EP2674666A2 - Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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EP2674666A2
EP2674666A2 EP13171950.2A EP13171950A EP2674666A2 EP 2674666 A2 EP2674666 A2 EP 2674666A2 EP 13171950 A EP13171950 A EP 13171950A EP 2674666 A2 EP2674666 A2 EP 2674666A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
plastic
lighting device
dark
illumination device
Prior art date
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Granted
Application number
EP13171950.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2674666B1 (de
EP2674666A3 (de
Inventor
Andrea Kramer
Daniel Zehender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Original Assignee
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Automotive Lighting Reutlingen GmbH filed Critical Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Publication of EP2674666A2 publication Critical patent/EP2674666A2/de
Publication of EP2674666A3 publication Critical patent/EP2674666A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2674666B1 publication Critical patent/EP2674666B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/10—Protection of lighting devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/50—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by aesthetic components not otherwise provided for, e.g. decorative trim, partition walls or covers

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device of a motor vehicle, wherein the lighting device has light-focusing means, and dark-colored plastic components are arranged in the lighting device.
  • Various lighting devices for motor vehicles are known from the prior art. These can be designed as headlights or as lights. Headlamps are arranged in the front region of a vehicle and serve in addition to the traffic safety by visualizing the vehicle for other road users in particular the illumination of the area in front of the vehicle, for example in the form of a low beam, long distance or fog light distribution and in the form of certain environmental conditions. and / or driving situations adaptable adaptive light distributions, such as static or dynamic curve light, bad weather light, city light, high street light, motorway light.
  • the lighting devices comprise at least one light source, for example in the form of an incandescent lamp, gas discharge lamp or semiconductor light source, for generating light. Furthermore, they comprise at least one primary optics for bundling the generated light.
  • the primary optics can be designed as a reflector (concave mirror), which reflects the light by means of conventional reflection.
  • the reflector may have the shape of an ellipsoid, a paraboloid or any other arithmetically calculated free form.
  • the primary optics can also be formed as a translucent body made of glass or plastic, wherein the bundling of the light then takes place by refraction when entering the body and / or exit from the body and / or by total reflection at outer boundary surfaces of the body.
  • the lighting devices operate e.g. according to the reflection principle, whereby light emitted by the light source is reflected onto the road ahead of the vehicle to produce a desired light distribution by a primary optic designed as a reflector.
  • the lighting devices can also work according to a projection principle, wherein light emitted by the light source is focused after bundling by the primary optics, to produce a desired light distribution by projection optics on the road ahead of the vehicle.
  • the projection optics can be designed as a converging lens or as a reflector, preferably with a paraboloid shape.
  • Lighting devices comprise a housing, which is preferably made of plastic.
  • the housing has a tightly closed by a translucent cover glass or plastic light exit opening through which the light can leave the illumination device.
  • the cover may have at least partially optically active elements (eg prisms, cylindrical lenses, etc.) (so-called. Lens). But it can also be formed without such optically active elements (so-called. Clear disc).
  • the actual light-emitting unit of a lighting device is combined to form a light module.
  • a light module is arranged either alone or together with other light modules in the housing of a lighting device.
  • a desired light distribution can be generated by a single light module or else by a plurality of light modules and by superposition of the partial light distributions emitted by them.
  • a cover frame surrounds the outer circumference of a projection optical system of a projection module or of a reflector of a reflection module.
  • the cover frames may extend on the inside of the housing along the top, back, bottom and / or side sides.
  • the convergent lens and At least partially, a lens holder, via which the converging lens is attached to the remaining light module, is surrounded by a hollow cylindrical tube made of plastic.
  • other components may be arranged in plastic inside the housing.
  • Cover frame, tubes or other plastic components in the housing may, for example, be mirrored. It is also known to color these cover frames, tubes or other components dark, preferably black, for example, in order to avoid unwanted and uncontrollable reflection of light on them.
  • the dark colored cover frames, tubes or other plastic components have a matt or glossy surface.
  • a carbon black-containing paint is preferably used for coloring the components.
  • heat-related damage caused by the heat to counteract an incandescent or halogen lamp in the housing of a lighting device is from the WO 03/099939 A1 the use of infrared-transmissive plastic material is known, wherein the material is used for producing a headlight housing of a motor vehicle.
  • the material consists of a dark colored, IR-radiation-permeable polymer, which absorbs only partial radiation in the near and mid-infrared range, the remaining radiation is transmitted or reflected through the housing, whereby the heating of the headlight housing can be reduced.
  • the object of the invention is to prevent aesthetic and functional impairments of the known lighting devices due to solar radiation in cooperation with light-focusing means of the lighting devices.
  • the appearance of the lighting devices should not be changed if possible, in particular no additional components should be necessary for this.
  • the dark-colored components of the illumination device are made at least partially of a plastic with heat-conducting additives and / or with a heat-conducting layer on its side acted upon by radiation from the outside.
  • radiation from the outside is meant in particular solar radiation. In general, however, this means radiation that is not affected by the Lighting device itself is generated.
  • the infrared radiation is of relevance to radiation from the outside incident on the illumination device.
  • Infrared radiation is defined as an electromagnetic radiation that is adjacent to the visible light with increasing wavelengths, that is, begins at a wavelength of approximately 780 nm.
  • NIR near infrared
  • the near infrared range is the wavelength range that leads to a particularly high heating of the components when these beams are absorbed by the components. But even beyond the NIR range, the radiation can lead to their heating when absorbed by the components.
  • a light-focusing means is primarily a converging lens of a projection module of the lighting device into consideration.
  • a curved or curved cover in particular if it comprises optically active elements, light can focus.
  • mirrored components eg cover frames, tubes, diaphragm elements, etc.
  • mirrored components shaped in such a way, in particular bent or arched, are that they focus incident light beams on dark colored components of the illumination device.
  • thermally conductive additives in the Plastic material of the dark colored components or by applying a dark or transparent layer on the plastic material with heat-conducting properties, the heat generated by the infrared fraction of solar rays that are incident from outside into the lighting device on the entire component from the zone of special Warming (hot spot) are derived, whereby the partial strong heating of the component is prevented and thus minimizes damage to the component, but preferably prevented.
  • these components are made according to the invention from a material with improved thermal conduction properties relative to the plastic material or the plastic material is provided with an additional Layer provided on its surface, which has improved thermal conduction properties.
  • the infrared radiation of the sun which is focused by the light-focusing means, can strike, for example, at least part of the cover frame, a tube and / or a trim strip.
  • the corresponding components may be at least partially colored dark, for example, to avoid disturbing reflections, which are caused by from the light module of the lighting device exiting light and / or light of other road users and / or any other extraneous light.
  • thermosets can be used as plastic material.
  • the dark colored components of the illumination device are preferably black or at least approximately black colored.
  • the plastic components are not simply coated with a particular color, but colored through.
  • the affected components color practically can not differ from the conventional dark components that are used in known from the prior art lighting devices.
  • a surface structure of the components is not changed.
  • the lighting device looks like the exterior of the conventional lighting equipment.
  • Heat-conductive additives such as carbon nanotubes (CNT), thermally conductive oxides (TCO), ceramic or metal fillers or combinations of the abovementioned additives are added to the plastic material.
  • Particularly preferred here is the use of Kohlenstoffnanotubes, since they do not change the mechanical properties of the plastics used or only to a small extent.
  • the manufacturing process of the components can therefore be adapted without much effort.
  • the ceramic or metal fillers used as an alternative increase the weight of the components and are associated with increased wear of the tool during processing, for example in the injection molding process.
  • the dark color of the dark colored components can also be achieved by applying a dark layer, which can be provided wholly or partially.
  • a dark layer which can be provided wholly or partially.
  • This may also be used with thermally conductive additives, such as, for example, to provide the heat-conducting properties.
  • Carbon nanotubes (CNT), thermal conductive oxides (TCO), ceramic or metal fillers or combinations of the aforementioned additives may be provided.
  • the layer may be, for example, by spraying, printing, knife coating, sputtering, coating but also by the application of a film, e.g. be provided by lamination.
  • a transparent layer which may be provided wholly or partially.
  • This may also be provided with thermally conductive additives, such as Kohlenstoffnanotubes (CNT), thermal conductive oxides (TCO), ceramic or metal fillers or combinations of the aforementioned additives to achieve the heat-conducting properties.
  • the layer may be, for example, by spraying, printing, knife coating, sputtering, Coating can also be provided by the application of a film, for example by lamination. Particularly preferred is a thin layer consisting of Kohlenstoffnanotubes.
  • the light source comprises at least one semiconductor light source, in particular a light-emitting diode.
  • the lighting device according to the invention effectively prevents interference with such, equipped with semiconductor light sources, lighting devices.
  • the invention is particularly advantageous in illumination devices with a projection module, since the projection optics (for example, the converging lens) captures a particularly large amount of sunlight and focuses on visible (dark-colored) components of the illumination device. By the invention damage or destruction of the components is effectively prevented even in such a case.
  • the single figure shows a schematic representation of a lighting device according to the invention in longitudinal section.
  • a lighting device 5 for motor vehicles according to the invention shown in a longitudinal section in the figure, is designed as a headlight.
  • the headlight 5 comprises a housing 17, which is preferably made of plastic. Inside the housing 17, a light module is arranged, which is designated in its entirety by the reference numeral 7.
  • the lighting device 5 could also comprise a plurality of light modules, wherein in addition to headlight functions, such as low beam, high beam or fog light, and lighting functions such as flashing light, daytime running lights, position light, etc. may be integrated in the lighting device 5.
  • the light module 7 has a primary optic formed as a reflector 10, which has an optical axis 11.
  • the reflector 10 preferably has an ellipsoidal shape or a free shape similar to an ellipsoidal shape.
  • a light source 12 is arranged in one of its possible focal points.
  • the reflector 10 focuses the light emitted by the light source 12.
  • the light source 12 may also be formed as at least one semiconductor light source (eg, at least one LED, LED) or as a gas discharge lamp.
  • the reflector 10 may be made of plastic or metal. It is arranged in a holder 14 and can be mounted horizontally and / or vertically adjustable in the housing 17 for generating an adaptive light distribution. In the illustrated example, however, the holder 14 is fixedly connected to the housing 17 of the illumination device 5.
  • a projection optics in the form of a collection or projection lens 18 is arranged in the beam path of the light reflected by the reflector 10.
  • the light module 7 is therefore designed as a so-called projection module, the projection lens 18 projecting at least a portion of the light focused by the reflector 10 to generate a desired light distribution on the road ahead of the vehicle.
  • the projection lens 18 is attached via a holding frame 20, which is preferably made of metal, to a front edge of the reflector 10 and thus to the remaining light module 7.
  • the Housing 7 has in the light exit direction 16, a light exit opening 19, which is closed by a transparent cover 15.
  • the cover 15 is made of glass or plastic and may be formed with or without optically active elements, in particular scattering elements.
  • At least one cover frame 22 is arranged around the outer circumference of the projection module 7, in particular along the outer circumference of the condenser lens 18, so that a gap or gap between the light module 7 and the housing interior is covered and when viewed from the outside through the cover 15 into the interior of the Housing 17 is not visible.
  • the cover frame 22 determined by its design (shape, color, texture, etc.) the aesthetic impression and thus the design of the lighting device 5 quite considerably, especially when the light source 12. It is preferably made of plastic and can be at least partially dark or dyed black. The dark color can, for example, prevent unwanted and disturbing light reflections. In the interior of the housing 17 of the lighting device 5 also other dark colored components made of plastic may be present, however, in FIG. 1 are not explicitly drawn. This could be, for example, a tube surrounding the lens holder 20, in particular dark-colored plastic, a decorative strip made of, in particular, dark-colored plastic or the like.
  • a diaphragm arrangement 24 may be provided which serves to produce a dimmed light distribution, for example a dipped beam or a fog light.
  • a dimmed light distribution for example a dipped beam or a fog light.
  • the diaphragm 24 shadows reflected light from the reflector 10, which would otherwise reach a region above the light-dark boundary in the light distribution.
  • the diaphragm assembly 24 can be moved in and out of the beam path of the light. In this way, the light distribution between dipped and main beam can be switched.
  • sunrays 26 which, inter alia, have high-energy infrared radiation can fall through the cover 15 into the interior of the housing 17 at different angles both when the motor vehicle is moving and when the vehicle is stationary.
  • the solar rays 26 can be focused on light focusing means, e.g. in the form of the converging lens 18, meet.
  • the cover 15 for example. With a corresponding curvature and / or optically active elements, even the cover 15 itself can act as light focusing means.
  • Infrared radiation is defined as an electromagnetic radiation that is adjacent to the visible light with increasing wavelengths, ie starts at a wavelength of about 780 nm and goes to about 14000 nm. By absorbing IR radiation through a body, it heats up.
  • the sun's rays 19 are in the light focusing means 10; 15; 18 bundled and can then on the in the Lighting arrangement 5 arranged components 22 of z. B. hit dark colored plastic.
  • the sun is standing so that the sun's rays through the light focusing means 10; 15; 18 on the z. B. dark colored plastic parts 22 are focused, meets a relatively large amount of energy in a spatially limited area on the plastic parts 22. A so-called hot spot 28 is formed.
  • the present invention proposes that the dark plastic part 22 at least partially made of a plastic with thermally conductive additives and / / or to manufacture with a thermally conductive layer on its side acted upon by radiation from the outside.
  • the infrared radiation of the sun impinges on the plastic part 22, which due to its own heat-conducting properties or the heat-conducting properties of the additionally mounted on it dark or transparent layer, the selective heating 28 on the entire component 22 and so over a larger area or Distributes a larger volume, so that the heat load of the point 28, on which the sunlight is focused, can be kept sufficiently low. At most, there is a slight heating of the component 22, damage to the component 22 by the absorbed IR radiation is practically excluded.
  • the use of carbon nanotubes is particularly preferred. These can be used either as additives directly in the plastic or in a dark or transparent layer on the plastic part. The use of carbon nanotubes is special preferred because they change the mechanical and processing properties of the plastic only slightly.
  • the whole cover frame consist of carbon nanotubes Vietnamese spatula, or TCO-containing plastic.
  • the cover frame may also be only partially formed from a corresponding plastic, wherein the cover is made directly in the production as a two-component component and one of the components consists of a corresponding plastic.
  • the critical region can be made of a plastic which contains TCOs or carbon nanotubes and this further part can be clipped into an opening of the cover frame, for example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (5) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Beleuchtungseinrichtung (5) für Licht der Beleuchtungseinrichtung fokussierende Mittel (18) aufweist, und in der Beleuchtungseinrichtung dunkel eingefärbte Bauteile aus Kunststoff (22) angeordnet sind, wobei die dunkel eingefärbten Bauteile (22) zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff mit wärmeleitenden Additiven und/oder mit einer wärmeleitenden Schicht auf ihrer durch Strahlung von außen beaufschlagten Seite gefertigt sind.

Description

  • 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.
  • 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.
  • Die Beleuchtungseinrichtungen arbeiten z.B. nach dem 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.
  • 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).
  • Die eigentliche Licht aussendende Einheit einer Beleuchtungseinrichtung ist zu einem Lichtmodul zusammengefasst. Dieses umfasst die Lichtquelle, die Primäroptik und - sofern vorhanden - eine Sekundäroptik und eine 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.
  • 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.
  • 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 Strahlung 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.
  • Um z.B. wärmebedingten Schäden durch die erzeugte Wärme einer Glüh- oder Halogenlampe in dem Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung entgegenzuwirken, ist aus der WO 03/099939 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.
  • Alternativ ist es auch bekannt Hitzeschutzbleche zu verwenden, wie dies in der EP 1 150 065 B1 vorgesehen ist.
  • 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.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die dunkel eingefärbten Bauteile der Beleuchtungseinrichtung zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff mit wärmeleitenden Additiven und/oder mit einer wärmeleitenden Schicht auf ihrer durch Strahlung von außen beaufschlagten Seite gefertigt sind.
  • Mit Strahlung von außen ist dabei insbesondere Sonnenstrahlung gemeint. Allgemein wird damit aber Strahlung bezeichnet, die nicht durch die Beleuchtungseinrichtung selbst erzeugt wird.
  • Dabei ist von dieser von außen auf die Beleuchtungseinrichtung auftreffenden Strahlung insbesondere die Infrarot-Strahlung relevant. 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. Besonders relevant ist hier der nahe Infrarotbereich (NIR: near IR), d.h. ein Wellenlängenbereich von etwa 780 nm bis 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.
  • 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 die Einbringung von wärmeleitenden Additiven in das Kunststoffmaterial der dunkel gefärbten Bauteile oder durch das Aufbringen einer dunklen oder transparenten Schicht auf das Kunststoffmaterial mit wärmeleitenden Eigenschaften kann die entstehende Wärme, die durch den Infrarot-Anteil von Sonnenstrahlen, die von außen in die Beleuchtungseinrichtung einfallen auf das gesamte Bauteil aus der Zone der besonderen Erwärmung (Hotspot) abgeleitet werden, wodurch die partielle starke Erwärmung des Bauteils verhindert wird und damit Schäden am Bauteil zumindest minimiert, vorzugsweise jedoch verhindert werden.
  • Um zu verhindern, dass die durch die lichtfokussierenden Mittel gebündelten Lichtstrahlen beim Auftreffen auf dunkel eingefärbte Bauteile der Beleuchtungseinrichtung lokal zu hohen Temperaturen in den Bauteilen führen, sind diese Bauteile erfindungsgemäß aus einem Material mit gegenüber dem Kunststoffmaterial verbesserten Wärmeleiteigenschaften gefertigt oder das Kunststoffmaterial ist mit einer zusätzlichen Schicht auf seiner Oberfläche versehen, die verbesserte Wärmeleiteigenschaften aufweist. Damit findet trotz der Absorption der Infrarotstrahlung durch die dunkel eingefärbten Bauteil nur eine geringe Erwärmung dieser Bauteile durch einfallende und fokussierte Lichtstrahlen statt, die die entstehende Wärme sogleich an die weiteren Bereiche der Bauteile abgeführt wird. 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 verbesserte Wärmeleitung unverändert bleibt. Auf die Vorsehung von metallischen oder metallisierten Oberflächen zur Ableitung und zum Schutz vor lokaler Erwärmung kann verzichtet werden.
  • 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.
  • Weiterhin sind als Kunststoffmaterial auch Duroplaste verwendbar.
  • Die dunkel eingefärbten Bauteile der Beleuchtungseinrichtung sind bevorzugt schwarz oder zumindest annähernd schwarz eingefärbt.
  • Gemäß einer erste Ausführungsform sind die Kunststoffbauteile 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. Darüber hinaus wird eine Oberflächenstruktur der Bauteile nicht verändert. Die Beleuchtungseinrichtung gleicht äußerlich rein optisch den herkömmlichen Beleuchtungseinrichtungen. Dabei sind dem Kunststoffmaterial wärmeleitende Additive, wie z.B. Kohlenstoffnanotubes (CNT), wärmeleitende Oxide (thermal conductive oxide = TCO), Keramik- oder Metallfüllstoffe oder Kombinationen der vorgenannten Additive zugesetzt. Besonders bevorzugt ist hierbei der Einsatz von Kohlenstoffnanotubes, da diese die mechanischen Eigenschaften der eingesetzten Kunststoffe nicht oder nur in geringem Maße verändern. Der Herstellungsprozess der Bauteile kann daher ohne großen Aufwand angepasst werden. Die alternativ eingesetzten Keramik- oder Metallfüllstoffe erhöhen das Gewicht der Bauteile und sind bei der Verarbeitung z.B. im Spritzgießprozess mit einem erhöhten Verschleiß des Werkzeugs verbunden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die dunkle Farbe der dunkel gefärbten Bauteile auch durch Aufbringen einer dunkeln Schicht, die ganz oder partiell vorgesehen werden kann, erreicht werden. Diese kann zur Erzielung der wärmeleitenden Eigenschaften ebenfalls mit wärmeleitende Additive, wie z.B. Kohlenstoffnanotubes (CNT), wärmeleitenden Oxide (thermal conductive oxide, TCO), Keramik- oder Metallfüllstoffe oder Kombinationen der vorgenannten Additive versehen sein. Die Schicht kann dabei beispielsweise durch Sprühen, Drucken, Rakeln, Sputtern, Beschichten aber auch durch das Aufbringen einer Folie z.B. durch Laminieren vorgesehen werden.
  • Nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform kann auf die dunkel gefärbten Bauteile, die in herkömmlicher Weise oder gemäß einem der vorgenannten Ausführungsbeispiele hergestellt sein können, auch eine transparente Schicht, die ganz oder partiell vorgesehen werden kann, aufgebracht werden. Diese kann zur Erzielung der wärmeleitenden Eigenschaften ebenfalls mit wärmeleitende Additive, wie z.B. Kohlenstoffnanotubes (CNT), wärmeleitenden Oxide (thermal conductive oxide, TCO), Keramik- oder Metallfüllstoffe oder Kombinationen der vorgenannten Additive versehen sein. Die Schicht kann dabei beispielsweise durch Sprühen, Drucken, Rakeln, Sputtern, Beschichten aber auch durch das Aufbringen einer Folie z.B. durch Laminieren vorgesehen werden. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine dünne Schicht bestehend aus Kohlenstoffnanotubes.
  • 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 sichtbare (dunkel gefärbte) Bauteile der Beleuchtungseinrichtung bündelt. Durch die Erfindung wird selbst in einem solchen Fall eine Beschädigung oder Zerstörung der Bauteile wirksam verhindert.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im Längsschnitt.
  • Eine in der Figur 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.
  • Das Lichtmodul 7 weist eine als Reflektor 10 ausgebildete Primäroptik auf, die eine optische Achse 11 aufweist. 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 Figur 1 dargestellte Lichtquelle 12 stellt eine Halogenlampe dar. 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.
  • 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.
  • 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 mindestens teilweise 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 Figur 1 nicht explizit eingezeichnet sind. Es könnte dies bspw. ein die Linsenhalterung 20 umgebender Tubus aus insbesondere dunkel eingefärbtem Kunststoff, eine Zierleiste aus insbesondere dunkel eingefärbtem Kunststoff oder ähnliches sein.
  • 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.
  • Je nach einer Stellung der Sonne relativ zur Lichtaustrittsöffnung 19 der Beleuchtungseinrichtung 5 können sowohl bei fahrendem als auch bei stehendem Kraftfahrzeug Sonnenstrahlen 26, die unter anderem energiereiche Infrarotstrahlung aufweisen, in unterschiedlichen Winkeln durch die Abdeckscheibe 15 in das Innere des Gehäuses 17 fallen. Dort können die Sonnenstrahlen 26 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.
  • 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 19 werden in den Licht fokussierenden Mitteln 10; 15; 18 gebündelt und können dann auf die in der Beleuchtungsanordnung 5 angeordneten Bauteile 22 aus z. B. dunkel eingefärbtem Kunststoff treffen. Wenn die Sonne so steht, dass die Sonnenstrahlen durch die Licht fokussierenden Mittel 10; 15; 18 auf den z. B. dunkel eingefärbten Kunststoffteilen 22 fokussiert werden, trifft eine relativ große Energiemenge in einem räumlich eng begrenzten Bereich auf die Kunststoffteile 22. Ein sogenannter Hotspot 28 entsteht. Damit diese Energie in dem Kunststoffteil 22 nicht zu lokalen Erwärmungen und in der Folge zu einer Veränderung der Oberfläche, Beschädigung oder gar Zerstörung des Kunststoffteils 22 führt, schlägt die vorliegende Erfindung vor, das dunkle Kunststoffteil 22 zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff mit wärmeleitenden Additiven und/oder mit einer wärmeleitenden Schicht auf ihrer durch Strahlung von außen beaufschlagten Seite zu fertigen.
  • Die Infrarot-Strahlung der Sonne trifft dabei auf das Kunststoffteil 22 auf, welches aufgrund seiner eigenen wärmeleitenden Eigenschaften oder die wärmeleitenden Eigenschaften der zusätzlich auf ihm angebrachten dunklen oder transparenten Schicht, die punktuelle Erwärmung 28 auf das gesamte Bauteil 22 und so über eine größere Fläche bzw. ein größeres Volumen verteilt, so dass die Wärmebelastung der Stelle 28, auf den das Sonnenlicht fokussiert wird, ausreichend niedrig gehalten werden kann. Es kommt allenfalls zu einer geringfügigen Erwärmung des Bauteils 22, eine Beschädigung des Bauteils 22 durch die absorbierte IR-Strahlung ist jedoch praktisch ausgeschlossen. Hierzu ist besonders die Verwendung von Kohlenstoffnanotubes bevorzugt. Diese können entweder als Additive unmittelbar im Kunststoff eingesetzt werden oder in einer dunklen oder transparenten Schicht auf dem Kunststoffteil angebracht werden. Der Einsatz von Kohlenstoffnanotubes ist besonders bevorzugt, da diese die mechanischen und Verarbeitungseigenschaften des Kunststoffs nur geringfügig verändern.
  • Dabei sind folgende Varianten denkbar: Grundsätzlich kann der ganze Abdeckrahmen (ADR) aus kohlenstoffnanotubeshaltigem Kunststoff oder TCO-haltigem Kunststoff bestehen.
  • Alternativ kann der Abdeckrahmen auch lediglich abschnittsweise aus einem entsprechenden Kunststoff gebildet sein, wobei der Abdeckrahmen direkt bei der Herstellung als Zweikomponenten-Bauteil hergestellt ist und eine der Komponenten aus einem entsprechenden Kunststoff besteht.
  • Weiterhin alternativ kann der kritische Bereich aus einem Kunststoff gefertigt sein, der TCOs oder Kohlenstoffnanotubes enthält und dieses weitere Teil in eine Öffnung des Abdeckrahmens zum Beispiel einklipsbar sind.
  • Schließlich kann als weitere Möglichkeit vorgesehen sein, das Bauteil oder Bereiche des Bauteils mit einer TCOs oder Kohlenstoffnanotubes enthaltenen Beschichtung zu versehen.

Claims (11)

  1. Beleuchtungseinrichtung (5) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Beleuchtungseinrichtung (5) für Licht der Beleuchtungseinrichtung fokussierende Mittel (10, 15, 18) aufweist, und in der Beleuchtungseinrichtung (5) dunkel eingefärbte Bauteile (22) aus Kunststoff angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die dunkel eingefärbten Bauteile (22) zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff mit wärmeleitenden Additiven und/oder mit einer wärmeleitenden Schicht auf ihrer durch Strahlung von außen beaufschlagten Seite gefertigt sind.
  2. Beleuchtungseinrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der dunkel gefärbten Bauteile (22) ein Thermoplast oder ein Duroplast insbesondere mit Farbpigmenten ist.
  3. Beleuchtungseinrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dunkel eingefärbten Bauteile einen Abdeckrahmen (22), einen Tubus und/oder eine Zierleiste der Beleuchtungseinrichtung (5) umfassen.
  4. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunststoff der dunkel eingefärbten Bauteile (22) wärmeleitende Additive, insbesondere Kohlenstoffnanotubes (CNT), wärmeleitende Oxide (TCO), Keramik- oder Metallfüllstoffe oder Kombinationen hiervon zugesetzt sind.
  5. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kunststoff der dunkel eingefärbten Bauteile (22) zumindest bereichsweise eine dunkle Schicht umfassend wärmeleitende Additive, insbesondere Kohlenstoffnanotubes (CNT), wärmeleitende Oxide (TCO), Keramik- oder Metallfüllstoffe oder Kombinationen hiervon aufgebracht ist.
  6. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kunststoff der dunkel eingefärbten Bauteile (22) zumindest bereichsweise eine transparente Schicht umfassend wärmeleitende Additive, insbesondere Kohlenstoffnanotubes (CNT), wärmeleitende Oxide (TCO), Keramik- oder Metallfüllstoffe oder Kombinationen hiervon aufgebracht ist.
  7. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dunkle oder transparente Schicht durch Drucken, Sprühen, Rakeln, Sputtern oder durch Aufbringen einer Folie auf den Kunststoff der dunkel gefärbten Bauteile (22) aufgebracht ist.
  8. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff als ein Polycarbonat ausgebildet ist.
  9. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (5) ein Lichtmodul (7) mit einer Lichtquelle (12) und einer Projektionsoptik (18) umfasst.
  10. Beleuchtungseinrichtung (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Leuchtdiode, umfasst.
  11. Beleuchtungseinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht fokussierenden Mittel eine Projektionslinse (18), einen Reflektor (10) und/oder eine gebogene oder gewölbte Abdeckscheibe (15) der Beleuchtungseinrichtung (7) umfassen.
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