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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Beleuchtungssystem sowie ein Kraftfahrzeug.
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Die Ausführung einer pixelierten bzw. segmentierten Funktionsfläche einer Leuchte oder Beleuchtungseinrichtung an einem Kraftfahrzeug dient dazu, durch unterschiedliche, individuelle Schaltung von einzelnen Segmenten/Pixeln eine gewünschte Ausleuchtsignatur zu definieren und bereitzustellen oder zusätzliche Informationsinhalte (bspw. Ziffern, Text, Piktogramme) anzuzeigen. Damit können über die Nutzungsdauer am Kraftahrzeug hinweg neue Inhalte bzw. Lichtsignaturen entwickelt und dem Fahrzeughalter/-fahrer angeboten werden, ohne jeweils eine neue Leuchte entwickeln zu müssen.
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Eine korrespondierende Beleuchtungsvorrichtung ist aus
DE 10 2016 119 326 A1 bekannt, welche zudem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildet ist.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Displays mit Leuchtdioden bekannt, welche auch als „LED-Displays“ bzw. „LED-Panels“ bezeichnet werden. Die LED-Displays weisen eine Matrixanordnung von RGB-LED auf, die vor allem aus der Werbung oder als Videowände auf Messen und Konzerten bekannt sind. Die RGB-LED sind sehr lichtstromschwach, weshalb mit diesen LED-Displays im automotiven Bereich die gesetzlich geforderte Lichtstärke mit einer entsprechend begrenzten Anzahl von LED nicht zu realisieren ist. Zudem erfolgt die Ansteuerung derartiger LED-Displays üblicherweise über Videoschnittstellen, wie beispielsweise HDMI, welche in Kraftfahrzeugen nicht verwendet werden, insbesondere da derartige Videosignale für eine Ansteuerung von Leuchten und Funktionen nicht oder nur unzureichend geeignet sind. Nachteilig an diesen LED-Displays ist zudem die pixelierte Anordnung von Leuchtdioden in einer Matrix. Der Betrachter sieht einen hellen Punkt an jeder LED-Stelle und nur durch die sehr engen Abstände und eine entsprechend hohe Auflösung ist auch aus nahen Betrachtungsentfernungen für einen Beobachter ein scharfes Bild erkennbar. Deshalb sind bei derartigen LED-Panels aktuell bereits Abstände benachbarter Leuchtdioden von weniger als 2 mm vorgesehen beziehungsweise Abstände von 1 mm oder weniger angestrebt.
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Um im automobilen Einsatz die gesetzlich geforderten Mindestlichtstärken von 4cd für ein rotes Schlusslicht, von 50cd (ECE) bzw. 130cd (SAE) für einen gelben Fahrtrichtungsanzeiger und von 60cd (ECE) bzw. 80cd (SAE) für ein rotes Bremslicht, sowie 400cd (ECE) bzw. 500cd (SAE) für ein weißes Tagfahrlicht zu erzeugen, sind Leuchtdioden mit höheren Betriebsströmen und Lichtströmen, sowie einer Automotive-Spezifikation, zu verwenden und optische Systeme, die den Lichtstrom der Leuchtdioden optimal nutzen, damit auch mit einer geringen Anzahl von Pixeln/Segmenten ein Bremslicht oder ein Fahrtrichtungsanzeiger generiert werden kann und mit der vorhandenen segmentierten Matrix-Anzeigefläche entsprechend unterschiedliche Lichtsignaturen entwickelt und zugelassen werden können.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, welche vorzugsweise eine besonders hohe Freiheit bei der Gestaltung der Anzeige von Lichtsignaturen aufweist. Weiter bevorzugt weist die Beleuchtungsvorrichtung eine kostengünstige sowie kompakte Bauweise auf.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, ein Beleuchtungssystem gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11 und ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 13 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung offenbart sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei die Beleuchtungsvorrichtung insbesondere für Lichtsignaturanzeigen bzw. zum Anzeigen von Lichtsignaturen ausgebildet ist. Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Leiterplatte mit einer Mehrzahl von darauf angeordneten Leuchtdioden zum Emittieren von Licht, eine Optikschicht und ein Reflektorelement auf. Das Reflektorelement ist zwischen der Leiterplatte und der Optikschicht angeordnet. Das Reflektorelement weist mehrere Segmente auf, in welche das Reflektorelement unterteilt ist, wobei jeder Leuchtdiode ein Segment zugeordnet ist, sodass von den Leuchtdioden emittiertes Licht an den Segmenten des Reflektorelements reflektierbar sowie vorzugsweise begrenzbar und durch die Optikschicht hindurchströmbar ist. Erfindungsgemäß sind in einem Segment mindestens zwei Leuchtdioden angeordnet.
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Die Leiterplatte weist vorzugsweise eine Vielzahl von Leiterbahnen auf, über welche die Leuchtdioden mit einer Steuereinheit zum Steuern der Beleuchtungsvorrichtung elektrisch koppelbar sind. Die Leuchtdioden sind vorzugsweise als direkt abstrahlende Leuchtdioden ausgebildet. Vorzugsweise sind die Leuchtdioden auf der Leiterplatte befestigt, beispielsweise über Lötstellen zur elektrischen Kopplung mit den Leiterbahnen.
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Das Reflektorelement ist zum Reflektieren und vorzugsweise Begrenzen des von den Leuchtdioden emittierten Lichts ausgebildet. Hierfür ist das Reflektorelement in mehrere Segmente aufgeteilt, wobei erfindungsgemäß in einem Segment mindestens zwei Leuchtdioden angeordnet sind. Es können erfindungsgemäß auch mehr als zwei Leuchtdioden in einem Segment angeordnet sein. Beispielsweise können die Leuchtdioden als Mikro-LED ausgebildet sein. Die zwei Leuchtdioden sind vorzugsweise dicht nebeneinander, beispielsweise in direktem Kontakt, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die zwei oder mehreren Leuchtdioden leichter als eine gemeinsame Lichtquelle wahrnehmbar und hierfür die Anforderungen an die Optikschicht geringer sind. Es ist ferner bevorzugt, dass in mehreren Segmenten zwei Leuchtdioden angeordnet sind. Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass in einem oder mehreren Segmenten nur eine Leuchtdiode angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in einem oder mehreren Segmenten drei oder mehr Leuchtdioden angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß können mehrere Segmente jeweils zu einer sich zeilen- und spaltenweise wiederholenden Anordnung an dem Reflektorelement zusammengefasst sein. Die sich so wiederholenden Anordnungen der Segmente mit ihrer jeweiligen Form erlauben eine besonders vielseitige Gestaltung und Anzeige verschiedener Lichtsignaturen. Insbesondere können die Anordnungen eine mit den Segmenten bzw. zu den Segmenten korrespondierende Form aufweisen, womit insbesondere gemeint ist, dass mehrere Segmente zu jeweils einer neuen, ganz besonders von der Form der Segmente verschiedenen Form, zusammengefasst sein können. Beispielsweise können die Anordnungen jeweils eine rechteckige Form oder Wabenform aufweisen. Ganz besonders können die Anordnungen rechteckig, insbesondere quadratisch, bei einer dreieckigen Form der Segmente und wabenförmig bei einer sechseckigen Form der Segmente sein. Beispielsweise können je vier dreieckförmige Segmente zu einer rechteckigen Form zusammengefasst sein. Entsprechend können auch die Leuchtdioden auf der Leiterplatte korrespondierend dazu angeordnet sein. So kann die Leiterplatte ein sich wiederholendes Muster einer Anordnung von je acht Leuchtdioden aufweisen. Die Anordnung kann beispielsweise als eine O-Anordnung beschrieben werden, bei der sich vier Leuchtdioden durch einen imaginären Kreis miteinander verbinden lassen.
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Die in einem Segment angeordneten Leuchtdioden können beispielsweise dieselbe Farbe aufweisen. Vorzugsweise sind die in einem Segment angeordneten Leuchtdioden einzeln schaltbar ausgebildet. Die Verwendung mehrerer Leuchtdioden in einem Segment hat den Vorteil, dass eine höhere Lichtleistung bereitstellbar ist, sodass die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung gegenüber herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtungen eine stärkere Lichtstärke pro Segment und somit auch über die gesamte Abstrahlfläche der Beleuchtungsvorrichtung aufweist.
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Zum Durchleiten des von den Leuchtdioden emittierten Lichts sowie des von dem Reflektorelement reflektierten Lichts der Leuchtdioden weist die Beleuchtungsvorrichtung die Optikschicht auf. Die Optikschicht ist vorzugsweise ausgebildet, einen optischen Effekt zu erzielen, wie beispielsweise eine Bündelung des Lichts und/oder Streuung und Homogenisierung des Lichts und/oder Umlenkung des Lichts oder dergleichen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Optikschicht auf ihrer Vorderseite und/oder Rückseite optische Streuelemente aufweist. Als optische Streuelemente können beispielsweise Kissenoptiken oder Mikrooptiken vorgesehen sein oder eine diffraktive Diffusorstruktur oder Mikrostruktur oder im einfachsten Fall eine Erodierstruktur oder Ätzstruktur.
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Vorzugsweise ist die Optikschicht als optisch segmentierte Optikschicht ausgebildet, wobei die Segmentierung vorzugsweise an die Segmente des Reflektorelements angepasst ist. Weiter bevorzugt ist die Segmentierung an die Lage der Leuchtdioden zur Optikschicht angepasst. Besonders bevorzugt ist die Optikschicht ausgebildet, bei einem Segment eine möglichst gleichmäßige Lichtabstrahlverteilung zu erzielen, sodass das Segment für einen Betrachter als homogene Lichtquelle wahrnehmbar ist. Demnach ist die Optikschicht vorzugsweise derart ausgebildet, dass für den Betrachter des Segments nicht erkennbar ist, wie viele Licht emittierende Leuchtdioden in dem Segment angeordnet sind. Besonders bevorzugt weist die Optikschicht eine derartige Ausbildung für eine Mehrzahl der Segmente oder für sämtliche Segmente auf. Die Optikschicht kann zusätzlich eine Einfärbung besitzen, einerseits um einen geringeren Transmissionsgrad zu erzeugen oder einen definierten Farbeindruck bereitzustellen. Weiterhin kann die Optikschicht eine Beschichtung auf der Vorderseite tragen, beispielsweise eine Sputterung, zur Erzeugung eines Spiegeleffekts bei verbleibender Transmission für die Beleuchtungsvorrichtung.
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Auch ist es möglich, dass die Segmente Streifenoptiken aufweisen bzw. Streifenoptiken in den Segmenten ausgebildet sind. Dabei kann an jeder Fläche bzw. Reflektorwand des Segments bzw. des Reflektorelements jeweils eine Streifenoptik vorgesehen sein. Die Streifenoptiken, die auch als Riffeloptiken bezeichnet werden können, können den direkten Oberflächenreflex des Leuchtdioden-Lichts streuen und somit einer konzentrierten Abbildung des Lichts in der Ausleuchtung entgegenwirken, um Hotspots zu vermeiden.
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Dass die Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, bedeutet insbesondere, dass die Beleuchtungsvorrichtung für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. Gleichwohl sind auch andere Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung denkbar und möglich. Das Anwendungsgebiet des Kraftfahrzeugs ist allerdings besonders bevorzugt. So kann die Beleuchtungsvorrichtung ganz besonders eine Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung sein. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung als Rückleuchte, eine Zusatzleuchte, als Frontleuchte, ein Scheinwerfer oder dergleichen ausgebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind in der Mehrzahl der Segmente oder in sämtlichen Segmenten des Reflektorelements mindestens zwei Leuchtdioden angeordnet. Hierbei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in der Mehrzahl der Segmente oder in sämtlichen Segmenten des Reflektorelements mehr als zwei Leuchtdioden, wie beispielsweise drei Leuchtdioden, angeordnet sind. Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass in sämtlichen Segmenten des Reflektorelements mindestens zwei Leuchtdioden angeordnet sind. Somit ist eine besonders gleichmäßige sowie hohe Lichtstärke über die gesamte Abstrahlfläche der Beleuchtungsvorrichtung realisierbar.
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Vorzugsweise weisen die in einem Segment angeordneten Leuchtdioden unterschiedliche Farben auf. Hierunter wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass die Leuchtdioden ausgebildet sind, Licht mit voneinander verschiedenen Wellenlängen zu emittieren. Eine erste Leuchtdiode kann beispielsweise ausgebildet sein, Licht mit einer ersten Wellenlänge zu emittieren, und eine zweite Leuchtdiode kann beispielsweise ausgebildet sein, Licht mit einer zweiten Wellenlänge, welche von der ersten Wellenlänge verschieden ist, zu emittieren. Durch die einzelne Schaltbarkeit der Leuchtdioden in einem Segment sind somit Lichtemissionsfarben der einzelnen Segmente gezielt beeinflussbar. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine oder beide Leuchtdioden als mehrfarbige Leuchtdioden ausgebildet sind. Unter einer mehrfarbigen Leuchtdiode wird im Rahmen der Erfindung eine Leuchtdiode verstanden, welche zum Emittieren von Licht über ein Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen ausgebildet ist. Mit einer mehrfarbigen Leuchtdiode ist somit gezielt abwechselnd Licht in unterschiedlichen Farben emittierbar. Vorzugsweise ist in einem Segment eine Leuchtdiode als mehrfarbige Leuchtdiode und die andere Leuchtdiode als weiße Leuchtdiode ausgebildet. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass bei drei Leuchtdioden im Segment die drei Leuchtdioden unterschiedliche Farben aufweisen.
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Weiter bevorzugt weist die Optikschicht eine Diffusorfolie oder eine Diffusorscheibe auf. Vorzugsweise ist die Optikschicht als Diffusorfolie oder Diffusorscheibe ausgebildet. Unter einer Diffusorfolie wird eine Schicht verstanden, welche vor dem Reflektorelement aufspannbar ist, beispielsweise am Reflektorelement, einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung, einem Hilfsrahmen oder dergleichen. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Diffusorfolie eine verhältnismäßig hohe Biegsamkeit bzw. Elastizität aufweist. Vorzugsweise weist die Diffusorfolie eine Diffusorstruktur und/oder Mikrooptik oder dergleichen auf. Die Diffusorfolie weist gegenüber herkömmlichen Optikscheiben, welche üblicherweise Wandstärken von über 2 mm aufweisen, eine wesentlich geringere Wandstärke, vorzugsweise von weniger als 1,2 mm, insbesondere von weniger als 0,5mm, auf. Lichtleitungseffekte, die innerhalb einer verhältnismäßig dicken Optikscheibe besonders stark ausgeprägt sind und den Kontrast von leuchtenden Segmenten zu benachbarten unbeleuchteten Segmenten verschlechtern, sind durch die Diffusorfolie wesentlich reduzierbar bzw. weitgehend vermeidbar. Folglich ist mit der Diffusorfolie ein besseres Kontrastverhältnis erreichbar und somit eine verbesserte, schärfere Anzeige für einen Betrachter der Beleuchtungsvorrichtung bereitstellbar.
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Vorzugsweise weist die Optikschicht mehrere übereinander angeordnete Diffusorfolien oder Diffusorscheiben auf. Die Diffusorfolien bzw. Diffusorscheiben weisen vorzugsweise sich ergänzende Diffusorstrukturen und/oder Mikrooptiken oder dergleichen auf. In diesem Rahmen sind zwei übereinander angeordnete Diffusorfolien bevorzugt. Alternativ können erfindungsgemäß auch drei oder mehr übereinander angeordnete Diffusorfolien bzw. Diffusorscheiben vorgesehen sein. Vorzugsweise weisen die übereinander angeordneten Diffusorfolien bzw. Diffusorscheiben unterschiedliche Wandstärken auf. Eine untere, beispielsweise als Trägerfolie ausgebildete, erste Diffusorfolie kann beispielsweise zur Bereitstellung einer Grundstabilität eine größere Wandstärke als eine darauf angeordnete zweite Diffusorfolie aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Diffusorfolien bzw. Diffusorscheiben auch unterschiedliche Materialien und/oder Texturen oder dergleichen aufweisen. Somit ist eine Gesamtwandstärke der Optikschicht bei Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit auf vorteilhafte Weise reduzierbar.
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Die Optikschicht weist vorzugsweise eine Wandstärke von zwischen 0,2 mm und 1,2 mm auf. Besonders bevorzugt weist die Optikschicht eine Wandstärke von zwischen 0,2 mm und 0,5 mm auf. Bei zwei übereinander angeordneten Diffusorfolien weist eine erste Diffusorfolie vorzugsweise eine Wandstärke von zwischen 0,1 mm und 0,5 mm und eine zweite Diffusorfolie eine Wandstärke von zwischen 0,1 mm und 0,2 mm auf. Durch derart geringe Wandstärken sind Lichtleitungseffekte weiter reduzierbar. Auf diese Weise ist ein verbessertes Kontrastverhältnis erreichbar und somit eine verbesserte, schärfere Anzeige für einen Betrachter der Beleuchtungsvorrichtung bereitstellbar.
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Alternativ zu Diffusorfolien können auch dünnwandige, gespritzte Optikscheiben zum Einsatz kommen, mit Wandstärken zwischen 0,5mm und 1,2mm.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Gittermaske aufweist, welche die Segmente voneinander abgrenzt. Die Gittermaske weist vorzugsweise mehrere zu einer Struktur angeordnete Gitterelemente, wie beispielsweise Gitterstreben, auf. Die Gitterelemente sind vorzugsweise lichtundurchlässig ausgebildet. Die Gitterelemente können beispielsweise schwarz sein. Durch die Gitterelemente der Gittermaske ist erzielbar, dass die Segmente im Kalt- und Warmerscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung voneinander besser abgrenzbar sind, um die optische Wahrnehmung der anzeigbaren Lichtsignaturen zu verbessern. Die Optikschicht ist vorzugsweise zwischen dem Reflektorelement und der Gittermaske angeordnet. Die Gitterstruktur der Gittermaske entspricht vorzugsweise der Segmentierung des Reflektorelements oder ist zumindest an die Segmentierung des Reflektorelements angepasst, beispielsweise durch einen ganzzahligen Skalierungsfaktor, sodass beispielsweise mehrere, vorzugsweise vollständige, Segmente des Reflektorelements einem Gittersegment der Gittermaske oder mehrere, vorzugsweise vollständige, Gittersegmente der Gittermaske einem Segment des Reflektorelements zugeordnet sein können.
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Vorzugsweise ist die Gittermaske als ein Blech, eine Folie und/oder ein Spritzgussteil ausgebildet. Als Blech kann insbesondere ein dünnes Blech, beispielsweise mit einer Wandstärke zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, eingesetzt werden, welches für die Erzeugung von Öffnungen im Bereich der Segmente gelasert oder drahterodiert sein kann. Das Blech kann dann zwischen der Optikschicht und einem Gehäuserahmen bzw. Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung in der Montage geklemmt sein oder in den Gehäuserahmen eingeklebt oder geschraubt sein. Die Folie kann beispielsweise bedruckt oder geklebt werden. Die Folie oder Klebefolie kann mit dem Gitter bzw. den Gitterstreben bedruckt sein und zwischen der Optikschicht und dem Gehäuserahmen in der Montage geklemmt sein. Vorzugsweise ist die Folie auf die Optikschicht aufgeklebt. Als Spritzgussteil kann insbesondere ein 2-Komponenten-Spritzteil eingesetzt werden. Die Gittermaske kann dabei beispielsweise als zweite, schwarze Komponente auf die Optikschicht gespritzt sein.
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Vorzugsweise weist die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse auf. Das Gehäuse weist vorzugsweise einen Gehäuserahmen auf. Der Gehäuserahmen kann erfindungsgemäß einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet sein. In dem Gehäuse können die Leiterplatte, das Reflektorelement, die Leuchtdioden und die Optikschicht aufgenommen sein. Ferner kann auch die Gittermaske in dem Gehäuse aufgenommen sein. Rückseitig des Gehäuses können Befestigungselemente, wie beispielsweise Schraubdome, angeordnet sein.
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Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass ein Abstand zwischen den Leuchtdioden und der Optikschicht weniger als 15 mm, ganz bevorzugt weniger als 12 mm, ferner ganz bevorzugt weniger als 10 mm und besonders bevorzugt weniger als 8 mm beträgt. Der Abstand kann als Untergrenze beispielsweise zumindest 2 mm, ganz besonders zumindest 4 mm und ferner besonders zumindest 6 mm betragen. Entsprechend wird eine besonders kompakte Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die ganz besonders eine geringe Dicke aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Segmente eine dreieckige, rechteckige, fünfeckige, sechseckige oder eine andere polygone Form aufweisen. Mit der Form ist insbesondere der Querschnitt des Segments gemeint oder die Form ist in der Draufsicht auf das Segment am Reflektorelement sichtbar. Entsprechend können Bereiche an der Optikscheibe ausgeleuchtet werden, die eine korrespondierende Form der Segmente annehmen, also eine dreieckige Leuchtform, eine rechteckige Leuchtform, eine fünfeckige Leuchtform oder eine sechseckige Leuchtform. Dadurch können unterschiedliche Lichtsignaturen mittels des Beleuchtens mehrerer Segmente durch die Beleuchtungsvorrichtung angezeigt werden. Insbesondere bei dreieckigen Segmenten ist eine besonders hohe Freiheit der Ansteuerung für unterschiedliche Lichtsignaturen ermöglicht.
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Bei einem dreieckförmigen Segment beispielsweise weist jedes Segment insbesondere drei Reflektorflächen bzw. Reflektorwände auf, die an ihren Seiten miteinander verbunden sind. In ihrer Mitte können die Segmente jeweils zwei Öffnungen aufweisen. Eine Öffnung ist nahe an der dem Segment zugeordneten Leuchtdiode, um das Licht der Leuchtdiode einstrahlen zu lassen. Die andere Öffnung ist nahe an der Optikscheibe bzw. entfernt von der Leuchtdiode, um das an den Reflektorflächen der Segmente des Reflektorelements reflektierte Licht auf die Optikscheibe ausstrahlen zu lassen. Dabei ist die der Leuchtdiode nahe Öffnung insbesondere kleiner als die Öffnung, welche der Optikscheibe nahe ist. Entsprechend können insbesondere in Richtung von der Optikscheibe zu den Leuchtdioden verjüngende bzw. zusammenlaufende Segmente vorgesehen sein. Die Segmente können somit hinsichtlich ihres Körpers bzw. Volumens auch als trichterförmig oder pyramidenförmig mit entsprechenden Öffnungen oben und unten an der Pyramidenform beschrieben werden.
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Wenn die Segmente beispielsweise dreieckförmig ausgebildet sind, weist dabei jedes Segment insbesondere drei Reflektorflächen bzw. Reflektorwände auf, die an ihren Seiten miteinander verbunden sind. Bei einer anderen Form können entsprechend mehr Reflektorflächen das Segment bilden. In ihrer Mitte können die Segmente jeweils zwei Öffnungen aufweisen. Eine Öffnung ist nahe an der dem Segment zugeordneten Leuchtdiode, um das Licht der Leuchtdiode einstrahlen zu lassen. Die andere Öffnung ist nahe an der Optikscheibe bzw. entfernt von der Leuchtdiode, um das an den Reflektorflächen der Segmente des Reflektorelements reflektierte Licht auf die Optikscheibe ausstrahlen zu lassen. Dabei ist die der Leuchtdiode nahe Öffnung insbesondere kleiner als die Öffnung, welche der Optikscheibe nahe ist. Entsprechend können insbesondere in Richtung von der Optikscheibe zu den Leuchtdioden verjüngende bzw. zusammenlaufende Segmente vorgesehen sein. Die Segmente können somit hinsichtlich ihres Körpers bzw. Volumens auch als trichterförmig oder pyramidenförmig mit entsprechenden Öffnungen oben und unten an der Pyramidenform beschrieben werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe durch ein Beleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer oder mehreren Beleuchtungsvorrichtungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und einer Steuereinheit zum Steuern einer Lichtsignaturanzeige der einen oder mehreren Beleuchtungsvorrichtungen gelöst.
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Über die Steuereinheit bzw. eine Elektronik der Steuereinheit ist die Beleuchtungsvorrichtung vorzugsweise variabel ansteuerbar, um unterschiedlichste Inhalte darzustellen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgebildet, die Beleuchtungsvorrichtungen gezielt separat voneinander bzw. individuell anzusteuern. Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit ausgebildet, die einzelnen Leuchtdioden der Beleuchtungsvorrichtungen gezielt anzusteuern. Die Steuereinheit kann dabei zur Steuerung von zumindest zwei der mehreren Beleuchtungsvorrichtungen zum Anzeigen einer gemeinsamen Lichtsignatur eingerichtet sein.
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Unter Inhalten werden im Rahmen der Erfindung beispielsweise linien- oder streifenförmige oder flächige Leuchtflächen in der Beleuchtungsvorrichtung verstanden, wobei die linien- oder streifenförmigen Lichtsignaturen auch Verläufe mit einer oder mehreren Richtungsänderungen (Knicke) bilden können, um eine gesetzlich vorgeschriebene Signalfunktion, beispielsweise ein Tagfahrlicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger, ein Bremslicht oder ein Schlusslicht bzw. Positionslicht, bereitzustellen. Ferner werden unter Inhalten einzelne Piktogramme und Zeichen, wie beispielsweise Verkehrszeichen bzw. Hilfszeichen im Verkehr, etwa ein Rechtspfeil, ein Hinweispfeil, eine Abbildung eines Passanten oder Warnhinweise, beispielsweise für Gefahrenbremsung, zum Bilden einer Rettungsgasse oder im Pannenfall oder dergleichen, verstanden. Derartige Inhalte, die mittels entsprechender Beleuchtung durch mehrere der Leuchtdioden bzw. der Segmente darstellbar sind, werden im Rahmen der Erfindung als Lichtsignaturen verstanden. Solche Lichtsignaturen können als statische oder dynamische Lichtsignaturen ausgebildet sein. Unter einer statischen Lichtsignatur werden Lichtsignaturen verstanden, die sich im Zeitverlauf nicht ändern. Unter einer dynamischen Lichtsignatur werden Lichtsignaturen verstanden, die sich im Zeitverlauf ändern.
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Unter einer gemeinsamen Lichtsignatur wird dabei vorliegend verstanden, dass die Lichtsignaturen der zumindest zwei Beleuchtungsvorrichtungen aufeinander abgestimmt sind, um denselben oder einen aufeinander abgestimmten Inhalt mittels der Leuchtdioden der Beleuchtungsvorrichtung darzustellen.
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Vorzugsweise weisen die in einem Segment der Beleuchtungsvorrichtung angeordneten Leuchtdioden unterschiedliche Abstrahlfarben auf, wobei das Beleuchtungssystem zur Bereitstellung mehrerer unterschiedlicher Lichtsignale ausgebildet ist. Durch die unterschiedlichen Abstrahlfarben, wie beispielsweise rot, grün, gelb, blau, weiß oder dergleichen, ist eine Darstellbarkeit von Leuchtzeichen verbesserbar. Durch dir gezielte einzelne Ansteuerbarkeit der Leuchtdioden ist somit in den einzelnen Segmenten eine Vielzahl unterschiedlicher Farben realisierbar.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung oder einem Beleuchtungssystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
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Vorzugsweise sind die Beleuchtungsvorrichtungen entlang einer Krümmungskurve des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die einzelnen Beleuchtungsvorrichtungen unterschiedliche Anbauwinkel aufweisen, welche jeweils an eine Position der jeweiligen Beleuchtungsvorrichtung entlang der Krümmungskurve angepasst sind.
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Der modulare Aufbau der gesamten Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht vorteilhaft eine Anpassung der einzelnen Module an den Krümmungsverlauf der Fahrzeugfront oder des Fahrzeughecks, sodass bei entsprechender Abstimmung der Module hinsichtlich Größe eine direkte Aneinanderreihung zur Bildung einer gekrümmten Beleuchtungsvorrichtung gegeben ist, wobei die Gesamtzahl der einzelnen Module in einem gemeinsamen Gehäuse integriert und gehalten sein können. Der modulare Aufbau ist weiterhin vorteilhaft im Schadensfall, z.B. nach einem einseitigen Unfallschaden oder bei Ausfall einer oder mehrerer LED auf einer Leiterplatte, weil zur Reparatur nur die tatsächlich geschädigten Module oder Komponenten, beispielsweise Leiterplatte, getauscht und ersetzt werden müssen. Dies ist insbesondere unter wirtschaftlichen und versicherungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft, als auch für Recyclingkonzepte unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung gemäß von Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine Schrägansicht auf die Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
- 3 eine Draufsicht auf die Beleuchtungsvorrichtung aus 1 ohne Gehäuse und ohne Gittermaske;
- 4 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte der Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
- 5 eine Explosionsansicht der Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
- 6 eine Explosionsansicht auf ein Beleuchtungssystem gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 7 eine weitere Explosionsansicht auf das Beleuchtungssystem aus 6;
- 8 eine perspektivische Ansicht von hinten auf das Beleuchtungssystem aus 6;
- 9 eine perspektivische Ansicht von vorne auf das Beleuchtungssystem aus 6;
- 10 eine Draufsicht auf das Beleuchtungssystem aus 6;
- 11 eine Detailansicht eines Beleuchtungssystems gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 12 eine Gesamtansicht des Beleuchtungssystems aus 11;
- 13 eine schematische Ansicht einer bevorzugten ersten Konfiguration von Beleuchtungsvorrichtungen eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems;
- 14 eine schematische Ansicht einer bevorzugten zweiten Konfiguration von Beleuchtungsvorrichtungen eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems.
- 15 eine Rückansicht eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Gleichartige oder identische Elemente sind in den 1 bis 15 mit denselben Bezugszeichen versehen. Gleichartige oder identische Elemente sind der Übersichtlichkeit halber dabei nicht alle durchgehend mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 5 zeigen jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht, einer perspektivischen Ansicht und einer seitlichen Ansicht.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 4, welches vorliegend als ein Gehäuserahmen mit einem ersten Gehäuseteil 2 und einem zweiten Gehäuseteil 3 ausgebildet ist. Das Gehäuse 4 hat eine gegenüber seiner Breiten- und Höhenerstreckung eine verhältnismäßig geringe Dicke. Mit anderen Worten ist das Gehäuse 4 plattenförmig bzw. flach ausgebildet. Das Gehäuse 4 ist, insbesondere im ersten Gehäuseteil 2, vorliegend beispielhaft rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildet, sodass die Beleuchtungsvorrichtung 1 insgesamt eine rechteckige Form aufweist. Alternativ kann das Gehäuse 4 bzw. die Beleuchtungsvorrichtung 1 jedoch auch andere Formen, wie beispielsweise rechteckig, rund oder oval, aufweisen.
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Wie der 1 entnommen werden kann, weist die Beleuchtungsvorrichtung 1 ein Reflektorelement 9 aus mehreren Anordnungen 5 auf, die jeweils eine Vielzahl von Segmenten 6 umfassen. Vorliegend sind die Anordnungen 5 quadratisch in ihrer Grund- bzw. Erscheinungsform an der Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgebildet und umfassen jeweils vier Segmente 6, welche jeweils eine Grundfläche eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisen und die Anordnung 5 vollständig ausfüllen.
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Die einzelnen Segmente 6 können mittels dahinter angeordneten Leuchtdioden 11 individuell und gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Hierfür sind in jedem Segment 6 zwei Leuchtdioden 11 angeordnet, welche vorzugsweise separat ansteuerbar sind und weiter bevorzugt unterschiedliche Farben aufweisen bzw. zum Emittieren von unterschiedlichen Lichtwellen ausgebildet sind. Vor dem Reflektorelement 9 ist eine Gittermaske 7 angeordnet. Die Gittermaske 7 ist fluchtend zu Segmentwänden der Segmente 6 ausgebildet, sodass die Segmentwände durch die Gittermaske 7 verdeckt und Innenräume der Segmente 6 freigegeben sind.
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Die 3 zeigt eine Draufsicht auf die Beleuchtungsvorrichtung 1 aus 1 ohne Gehäuse 4 und ohne Gittermaske 7. Zu erkennen ist hier das Reflektorelement 9, welches in mehrere quadratische Anordnungen 5 aus jeweils vier Segmenten 6 unterteilt ist. Innerhalb der Segmente 6 sind jeweils zwei Leuchtdioden 11 direkt nebeneinander angeordnet. Die Leuchtdioden 11 sind ausgebildet, das jeweilige Segment 6 auszuleuchten. Segmentwandungen der Segmente 6 sind ausgebildet, das von den Leuchtdioden 11 emittierte Licht innerhalb des jeweiligen Segments 6 zu reflektieren.
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In 4 ist eine Leiterplatte 10 der Beleuchtungsvorrichtung 1 aus 1 in einer Draufsicht abgebildet. Wie zu erkennen ist, sind in jeder quadratischen Anordnung 5 vier Paare Leuchtdioden 11 angeordnet. Die Leuchtdioden 11 bilden somit eine sich wiederholende O-Anordnung, welche zu den Anordnungen 5 korrespondiert.
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Die 5 zeigt die Beleuchtungsvorrichtung 1 aus 1 in einer Explosionsdarstellung. In dieser Darstellung sind die einzelnen Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung 1 sowie deren relative Anordnung besonders gut entnehmbar. Das Gehäuse 4 weist zum Begrenzen sowie Abdichten eines Gehäuseinnenraums ein Gehäusevorderteil 13 und eine Gehäuserückwand 12 auf. An der Gehäuserückwand 12 ist die Leiterplatte 10 mit den Leuchtdioden 11 anordenbar, vorzugsweise fixierbar.
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Das Reflektorelement 9 weist die exemplarisch in fünf Zeilen und fünf Spalten nebeneinander angeordneten quadratischen Anordnungen 5 auf, welche jeweils in vier Segmente 6 unterteilt sind. Das Reflektorelement 9 ist vorliegend einstückig mit sämtlichen Anordnungen 5 und Segmenten 6 ausgebildet. Alternativ können die Segmente 6 aber auch einzeln hergestellt sein, was jedoch aufwändiger ist.
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Das Reflektorelement 9 ist derart auf der Leiterplatte 10 anordenbar, dass jeweils zwei auf der Leiterplatte 10 angeordnete Leuchtdioden 11 in ein Segment 6 des Reflektorelements 9 hineinragen, sodass jedes der Segmente 6 zwei Leuchtdioden 11 seitlich bzw. vollumfänglich umgibt.
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Auf dem Reflektorelement 9 ist eine Optikschicht 8, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet. Die Optikschicht 8 ist vorzugsweise als Diffusorfolie ausgebildet. Auf der Optikschicht 8 ist eine in diesem Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildete Gittermaske 7 anordenbar, die für eine optische Trennung der Segmente 6 voneinander ausgebildet ist. Sämtliche der vorgenannten Komponenten sind in das Gehäuse 4 zwischen dem Gehäusevorderteil 13 und der Gehäuserückwand 12 aufnehmbar.
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Die 6 und 7 zeigen schematisch ein Beleuchtungssystem 20 mit mehreren, vorliegend rein beispielhaft fünfzehn, Beleuchtungsvorrichtungen 1 in jeweils einer perspektivischen, explodierten Ansicht. Die Beleuchtungsvorrichtungen 1 können mittels einzelner Steuereinheiten oder einer gemeinsamen Steuereinheit ansteuerbar sein. Ferner weisen die benachbarten Beleuchtungsvorrichtungen 1 einen leichten Winkelversatz zueinander auf. Hierdurch ist eine Krümmung des Beleuchtungssystems 20 realisiert, sodass das Beleuchtungssystem 20 nahezu beliebig an vordefinierte Konturen, wie beispielsweise eines Kraftfahrzeugs 30 (vgl. 15), anpassbar ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist aus optischen Gründen sowie zur besseren Montierbarkeit das Gehäusevorderteil 13 des Gehäuses 4 einstückig zur Aufnahme sämtlicher Leiterplatten 10, Reflektorelemente 9, Optikschichten 8 und Gittermasken 7 ausgebildet. Eine Rückseite des Gehäuses 4 ist über jeweils eine Gehäuserückwand 12 je Beleuchtungsvorrichtung 1 verschließbar. Alternativ können die Gehäuserückwände 12 auch zu einteilig ausgebildeten Rückwandgruppen oder einer sämtliche Gehäuserückwände 12 umfassenden einteilig ausgebildeten Rückwandgruppe zusammengefasst sein.
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In der 8 ist das Beleuchtungssystem 20 gemäß der bevorzugten Ausführungsform in einem zusammengesetzten Zustand in einer perspektivischen Ansicht von hinten dargestellt. In dieser Ansicht sind Montageflansche 21 zum Befestigen des Beleuchtungssystems 20 an einem Kraftfahrzeug 30 gut erkennbar.
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Die 9 zeigt das Beleuchtungssystem 20 gemäß der bevorzugten Ausführungsform in einem zusammengesetzten Zustand in einer perspektivischen Ansicht von vorne. In dieser Ansicht sind die Optikschichten 8 und die davor angeordneten Gittermasken 7 gut erkennbar. Das Beleuchtungssystem 20 weist eine gebogene Streifenoptik auf. Die Biegung des Beleuchtungssystems 20 ist in 10 besonders gut erkennbar.
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In den 11 und 12 ist ein Beleuchtungssystem 20 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Detailansicht sowie in einer Gesamtansicht dargestellt. Das Beleuchtungssystem 20 ist in ein Karosserieelement 31 eines Kraftfahrzeugs 30 integriert.
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Eine erste Konfiguration von Beleuchtungsvorrichtungen 1 eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 20 ist in 13, eine zweite Anordnung in 14 schematisch dargestellt. Gemäß der ersten Konfiguration weisen die Beleuchtungsvorrichtungen 1 eine rechteckige, vorzugsweise quadratische, Abstrahlfläche auf und lassen sich somit beispielsweise zu einem streifenförmigen Beleuchtungssystem 20 zusammenfügen. Gemäß der zweiten Konfiguration weisen die Beleuchtungsvorrichtungen 1 eine trapezförmige Abstrahlfläche auf und lassen sich somit beispielsweise abwechselnd um jeweils 180° verdreht ebenfalls zu einem streifenförmigen Beleuchtungssystem 20 zusammenfügen. Erfindungsgemäß lassen sich mit den Beleuchtungsvorrichtungen 1 auch Beleuchtungssysteme 20 mit anderen Formen bilden.
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Die 15 zeigt die Rückansicht eines Kraftfahrzeugs 30 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. An der Rückseite ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 20 angeordnet und in ein Karosserieelement 31 des Kraftfahrzeugs 30 integriert. Alternativ oder zusätzlich kann ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem 20 an einer Frontseite des Kraftfahrzeugs 30 angeordnet sein. Das dargestellte Beleuchtungssystem 20 kann erfindungsgemäß beispielsweise ausgebildet sein, Rückleuchten, Blinkleuchten, Bremsleuchten, Nebelschlussleuchten, Text, Bilder oder dergleichen darzustellen. Ein etwaiges an der Frontseite angeordnetes, nicht dargestelltes Beleuchtungssystem 20 kann erfindungsgemäß beispielsweise ausgebildet sein, Abblendleuchten, Fernlichtleuchten, Blinkleuchten, Nebelfrontleuchten, Text, Bilder oder dergleichen darzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beleuchtungsvorrichtung
- 2
- erstes Gehäuseteil
- 3
- zweites Gehäuseteil
- 4
- Gehäuse
- 5
- Anordnung
- 6
- Segment
- 7
- Gittermaske
- 8
- Optikschicht
- 9
- Reflektorelement
- 10
- Leiterplatte
- 11
- Leuchtdiode
- 12
- Gehäuserückwand
- 13
- Gehäusevorderteil
- 20
- Beleuchtungssystem
- 21
- Montageflansch
- 30
- Kraftfahrzeug
- 31
- Karosserieelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016119326 A1 [0003]
