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Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Leuchtelement für ein Fahrzeug und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen des Leuchtelements.
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Zum Erzeugen von Leuchtmustern mit homogen Leuchtflächen werden zunehmend sogenannte organische Licht emittierende Dioden (OLED) eingesetzt. Derartige OLEDs sind teuer in der Herstellung und wenig robust. Ferner sind OLEDs für Anwendungen in einem Fahrzeug nur begrenzt verfügbar.
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Ferner ist es bekannt, von einer Leuchtquelle erzeugte Lichtstrahlen durch Lichtleiter in einem vorgegebenen Leuchtmuster abzustrahlen.
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Die
WO 2018/149741 A1 beschreibt eine Leuchte mit einem Leuchtband und einem länglichen Lichtleiter, der Lichtpunkte des Leuchtbands abschirmt.
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Die
EP 1 072 383 A1 beschreibt einen Lichtleiter der teilweise von einem opaken Lichtleiter und einer Plastikschicht umhüllt ist und der einen Reflektor zum Reflektieren von Lichtstrahlen umfasst.
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Die
US 2009/0034230 A1 beschreibt eine Leuchtanordnung mit einem Leuchtmittel, einer Abstrahlfläche und wellenlängenverändernden Material, das eine Wellenlänge von in die Abstrahlfläche eingekoppeltem Licht verändert.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, ein kosteneffizientes und robustes Leuchtelement zum Erzeugen von flächigen und homogenen Leuchtmustern bereitzustellen. Insbesondere war es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, ein kosteneffizientes und langlebiges Leuchtelement bereitzustellen, das in seiner Abstrahlungscharakteristik möglichst gering von der Abstrahlungscharakteristik einer OLED abweicht.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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In einem ersten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Leuchtelement für ein Fahrzeug. Das Leuchtelement umfasst einen Leuchtkörper. Der Leuchtkörper umfasst einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich. Der erste Bereich besteht aus einem klaren Material zum Einkoppeln von durch eine Leuchtquelle bereitgestellten Lichtstrahlen in den zweiten Bereich. Der zweite Bereich ist zum Ausleiten von durch die Leuchtquelle bereitgestellten und durch den ersten Bereich in den zweiten Bereich eingekoppelten Lichtstrahlen aus dem Leuchtkörper konfiguriert und besteht aus einem Kunststoff, der Füllstoffe umfasst, die durch den ersten Bereich eingekoppelte Lichtstrahlen diffus abstrahlen, sodass der zweite Bereich in einem unbeleuchteten Zustand transparent und in einem beleuchteten Zustand homogen leuchtend ist.
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Unter einem homogen leuchtenden Zustand eines Leuchtkörpers ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Zustand zu verstehen, in dem der Leuchtkörper Lichtstrahlen diffus, also möglichst gleichmäßig in alle Raumrichtungen, bei möglichst konstanter Leuchtdichte abstrahlt.
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Das vorgestellte Leuchtelement umfasst einen Leuchtkörper mit zwei Bereichen, wobei ein erster Bereich der zwei Bereiche als Lichtleiter zum Einkoppeln, d.h. zum Einleiten von Lichtstrahlen aus einer Leuchtquelle in einen zweiten Bereich der zwei Bereiche umfasst. Um eine besonders effektive Verteilung der Lichtstrahlen zu erreichen, ist der erste Bereich aus einem klaren bzw. transparenten Material, insbesondere einem Kunststoff, sodass von der Leuchtquelle erzeugte Lichtstrahlen direkt und mit entsprechend geringer Absorption, insbesondere durch Totalreflexion, in den zweiten Bereich eingekoppelt werden. Der erste Bereich kann insbesondere aus einem Material bestehen, das keine Füllstoffe aufweist, also homogen ist. Ferner kann der erste Bereich als Lichtsammler für von der Leuchtquelle abgestrahlte Lichtstrahlen wirken. Dazu kann der erste Bereich flächig und/oder gekrümmt ausgestaltet sein, um einen möglichst großen Lichteinfallbereich abzudecken und einfallende Lichtstahlen auf den zweiten Bereich zu fokussieren.
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Der zweite Bereich dient zum Erzeugen einer diffusen bzw. homogen Abstrahlcharakteristik. Dazu besteht der zweite Bereich aus einem Kunststoff, der Füllstoffe umfasst, die eingekoppelte Lichtstrahlen diffus abstrahlen, sodass der Kunststoff in einem unbeleuchteten Zustand transparent und in einem beleuchteten Zustand homogen leuchtend ist. Die Füllstoffe können bspw. Nanopartikel, insbesondere Nano-Metallpartikel sein. Die Nanopartikel verteilen Lichtstrahlen, die durch ein den zweiten Bereich bildendes Material verlaufen, diffus, wohingegen die Nanopartikel keine oder nur geringe Wirkung zeigen, wenn das Material nicht direkt durchstrahlt wird, sodass das Material dann transparent erscheint. Dies bedeutet, dass durch die Füllstoffe des Kunststoffs des zweiten Bereichs eine homogene bzw. flächige und diffuse Abstrahlcharakteristik erzeugt werden kann, wie sie bspw. für OLEDs typisch ist.
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Das Leuchtelement kann eine Leuchtquelle, wie bspw. eine Anzahl LEDs, insbesondere eine Vielzahl LEDs oder jede weitere technisch geeignete Leuchtquelle zum Erzeugen von Lichtstrahlen umfassen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich teilweise mit einem undurchsichtigen Schutzfilm vor einer Durchstrahlung mit von der Leuchtquelle abgestrahlten Lichtstrahlen geschützt ist.
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Durch einen undurchsichtigen Schutzfilm können selektiv Teilbereiche des ersten Bereichs von einer Einkopplung von Lichtstrahlen in den zweiten Bereich ausgenommen werden, sodass in den Teilbereichen keine Lichtstrahlen in den zweiten Bereich geleitet werden können und sich ein durch den zweiten Bereich abgestrahltes Leuchtmuster entsprechend ändert. Weiterhin kann ein undurchsichtiger Schutzfilm Lichtstrahlen vom Austritt aus dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich abhalten.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der zweite Bereich teilweise mit einem undurchsichtigen Schutzfilm gegen ein Abstrahlen mit von der Leuchtquelle abgestrahlten Lichtstrahlen geschützt ist, um einen Strahlgang der Lichtstrahlen durch den zweiten Bereich aus dem Leuchtkörper vorzugeben.
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Durch einen direkt auf dem zweiten Bereich aufgebrachten Schutzfilm können Leuchtmuster bzw. Abstrahlungscharakteristika erzeugt werden, die sich minimal von solchen, wie sie für OLEDs typisch sind, unterscheiden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Schutzfilm zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder Metall besteht. Der Schutzfilm hat den Zweck, in Richtung des Schutzfilms abgestrahlte Lichtstrahlen zu reflektieren und in Richtung des zweiten Bereichs zu leiten, sodass eine Leuchtkraft des vorgestellten Leuchtelements maximiert wird. Entsprechend kann der Schutzfilm aus einem reflektierenden Material, wie bspw. einem Metall, insbesondere einem polierten Metall und/oder einem Kunststoff bestehen.
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Weiterhin kann ein äußerer Schutzfilm auf dem zweiten Bereich des vorgestellten Leuchtelements angeordnet sein, der ein vorgegebenes Leuchtmuster erzeugt, wenn der zweite Bereich mit Lichtstrahlen bestrahlt wird.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste Bereich und der zweite Bereich direkt verbunden sind und der erste Bereich die Lichtstrahlen in eine erste Seite des zweiten Bereichs einkoppelt und der zweite Bereich die Lichtstrahlen durch eine zweite Seite abstrahlt, wobei die zweite Seite orthogonal zu der ersten Seite steht.
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Durch ein Einleiten von Lichtstrahlen in eine Seite des zweiten Bereichs, die orthogonal zu einer abstrahlenden Seite steht, kann ein besonders großflächiger Abstrahlungsbereich geschaffen werden, der ohne aus einer Umgebung sichtbare Einkopplungsfläche auskommt. Dabei kann die Seite, die zur Einkopplung der Lichtstrahlen genutzt wird, eine dünnste Seite des zweiten Bereichs sein.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste Bereich aus einem klaren Kunststoff, insbesondere PMMA und/oder der zweite Bereich aus LED Plexiglas®, insbesondere LED LD12 Plexiglas®, bspw. 8N LED LD12 Plexiglas® besteht.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste Bereich einen gekrümmten Teil umfasst, durch den in verschiedenen Abstrahlwinkeln durch die Leuchtquelle abgestrahlte Lichtstrahlen zu dem zweiten Bereich geleitet werden.
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Durch die Form des ersten Bereichs können jeweilige Leuchtquellen beabstandet von dem zweiten Bereich angeordnet werden. Entsprechend kann durch einen gekrümmten Teil des ersten Bereichs eine Abstrahlungsgeometrie der Leuchtquelle bzw. der Leuchtquellen frei gewählt werden.
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In einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Leuchtelements. Das Herstellungsverfahren umfasst einen Erzeugungsschritt zum Erzeugen eines Leuchtkörpers mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, wobei der erste Bereich aus einem klaren Material zum Einkoppeln von durch die Leuchtquelle bereitgestellten Lichtstrahlen und leiten der Lichtstrahlen in den zweiten Bereich besteht, und wobei der zweite Bereich aus einem Material besteht, der Füllstoffe umfasst, die durch den ersten Bereich eingekoppelte Lichtstrahlen diffus abstrahlen, sodass der zweite Bereich in einem unbeleuchteten Zustand transparent und in einem beleuchteten Zustand homogen leuchtend ist. Weiterhin umfasst das Herstellungsverfahren einen Anordnungsschritt zum Anordnen einer Leuchtquelle an dem Leuchtkörper derart, dass von der Leuchtquelle abgestrahlte Lichtstrahlen durch den ersten Bereich in den zweiten Bereich geleitet werden und durch den zweiten Bereich abgestrahlt werden.
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Das vorgestellte Verfahren kann in einem einzigen Verfahrensschritt, insbesondere als Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren durchgeführt werden, bei dem der erste Bereich und der zweite Bereich bspw. in einem einzigen Werkzeug hergestellt werden. Alternativ kann das Verfahren in mehreren Schritten als additives Spritzgussverfahren durchgeführt werden, bei dem bspw. mehrere Werkzeuge zum Herstellen des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs verwendet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Leuchtkörper bereichsweise mit einem undurchsichtigen Schutzfilm beschichtet wird, um einen Strahlengang von durch die Leuchtquelle abgestrahlten Lichtstrahlen durch den Leuchtkörper vorzugeben.
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Ein undurchsichtiger Schutzfilm kann auf den Leuchtkörper bspw. auflackiert, aufgeklebt oder mittels jedes weiteren technisch geeigneten Verfahrens an dem Leuchtkörper angeordnet werden.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leuchtelements,
- 2 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens,
- 3 eine weitere mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leuchtelements.
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In 1 ist ein Leuchtelement 100 dargestellt. Das Leuchtelement 100 umfasst einen Leuchtkörper 101 mit einem ersten Bereich 103 und einem zweiten Bereich 105. Der erste Bereich 103 besteht aus einem klaren Material, wie bspw. Plexiglas® zum Einkoppeln von durch eine hier nicht sichtbare Leuchtquelle bereitgestellten Lichtstrahlen in den zweiten Bereich 105. Der erste Bereich 103 ist zwischen der Leuchtquelle und dem zweiten Bereich 105 angeordnet.
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Der zweite Bereich 105 ist zum Ausleiten von durch eine an dem Leuchtelement 100 anordenbare bzw. angeordnete Leuchtquelle bereitgestellten und durch den ersten Bereich 103 in den zweiten Bereich 105 eingekoppelten Lichtstrahlen aus dem Leuchtkörper 101 konfiguriert. Entsprechen ist der zweite Bereich 105 aus einer Umgebung des Leuchtelements 100 sichtbar.
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Der zweite Bereich 105 besteht aus einem Kunststoff, der Füllstoffe umfasst, die durch den ersten Bereich 103 eingekoppelte Lichtstrahlen diffus abstrahlen, sodass der Kunststoff in einem beleuchteten Zustand homogen leuchtend ist. Ferner ist bzw. erscheint der Kunststoff in einem unbeleuchteten Zustand transparent. Insbesondere kann der zweite Bereich aus einem 8N LED LD12 Plexiglas® bestehen.
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In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der erste Bereich 103 derart an dem zweiten Bereich 105 angeordnet, dass von der Leuchtquelle erzeugte Lichtstrahlen über eine schmale Seite 109 des zweiten Bereichs 105 in den zweiten Bereich 105 eingekoppelt werden, jedoch über eine breite Seite 111 des zweiten Bereichs 105 abgestrahlt werden. Beim Umlenken der Lichtstrahlen zum Austritt über die breite Seite 111 werden die Lichtstrahlen durch Füllstoffe in dem den zweiten Bereich 105 bildenden Kunststoff diffus verteilt, sodass die breite Seite 111 homogen leuchtet und ein OLEDartiger Eindruck entsteht. Entsprechend ist der erste Bereich 103 stirnseitig an dem zweiten Bereich 105 angeordnet und ermöglicht eine Positionierung der Leuchtquelle unabhängig von einer Positionierung des zweiten Bereichs 105. Dies bedeutet, dass der Aufbau des Leuchtelements 100 eine freie Anordnung der Leuchtquelle ermöglicht und unabhängig von einer jeweiligen Positionierung des Leuchtelements ein OLEDartiger Eindruck an dem zweiten Bereich 105 erzeugt wird, wenn die Leuchtquelle Lichtstrahlen in den ersten Bereich 103 einkoppelt.
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Vorliegend umfasst der erste Bereich 103 einen gekrümmten Teil, also einen Teil, der in einem Radius gebogen ist, sodass in verschiedenen Abstrahlwinkeln durch die Leuchtquelle abgestrahlte Lichtstrahlen durch den gekrümmten Teil geleitet werden. Sämtliche durch den gekrümmten Teil eingefangenen Lichtstrahlen werden durch die Geometrie des ersten Bereichs 103 geleitet in den zweiten Bereich 105 eingekoppelt.
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Durch die diffuse Verteilung der Lichtstrahlen mittels des zweiten Bereichs 105 kann als Leuchtquelle eine kosteneffiziente und langlebige Leuchtquelle, wie bspw. eine fokussiert leuchtende LED gewählt werden.
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Insbesondere ermöglicht der Aufbau des Leuchtelements 100 eine räumlich beabstandete Anordnung der Leuchtquelle von dem zweiten Bereich 105, sodass das Leuchtelement 100 besonders bauraumeffizient ausgestaltet und ein besonders geschützter Montagebereich für die Leuchtquelle gewählt werden kann.
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In 2 ist ein Herstellungsverfahren 200 bspw. zur Herstellung des Leuchtelements 100 gemäß 1 dargestellt.
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In einem ersten Bereitstellungsschritt 201 wird der erste Bereich 103 mit dem zweiten Bereich 105 zu dem Leuchtkörper 101 verbunden. Dazu können der erste Bereich 103 und der zweite Bereich 105 getrennt voneinander, bspw. in einem Spritzprozess, hergestellt und anschließend verbunden werden. Alternativ können der erste Bereich 103 und der zweite Bereich 105 gemeinsam in einem Zweikomponenten-Spritzgussprozess hergestellt werden.
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In einem Maskierungsschritt 203 wird der Leuchtkörper 101, insbesondere der zweite Bereich 105 bereichsweise maskiert, um ein Einkoppeln und/oder ein Auskoppeln von Lichtstrahlen bereichsweise zu verhindern. Bspw. kann in einem Schutzbereich 205 ein Metall oder ein metallhaltiger Kunststoff an dem zweiten Bereich 105 und/oder dem ersten Bereich 103 angeordnet werden, um eine Einkopplung von Lichtstrahlen in den ersten Bereich 103 bzw. ein Zurückstrahlen von Streustrahlung durch den zweiten Bereich 105 in den ersten Bereich 103 zu verhindern.
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Mittels Lackierungselementen 207 kann ein vorgegebenes Leuchtmuster auf dem zweiten Bereich 105 erzeugt werden.
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In 3 ist ein Leuchtelement 300 dargestellt. Das Leuchtelement 300 besteht aus einem Leuchtkörper 101 mit einem ersten Bereich 103 und einem zweiten Bereich 105. An dem Leuchtkörper 101 ist eine Leiterplatte 301 mit einer Leuchtquelle 107 angeordnet.
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Um einen Weg von durch die Leuchtquelle 107 bereitgestellten Lichtstrahlen durch den Leuchtkörper 101 in eine Umgebung vorzugeben, ist an einer Außenseite, also einer aus einer Umgebung sichtbaren Seite des Leuchtkörpers 101, ein erster Schutzfilm 303 an dem Leuchtkörper 101 vorgesehen. Der erste Schutzfilm 303 ist undurchlässig für von der Leuchtquelle 107 bereitgestellte Lichtstrahlen und erzeugt ein Leuchtmuster des Leuchtkörpers 101, wie es bspw. für OLEDs typisch ist.
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Auf einer Innenseite des Leuchtkörpers 101 ist ein zweiter Schutzfilm 305 angeordnet. Der zweite Schutzfilm 305 reflektiert Lichtstrahlen, die durch den zweiten Bereich 105 diffus in Richtung des zweiten Schutzfilms 305 abgestrahlt wurden, zurück in Richtung einer abstrahlenden Seite bzw. in Richtung des zweiten Bereichs 105 und erhöht dadurch eine Leuchtkraft des Leuchtelements 300.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Leuchtelement
- 101
- Leuchtkörper
- 103
- erster Bereich
- 105
- zweiter Bereich
- 107
- Leuchtquelle
- 109
- schmale Seite
- 111
- breite Seite
- 200
- Herstellungsverfahren
- 201
- Bereitstellungsschritt
- 203
- Maskierungsschritt
- 205
- Schutzbereich
- 207
- Lackierungselement
- 300
- Leuchtelement
- 301
- Leiterplatte
- 303
- erster Schutzfilm
- 305
- zweiter Schutzfilm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2018/149741 A1 [0004]
- EP 1072383 A1 [0005]
- US 2009/0034230 A1 [0006]
