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Lichtleiter aus transparenten Kunststoffen werden im Bereich von Frontscheinwerfern und Heckleuchten für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im sichtbaren Bereich sind Optiken/Prismen am Lichtleiter ausgeformt um das Licht in die gewünschte Richtung auszukoppeln.
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Die Probleme des Standes der Technik werden durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
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Ein Aspekt der Beschreibung betrifft den folgenden Gegenstand: Eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem zumindest abschnittsweise von einer Grenzfläche ummantelten und eine langgestreckte Form aufweisenden Lichtleiterhauptkörper und einer Licht in den Lichtleiterhauptkörper einspeisenden Lichtquelle wobei der Lichtleiterhauptkörper dazu eingerichtet ist, das eingespeiste Licht durch an seiner Grenzfläche erfolgende interne Totalreflexionen in seinem Inneren weiterzuleiten, wobei eine zumindest abschnittsweise sich entlang einer Längserstreckung des Lichtleiterhauptkörpers erstreckende Befestigungsrippe von dem Lichtleiterhauptkörper abragt, wobei die Befestigungsrippe wenigstens einen Reflexionsabschnitt eines ersten Rippenabschnitt umfasst, welcher in einem hauptkörperseitigen Übergangsbereich in den ersten Rippenabschnitt eintretendes Licht in Richtung des hauptkörperseitigen Übergangsbereich zurückreflektiert, und wobei ein zweiter Rippenabschnitt, welcher wenigstens einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Befestigungsrippe umfasst, von dem ersten Rippenabschnitt abragt.
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Vorteilhaft wird durch den Reflexionsabschnitt und den angeformten zweiten Rippenabschnitt die weitere Einkopplung von Licht in Richtung des Befestigungsabschnitts erschwert und die Auskopplung von Licht in Richtung des Lichtleiterhauptkörpers erleichtert. Damit einher gehen Freiheitsgrade bei der Gestaltung des zweiten Rippenabschnitts und insbesondere des Befestigungsabschnitts, da keine größeren vom Betrachter sichtbare Lichtartefakte durch die Gestaltung des zweiten Rippenabschnitts drohen. Durch den erhöhten Anteil von in den Lichtleiterhauptkörper zurückgekoppeltes Licht werden Lichtverluste begrenzt.
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Da die Befestigungsrippe einstückig mit dem Lichtleiterhauptkörper ausgeführt ist und aus dem gleichen Material besteht, wird die Teileanzahl, die zur Befestigung des Lichtleiters nötig ist, reduziert. Mithin können Kosten eingespart werden.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Rippenabschnitt direkt an den Lichtleiterhauptkörper angrenzt.
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Vorteilhaft findet die Rückführung des eingekoppelten Lichts in der Nähe des Lichtleiterhauptkörpers statt.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein weiterer Rippenabschnitt von dem Lichtleiterkörper abragt, wobei der erste Rippenabschnitt von dem weiteren Rippenabschnitt abragt.
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Vorteilhaft können dadurch bauraumbedingte Besonderheiten berücksichtigt werden und gleichwohl können die Vorteile der vorgeschlagenen Befestigungsrippe erreicht werden.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Reflexionsabschnitt dazu eingerichtet ist, quer zu einer mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung im Lichtleiterhauptkörper auf den Reflexionsabschnitt gerichtete Lichtstrahlen parallel zurückzuwerfen.
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Vorteilhaft findet damit eher keine Auskopplung von Licht in der Befestigungsrippe statt, sondern das Licht wird zur Auskopplung über den Lichtleiterhauptkörper zurückgeworfen.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Reflexionsabschnitt zwei Reflexionsflächen umfasst, welche sich gegenüberliegend angeordnet und lotrecht zueinander orientiert sind.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Reflexionsflächen in einem zur mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung im Lichtleiterhauptkörper lotrechten Schnitt einen Winkel von 45° mit einer Mittenfläche des ersten Rippenabschnitts einschließen.
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Die Reflexionsflächen bewirken somit die Rückstrahlung des Lichts in den Lichtleiterhauptkörper.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Rippenabschnitt wenigstens zwei sich gegenüberliegende Grenzflächen umfasst, welche zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen.
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Damit kann genügend Raum für die Abzweigung des zweiten Rippenabschnitts geschaffen werden und gleichzeitig ergibt sich eine gleichmäßige Lichtleitung von und zu dem Reflexionsabschnitt.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein sich unmittelbar an den ersten Rippenabschnitt anschließender Übergangsbereich des zweiten Rippenabschnitts in einem zur mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung im Lichtleiterhauptkörper lotrechten Schnitt lotrecht von dem ersten Rippenabschnitt abragt.
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Vorteilhaft wird damit ein Lichteintritt aus dem ersten Rippenabschnitt in den zweiten Rippenabschnitt begrenzt.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Befestigungsrippe, insbesondere der erste Rippenabschnitt einen rückseitigen Umlenkflächenbereich aufweist, um von dort reflektiertes Licht an der gegenüberliegenden Grenzfläche der Befestigungsrippe, insbesondere des ersten Rippenabschnitts auszukoppeln.
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Vorteilhaft kann die Befestigungsrippe dazu verwendet werden, neben der Lichtauskopplung über den Lichtleiterhauptkörper einen weiteren Lichteffekt zu realisieren.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Grenzfläche des Lichtleiterhauptkörpers einen Lichtaustrittsflächenbereich und einen Rückseitenbereich aufweist, wobei die Befestigungsrippe zwischen dem Lichtaustrittsflächenbereich und dem Rückseitenbereich von dem Lichtleiterhauptkörper abragt.
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Vorteilhaft wird dadurch die Befestigungsfunktion von der Lichtfunktion funktional entkoppelt. Die Befestigungsrippe hat so einen reduzierten Einfluss auf die vom Lichtleiterhauptkörper abgestrahlte Lichtverteilung.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein weiteres Bauteil den Lichtleiterhauptkörper aus einer Betrachtungsrichtung gesehen in einem nicht sichtbaren Abschnitt verdeckt, wobei der Lichtleiterhauptkörper zumindest abschnittsweise entlang eines sichtbaren Abschnitts die Befestigungsrippe aufweist.
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Vorteilhaft können dadurch auch länger ausgebildete sichtbare Abschnitte des Lichtleiters mit Befestigungspunkten oder -abschnitten ausgebildet und befestigt werden. Neben neuen Konstruktionsfreiheitsgraden reduzieren sich die Kosten.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein Verhältnis einer Dicke der Befestigungsrippe im Übergangsbereich zu einer Querschnittsfläche des Lichtleiterhauptkörpers kleiner als 1/5, insbesondere kleiner als 1/8, ist.
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Die Menge an Licht, welche in die Befestigungsrippe gelangen kann, ist proportional zu ihrer Breite bzw. Dicke. Dementsprechend wird die Rippe so dünn wie mechanisch möglich ausgeführt. Vorteilhaft wird genügend mechanische Stabilität erreicht und gleichzeitig die Lichteinkopplung in die Befestigungsrippe reduziert.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass eine Dicke der Befestigungsrippe, insbesondere des ersten Rippenabschnitts in einem Schnitt lotrecht zur mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung im Lichtleiterhauptkörper zwischen 1 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 1,4 mm und 1,6 mm, insbesondere zwischen 1,5 und 1,7 mm, beträgt.
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Insbesondere wenn der Lichtleiter ein Polycarbonat umfasst, stellt diese Dicke einen vorteilhaften Kompromiss zwischen mechanischer Stabilität und reduzierter Einkopplung von Licht dar.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein Gegenbefestigungsabschnitt an dem wenigstens einen Befestigungsabschnitt der Befestigungsrippe angreift und so den Lichtleiterhauptkörper zu dem Gehäuse fixiert.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Lichtleiterhauptkörper eine dem Übergangsbereich zu der Befestigungsrippe gegenüberliegende Teilfläche der Grenzfläche umfasst, welche für einen Strahlengang, welcher aus der Befestigungsrippe stammt, diesen Strahlengang auf eine andere Teilfläche der Grenzfläche des Lichtleiterhauptkörpers, insbesondere auf den Lichtaustrittflächenbereich, derart steil umlenkt, sodass eine Auskopplung aus dem Lichtleiterhauptkörper über die andere Teilfläche der Grenzfläche erfolgt.
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Durch diese Ausprägung der Teilflächen der Grenzfläche wird die Lichteinkopplung in die Befestigungsrippe reduziert, da es für viele Strahlen innerhalb des Lichtleiterhauptkörpers physikalisch nicht möglich ist, ihren Weg in die Befestigungsrippe zu finden.
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In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug; und
- 2 bis 4 Beispiele von Lichtleitern in einem Schnitt lotrecht zur mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung in einem Lichtleiterhauptkörper.
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1 zeigt beispielhaft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer als Beleuchtungseinrichtung 2 für ein Kraftfahrzeug. Die hier beschriebenen Merkmale sind selbstverständlich auch auf Heckleuchten übertragbar. Innerhalb eines Gehäuses 6 ist ein Lichtmodul 8 angeordnet, das Licht in Fahrtrichtung x abstrahlt. Das Gehäuse 6 ist mit einer transparenten Abdeckscheibe 12 verschlossen.
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Ein Lichtleiter umfasst zumindest abschnittsweise einen von einer Grenzfläche ummantelten und eine langgestreckte Form aufweisenden Lichtleiterhauptkörper 100. Licht wird in den Lichtleiterhauptkörper 100 durch eine Lichtquelle 4, welche von einem Steuergerät 400 betrieben wird, eingespeist. Der Lichtleiterhauptkörper 100 ist dazu eingerichtet, das eingespeiste Licht durch an seiner Grenzfläche erfolgende interne Totalreflexionen in seinem Inneren weiterzuleiten. Eine mittlere Lichthauptausbreitungsrichtung 102 ergibt sich der langgestreckten Form des Lichtleiterhauptkörpers 100 folgend. Zumindest abschnittsweise erstreckt sich entlang einer Längserstreckung des Lichtleiterhauptkörpers 100 eine Befestigungsrippe 200 und ragt von dem Lichtleiterhauptkörper 100 ab.
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Weitere Bauteile 10, 20 verdecken den Lichtleiterhauptkörper 100 in einem Bereich A mit der Lichtquelle 4 und in einem distalen Bereich B aus einer Betrachtungsrichtung gesehen in einem nicht sichtbaren Abschnitt A, B. Demgegenüber weist der Lichtleiterhauptkörper 100 zumindest abschnittsweise entlang eines sichtbaren Abschnitts C die Befestigungsrippe 200 auf.
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Die Beleuchtungseinrichtung 2 umfasst wenigstens einem zu dem Gehäuse 6 feststehenden Gegenbefestigungsabschnitt 70, welcher an dem wenigstens einen Befestigungsabschnitt 270 der Befestigungsrippe 200 angreift und so den Lichtleiterhauptkörper 100 zu dem Gehäuse 6 fixiert.
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Nachfolgend wird zusätzlich zur 1 auf das Beispiel der 2 verwiesen.
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Die Grenzfläche des Lichtleiterhauptkörpers 100 umfassen einen Lichtaustrittsflächenbereich 120 und einen Rückseitenbereich 130, wobei die Befestigungsrippe 200 zwischen dem Lichtaustrittsflächenbereich 120 und dem Rückseitenbereich 130 von dem Lichtleiterhauptkörper 100 abragt.
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Der Rückseitenbereich 130 umfasst beispielsweise einzelne Umlenkelemente mit Reflexionsflächen, die durch ihre Form und Anordnung dazu eingerichtet sind, auf sie einfallendes Licht der Lichtquelle so steil zum Lichtaustrittsflächenbereich 120 umzulenken, dass es dort aus dem Lichtleiter austritt.
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Die Befestigungsrippe 200 umfasst wenigstens einen Reflexionsabschnitt 210 eines ersten Rippenabschnitt 220, welcher in einem hauptkörperseitigen Übergangsbereich 222 in den ersten Rippenabschnitt 220 eintretendes Licht der Lichtquelle 4 zu einem Großteil in Richtung des hauptkörperseitigen Übergangsbereich 222 zurückreflektiert. Der erste Rippenabschnitt 220 umfasst hierzu wenigstens zwei sich gegenüberliegende Grenzflächen 226, 228, welche zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen
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Der Reflexionsabschnitt 210 ist dazu eingerichtet, insbesondere quer zu einer mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung 102 im Lichtleiterhauptkörper 100 auf den Reflexionsabschnitt 210 gerichtete Lichtstrahlen 221 parallel zurückzuwerfen. Der Reflexionsabschnitt 210 umfasst zwei Reflexionsflächen 212, 214, welche sich gegenüberliegend angeordnet und lotrecht zueinander orientiert sind. Die beiden Reflexionsflächen 212, 214 schließen in dem gezeigten zur mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung 102 im Lichtleiterhauptkörper 100 lotrechten Schnitt einen Winkel von 45° mit einer Mittenfläche 224 des ersten Rippenabschnitts 220 ein.
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Der erste Rippenabschnitt 220 grenzt direkt an den Lichtleiterhauptkörper 100 an. In der direkten Lichtlinie zum Lichtleiterhauptkörper 100 liegt also eine „Dachkante“ gemäß dem Reflexionsabschnitt 210 mit zwei zu den Seitenwänden mit 45° und untereinander mit 90° bemessenen Flächen, welche einen Großteil des Lichtes direkt wieder zurück in den Lichtleiterhauptkörper 100 reflektieren.
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Ein zweiter Rippenabschnitt 260, welcher wenigstens einen Befestigungsabschnitt 270 zur Befestigung der Befestigungsrippe 200 umfasst, ragt von dem ersten Rippenabschnitt 220 ab. Der zweite Rippenabschnitt 260 weist bevorzugt wenigstens einen weiteren Knick bzw. eine Stufe auf. Vorliegend weist der zweite Rippenabschnitt 260 zwei Stufen auf. Die Befestigungsrippe 200 umfasst also mehrere Knicke bzw. Stufen zwischen dem Übergangsbereich 222 und dem Befestigungsabschnitt 270.
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Ein sich unmittelbar an den ersten Rippenabschnitt 220 anschließender Übergangsbereich 262 des zweiten Rippenabschnitts 260 ragt im gezeigten zur mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung 102 im Lichtleiterhauptkörper 100 lotrechten Schnitt lotrecht von dem ersten Rippenabschnitt 220 ab.
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An den Lichtleiterhauptkörper 100 des Lichtleiters ist also die Befestigungsrippe 200 aus dem gleichen Material angeformt, womit ein Teil des Lichtes, welches im Lichtleiterhauptkörper 100 propagiert, in die Befestigungsrippe 200 eingekoppelt wird. Der Teil des Lichtes der Lichtquelle 4, welcher in die Befestigungsrippe 200 gelangt ist umso größer, je größer die Breite der Befestigungsrippe im Verhältnis zur Querschnittsfläche des Lichtleiters ist. Die von der Befestigungsrippe 200 verursachten Lichtverluste hängen davon ab, wie viel des Lichts von der Befestigungsrippe 200 wieder in den Lichtleiterhauptkörper 100 zurückkehrt.
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Ein Verhältnis einer Dicke D_1 der Befestigungsrippe 200 im Übergangsbereich 222 zu einer Querschnittsfläche des Lichtleiterhauptkörpers 100 ist lotrecht zur Lichthauptausbreitungsrichtung 102 kleiner als 1/5, insbesondere kleiner als 1/8. Die Dicken D_1 und D_2 sind so klein wie möglich gewählt, um zu Lichteinkopplung in die Befestigungsrippe 200 zu reduzieren. Die um 45° angestellten Flächen 212, 214 dienen dazu, das Licht wieder in den Lichtleiterhauptkörper 100 zurückzuschicken.
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Eine Dicke D_1, D_2 der Befestigungsrippe 200, insbesondere des ersten Rippenabschnitts 220 in einem Schnitt lotrecht zur mittleren Lichthauptausbreitungsrichtung 102 im Lichtleiterhauptkörper 100 beträgt zwischen 1 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 1,4 mm und 1,6 mm, insbesondere zwischen 1,5 und 1,7 mm.
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Die Befestigungsrippe 200 ist zumindest abschnittsweise entgegen der mittleren Abstrahlrichtung 122 des Lichtleiterhauptkörpers 100 bis zum dem Befestigungsabschnitt 270 geführt, um den Lichtleiter daran zu befestigen. Die Befestigungsrippe 200 ist so ausgeformt, dass trotzdem ein Großteil des Lichtes zurück in den Lichtleiterhauptkörper 100 gelangt. Dies reduziert die Lichtverluste und die Artefaktbildung durch die Befestigungsrippe 200.
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Im gezeigten Beispiel der 2 umfasst der erste Rippenabschnitt 220 einen rückseitigen Umlenkflächenbereich 230, um von dort reflektiertes Licht an der gegenüberliegenden Grenzfläche 226 des ersten Rippenabschnitts 220 auszukoppeln. Eine solche Auskopplung kann auch an anderen Abschnitten der Befestigungsrippe 200 gezielt erfolgen.
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Der Befestigungsabschnitt 270 ist beispielsweise als Durchgangsöffnung 272 ausgeführt, durch die ein Stift oder eine Schraube geführt werden kann, um den Befestigungsabschnitt 270 und damit den gesamten Lichtleiter zu dem Gehäuse 6 festzulegen.
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3 zeigt in Abweichung zum Beispiel der 2, dass der erste Rippenabschnitt 220 anders orientiert und an anderer Stelle innerhalb der Befestigungsrippe 200 angeordnet ist. Ein weiterer Rippenabschnitt 280 ragt von dem Lichtleiterkörper 100 ab, und wobei der erste Rippenabschnitt 220 von dem weiteren Rippenabschnitt 280 abragt.
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Des Weiteren ist der Befestigungsabschnitt 270 durch zwei Klemmflächen 274 und 276 ausgeführt. Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungsbeispiele des Befestigungsabschnitts 270 denkbar, wie beispielsweise Clips-Konturen, Klebe-Konturen oder Ähnliches.
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4 zeigt im Unterschied zu den Beispielen der 2 und 3, dass der Lichtleiterhauptkörper 100 eine dem Übergangsbereich 222 zu der Befestigungsrippe 200 gegenüberliegende Teilfläche 110 der Grenzfläche umfasst. Die Teilfläche 110 lenkt einen Strahlengang, welcher aus der Befestigungsrippe 200 stammt, auf eine andere Teilfläche der Grenzfläche des Lichtleiterhauptkörpers, insbesondere auf den Lichtaustrittflächenbereich 120, derart steil um, sodass eine Auskopplung aus dem Lichtleiterhauptkörper 100 über die andere Teilfläche der Grenzfläche erfolgt.
