsetzen. Die vorzugsweise transparenten Aufsätze 12 müssen dabei nicht ganz transparent sein, sondern können auch nicht transparente Abschnitte aufweisen. Prinzipiell wäre es auch denkbar, diese insgesamt nicht transparent zu gestalten, um so quasi bestimmte Bereiche des Flächenlichtleiters 2 zu maskieren und, auch bei eingeschalteten Lichtquellen, zuverlässig abzudunkeln. Auch dies könnte hinsichtlich des Designs genutzt werden, um die Variabilität der möglichen Darstellungen zu erhöhen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018103659 A1 [0002]
- DE 102010013045 A1 [0002]
- DE 102012017596 A1 [0004]
