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Die Erfindung Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät, welches eine hinterleuchtete Anzeige mit verbesserter 3D-Tiefenwirkung aufweist. Üblicherweise bestehen Anzeigegeräte insbesondere zur optischen Anzeige von Schaltfunktionen oder Schaltzuständen, wie sie beispielsweise im Kraftfahrzeug verbaut sind, aus einer Kunststoffblende, auf welcher ein Symbol ausgebildet ist, beispielsweise durch Verwendung eines transluzenten Kunststoffs in Verbindung mit einer opaken Druckschicht und einer selektiv aktivierbaren Lichtquelle. Bekannt ist dabei auch eine dreidimensionale Darstellung eines Symbols (Tiefenwirkung), wobei beispielsweise ein in die Blende integriertes, streuendes Objekt sichtbar wird, wenn mittels einer Lichtquelle Licht in das Anzeigegerät eingekoppelt wird. Das Objekt erscheint dann innerhalb des Volumens der Blende und scheint darin zu „schweben“. Ein solches Anzeigegerät umfasst in der Regel einen transparenten Blendenkörper, der in seinem Inneren im Bereich des Symbols ein durch Streupartikel lokal gegenüber dem Rest des Blendenkörpers verändertes Reflexionsverhalten aufweist, beispielsweise durch Mikrorisse und/oder Mikrokavitäten.
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Auch wenn man durch die Ausrichtung/Geometrie der Streupartikel in Verbindung mit ihrer Anisotropie eine anisotrope Streuung des Lichtes erreichen kann, so entspricht das Abstrahlprofil des gesamten Symbols im Wesentlichen dem einer diffusen Reflexion, wobei das Reflexionsverhalten dem eines idealen Lambert-Strahler nahe kommt, denn die genaue Ausrichtung der Streupartikel ist i.A. nicht erreichbar, so dass sich ein statistisch gemitteltes lambertsche Abstrahlverhalten gibt. Durch entsprechende „gestaffelte“ Anordnung von Streupartikel kann dann zwar eine „Tiefeneffekt“/Parallaxeneffekt erzeugt werden, die fehlende Winkelabhängigkeit im Abstrahlprofil wirkt diesem Effekt allerdings entgegen.
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Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung für ein Anzeigegerät mit verbesserter optischer Tiefenwirkung. Diese Aufgabe wird durch ein Eingabegerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät, welches eine Lichtquellenanordnung mit einer Lichtquelle aufweist. In einer einfachen Ausgestaltung umfasst die Lichtquellenanordnung lediglich eine Lichtquelle, wie eine Leuchtdiode. Die Lichtquelle ist beispielsweise durch eine Steuereinheit selektiv aktivierbar. Bevorzugt umfasst die Lichtquellenanordnung ferner einen Lichtleiter.
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Erfindungsgemäß umfasst das Anzeigegerät ferner einen aus einem transparenten Material ausgebildeten, ersten Blendenkörper, der eine dem Betrachter zugewandte Sichtfläche, eine dem Betrachter abgewandte Rückfläche und mindestens eine aus Blickrichtung des Betrachters, d.h. bezogen auf eine Orthogonale auf die Sichtfläche, seitlich angeordnete Stirnfläche aufweist. Bevorzugt ist der erste Blendenkörper aus einem transparenten Thermoplast, wie PMMA ausgebildet. Erfindungsgemäß sind in den ersten Blendenköper mehrere Streuzentren eingebettet. Bevorzugt sind die Streuzentren aus gegenüber einem umgebenden Material des ersten Blendenkörpers optisch dünneren oder optisch dichteren Material ausgebildet. Als Streuzentren werden beispielsweise solche Elemente innerhalb des Blendenkörpers verstanden, deren optischer Brechungsindex sich jeweils mindestens um 0,1 bevorzugt 0,2 für alle Wellenlängen bzw. Frequenzen des sichtbaren Lichts gegenüber dem des ersten Blendenkörpers unterscheidet. Bevorzugter sind die Streuzentren jeweils durch einen Mikroriss oder eine Mikrokavität im Material des ersten Blendenkörpers ausgebildet.
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Erfindungsgemäß sind die Lichtquellenanordnung und der erste Blendenkörper derart angeordnet, dass Licht der Lichtquelle der Lichtquellenanordnung über die seitlich angeordnete Stirnfläche in den ersten Blendenkörper eingekoppelt wird und unmittelbar oder nach innerer Reflexion an einer der Flächen aus Sichtfläche oder Rückfläche zu wenigstens einem der Streuzentren gelangt, um an diesem Streuzentrum gestreut zu werden. Erfindungsgemäß ist auf der Rückfläche eine Reflexionsbeschichtung aufgebracht, die das in den ersten Blendenkörper eingekoppelte und gegebenenfalls an dem wenigstens einen Streuzentrum gestreute Licht zumindest überwiegend regelmäßig in Richtung der Sichtfläche reflektiert. Bevorzugt ist die Reflexionsbeschichtung eine auf die Rückfläche aufgebrachte Folienschicht, eine Lackschicht und/oder eine PVD-Schicht. Die Reflexionsbeschichtung sorgt somit für eine gesteigerte Tiefenwirkung.
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Bevorzugt ist die Reflexionsbeschichtung zumindest bereichsweise oder komplett spiegelnd ausgestaltet.
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Um die Lichtquelle vor dem Betrachter zu verbergen, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass zwischen der Lichtquellenanordnung und dem Betrachter eine Lichtblende aus opakem Material vorgesehen ist.
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Um das Eindringen von Umgebungslicht in den ersten Blendenkörper zu unterdrücken, ist erfindungsgemäß zwischen dem ersten Blendenkörper und dem Betrachter eine für sichtbares Licht teildurchlässige Schicht, beispielsweise eine metallische Beschichtung der Sichtfläche des ersten Blendenkörpers, vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist die teildurchlässige Schicht auf einem zweiten Blendenkörper aus einem transparenten Material angeordnet, der zwischen dem Betrachter und der Sichtfläche des ersten Blendenkörpers unter Ausbildung eines Luftspalts zwischen der Sichtfläche und dem zweiten Blendenkörper angeordnet ist. Bevorzugt ist die teildurchlässige Schicht auf der dem Betrachter zugewandten Oberfläche des zweiten Blendenkörpers aufgebracht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung überdeckt der zweite Blendenkörper ferner die Lichtblende, um so eine geschlossene Oberfläche auszubilden.
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Bevorzugt ist die Lichtquellenanordnung ferner ausgebildet, Licht der Lichtquelle in Richtung des Luftspalts zu leiten. Bevorzugt wird das in Richtung des Luftspalts geleitete Licht der Lichtquelle an einer Grenzfläche zwischen erstem Blendekörper und Luftspalt in Richtung der Streuzentren totalreflektiert.
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Bevorzugt umfasst die Lichtquellenanordnung ferner einen Lichtleiter, der ausgebildet ist, durch innere Reflexion Licht der Lichtquelle von der Lichtquelle zur Stirnfläche des ersten Blendenkörpers und/oder in Richtung des Luftspalts zu leiten. Beispielsweise weist der Lichtleiter spezielle optische Auskoppelstrukturen auf oder zwischen dem Lichtleiter und dem Luftspalt sind weiter optische Elemente, wie eine Streuschicht, Linsenelemente oder Dergleichen, angeordnet bzw. auf den Lichtleiter aufgebracht, um ein Teil des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts in Richtung des Luftspalts auszukoppeln.
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Erfindungsgemäß bildet die Rückfläche des ersten Blendenkörpers eine Vielzahl von Facetten aus, wobei zumindest nächstbenachbarte Facetten gewinkelt zueinander angeordnet sind, um in alternierender Abfolge Erhebungen und Senken, beispielsweise aus Sicht des Betrachters Rinnen oder Firste, aus zwei benachbarten Facetten auszubilden, die in einer gemeinsamen Kante aneinandergrenzen. Dabei folgt die Anordnung der Streuzentren einer zu dieser Kante parallel beabstandeten, gedachten Linie folgt. Als Facetten werden ebene Teilflächen der Rückfläche verstanden. Die Facetten können gleichförmig ausgestaltet sein. Die gedachten Linien können parallel zueinander angeordnet sein. Durch diese an den Facetten reflektierten Lichtstrahlen wird das Gesamtabstrahlverhalten des Streupartikels beeinflusst, welches sich aus dem Abstrahlverhalten des auf den Streupartikel direkt fallenden Lichtes der Lichtquelle und dem des indirekt auf den Streupartikel fallenden und an einer Facette reflektierten Lichtes zusammensetzt. Durch die Verwendung einer facettierten, spiegelnden Rückschicht, kann die Reflexion des Lichts gezielt beeinflusst werden (im Gegensatz zu einer Streuschicht z.B. in Form einer Linie)). Je nach Ausgestaltung wird die Senke beispielsweise Rinne aufgrund der radialen Ausgestaltung vom Betrachter ähnlich wie ein Streubereich wahrgenommen und trägt zum Tiefeneffekt (Parallaxe) bei.
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Bevorzugt weist die Kante zwischen zwei nächstbenachbarten Facetten einen Krümmungsradius auf, der größer als 0,3 mm bevorzugter größer als 0,5 mm ist.
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Bevorzugter ist der erste Blendenkörper aus mehreren stoffschlüssig verbundenen Teilkörpern ausgebildet. Beispielsweise sind die Streukörper in der Oberfläche eines der Teilkörper eingebracht, mit der dieser Teilkörper an einen anderen Teilkörper des ersten Blendenkörpers angrenzt. In einer anderen Ausgestaltung sind die Streukörper in oder auf einer Folie aufgebracht, die zweiseitig in einem thermisch formgebenden Verfahren hinterspritzt ist, um auf jeder Seite der Folie einen Teilkörper auszubilden.
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Bevorzugt weisen die Streuzentren ein richtungsabhängiges Streuverhalten mit beispielsweise einem ausgeprägten Maximum in einer Vorzugsrichtung auf, wobei jeweils eine Vielzahl von Streuzentren bezüglich des richtungsabhängigen Streuverhaltens im Wesentlichen übereinstimmend ausgerichtet sind, beispielsweise so, dass die Vorzugsrichtungen jeweils im Wesentlichen parallel zueinander sind oder die Ausrichtung sich allmählich entlang einer räumlichen Abfolge von nächstbenachbarten Streuzentren minimal, d.h. möglichst stetig, ändert. Beispielsweise sind diese übereinstimmend ausgerichteten oder allenfalls minimal und sich „stetig“ ändernd ausgerichteten Streuzentren entlang einer gedachten Linie angeordnet.
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Bevorzugt sind die Streuzentren im Wesentlichen gleichförmig und in einer Raumrichtung länglich ausgebildet, wobei jeweils eine Vielzahl von Streuzentren bezüglich dieser Raumrichtung übereinstimmend und perlenkettenartig, beispielsweise entlang der zuvor erwähnten gedachten Linie aufgereiht angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Anzeigegeräts in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich zwei bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigegeräts 1;
- 2 eine senkrechte Schnittansicht des Anzeigegeräts 1 aus 1 entlang der Schnittlinie A aus 1;
- 3 eine Aufsicht des Betrachters B auf die Sichtfläche S;
- 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anzeigegeräts 1.
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Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät 1, welches in einer ersten Ausführungsform in 1 gezeigt ist und eine Lichtquellenanordnung 2 mit einer Lichtquelle 2a, wie eine auf einer Leiterplatte 2d aufgebrachte Leuchtdiode 2a, aufweist. Die Lichtquelle 2a ist beispielsweise durch eine nicht dargestellte Steuereinheit selektiv aktivierbar. Die Lichtquellenanordnung 2 umfasst ferner einen Lichtleiter 2b. Das Anzeigegerät 1 weist ferner einen aus einem transparenten Material ausgebildeten, ersten Blendenkörper 3 auf, der eine dem Betrachter B zugewandte Sichtfläche S, eine dem Betrachter B abgewandte Rückfläche R und mindestens eine bezogen auf eine Orthogonale auf die Sichtfläche S seitlich angeordnete Stirnfläche N aufweist. Der erste Blendenkörper 3 ist aus einem transparenten Thermoplast, wie PMMA ausgebildet. In den ersten Blendenköper 3 sind mehrere Streuzentren 6 eingebettet. Dabei sind die Streuzentren 6 aus gegenüber einem umgebenden Material des ersten Blendenkörpers 3 optisch dünneren oder optisch dichteren Material ausgebildet. Als Streuzentren 6 werden beispielsweise solche Elemente innerhalb des Blendenkörpers verstanden, deren optischer Brechungsindex sich jeweils mindestens um 0,1 bevorzugt 0,2 für alle Wellenlängen bzw. Frequenzen des sichtbaren Lichts gegenüber dem des ersten Blendenkörpers 3 unterscheidet. Bei der ersten Ausführungsform sind die Streuzentren 6 jeweils durch einen Mikroriss oder eine Mikrokavität im Material des ersten Blendenkörpers 3 ausgebildet.
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Der erste Blendenkörper 3 kann aus mehreren stoffschlüssig verbundenen Teilkörpern ausgebildet sein. Beispielsweise sind die Streukörper in der Oberfläche eines der Teilkörper des ersten Blendenkörpers 3 eingebracht, mit der dieser Teilkörper an einen anderen Teilkörper des ersten Blendenkörpers 3 angrenzt. In einer anderen Ausgestaltung sind die Streukörper 6 in oder auf einer Folie aufgebracht, die zweiseitig in einem thermisch formgebenden Verfahren hinterspritzt ist, um auf jeder Seite der Folie einen Teilkörper und insgesamt den ersten Blendenkörper 3 auszubilden.
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Wie 1 zeigt, sind die Lichtquellenanordnung 2 und der erste Blendenkörper 3 derart angeordnet, dass Licht L der Lichtquelle 2a der Lichtquellenanordnung 2 über die seitlich angeordnete Stirnfläche N in den ersten Blendenkörper 3 eingekoppelt wird und unmittelbar, wie gezeigt und/oder nach innerer Reflexion an einer der Flächen aus Sichtfläche S oder Rückfläche R zu wenigstens einem der Streuzentren 6 gelangt, um an diesem Streuzentrum 6 gestreut zu werden, insbesondere in Richtung des Betrachters B gestreut zu werden. Hierzu weist der Lichtleiter 2b spezielle optische Auskoppelstrukturen 2c auf, um zumindest ein Teil des in den Lichtleiter 2b eingekoppelten Lichts L in Richtung in Richtung des ersten Blendenkörpers 3 auszukoppeln.
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Ferner ist auf der Rückfläche R des ersten Blendenkörpers 3 eine Reflexionsbeschichtung 4 aufgebracht, die das in den ersten Blendenkörper 3 eingekoppelte und gegebenenfalls an dem wenigstens einen Streuzentrum 6 gestreute Licht zumindest überwiegend regelmäßig in Richtung der Sichtfläche D reflektiert. Beispielsweise ist die Reflexionsbeschichtung 4 eine auf die Rückfläche R aufgebrachte Folienschicht, eine Lackschicht und/oder eine PVD-Schicht. Die Reflexionsbeschichtung 4, , welche bevorzugt spiegelnd ausgestaltet ist, sorgt somit für eine gesteigerte Tiefenwirkung.
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Um das Eindringen von Umgebungslicht in den ersten Blendenkörper 3 zu unterdrücken, ist zwischen dem ersten Blendenkörper 3 und dem Betrachter B eine für sichtbares Licht teildurchlässige Schicht 5, hier eine metallische Beschichtung der Sichtfläche S des ersten Blendenkörpers 3, vorgesehen.
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Wie der in 2 gezeigte Schnitt der in 1 gezeigten Ausführungsform zeigt, bildet die Rückfläche R des ersten Blendenkörpers 3 eine Vielzahl von Facetten F1, F2, F3, F4 aus, wobei jeweils nächstbenachbarte Facetten F1, F2 bzw. F3, F4 gewinkelt zueinander angeordnet sind, um in alternierender Abfolge Erhebungen und Senken, hier aus Sicht des Betrachters B Rinnen oder Firste, aus jeweils zwei benachbarten Facetten F1, F2, F3, F4 auszubilden, die in einer gemeinsamen Kante 7, nämlich als First oder Rinne, aneinandergrenzen. Dabei folgt die Anordnung der Streuzentren 6 einer zu jeweils einer dieser Kanten 7 parallel beabstandeten, gedachten Linie T, wie die Aufsicht der 3 zeigt. Als Facetten F1, F2, F3, F4 werden ebene Teilflächen der Rückfläche R verstanden. Die Facetten F1, F2, F3, F4 können gleichförmig ausgestaltet sein. Die gedachten Linien T, entlang denen die Streuzentren 6 angeordnet sind, können parallel zueinander angeordnet sein. Die Kanten 7 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Lichtausbreitung des in den ersten Blendenkörper 3 eingekoppelten Lichtes L. Durch diese an den Facetten F1, F2, F3, F4 reflektierten Lichtstrahlen wird das Gesamtabstrahlverhalten des Streupartikels 6 beeinflusst, welches sich aus dem Abstrahlverhalten des auf den Streupartikel 6 direkt fallenden Lichtes L der Lichtquelle 2a und dem des indirekt auf den Streupartikel 6 fallenden und an einer Facette F1, F2, F3, F4 reflektierten Lichtes zusammensetzt. Durch die Verwendung einer facettierten, spiegelnden Rückschicht, kann die Reflexion des Lichts gezielt beeinflusst werden (im Gegensatz zu einer Streuschicht z.B. in Form einer Linie)). Je nach Ausgestaltung wird die Senke insbesondere Rinne aufgrund der radialen Ausgestaltung vom Betrachter B ähnlich wie ein Streubereich wahrgenommen und trägt zum Tiefeneffekt (Parallaxe) bei. Hier weist die Kante 7 zwischen zwei nächstbenachbarten Facetten einen Krümmungsradius auf, der größer als 0,3 mm bevorzugter größer als 0,5 mm ist.
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Wie 2 zeigt, können die Streuzentren 6 ein richtungsabhängiges Streuverhalten mit beispielsweise einem ausgeprägten Maximum in einer Vorzugsrichtung aufweisen, wobei jeweils eine Vielzahl von Streuzentren bezüglich des richtungsabhängigen Streuverhaltens im Wesentlichen übereinstimmend ausgerichtet sind, beispielsweise so, dass die Vorzugsrichtungen jeweils im Wesentlichen parallel zueinander sind oder die Ausrichtung sich allmählich entlang einer räumlichen Abfolge von nächstbenachbarten Streuzentren 6 minimal, d.h. möglichst stetig, ändert. Beispielsweise sind diese übereinstimmend ausgerichteten oder allenfalls minimal und sich „stetig“ ändernd ausgerichteten Streuzentren 6 entlang der gedachten Linie T angeordnet. Beispielsweise sind die Streuzentren 6 im Wesentlichen gleichförmig und in einer Raumrichtung länglich ausgebildet, wobei jeweils eine Vielzahl von Streuzentren 6 bezüglich dieser Raumrichtung übereinstimmend und perlenkettenartig, beispielsweise entlang der zuvor erwähnten gedachten Linie T aufgereiht angeordnet ist.
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Die in 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen von der in den 1 bis 3 gezeigten, ersten Ausführungsform dadurch, dass ferner ein zweiter Blendenkörper 3' aus transparentem Material neben dem ersten Blendenkörper 3 vorgesehen ist und die teildurchlässige Schicht 5 auf dem zweiten Blendenkörper 3', insbesondere dessen dem Betrachter B zugewandten Oberfläche S' aufgebracht ist. Der zweite Blendenkörper 3' ist zwischen dem Betrachter B und der Sichtfläche S des ersten Blendenkörpers 3 unter Ausbildung eines Luftspalts 12 zwischen der Sichtfläche S des ersten Blendenkörpers 3 und dem zweiten Blendenkörper 3' angeordnet.
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Um die Lichtquelle 2a vor dem Betrachter B zu verbergen, ist ferner zwischen der Lichtquellenanordnung 2 und dem Betrachter B eine Lichtblende 9 aus opakem Material vorgesehen. Dabei überdeckt der zweite Blendenkörper 3' ferner die Lichtblende 9, um so eine geschlossene Oberfläche auszubilden.
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Die Lichtquellenanordnung 2 ist ferner ausgebildet, Licht L der Lichtquelle 2a in Richtung des Luftspalts 12 zu leiten. Durch den Luftspalt 12 zwischen dem ersten Blendenkörper 3 und dem zweiten Blendenkörper 3' wird von „außen“ einfallendes Fremdlicht L' an den zusätzlichen Grenzflächen auf der dem Betrachter B abgewandten Seite des zweiten Blendenkörpers 3' reflektiert und verhindert, dass das Fremdlicht L' an den Streuzentren 6 im ersten Blendenkörper 3 gestreut wird. Bevorzugt wird das in Richtung des Luftspalts 12 geleitete Licht L der Lichtquelle 2a an einer Grenzfläche zwischen erstem Blendekörper 3 und Luftspalt 12 in Richtung der Streuzentren 6 totalreflektiert, so dass sich deren Gesamtabstrahlverhalten zusätzlich beeinflussen lässt.
