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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Beleuchtungseinrichtung Licht fokussierende Mittel aufweist, und in der Beleuchtungseinrichtung dunkel eingefärbte Bauteile aus Kunststoff angeordnet sind.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese können als Scheinwerfer oder als Leuchten ausgebildet sein. Scheinwerfer sind im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet und dienen neben der Verkehrssicherheit durch eine Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer insbesondere der Ausleuchtung des Bereichs vor dem Fahrzeug, z. B. in Form einer Abblend-, Fern- oder Nebel-Lichtverteilung sowie in Form von an bestimmte Umgebungs- und/oder Fahrsituationen anpassbaren adaptiven Lichtverteilungen, wie bspw. statisches oder dynamisches Kurvenlicht, Schlechtwetterlicht, Stadtlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht. Die Beleuchtungseinrichtungen umfassen mindestens eine Lichtquelle, bspw. in Form einer Glühlampe, Gasentladungslampe oder Halbleiterlichtquelle, zum Erzeugen von Licht. Ferner umfassen sie mindestens eine Primäroptik zum Bündeln des erzeugten Lichts. Die Primäroptik kann als ein Reflektor (Hohlspiegel) ausgebildet sein, der das Licht mittels herkömmlicher Spiegelung reflektiert. Der Reflektor kann die Form eines Ellipsoids, eines Paraboloids oder eine beliebig andere arithmetisch berechnete Freiform haben. Die Primäroptik kann aber auch als ein lichtdurchlässiger Körper aus Glas oder Kunststoff ausgebildet sein, wobei die Bündelung des Lichts dann durch Brechung beim Eintritt in den Körper und/oder Austritt aus dem Körper und/oder durch Totalreflexion an äußeren Grenzflächen des Körpers erfolgt.
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Die Beleuchtungseinrichtungen arbeiten z. B. nach einem Reflexionsprinzip, wobei von der Lichtquelle ausgesandtes Licht zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung durch eine als Reflektor ausgebildete Primäroptik auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug reflektiert wird. Die Beleuchtungseinrichtungen können aber auch nach einem Projektionsprinzip arbeiten, wobei von der Lichtquelle ausgesandtes Licht nach der Bündelung durch die Primäroptik, zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung durch eine Projektionsoptik auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug abgebildet wird. Die Projektionsoptik kann als eine Sammellinse oder als ein Reflektor, vorzugsweise mit einer Paraboloidform, ausgebildet sein.
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Beleuchtungseinrichtungen umfassen ein Gehäuse, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse weist eine durch eine lichtdurchlässige Abdeckscheibe aus Glas oder Kunststoff dicht verschlossene Lichtaustrittsöffnung auf, durch die das Licht die Beleuchtungseinrichtung verlassen kann. Die Abdeckscheibe kann zumindest bereichsweise optisch wirksame Elemente (z. B. Prismen, Zylinderlinsen, etc.) aufweisen (sog. Streuscheibe). Sie kann aber auch ohne solche optisch wirksamen Elemente ausgebildet sein (sog. klare Scheibe).
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Die eigentliche Licht aussendende Einheit einer Beleuchtungseinrichtung ist zu einem Lichtmodul zusammengefasst. Dieses umfasst die Lichtquelle, die Primäroptik und – sofern vorhanden – eine Sekundäroptik und einen Blendenanordnung zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung. Ein Lichtmodul ist entweder alleine oder zusammen mit anderen Lichtmodulen in dem Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung angeordnet. Eine gewünschte Lichtverteilung kann dabei durch ein einziges Lichtmodul oder aber durch mehrere Lichtmodule und durch Überlagerung der von diesen ausgesandten Teillichtverteilungen erzeugt werden.
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Um das Lichtmodul herum ist häufig ein Abdeckrahmen aus Kunststoff angeordnet, der Spalte zwischen zwei Lichtmodulen und zwischen einem Lichtmodul und dem Gehäuse abdeckt zu einem optisch möglichst ansprechenden Design der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere im ausgeschalteten Zustand, beiträgt. In der Regel umgibt ein Abdeckrahmen den Außenumfang einer Projektionsoptik eines Projektionsmoduls bzw. eines Reflektors eines Reflexionsmoduls. Die Abdeckrahmen können sich auf der Innenseite des Gehäuses entlang der Oberseite, der Rückseite, der Unterseite und/oder der seitlichen Seiten erstrecken. Ferner ist es bei Projektionsmodulen denkbar, dass die Sammellinse und zumindest teilweise auch eine Linsenhalterung, über die die Sammellinse an dem restlichen Lichtmodul befestigt ist, von einem hohlzylinderförmigen Tubus aus Kunststoff umgeben ist. Zusätzlich oder alternativ können im Inneren des Gehäuses auch andere Bauteile aus Kunststoff angeordnet sein. Abdeckrahmen, Tuben oder andere Bauteile aus Kunststoff im Gehäuse können bspw. verspiegelt sein. Es ist ferner bekannt, diese Abdeckrahmen, Tuben oder anderen Bauteile dunkel, vorzugsweise schwarz, einzufärben, bspw. um eine ungewollte und unkontrollierbare Reflexion von Licht an diesen zu vermeiden. Die dunkel eingefärbten Abdeckrahmen, Tuben oder anderen Bauteile aus Kunststoff haben eine matte oder glänzende Oberfläche. Zum Einfärben der Bauteile wird vorzugsweise eine Ruß enthaltende Farbe verwendet.
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Bei Sonneneinstrahlung durch die Abdeckscheibe in das Innere des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung kann bspw. bei einem Projektionsmodul durch die Projektionsoptik, insbesondere wenn diese als Sammellinse ausgebildet ist, ein Brennglaseffekt auftreten, der zu einem lokalen Schmelzen der Abdeckrahmen, Tuben oder anderen Bauteile aus Kunststoff führen kann. Dieser Effekt wird bei dunkel eingefärbten Bauteilen noch dadurch verstärkt, dass der üblicherweise zum Einfärben verwendete Ruß Kohlenstoffpartikel umfasst, die eine starke Absorption der Sonnenstrahlung im gesamten Wellenlängenbereich, also auch der energiereichen IR-Strahlung bewirken. Dadurch kommt es zu einer Erhitzung der Bauteile und in der Folge zu einer sichtbaren Veränderung der Oberfläche, Verformung oder sogar zu einer Beschädigung des Bauteils, bspw. durch das Hineinbrennen von Löchern.
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Um z. B. wärmebedingten Schäden durch die erzeugte Wärme einer Glüh- oder Halogenlampe in dem Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung entgegenzuwirken, ist aus der
WO 03/0999239 A1 der Einsatz von infrarotdurchlässigem Kunststoffmaterial bekannt, wobei das Material zur Herstellung eines Scheinwerfergehäuses eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Das Material besteht aus einem dunkel eingefärbten, IR-strahlungsdurchlässigen Polymer, das im nahen und mittleren Infrarotbereich nur teilweise Strahlung absorbiert, die restliche Strahlung wird durch das Gehäuse transmittiert oder reflektiert, wodurch die Erwärmung des Scheinwerfergehäuses reduziert werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ästhetische und funktionale Beeinträchtigungen der bekannten Beleuchtungseinrichtungen aufgrund von Sonneneinstrahlung im Zusammenwirken mit Licht fokussierenden Mitteln der Beleuchtungseinrichtungen zu verhindern. Dabei soll das Aussehen der Beleuchtungseinrichtungen nach Möglichkeit nicht verändert werden, insbesondere sollen dafür keine zusätzlichen Bauteile nötig sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die dunkel eingefärbten Bauteile der Beleuchtungseinrichtung zumindest bereichsweise aus einem infrarotdurchlässigen Material gefertigt sind.
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Unter infrarotdurchlässig im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Transmission von IR-Strahlung von größer 50%, insbesondere von größer 70%, bevorzugt im Bereich von etwa 90% verstanden. Infrarotstrahlung ist definiert als eine elektromagnetische Strahlung, die an das sichtbare Licht mit größer werdenden Wellenlängen angrenzt, also bei einer Wellenlänge von ca. 780 nm beginnt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das infrarotdurchlässige Material im nahen Infrarotbereich (NIR: near IR) durchlässig, d. h. in einem Wellenlängenbereich von etwa 780 nm bis zu einem Wellenlängenbereich von etwa 3000 nm. Der nahe Infrarotbereich ist der Wellenlängenbereich, der zu einer besonders starken Erwärmung der Bauteile führt, wenn diese Strahlen von den Bauteilen absorbiert werden. Aber auch jenseits des NIR-Bereichs kann die Strahlung bei Absorption durch die Bauteile zu deren Erwärmung führen.
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Je nach einer Stellung der Sonne, können energiereiche Sonnenstrahlen in unterschiedlichen Winkeln auf die Licht fokussierenden Mittel der Beleuchtungseinrichtung treffen. Dabei können die Sonnenstrahlen entsprechend gebündelt werden und auf unterschiedliche Bauteile in der Beleuchtungseinrichtung treffen. Als Licht fokussierende Mittel kommt in erster Linie eine Sammellinse eines Projektionsmoduls der Beleuchtungseinrichtung in Betracht. Es ist aber auch denkbar, dass eine gebogene oder gewölbte Abdeckscheibe, insbesondere wenn sie optisch wirksame Elemente umfasst, Licht fokussierend wirken kann. Ferner wäre es denkbar, dass verspiegelte Bauteile (z. B. Abdeckrahmen, Tuben, Blendenelemente, etc.) derart geformt, insbesondere gebogen oder gewölbt, sind, dass sie auftreffende Lichtstrahlen auf dunkel eingefärbte Bauteile der Beleuchtungseinrichtung fokussieren. Durch das zumindest teilweise Infrarot durchlässige Bauteil aus Kunststoff kann also ein Infrarot-Anteil von Sonnenstrahlen, die von außen in die Beleuchtungseinrichtung einfallen, durch die dunkel eingefärbten Bauteile hindurchtreten, wenn die Sonnenstrahlen nach einer Bündelung an den Licht fokussierenden Mitteln auf die dunkel eingefärbten Bauteile treffen.
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Um zu verhindern, dass die durch die Licht fokussierenden gebündelten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf dunkel eingefärbte Bauteile der Beleuchtungseinrichtung lokal zu hohen Temperaturen in den Bauteilen führen, sind diese Bauteile erfindungsgemäß aus einem IR-durchlässigen Material gefertigt. Damit findet keine oder nur eine sehr geringe Absorption der Infrarotstrahlung durch die dunkel eingefärbten Bauteil und damit nur eine geringe Erwärmung dieser Bauteile durch einfallende und fokussierte Lichtstrahlen statt. Dadurch kann eine Veränderung oder Beschädigung der Oberfläche der Bauteile, ein Verformen und eine Beschädigung der kompletten Bauteile wirksam verhindert werden. Gleichzeitig sind die betroffenen Bauteile weiterhin dunkel eingefärbt, so dass das äußere Erscheinungsbild der Beleuchtungseinrichtung gegenüber herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen ohne IR-durchlässige Bauteile unverändert bleibt.
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Die Infrarot-Strahlung passiert also das Infrarot durchlässige Material des betroffenen Bauteils nahezu ohne Wirkung, auch wenn der Brennpunkt der Licht fokussierenden Mittel im Bereich des betroffenen Bauteils liegt. Im weiteren Verlauf trifft die Infrarot-Strahlung zwar zwangsläufig auf beliebige andere Flächen in der Beleuchtungseinrichtung oder im Kraftfahrzeug, wobei wegen des größeren Abstandes zum Brennpunkt der Licht fokussierenden Mittel die Infrarotstrahlung bereits so weit aufgefächert ist, dass die anderen Flächen nicht in zerstörerischer Weise erhitzt werden. Falls diese anderen Flächen aus Metall oder einem anderen wenig Hitze empfindlichen Material sind, schadet ihnen die IR-Strahlung nicht. Ferner sind die anderen Flächen üblicherweise nicht im Sichtbereich eines Betrachters, der durch die Abdeckscheibe in das Innere der Beleuchtungseinrichtung sieht, so dass – selbst wenn diese anderen Flächen aus Kunststoff gefertigt sind – eine Oberflächenveränderung oder eine leichte Beschädigung dieser Flächen nicht zu einer Beeinträchtigung des ästhetischen Gesamteindrucks, den die Beleuchtungseinrichtung auf einen Betrachter hat, führt.
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Außerdem ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Infrarot-Strahlung nach dem Passieren des Infrarot durchlässigen Materials in einen Bereich der Beleuchtungseinrichtung geleitet wird, wo bspw. zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung bereits Kühlelemente bzw. Kühlvorrichtungen vorgesehen sind und damit auch die dort durch die Infrarot-Strahlung erzeugte Wärme abgeführt werden kann. Die Infrarot-Strahlung kann bspw. auch in den Außenbereich der Beleuchtungseinrichtung geleitet werden, wo die Kühlung durch normale Luftzirkulation erfolgen kann. Damit kann die von den Infrarotstrahlen erzeugte Wärme keinen Schaden in der Beleuchtungseinrichtung anrichten.
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Die durch die Licht fokussierenden Mittel gebündelte Infrarotstrahlung der Sonne kann bspw. zumindest auf einen Teil des Abdeckrahmens, eines Tubus und/oder einer Zierleiste treffen. Die entsprechenden Bauteile können dabei zumindest teilweise dunkel gefärbt sein, um bspw. störende Reflexionen zu vermeiden, die durch von aus dem Lichtmodul der Beleuchtungseinrichtung austretendem Licht und/oder Licht anderer Verkehrsteilnehmer und/oder irgendein anderes Fremdlicht verursacht werden.
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vorteilhaft ist weiterhin, dass die dunkel eingefärbten Bauteile einen thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt ein Polycarbonat, mit Farbpigmenten umfassen und dass die Farbpigmente die Infrarot-Durchlässigkeit bewirken. Die IR-Durchlässigkeit kann aufgrund des chemischen Aufbaus der Pigmente gegeben sein. Ein entsprechender Kunststoff, der sich für die dunkel eingefärbten Bauteile der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besonders gut eignet, ist bspw. von der Firma Bayer unter dem Namen ”Makrolon®” bekannt. ”Makrolon” lässt nach Herstellerangaben in einem Infrarot-Wellenlängenbereich bis etwa 1700 nm eine annähernd 90%-ige Strahlungsdurchlässigkeit zu. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen dunklen Kunststoffmaterial, das mit Ruß eingefärbt ist, sind bei ”Makrolon” dem Kunststoff spezielle Pigmente beigemischt, die gezielt und bewusst eine Durchlässigkeit in einem Teil des IR-Wellenlängenbereichs bewirken. Der ”Makrolon”-Kunststoff kann in beliebigen Farbtönen geliefert werden.
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Für die Erfindung sind auch andere an sich bekannte, ähnlich wirkende Materialien, wie z. B. ”Apec®” anwendbar. ”Apec” ist eine Weiterentwicklung des ”Makrolon”.
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Die dunkel eingefärbten und infrarotdurchlässigen Bauteile der Beleuchtungseinrichtung sind bevorzugt schwarz oder zumindest annähernd schwarz eingefärbt. Vorzugsweise sind die Kunststoffbauteile also nicht einfach mit einer bestimmten Farbe beschichtet, sondern durchgefärbt. Damit können sich die betroffenen Bauteile farblich praktisch nicht von den herkömmlichen dunklen Bauteilen unterscheiden, die in aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinrichtungen verwendet werden. Die Beleuchtungseinrichtung gleicht äußerlich rein optisch den herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen.
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Vorteilhafterweise umfasst die Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung verhindert wirkungsvoll Beeinträchtigungen an solchen, mit Halbleiterlichtquellen ausgestatteten, Beleuchtungseinrichtungen. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung bei Beleuchtungseinrichtungen mit einem Projektionsmodul, da die Projektionsoptik (bspw. die Sammellinse) besonders viel Sonnenlicht einfängt und auf dunkel gefärbte Bauteile der Beleuchtungseinrichtung bündelt. Durch die Erfindung wird selbst in einem solchen Fall eine Beschädigung oder Zerstörung der Bauteile wirksam verhindert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im Längsschnitt; und
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2 ein Diagramm für die Strahlungsdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge der Strahlung für ein beispielhaft eingesetztes Infrarot durchlässiges Material.
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Eine in der 1 in einem Längsschnitt dargestellte erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 5 für Kraftfahrzeuge ist als ein Scheinwerfer ausgebildet. Der Scheinwerfer 5 umfasst ein Gehäuse 17, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Im Inneren des Gehäuses 17 ist ein Lichtmodul angeordnet, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet ist. Die Beleuchtungseinrichtung 5 könnte auch mehrere Lichtmodule umfassen, wobei neben Scheinwerferfunktionen, wie z. B. Abblendlicht, Fernlicht oder Nebellicht, auch Leuchtenfunktionen, wie z. B. Blinklicht, Tagfahrlicht, Positionslicht, etc. in der Beleuchtungseinrichtung 5 integriert sein können.
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Das Lichtmodul 7 weist eine als Reflektor 10 ausgebildete Primäroptik auf. Der Reflektor 10 weist bevorzugt eine Ellipsoidform oder eine einer Ellipsoidform ähnliche Freiform auf. In einem seiner möglichen Brennpunkte ist eine Lichtquelle 12 angeordnet. Der Reflektor 10 bündelt das von der Lichtquelle 12 ausgesandte Licht. Die in 1 dargestellte Lichtquelle 12 stellt eine Halogenlampe dar.
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Die Lichtquelle 12 kann aber auch als mindestens eine Halbleiterlichtquelle (z. B. mindestens eine Leuchtdiode, LED) oder als eine Gasentladungslampe ausgebildet sein. Der Reflektor 10 kann aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Er ist in einer Halterung 14 angeordnet und kann zur Erzeugung einer adaptiven Lichtverteilung horizontal und/oder vertikal verstellbar in dem Gehäuse 17 gelagert sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Halterung 14 jedoch fest mit dem Gehäuse 17 der Beleuchtungseinrichtung 5 verbunden.
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In einer Lichtaustrittsrichtung 16 nach dem Reflektor 10 und mit Abstand von diesem ist im Strahlengang des von dem Reflektor 10 reflektierten Lichts eine Projektionsoptik in Form einer Sammel- oder Projektionslinse 18 angeordnet. Das Lichtmodul 7 ist also als ein sog. Projektionsmodul ausgebildet, wobei die Projektionslinse 18 zumindest einen Teil des von dem Reflektor 10 gebündelten Lichts zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Die Projektionslinse 18 ist über einen Halterahmen 20, der vorzugsweise aus Metall gefertigt ist, an einem vorderen Rand des Reflektors 10 und damit an dem restlichen Lichtmodul 7 befestigt. Das Gehäuse 7 weist in Lichtaustrittsrichtung 16 eine Lichtaustrittsöffnung 19 auf, die mit einer lichtdurchlässigen Abdeckscheibe 15 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 15 besteht aus Glas oder Kunststoff und kann mit oder ohne optisch wirksame Elemente, insbesondere Streuelemente, ausgebildet sein.
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Um den Außenumfang des Projektionsmoduls 7, insbesondere entlang des Außenumfangs der Sammellinse 18, ist mindestens ein Abdeckrahmen 22 angeordnet, so dass ein Spalt oder Abstand zwischen dem Lichtmodul 7 und dem Gehäuseinneren abgedeckt und bei einer Sicht von außen durch die Abdeckscheibe 15 in das Innere des Gehäuses 17 nicht sichtbar ist. Der Abdeckrahmen 22 bestimmt durch seine Ausgestaltung (Form, Farbe, Oberflächenbeschaffenheit, etc.) den ästhetischen Eindruck und somit das Design der Beleuchtungseinrichtung 5 ganz erheblich, vor allem bei ausgeschalteter Lichtquelle 12. Er ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und kann dunkel bzw. schwarz eingefärbt sein. Die dunkle Farbe kann bspw. ungewollte und störende Lichtreflexionen verhindern. Im Inneren des Gehäuses 17 der Beleuchtungseinrichtung 5 können auch noch andere dunkel eingefärbte Bauteile aus Kunststoff vorhanden sein, die allerdings in 1 nicht explizit eingezeichnet sind. Es könnte dies bspw. ein die Linsenhalterung 20 umgebender Tubus aus dunkel eingefärbtem Kunststoff, eine Zierleiste aus dunkel eingefärbtem Kunststoff oder ähnliches sein.
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Im Innern des Projektionsmoduls 7 kann eine Blendenanordnung 24 vorgesehen sein, die zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung, z. B. einem Abblendlicht oder einem Nebellicht, dient. Dabei wird eine Oberkante der Blende 24 durch die Sammellinse 18 als Helldunkelgrenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Die Blende 24 schattet vom Reflektor 10 reflektiertes Licht ab, das in der Lichtverteilung sonst in einen Bereich oberhalb der Helldunkelgrenze gelangen würde. Die Blendenanordnung 24 kann in den Strahlengang des Lichts hinein- und herausbewegt werden. Auf diese Weise kann die Lichtverteilung zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet werden.
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Je nach einer Stellung der Sonne relativ zur Lichtaustrittsöffnung 19 der Beleuchtungseinrichtung 5 können sowohl bei fahrendem als auch bei stehendem Kraftfahrzeug Sonnenstrahlen, die unter anderem eine energiereiche Infrarotstrahlung aufweisen, in unterschiedlichen Winkeln durch die Abdeckscheibe 15 in das Innere des Gehäuses 17 fallen. Dort können die Sonnenstrahlen auf Licht fokussierende Mittel, z. B. in Form der Sammellinse 18, treffen. Eine oben weit nach hinten über die Sammellinse 18 gezogene Abdeckscheibe 15, wie sie häufig bei modernen Kraftfahrzeugen mit flachen, windschlüpfrigen Fronten vorhanden sind, begünstigt diesen Effekt noch. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Abdeckscheibe 15, bspw. mit einer entsprechenden Wölbung und/oder optisch wirksamen Elementen, kann sogar die Abdeckscheibe 15 selbst als Licht fokussierende Mittel fungieren. Ferner ist es denkbar, dass auch der Reflektor 10 für einfallende Sonnenstrahlen fokussierend wirken kann.
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Infrarotstrahlung ist definiert als eine elektromagnetische Strahlung, die an das sichtbare Licht mit größer werdenden Wellenlängen angrenzt, also bei einer Wellenlänge von ca. 780 nm beginnt und bis etwa 14000 nm geht. Durch Absorption von IR-Strahlung durch einen Körper heizt sich dieser auf. Die Sonnenstrahlen werden in den Licht fokussierenden Mitteln 10; 15; 18 gebündelt und können dann auf die in der Beleuchtungsanordnung 5 angeordneten Bauteile 22 aus dunkel eingefärbtem Kunststoff treffen. Wenn die Sonne so steht, dass die Sonnenstrahlen durch die Licht fokussierenden Mittel 10; 15; 18 auf den dunkel eingefärbten Kunststoffteilen 22 fokussiert werden, trifft eine relativ große Energiemenge in einem räumlich eng begrenzten Bereich auf die Kunststoffteile 22. Damit diese Energie in dem Kunststoffteil 22 nicht in Wärme umgesetzt wird und in der Folge zu einer Veränderung der Oberfläche, Beschädigung oder gar Zerstörung des Kunststoffteils 22 führt, schlägt die vorliegende Erfindung vor, das dunkel eingefärbte Kunststoffteil 22 aus einem Infrarot durchlässigen Material zu fertigen
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2 zeigt strahlungsdurchlässige Eigenschaften von für die Erfindung geeigneten Kunststoffen in einem Diagramm. Die genannten Kunststoffe sind beispielhaft. In den Diagrammen ist auf der y-Achse eine Strahlungsdurchlässigkeit D und auf der x-Achse eine entsprechende Wellenlänge W dargestellt. Die x-Achse ist in drei Bereiche unterteilt, nämlich in einen Bereich des sichtbaren Lichts 30, in den Infrarot-Bereich 32 und einen Ultraviolett-Bereich 34. Jedes Diagramm zeigt Werte für unterschiedliche Materialstärken.
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Die dargestellten Werte der 2 beziehen sich auf einen von der Firma Bayer MaterialScience AG unter dem Namen ”Black Makrolon” angebotenen Kunststoff. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen dunklen Kunststoffmaterial, das mit Ruß eingefärbt ist, wird bei ”Black Makrolon” dem Kunststoff bei der Herstellung eine Farbe mit speziellen Pigmenten beigemischt, die zumindest in einem Teilbereich des infraroten Wellenlängenbereichs eine Transmission des Materials von größer 50%, insbesondere größer 70%, besonders bevorzugt von ca. 90% bewirken. In dem Diagramm sind die Transmissionsverläufe für zwei verschiedene Materialstärken von 1 mm (Linie 42) und 4 mm (Linie 44) dargestellt. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das Material für Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 34 des UV-Lichts sowie im Bereich 30 des sichtbaren Lichts nahezu undurchlässig. Für Strahlung ab einer Wellenlänge von etwa 750 nm, jedenfalls für Strahlung ab einer Wellenlänge von etwa 780 nm, steigt die Transmission D sprunghaft an und erreicht in etwa 90%. Die Strahlungsdurchlässigkeit D bleibt in dem Infrarot-Wellenlängenbereich 32 bis etwa 1.600 nm deutlich über 50%, insbesondere über etwa 70%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von etwa 90%. Die Transmissionseigenschaften D in diesem Bereich sind nur in geringem Umfang abhängig von der Materialstärke. Dann sinkt die Durchlässigkeit D kurz für Strahlung zwischen 1.600 nm und 1.700 nm Wellenlänge, um danach sofort wieder bis zu einer Wellenlänge von etwa 2.100 nm auf nahezu 50%, insbesondere über etwa 70%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von etwa 90% anzusteigen. In diesem Bereich sind die Transmissionseigenschaften D deutlich mehr abhängig von der Materialstärke als in dem Bereich zwischen 750 nm und 1.600 nm. Wichtig ist aber, dass die Transmissionseigenschaften D vor allem für dünneres Material (Linie 42) gut sind, da die Bauteile der Beleuchtungseinrichtung 5, auf welche die Sonnenstrahlung trifft, in der Regel eine relativ geringe Stärke von nur wenigen Millimetern aufweist. Zumindest für dünnere Materialstärken kann auch im Bereich von etwa 1.700 nm bis 2.100 nm von einer IR-Durchlässigkeit des verwendeten Materials gesprochen werden, da dort Werte von größer 50%, insbesondere über etwa 70%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von etwa 80%, erreicht werden.
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Der Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 1.600 nm gehört zum nahen Infrarot(NIR)-Bereich, der sich in etwa von 780 nm bis etwa 2.500 nm ersteckt. IR-Strahlung in diesem Wellenlängenbereich trägt ganz besonders zur Erwärmung von Materialien oder Körpern bei, auf die die Strahlung fällt. Eine besonders gute IR-Durchlässigkeit insbesondere in diesem Wellenlängenbereich sorgt also in besonders effizienter Weise dafür, dass einfallende Sonnenstrahlen nach dem Fokussieren durch die fokussierenden Elemente 10, 15, 18 nicht zu einer Beschädigung der dunkel eingefärbten Bauteile 22 führen, falls sie auf diese treffen bzw. auf diesen fokussiert werden.
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Zum Einfärben des Materials ”Makrolon” können verschiedene Farben genutzt werden. Für ein dunkles oder schwarzes Einfärben kommen bspw. die folgenden Farben in Betracht: RAL 9004, RAL 9005, RAL 9011, RAL 9017, RAL 9021, RAL 8022, RAL 7026, RAL 7024, RAL 7022, RAL 7021, RAL 7016, RAL 6022, RAL 6020, RAL 6015, RAL 6012, RAL 6009, RAL 6008, RAL 6007, RAL 5011, RAL 5004 und RAL 3007.
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Die Infrarot-Strahlung der Sonne kann also das Infrarot durchlässige Material des betroffenen dunkel eingefärbten Bauteils 22 nahezu ohne Wirkung passieren, selbst wenn Sonnenstrahlen auf oder in dem betroffenen Bauteil fokussiert werden. Es kommt allenfalls zu einer geringfügigen Erwärmung des Bauteils 22, eine Beschädigung des Bauteils 22 durch die absorbierte IR-Strahlung ist jedoch praktisch ausgeschlossen. Nach der Transmission durch das Bauteil 22 trifft ein Großteil der Infrarot-Strahlung auf eine beliebige weitere Fläche im oder um das Projektionsmodul 7 herum, wobei wegen eines größer werdenden Abstands zum Brennpunkt der fokussierenden Mittel, bspw. der Sammellinse 18, die Infrarotstrahlung inzwischen weit aufgefächert und dadurch weniger konzentriert ist, so dass die weitere Fläche nicht in zerstörerischer Weise erhitzt wird. Je weiter die Infrarotstrahlung in das Projektionsmodul 7 oder in die Beleuchtungseinrichtung 5 hineinstrahlt, desto breiter ist die Infrarotstrahlung aufgefächert und desto weniger wird eine Fläche, in der die Infrarotstrahlung auftrifft und absorbiert wird, punktuell erhitzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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