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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von Lichtquellen, und insbesondere eine Lichtquelle für eine Reflexionsleuchte, eine Reflexionsleuchte für ein Kraftfahrzeug sowie einen Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer, welcher die Reflexionsleuchte aufweist.
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HINTERGRUND
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Ein Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer weist allgemein eine Reflexionsleuchte auf, und die Reflexionsleuchte weist üblicherweise einen Reflektor und eine Lichtquelle an oder nahe bei dem Brennpunkt des Reflektors auf. Bei einem Großteil solcher Lichtquellen handelt es sich um Halogenlampen. In manchen Kraftfahrzeugen der Oberklasse kommen Hochdruckentladungslampen (HID) zum Einsatz. In jüngster Zeit werden LED-Lampen als Lichtquelle für die Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer eingesetzt. LED-Lampen gehen jedoch mit Nebenwirkungen einher, wie etwa einer Blendung bzw. Blendwirkung im Frontscheinwerfer. Es besteht Bedarf an der Bereitstellung eines verbesserten Kraftfahrzeugfrontscheinwerfers, um diese Nebenwirkungen abzuschwächen oder zu vermeiden.
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DARSTELLUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, eine Lichtquelle, eine Reflexionsleuchte sowie einen Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer bereitzustellen, bei denen Nebenwirkungen, die durch die LED-Lampen verursacht werden, abgeschwächt oder vermieden werden.
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Lichtquelle für eine Reflexionsleuchte bereitgestellt, aufweisend ein Substrat und ein lichtemittierendes Bauteil und ein lichtabsorbierendes Bauteil auf dem Substrat. In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das lichtabsorbierende Bauteil eingerichtet, Licht zu absorbieren, das von einer Seitenfläche des lichtemittierenden Bauteils emittiert wird und auf einer Oberfläche des Substrats auftrifft. Bei dieser Anordnung wird das Licht, das aus den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils ausgegeben wird und auf der Oberfläche des Substrats auftrifft, zumindest teilweise absorbiert oder sogar vollständig absorbiert. Dementsprechend gibt es keine Reflexion von der Oberfläche des Substrats, und somit wird eine Blendwirkung bzw. Blendung verhindert.
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Bei dem lichtemittierenden Bauteil handelt es sich um eine Chip-Scale-Package (CSP) -Leuchtdiode.
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In einem Ausführungsbeispiel weist eine orthogonale Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils an der Oberfläche des Substrats einen Abschnitt auf, der eine orthogonale Projektion des lichtemittierenden Bauteils an der Oberfläche des Substrats umgibt und an diese angrenzt.
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In einem Ausführungsbeispiel sind das lichtabsorbierende Bauteil und das lichtemittierende Bauteil in diese Reihenfolge auf der Oberfläche des Substrats gestapelt.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Oberfläche des Substrats einen vertieften Abschnitt auf, und das lichtabsorbierende Bauteil ist in dem vertieften Abschnitt aufgenommen. Dies ermöglicht ein dünnes Profil der Lichtquelle.
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In einem Ausführungsbeispiel liegt die orthogonale Projektion des lichtemittierenden Bauteils an der Oberfläche des Substrats innerhalb der orthogonalen Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils an der Oberfläche des Substrats.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die orthogonale Projektion des lichtemittierenden Bauteils an der Oberfläche des Substrats von einer orthogonalen Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils an der Oberfläche des Substrats umgeben und grenzt an diese an.
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In einem Ausführungsbeispiel weist der Abschnitt der orthogonalen Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils an der Oberfläche des Substrats eine Breite in einer Richtung auf, die in einer Ebene liegt, die parallel zu der Oberfläche des Substrats und senkrecht zu einer Seite des lichtemittierenden Bauteils ist, das lichtemittierende Bauteil weist eine Dicke in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Substrats auf, und die Breite des lichtabsorbierenden Bauteils beträgt das 2 bis 3-fache der Dicke des lichtemittierenden Bauteils. Auf diese Weise trifft der Großteil, wenn nicht sogar die Gesamtheit des aus den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils ausgegebenen Lichts auf dem lichtabsorbierenden Bauteil auf und wird somit absorbiert.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Breite einen Wert in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 mm, und weist bevorzugt einen Wert von 1 mm auf.
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In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Substrat um eine gedruckte Leiterplatte (PCB) und das lichtabsorbierende Bauteil ist ein Silkscreen-Bereich auf der gedruckten Leiterplatte. Da die nackte Leiterplatte den Silkscreen-Bereich (schwarze Zone) aufweist, kann die vorgeschlagene Lichtquelle auf einfache Weise implementiert werden.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Reflexionsleuchte für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, aufweisend die wie oben beschriebene Lichtquelle, ein erstes lichtlenkendes Bauteil und ein zweites lichtlenkendes Bauteil. Das erste lichtlenkende Bauteil ist eingerichtet, Licht von der Lichtquelle aufzunehmen und das Licht auf das zweite lichtlenkende Bauteil zu projizieren. Das zweite lichtlenkende Bauteil ist eingerichtet, das Licht, das von dem ersten lichtlenkenden Bauteil auf eine Seite des zweiten lichtlenkenden Bauteils projiziert wird, von dem ersten lichtlenkenden Bauteil weg zu projizieren.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das erste lichtlenkende Bauteil eine elliptische Reflexionsschale oder einen Kollimator auf.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das zweite lichtlenkende Bauteil eine asphärische Linse auf.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer bereitgestellt, welcher die wie oben beschriebene Reflexionsleuchte aufweist.
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Figurenliste
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Die obigen und weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen, in denen:
- 1a eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Reflexionsleuchte für ein Kraftfahrzeug ist;
- 1b eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer CSP-LED-Lichtquelle ist;
- 2a eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Reflexionsleuchte für ein Kraftfahrzeugs in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2b eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Lichtquelle in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2c eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Lichtquelle in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2d eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Lichtquelle in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 2e eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Lichtquelle in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist; und
- 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Reflexionsleuchte für ein Kraftfahrzeug in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden und soll nicht dahingehend ausgelegt werden, als dass sie auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
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1a zeigt schematisch eine herkömmliche Reflexionsleuchte für ein Kraftfahrzeug. Die Reflexionsleuchte 100 weist eine Lichtquelle 110, ein erstes lichtlenkendes Bauteil 120, ein Abschirmungsbauteil 130 und ein zweites lichtlenkendes Bauteil 140 auf.
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Das erste lichtlenkende Bauteil 120 nimmt Licht von der Lichtquelle 110 auf und projiziert das Licht auf das zweite lichtlenkende Bauteil 140. Das zweite lichtlenkende Bauteil 140 projiziert das Licht, das von dem ersten lichtlenkenden Bauteil 120 auf eine Seite des zweiten lichtlenkenden Bauteils 140 projiziert wird, weg von dem ersten lichtlenkenden Bauteil 120. Das erste lichtlenkende Bauteil 120 kann ein Reflektor mit einer lichtlenkenden Innenoberfläche sein, die üblicherweise eine polyelliptische Form besitzt. Die lichtlenkende Innenoberfläche kann eine Parabolform oder andere Formen besitzen. Das erste lichtlenkende Bauteil 120 ist eingerichtet, Licht, welches von der Lichtquelle 110 emittiert wird, in Kombination mit dem zweiten lichtlenkenden Bauteil 140 oder nicht in Kombination mit dem zweiten lichtlenkenden Bauteil 140 in Fernlicht („high beam“) und Abblendlicht („low beam“) zu formen.
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Ein Abschirmungsbauteil 130 kann zwischen dem ersten lichtlenkenden Bauteil 120 und dem zweiten lichtlenkenden Bauteil 140 angeordnet sein. Das Abschirmungsbauteil 130 blockt im Abblendlichtmodus teilweise das von der Lichtquelle 110 kommende Licht und Kanten des Abschirmungsbauteils 130 werden dazu verwendet, eine Hell/Dunkel-Grenze des Abblendlichtmusters zu erzeugen.
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CSP hat in jüngster Zeit aufgrund seiner Vorteile des besseren thermischen Kontakts zu dem Substrat durch eine Metall/Metall-Grenzfläche der unteren epi-Schicht zur Wärmesenke, höherer Stromdichten, hoher Zuverlässigkeit, hoher Packungsdichte aufgrund verkleinertem Footprint und einfacher Integration auf Platinen mittels Oberflächenmontagetechnologie seinen Weg in die LED-Industrie gefunden. Eine CSP-LED kann direkt auf Level-2-Platinen angebracht werden. Daher ist die CSP-LED ein wettbewerbsfähiger Kandidat für eine LED-Lichtquelle in einem Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer.
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Bei einem weit verbreiteten Design der CSP-LED wird Licht üblicherweise aus der Oberseite und vier Seitenflächen der LED extrahiert. 1b ist eine schematische Darstellung einer CSP-LED-Lichtquelle 110, bei der das lichtemittierende Bauteil 114 eine CSP-LED ist und auf einem Substrat 112 montiert ist. Wie durch Pfeile in der Figur gezeigt, tritt ein Teil des Lichts aus den Seitenflächen bezogen auf die Oberseite des lichtemittierenden Bauteils 114 unter einem negativen Winkel aus. Dieses Licht wird von den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils 114 emittiert und trifft dann auf eine Oberfläche des Substrats 112 bzw. fällt auf diese ein. Wie durch die Erfinder festgestellt wurde, kommt es dann, wenn die CSP-LED-Lichtquelle aus 1b auf einen Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer angewendet wird, aufgrund des von der Oberfläche des Substrats 112 reflektierten Lichts in dem Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer zu einer Blendung. Zudem ist die Hell/Dunkel-Grenze des Abblendlichtmusters weniger scharf.
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2a zeigt schematisch eine Reflexionsleuchte 200 für ein Kraftfahrzeug in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Reflexionsleuchte 200 weist eine Lichtquelle 210, ein erstes lichtlenkendes Bauteil 220 und ein zweites lichtlenkendes Bauteil 240 auf. Optional weist die Reflexionsleuchte 200 ferner ein Abschirmungsbauteil 230 zwischen dem ersten lichtlenkenden Bauteil 220 und dem zweiten lichtlenkenden Bauteil 240 auf. Das zweite lichtlenkende Bauteil 240 kann eine asphärische Linse aufweisen. Es kann Bezug genommen werden auf die Beschreibung von Bauteilen in der Reflexionsleuchte 100 in 1a bezüglich Einzelheiten von Bauteilen in der Reflexionsleuchte 200, die zum Zweck der vereinfachten Beschreibung nicht wiederholt wird.
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Die Reflexionsleuchte 200 aus 2a unterscheidet sich von der Reflexionsleuchte 100 aus 1a hauptsächlich in der Lichtquelle 210. Nachfolgend wird die Lichtquelle 210 ausführlich unter Bezugnahme auf die 2b, 2c, 2d und 2e beschrieben, wobei die 2b, 2c, 2d Querschnittsansichten sind, die entlang der Linie A-A' in 2e aufgenommen sind.
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2b zeigt schematisch die Lichtquelle 210 in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einer Querschnittsansicht. Die Lichtquelle 210 weist ein lichtabsorbierendes Bauteil 216 auf dem Substrat 212 auf. Das lichtabsorbierende Bauteil 216 ist eingerichtet, Licht zu absorbieren, das von den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils 214 emittiert wird und auf die Oberfläche des Substrats 212 auftritt. Eine orthogonale Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils 216 an der Oberfläche des Substrats 212 weist einen Abschnitt auf, der eine orthogonale Projektion des lichtemittierenden Bauteils 214 an der Oberfläche des Substrats 212 umgibt und an diesen angrenzt. Aufgrund der Anordnung des lichtabsorbierenden Bauteils 216 wird das Licht, das aus den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils 214 ausgegeben wird und auf die Oberfläche des Substrats 212 auftrifft, zumindest teilweise absorbiert oder sogar vollständig absorbiert. Auf diese Weise gibt es keine Reflexion von der Oberfläche des Substrats 212 und somit wird eine Blendung verhindert.
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2c zeigt schematisch eine Variante der Lichtquelle 210 aus 2b in einer Querschnittsansicht.
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Wie in den 2b und 2c gezeigt, sind das lichtabsorbierende Bauteil 216 und das lichtemittierende Bauteil 214 in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche des Substrats 212 gestapelt. Die orthogonale Projektion des lichtemittierenden Bauteils 214 an der Oberfläche des Substrats 212 liegt innerhalb der orthogonalen Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils 216 an der Oberfläche des Substrats 212. In dieser Konfiguration ist die Bodenfläche des lichtemittierenden Bauteils 214 kleiner als die (obere) Oberfläche des Substrats 212. Auf diese Weise besteht eine Chance, dass das Licht, das aus den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils 214 unter einem negativen Winkel ausgegeben wird, auf das lichtabsorbierende Bauteil 216 auftrifft und somit zumindest teilweise absorbiert wird oder sogar vollständig absorbiert wird.
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Wie in der Draufsicht der 2e gezeigt besitzt der Abschnitt der orthogonalen Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils 216 an der Oberfläche des Substrats 212 eine Breite W in einer Richtung, die in einer Ebene parallel zu der Oberfläche des Substrats 212 liegt und senkrecht zu einer Seite des lichtemittierenden Bauteils 214 ist.
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Im Falle der 2b und 2c erstreckt sich das lichtabsorbierende Bauteil 216 um die Breite W von den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils 214 in einer Richtung in einer Ebene parallel zu der Oberfläche des Substrats 212 und senkrecht zu den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils 214.
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Das lichtemittierende Bauteil 214 hat eine Dicke in einer zur Oberfläche des Substrats 212 senkrechten Richtung. In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beträgt die Breite W des lichtabsorbierenden Bauteils 216 etwa das 2-3-fache der Dicke des lichtemittierenden Bauteils 214, so dass der Großteil des Lichts, das aus den Seitenflächen des lichtemittierenden Bauteils 214 ausgegeben wird, unter einem negativen Winkel auf das lichtabsorbierende Bauteil 216 auftrifft und somit absorbiert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke des lichtemittierenden Bauteils 214 etwa 0,4 mm, und die Breite W hat einen Wert in einem Bereich von etwa 0,8 mm bis 1,2 mm, und hat bevorzugt einen Wert von 1 mm.
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In der in 2c gezeigten Variante weist die Oberfläche des Substrats 212 einen vertieften Abschnitt 218 auf und das lichtabsorbierende Bauteil 216 ist in dem vertieften Abschnitt 218 aufgenommen.
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In der in 2d gezeigten Variante weist die Oberfläche des Substrats 212 einen vertieften Abschnitt 218' auf und das lichtabsorbierende Bauteil 216 ist in dem vertieften Abschnitt 218' aufgenommen. Die orthogonale Projektion des lichtemittierenden Bauteils 214 an der Oberfläche des Substrats 212 wird von der orthogonalen Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils 216 an der Oberfläche des Substrats 212 umgeben. In einer bevorzugten Ausführungsform grenzt die orthogonale Projektion des lichtemittierenden Bauteils 214 an der Oberfläche des Substrats 212 an die orthogonalen Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils 216 an der Oberfläche des Substrats 212 an. In diesem Fall wird die Breite W, um die sich die orthogonale Projektion des lichtabsorbierenden Bauteils 216 von der orthogonalen Projektion des lichtemittierenden Bauteils 214 erstreckt, durch eine Breite des vertieften Abschnitts 218' definiert.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das Substrat 212 eine gedruckte Leiterplatte (PCB) und das lichtabsorbierende Bauteil 216 ist ein Silkscreen-Bereich (schwarze Zone) auf der gedruckten Leiterplatte. Das bedeutet, dass das lichtabsorbierende Bauteil 216 ein schwarzer Aufdruck auf dem weißen Hintergrund der PCB ist. Es ist nicht erforderlich, ein Fremdmaterial oder - Zubehör zu montieren. Auf diese Weise kann der Prozess für das lichtabsorbierende Bauteil 216 in der PCB-Herstellung erfolgen.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird auf einen Fall Bezug genommen, bei dem das erste lichtlenkende Bauteil ein Reflektor mit einer lichtlenkenden Innenoberfläche wie einer elliptischen Reflexionsschale ist. Die vorliegende Offenbarung ist diesbezüglich nicht beschränkt. Wie in 3 gezeigt weist in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Reflexionsleuchte 300 für ein Kraftfahrzeug eine Lichtquelle 310, ein erstes lichtlenkendes Bauteil 320, ein optionales Abschirmungsbauteil 330 und ein zweites lichtlenkendes Bauteil 340 auf. In dieser Ausführungsform ist das erste lichtlenkende Bauteil 320 ein Kollimator, der eingerichtet ist, Licht, das von der Lichtquelle 310 emittiert wird, in Kombination mit dem zweiten lichtlenkenden Bauteil 340 oder nicht in Kombination mit dem zweiten lichtlenkenden Bauteil 340 zu einem Abblendlicht zu formen.
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Die Erfinder haben CSP-LED-Lichtquellen in einem Reflexionsfrontscheinwerfer getestet. Wenn eine H7-CSP-LED mit der Konfiguration aus 1b auf die Reflexionsleuchte 100 angewendet wird, beträgt die Blendung etwa 580 cd und erfüllt nicht die Vorgabe in ECE-Vorschriften, in denen es erforderlich ist, dass die Blendung nicht mehr als 420 cd betragen darf. Wenn die H7-CSP-LED-Konfiguration aus den 2b-2d auf die Reflexionsleuchte 200 angewendet wird, beträgt die Blendung etwa 380 cd und erfüllt die Vorgabe.
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In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer vorgeschlagen, der die in den obigen Ausführungsformen beschriebene Reflexionsleuchte aufweist.
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Obgleich manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung in der obigen Beschreibung beschrieben wurden, können von einem Fachmann bei der Ausübung der beanspruchten Erfindung durch Betrachten der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche andere Abwandlungen an den offenbarten Ausführungsformen erdacht und vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Lichtquelle der vorliegenden Offenbarung auch auf die Reflexionsleuchte im Fernlichtmodus angewendet werden, obwohl die Lichtquelle der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben wurde, in dem sie auf die Reflexionsleuchte in dem Abblendlichtmodus angewendet wird. Darüber hinaus schließt das Wort „aufweisend/umfassend“ in den Ansprüchen weitere Elemente oder Schritte nicht aus und der unbestimmte Artikel „ein/eine/eines“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in sich voneinander unterscheidenden Ansprüchen genannt werden, ist kein Hinweis darauf, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft angewendet werden kann. Jedwedes Bezugszeichen in den Ansprüchen soll nicht dahingehend ausgelegt werden, als dass es den Schutzumfang einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200, 300
- Reflexionsleuchte
- 110, 210, 310
- Lichtquelle
- 112, 212
- Substrat
- 114, 214
- lichtemittierendes Bauteil
- 216
- lichtabsorbierendes Bauteil
- 218, 218'
- vertiefter Abschnitt
- 120, 220, 320
- erstes lichtlenkendes Bauteil
- 130, 230, 330
- Abschirmungsbauteil
- 140, 240, 340
- zweites lichtlenkendes Bauteil
- W
- Breite
