WO2022111978A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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Martin Mügge
Carsten Hohmann
Alfons Michaelis
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    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a lighting device of the type mentioned above is known from DE 102012 101 451 A1.
  • the lighting device described therein comprises a light source designed as a light-emitting diode (LED), a light guide with an entry surface and a reflecting area, and a hologram arranged on the light guide.
  • a light source designed as a light-emitting diode (LED)
  • a light guide with an entry surface and a reflecting area and a hologram arranged on the light guide.
  • a hologram arranged on the light guide.
  • light emitted by the light source enters the entry surface of the light guide in the direction of the reflecting area and is reflected by this in the inner part of the light guide in the direction of the hologram.
  • images stored in the hologram can be reconstructed or a desired light distribution in the exterior of the motor vehicle can be generated.
  • the lighting devices mentioned in this document have comparatively short distances between the entry surface and the reflecting area.
  • the problem on which the present invention is based is the creation of a lighting device of the type mentioned at the outset, which makes it possible to design a narrow and wide light exit surface with simple means.
  • the average distance between the entry surface and the reflecting area is at least half as large as the average distance from the reflecting area to the light influencing unit.
  • the average distance between the entry surface and the reflecting area is between 0.8 and 1.2 times as large as the average distance from the reflecting area to the light influencing unit.
  • the large distance between the entry surface and the reflecting area results in a long coupling distance over which the light entering the light guide through the entry surface can expand in a transverse direction. This enables a large width extension and a space-saving, compact design of the light guide, so that it can also be easily integrated into small installation spaces for lights and headlights.
  • the in-coupling path can therefore be provided with a corresponding divergence of the light source, which is designed in particular as a light-emitting diode (LED). outgoing light can be used to expand the light over a large width of the reflecting area.
  • LED light-emitting diode
  • the extent of the reflecting area in the first transverse direction is between 0.8 and 1.2 times as large as the extent of the light influencing unit in the first transverse direction, preferably approximately the same as the extent of the light influencing unit in the first transverse direction is.
  • the light influencing unit designed, for example, as a hologram can be optimally illuminated by the reflecting area that is illuminated, for example, over its entire width.
  • the reflecting area can be convexly curved, in particular to be designed as a paraboloid surface. It can thereby be ensured that a parallel bundle of light is formed by the reflection, which illuminates the light-technically relevant surface of the light-influencing unit designed, for example, as a hologram at a defined angle.
  • the reflecting area can also be designed as a free-form surface in order to enable further optimization of the illumination or to enable optimal adaptation to the light coupled in from the light-emitting diode.
  • the reflecting area can alternatively be provided with additional optics depending on the desired light shaping of the reflected light.
  • the reflective area can be mirrored, because there is no total reflection given steep illumination angles.
  • the light guide prefferably be designed in a V-shape with two legs and a connecting area between the two legs, with the entry surface being arranged on the first of the legs, the reflecting area being arranged on or in the connecting area and on or the light influencing unit is arranged in the second of the legs.
  • the entry surface can be arranged on the end of the first cle that faces away from the connection area. This results in an area formed by the second leg dete front side with the light influencing unit designed, for example, as a hologram, from which the light can exit in the desired distribution, and a rear side formed by the first leg, in which the light coupled into the front entry surface can propagate in the transverse direction.
  • only one light-emitting diode for example centrally arranged, can be provided, which is arranged in front of the entry surface. Nevertheless, the hologram is efficiently illuminated in the narrow and wide light guide, because the entire height of the light guide is used for light propagation in the first leg.
  • the installation position of the lighting device in the motor vehicle can be selected such that the connection area is at the top and the ends of the legs that are remote from the connection area are at the bottom.
  • the lighting device can also be installed upside down in the motor vehicle, so that the connection area is arranged at the bottom and the ends of the legs that are remote from the connection area are arranged at the top.
  • the coupled-in light can be guided within the V-shaped geometry up to the reflecting area in the apex area of the light-guiding element and, on the other hand, space can be created on the side for a fastening geometry.
  • the angle between the two legs is between 10° and 120°, preferably between 20° and 90°, in particular between 30° and 70°.
  • the selected angle between the two legs of the light guide is defined by the illumination angle with which the light influencing unit designed as a hologram, for example, must be illuminated in order to reconstruct the hologram. With a steep illumination angle of 50° to 80° from the perpendicular on the hologram, there is a narrow angle between the two legs of the light guide, which is advantageous for a compact design that does not require a lot of overall depth.
  • the lighting device comprises a screen, preferably a blackened screen, which is arranged between the two legs.
  • the aperture in black is important for a hologram in order to offer a high contrast to a black surface on the back for the reconstructed hologram or the holographic image.
  • a film provided with a volume hologram, which is glued onto the second leg has a high degree of transparency because the holographic image can only be seen when illuminated.
  • the intermediate panel area can be used to show, for example, a graphic pattern or element, or a decorative element such as letters or text or symbols, or any other additional element.
  • the panel can also serve as a holding element for the LED printed circuit board and the light guide in order to form a construction group or a module from all the components. It makes sense to provide a fastening geometry that is hidden behind a front-side decoupling surface arranged on the second leg and the intermediate screen, in order to be able to provide a series of several light guides in a lateral direction.
  • the light influencing unit is arranged on the surface of the second leg facing away from the first leg. This surface can then serve as an exit surface.
  • the light influencing unit can in particular be a transmission hologram.
  • the transmission hologram can be designed as a volume hologram stored in a foil, wherein the foil can be glued to the surface of the second leg facing away from the first leg.
  • the transmission hologram can, for example, be in the form of an edge lithologram that is exposed at large angles.
  • the light influencing unit is a reflection hologram on the surface of the second leg facing the first Leg is arranged.
  • the reflection hologram can also be in the form of a volume hologram stored in a foil, with the foil being able to be glued onto the surface of the second limb facing the first limb.
  • the light guide can have an exit surface on the side of the second leg opposite the reflection hologram, through which the light emanating from the reflection hologram can pass.
  • the reflection hologram can also be in the form of an edge lithologram that is exposed at large angles.
  • the light influencing unit is a light-forming decoupling optics, in particular a scattering optics designed for example as a cushion optics or as a strip optics or as a prism optics or a calculated diffractive optics or a diffractive diffuser optics or a free-form optics.
  • a scattering optics designed for example as a cushion optics or as a strip optics or as a prism optics or a calculated diffractive optics or a diffractive diffuser optics or a free-form optics.
  • These light-shaping decoupling optics can then be arranged on the surface of the second leg facing away from the first leg, through which the light emerges from the light guide.
  • FIG. 1 shows a front view of a first embodiment of a lighting device according to the invention
  • FIG. 2 shows a side view of the lighting device according to FIG. 1 ;
  • FIG. 3 shows a rear view of the lighting device according to FIG. 1 ;
  • FIG. 4 shows a perspective view of the lighting device according to FIG. 1 ;
  • FIG. 5 shows a further perspective view of the lighting device according to FIG. 1 ;
  • FIG. 6 shows a perspective view of several lighting devices connected to one another according to FIG. 1 ;
  • FIG. 7 shows a further perspective view of several lighting devices connected to one another according to FIG. 1 ;
  • FIG. 8 shows a sectional view of a second embodiment of a lighting device according to the invention.
  • FIG. 9 shows a rear view corresponding to FIG. 3 of the lighting device according to FIG.
  • FIG. 10 shows a side view, corresponding to FIG. 2, of the lighting device according to FIG.
  • FIG. 11 is a front view of a third embodiment of an illumination device according to the present invention, showing a reconstruction of an image stored in a hologram of the embodiment;
  • FIG. 12 is a front view of a fourth embodiment of an illumination device according to the present invention, showing a reconstruction of an image stored in a hologram of the embodiment;
  • FIG. 13 is a front view of a fifth embodiment of an illumination device according to the present invention, showing a reconstruction of an image stored in a hologram of the embodiment;
  • FIG. 14 shows a front view of a sixth embodiment of a lighting device according to the invention
  • 15 shows a perspective view of a seventh embodiment of a lighting device according to the invention.
  • the first embodiment of a lighting device according to the invention shown in FIGS. 1 to 5 comprises a light source 1 embodied as a light-emitting diode (LED) which is arranged on a printed circuit board 2 .
  • a light source 1 embodied as a light-emitting diode (LED) which is arranged on a printed circuit board 2 .
  • LED light-emitting diode
  • the lighting device further comprises a light guide 3 which has a substantially V-shaped cross section (see FIG. 2).
  • the light guide 3 has a first leg 4, a second leg 5 and a connecting region 6 connecting the two legs 4, 5 ver.
  • the first leg 4 has an entry surface 7 for the light emanating from the light source 1 at its end remote from the connecting region 6 (see FIG. 3). Starting from the entry surface 7, the first leg 4 widens in a V-shape in a corresponding transverse direction (see the direction from left to right in FIG. 3) until it reaches its greatest extent in the connection area 6. The V-shaped widening ensures that there is space for fastening elements 13 on the outer sides of the first leg 4, with which the light guide 3 can be fastened.
  • the second leg 5 has an upper section 8 and a lower section 9 which is slightly angled relative to the upper section 8 .
  • the lower section 9 of the second leg 5 forms, on its side facing away from the first leg 4, an exit surface onto which a hologram 10 in the form of a volume hologram read into a foil is applied, in particular glued, from the outside as a light influencing unit.
  • the hologram 10 is a transmission hologram with which the light passing through from the exit surface can interact. With a correspondingly small angle a between the two legs 4, 5, the hologram is also an edge lithologram, because the illumination angle ß is then comparatively large at which the hologram 10 must be illuminated in order to reconstruct the holographic image (see Fig. 10 ).
  • the reflection hologram can also be in the form of a volume hologram stored in a film, with the film being able to be glued onto the surface of the lower section 9 of the second leg 5 facing the first leg 4 .
  • light emanating from the reflection hologram can emerge from the light conductor 3 through the exit surface formed on the side of the lower section 9 of the second leg 5 facing away from the first leg 4 .
  • the reflection hologram can also be in the form of an edge lithologram that is exposed at large angles.
  • the connecting area 6 is mostly provided with a reflective coating on the outside and thus serves as a reflective area 11. Accordingly, light 12 emanating from the light source 1 and entering the light guide 3 through the entry surface 7 will pass through the first leg 4 impinge on the reflective area 11 and reflected from it downwards in FIG. 10 into the second leg 5 . In the second leg 5, the light passes through the exit surface of the lower section 9 of the second leg 5 and into the hologram 10.
  • the reflecting area 11 is convexly curved and, in particular, is designed as a paraboloid surface. This curvature ensures that the parts of the Light 12 is reflected in substantially the same direction downwards in FIG.
  • the essentially mutually parallel light beams of the light 12 ensure essentially the same illumination angle ⁇ of the hologram 10, which is advantageous for an effective reconstruction of the holographic image.
  • the reflecting area 11 is designed as a free-form surface in order to enable further optimization of the illumination or to enable optimal adaptation to the coupled-in light 12 of the light source 1 .
  • the reflective area 11 can alternatively be provided with additional optics depending on the desired light shaping of the reflected light 12.
  • the reflective area 11 As a transition from the coupling area of the first leg 4 to the illumination area of the second leg 5, surface areas can arise or be necessary for manufacturing reasons of a plastic injection molded part, which would produce scattered light or false light in the reflection. Such a surface area could therefore generate light that does not maintain the desired illumination angle and is reflected, for example, across the light guide 3 or is reflected multiple times. In order to avoid such unwanted disturbances in the illumination of the decoupling surface that is relevant in terms of lighting technology, it is provided that these surface areas are not mirrored. As a result, light impinging on these surface areas can exit directly and is not reflected internally in the light guide 3 . This increases the quality of the illumination, especially for holograms 10.
  • FIGS. 2 and 3 show that the average distance between the entry surface 7 and the reflecting area 11 is essentially as large as the average distance from the reflecting surface 11 to the hologram 10 .
  • the first leg 4 Due to the comparatively large distance between the entrance surface 7 and the reflective area 11, the first leg 4 can be used effectively as a coupling path on which the light 12 extends in the transverse direction over the entire width of the reflective Area 11 can expand (see Fig. 9). Because at the same time the width of the reflecting area 11 essentially corresponds to the width of the hologram 10, the hologram 10 can be uniformly illuminated with a single light-emitting diode.
  • Fig. 8 shows a second embodiment of a lighting device in which between the two legs 4, 5's a diaphragm 14 is provided.
  • the panel 14 can be blackened in particular on its side facing the second leg.
  • the aperture 14 in black is important in order to offer a high contrast to a black surface on the back for the reconstructed hologram or the holographic image.
  • the intermediate panel area can be used to show, for example, a graphic pattern or element, or a decorative element such as letters or text or symbols, or any other additional element.
  • the aperture 14 can also serve as a holding element for the printed circuit board 2 and the light guide 3 in order to form an assembly or a module from all the components.
  • the fastening elements 13 shown in FIG. 3 can be screwed to the panel.
  • FIGS. 6 and 7 make it clear that a plurality of the lighting devices can be arranged next to one another on a common mount 15 .
  • this version offers the possibility of positioning several lighting devices next to one another for a greater width extension of the appearance and thus adapting the illuminated area or the size of the holographic image, composed of several individual images, in relation to the narrow and elongated luminaire version.
  • FIG. 11 to 13 illustrate some examples of the holographic image 16 produced.
  • the example holographic implementation shows a letter 17 and a background pattern 18, respectively floor pattern.
  • Fig. 12 and Fig. 13 also show a laterally offset line of text 19.
  • the lower section 9 of the second leg 5 forms an exit surface on its side facing away from the first leg 4, on which a light-shaping decoupling optics 20 serving as a light-influencing unit is arranged on the outside instead of a flologram .
  • This decoupling optics 20 can be a scattering optics designed, for example, as a cushion optics or as a strip optics or as a prism optics, or a calculated diffractive optics or a diffractive diffuser optics or a free-form optics.
  • the scattering elements 21 illustrated by way of example can be part of a scattering structure, for example in the form of an eroded, etched or lasered structure.

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lichtquelle (1), einen Lichtleiter (3) mit einer Eintrittsfläche (7) und einem reflektierenden Bereich (11), sowie eine an oder in dem Lichteiter (3) angeordnete Lichtbeeinflussungseinheit, die als Hologramm (10) und/oder lichtformende Auskoppeloptik (20) ausgebildet ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass von der Lichtquelle (1) ausgehendes Licht (12) in die Eintrittsfläche (7) des Lichtleiters (3) in Richtung auf den reflektierenden Bereich (11) eintritt, von dem reflektierenden Bereich (11) im Inneren des Lichtleiters (3) in Richtung auf die Lichtbeeinflussungseinheit reflektiert wird und mit der Lichtbeeinflussungseinheit wechselwirkt, und wobei der mittlere Abstand zwischen der Eintrittsfläche (7) und dem reflektierenden Bereich (11) mindestens halb so groß wie der mittlere Abstand von dem reflektierenden Bereich (11) zu der Lichtbeeinflussungseinheit ist.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betriff eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 102012 101 451 A1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine als Leuchtdiode (LED) ausgebildete Lichtquelle, einen Lichtleiter mit einer Eintrittsflä che und einem reflektierenden Bereich sowie ein an dem Lichtleiter angeordnetes Ho logramm. Dabei tritt von der Lichtquelle ausgehendes Licht in die Eintrittsfläche des Lichtleiters in Richtung auf den reflektierenden Bereich ein und wird von diesem im In neren des Lichtleiters in Richtung auf das Hologramm reflektiert. Durch die Belichtung des Hologramms können beispielsweise in dem Hologramm gespeicherte Bilder re konstruiert oder eine gewünschte Lichtverteilung im Außenraum des Kraftfahrzeugs generiert werden. Dabei weisen die in diesem Dokument genannten Beleuchtungsvor richtungen vergleichsweise kurze Abstände zwischen der Eintrittsfläche und dem re flektierenden Bereich auf.
Der aktuelle Designtrend bei der Fahrzeugbeleuchtung entwickelt sich seit Jahren in eine Richtung immer schmaler werdender und länger gestreckter Leuchten, wodurch die Höhe der Beleuchtungsvorrichtungen immer weiter reduziert wird und deren Länge immer weiter zunimmt. Dies wird besonders deutlich bei Heckleuchten und Schein werfern, die als Leuchtband ausgebildet sind und sich über die gesamte Fahrzeug breite erstrecken. Für derartige schmale Leuchtendesigns sollten Lichtleitelemente und Lichtleiter demnach für eine optimale Integration ebenfalls als schmale aber zu gleich breite Elemente vorgesehen werden. Die aus der DE 102017 124296 A1 be kannten Beleuchtungsvorrichtungen weisen vergleichsweise kurze Einkoppelstrecken beziehungsweise kleine Abstände zwischen der Eintrittsfläche und dem reflektieren- den Bereich des Lichtleiters auf. Daher lassen sich mit diesen Beleuchtungsvorrich tungen allenfalls mit einem hohen Aufwand an Teilen und einer Mehrzahl von Leucht dioden schmale und doch breite Lichtaustrittsflächen realisieren.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die mit einfachen Mitteln die Gestaltung einer schmalen und breiten Lichtaustrittsfläche ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs ge nannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Un- teransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der mittlere Abstand zwischen der Eintritts fläche und dem reflektierenden Bereich mindestens halb so groß wie der mittlere Ab stand von dem reflektierenden Bereich zu der Lichtbeeinflussungseinheit ist. Bei spielsweise ist dabei der mittlere Abstand zwischen der Eintrittsfläche und dem reflek tierenden Bereich zwischen 0,8 und 1 ,2 mal so groß wie der mittlere Abstand von dem reflektierenden Bereich zu der Lichtbeeinflussungseinheit. Durch den großen Abstand zwischen der Eintrittsfläche und dem reflektierenden Bereich ergibt sich eine lange Einkoppelstrecke, auf der das durch die Eintrittsfläche in den Lichtleiter eingetretene Licht sich in einer Querrichtung ausdehnen kann. Damit kann eine große Breitener streckung sowie eine platzsparende, kompakte Bauweise des Lichtleiters ermöglicht werden, so dass er auch in kleine Bauräume von Leuchten und Scheinwerfern prob lemlos integriert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass der reflektierende Bereich in einer ersten Querrich tung, die senkrecht zu der mittleren Verbindungsrichtung von der Eintrittsfläche zu dem reflektierenden Bereich ist, eine größere Ausdehnung aufweist als der mittlere Abstand zwischen der Eintrittsfläche und dem reflektierenden Bereich und/oder eine größere Ausdehnung aufweist als der mittlere Abstand von der reflektierenden Fläche zu der Lichtbeeinflussungseinheit. Die Einkoppelstrecke kann also bei entsprechender Divergenz des von der insbesondere als Leuchtdiode (LED) ausgebildeten Lichtquelle ausgehenden Lichts genutzt werden, um das Licht auf eine große Breite des reflektie renden Bereichs aufzuweiten.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Ausdehnung des reflektierenden Bereichs in der ersten Querrichtung zwischen 0,8 und 1 ,2 mal so groß wie die Ausdehnung der Licht beeinflussungseinheit in der ersten Querrichtung ist, vorzugsweise etwa gleich groß wie die Ausdehnung der Lichtbeeinflussungseinheit in der ersten Querrichtung ist. So mit kann durch den beispielsweise in seiner gesamten Breite ausgeleuchteten reflek tierenden Bereich die beispielsweise als Hologramm ausgebildete Lichtbeeinflus sungseinheit optimal ausgeleuchtet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der reflektierende Bereich konvex gekrümmt ist, ins besondere als Paraboloidfläche ausgebildet ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass durch die Reflexion ein paralleles Lichtbündel geformt wird, das unter einem defi nierten Winkel die lichttechnische relevante Fläche der beispielsweise als Hologramm ausgebildeten Lichtbeeinflussungseinheit beleuchtet. Alternativ kann der reflektie rende Bereichs auch als Freiformfläche ausgeführt sein, um eine weitere Optimierung der Ausleuchtung zu ermöglichen beziehungsweise eine optimale Anpassung an das eingekoppelte Licht der Leuchtdiode zu ermöglichen. Der reflektierende Bereich kann alternativ mit zusätzlichen Optiken versehen sein in Abhängigkeit von der gewünsch ten Lichtformung des reflektierten Lichts. Der reflektierende Bereich kann insbeson dere verspiegelt sein, weil bei steilen Beleuchtungswinkeln keine Totalreflexion gege ben ist.
Es besteht die Möglichkeit, dass der Lichtleiter V-förmig mit zwei Schenkeln und ei nem Verbindungsbereich zwischen den beiden Schenkeln ausgebildet ist, wobei an dem ersten der Schenkel die Eintrittsfläche angeordnet ist, an oder in dem Verbin dungsbereich der reflektierende Bereich angeordnet ist und an oder in dem zweiten der Schenkel die Lichtbeeinflussungseinheit angeordnet ist. Dabei kann die Eintritts fläche an dem von dem Verbindungsbereich abgewandten Ende des ersten Schen kels angeordnet sein. Es ergibt sich dadurch eine durch den zweiten Schenkel gebil- dete Vorderseite mit der beispielsweise als Hologramm ausgebildeten Lichtbeeinflus sungseinheit, aus der das Licht in der gewünschten Verteilung austreten kann, sowie eine durch den ersten Schenkel gebildete Rückseite, in der sich das in die stirnseitige Eintrittsfläche eingekoppelte Licht in Querrichtung ausbreiten kann. Dabei kann insbe sondere lediglich eine beispielsweise mittig angeordnete Leuchtdiode vorgesehen sein, die vor der Eintrittsfläche angeordnet ist. Es ergibt sich trotzdem eine effiziente Beleuchtung des Hologramms in dem schmal und breit ausgebildeten Lichtleiter, weil die komplette Höhe des Lichtleiters für die Lichtausbreitung im ersten Schenkel ge nutzt wird. Die Einbaulage der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug kann so ge wählt sein, dass der Verbindungsbereich oben und die von dem Verbindungsbereich abgewandten Enden der Schenkel unten angeordnet sind. Alternativ kann die Be leuchtungsvorrichtung auch umgekehrt in das Kraftfahrzeug eingebaut sein, so dass der Verbindungsbereich unten und die von dem Verbindungsbereich abgewandten Enden der Schenkel oben angeordnet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Schenkel sich von der Eintrittsfläche zu dem Verbindungsbereich V-förmig vergrößert. Durch diese Maßnahme kann einerseits das eingekoppelte Licht innerhalb der V-förmigen Geometrie bis zum reflektierenden Be reich im Scheitelbereich des Lichtleitelements geführt werden und andererseits seitlich Platz geschaffen werden für eine Befestigungsgeometrie.
Es besteht die Möglichkeit, dass der Winkel zwischen den beiden Schenkeln zwischen 10° und 120° beträgt, vorzugsweise zwischen 20° und 90°, insbesondere zwischen 30° und 70°. Der gewählte Winkel zwischen den beiden Schenkeln des Lichtleiters wird durch den Beleuchtungswinkel definiert, mit dem die beispielsweise als Holo gramm ausgebildeten Lichtbeeinflussungseinheit beleuchtet werden muss, um das Hologramm zu rekonstruieren. Bei einem steilen Beleuchtungswinkel von 50° bis 80° vom Lot auf dem Hologramm ergibt sich ein enger Winkel zwischen den beiden Schenkeln des Lichtleiters, der vorteilhaft ist für eine kompakte Ausführung, die nicht viel Bautiefe benötigt. Bei flachen Beleuchtungswinkeln von beispielsweise 20° bis 40° vom Lot auf dem Hologramm wird der Winkel zwischen den beiden Schenkeln des Lichtleiters größer, so der Lichtleiter seine Kompaktheit bezüglich der Bautiefe verliert. Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Blende, vorzugs weise eine geschwärzte Blende, umfasst, die zwischen den beiden Schenkeln ange ordnet ist. Für ein Hologramm ist die Blende in schwarzer Ausführung wichtig, um für das rekonstruierte Hologramm beziehungsweise das holografische Bild einen hohen Kontrast zu einer rückseitigen schwarzen Fläche zu bieten. Beispielsweise weist eine mit einem Volumenhologramm versehene Folie, die auf den zweiten Schenkel aufge klebt wird, eine hohe Transparenz auf, weil das holografische Bild nur bei Beleuchtung zu sehen ist. Dadurch kann die Zwischenblendenfläche genutzt werden, um beispiels weise ein grafisches Muster oder Element zu zeigen, oder ein dekoratives Element, wie beispielsweise einen Buchstaben oder Text oder Symbole, oder ein beliebig ande res Zusatzelement. Weiterhin kann die Blende gleichzeitig als Haltelement für die LED-Leiterplatte und den Lichtleiter dienen, um aus allen Komponenten eine Bau gruppe beziehungsweise ein Modul zu bilden. Sinnvollerweise kann dabei eine Befes tigungsgeometrie vorgesehen werden, die hinter einer auf dem zweiten Schenkel an geordneten vorderseitigen Auskoppelfläche und der Zwischenblende verdeckt ist, um eine Aneinanderreihung von mehreren Lichtleitern in seitlicher Richtung vorsehen zu können.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Lichtbeeinflussungseinheit an der von dem ersten Schenkel abgewandten Fläche des zweiten Schenkels angeordnet ist. Diese Fläche kann dann als Austrittsfläche dienen.
In diesem Fall kann die Lichtbeeinflussungseinheit insbesondere ein Transmissions hologramm sein. Das Transmissionshologramm kann als in einer Folie gespeichertes Volumenhologramm ausgebildet sein, wobei die Folie auf die von dem ersten Schen kel abgewandte Fläche des zweiten Schenkels aufgeklebt sein kann. Das Transmissi onshologramm kann beispielsweise als Edgelithologramm ausgebildet sein, das unter großen Winkeln belichtet wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Lichtbeeinflussungseinheit ein Reflexions hologramm ist, das auf der dem ersten Schenkel zugewandten Fläche des zweiten Schenkels angeordnet ist. Beispielsweise kann auch das Reflexionshologramm als in einer Folie gespeichertes Volumenhologramm ausgebildet sein, wobei die Folie auf die dem ersten Schenkel zugewandte Fläche des zweiten Schenkels aufgeklebt sein kann. In diesem Fall kann der Lichtleiter auf der dem Reflexionshologramm gegen überliegenden Seite des zweiten Schenkels eine Austrittsfläche aufweisen, durch die das von dem Reflexionshologramm ausgehende Licht hindurchtreten kann. Auch das Reflexionshologramm kann als Edgelithologramm ausgebildet sein, das unter großen Winkeln belichtet wird.
Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die Lichtbeeinflussungseinheit eine lichtfor mende Auskoppeloptik ist, insbesondere eine beispielsweise als Kissenoptik oder als Streifenoptik oder als Prismenoptik ausgebildete Streuoptik oder eine berechnete dif- fraktive Optik oder eine diffraktive Diffusoroptik oder eine Freiformoptik ist. Diese licht formende Auskoppeloptik kann dann an der von dem ersten Schenkel abgewandten Fläche des zweiten Schenkels angeordnet sein, durch die das Licht aus dem Lichtlei ter austritt.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Rückansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 5 eine weitere perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ; Fig. 6 eine perspektivische Ansicht mehrerer miteinander verbundener Beleuch tungsvorrichtungen gemäß Fig. 1 ;
Fig. 7 eine weitere perspektivische Ansicht mehrerer miteinander verbundener Beleuchtungsvorrichtungen gemäß Fig. 1 ;
Fig. 8 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 9 eine Fig. 3 entsprechende Rückansicht der Beleuchtungsvorrichtung ge mäß Fig. 1 mit eingezeichneten Strahlengängen des von der Lichtquelle er zeugten Lichts;
Fig. 10 eine Fig. 2 entsprechende Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung ge mäß Fig. 1 mit eingezeichneten Strahlengängen des von der Lichtquelle er zeugten Lichts;
Fig. 11 eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit der Darstellung einer Rekonstruktion eines in einem Hologramm der Ausführungsform gespeicherten Bildes;
Fig. 12 eine Vorderansicht einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Beleuchtungsvorrichtung mit der Darstellung einer Rekonstruktion ei nes in einem Hologramm der Ausführungsform gespeicherten Bildes;
Fig. 13 eine Vorderansicht einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Beleuchtungsvorrichtung mit der Darstellung einer Rekonstruktion ei nes in einem Hologramm der Ausführungsform gespeicherten Bildes;
Fig. 14 eine Vorderansicht einer sechsten Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Beleuchtungsvorrichtung; Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer siebten Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 bis Fig. 5 abgebildete erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine als Leuchtdiode (LED) ausgebildete Lichtquelle 1 , die auf einer Leiterplatte 2 angeordnet ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Lichtleiter 3, der einen im We sentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist (siehe Fig. 2). Der Lichtleiter 3 weist einen ersten Schenkel 4, einen zweiten Schenkel 5 und einen die beiden Schenkel 4, 5 ver bindenden Verbindungsbereich 6 auf.
Der erste Schenkel 4 weist an seinem von dem Verbindungsbereich 6 abgewandten Ende eine Eintrittsfläche 7 für das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht auf (siehe Fig. 3). Ausgehend von der Eintrittsfläche 7 verbreitert sich der erste Schenkel 4 V-för- mig in einer entsprechenden Querrichtung (siehe die Richtung von links nach rechts in Fig. 3) bis er in dem Verbindungsbereich 6 seine größte Ausdehnung erreicht. Durch die V-förmige Verbreiterung wird erreicht, dass an den Außenseiten des ersten Schenkels 4 Raum für Befestigungselemente 13 ist, mit denen der Lichtleiter 3 befes tigt werden kann.
Der zweite Schenkel 5 weist einen oberen Abschnitt 8 und einen unteren, relativ zu dem oberen Abschnitt 8 leicht abgewinkelten Abschnitt 9 auf. Der untere Abschnitt 9 des zweiten Schenkels 5 bildet auf seiner von dem ersten Schenkel 4 abgewandten Seite eine Austrittsfläche, auf die von außen ein als Lichtbeeinflussungseinheit die nendes Hologramm 10 in Form eines in eine Folie eingelesenen Volumenhologramms aufgebracht, insbesondere aufgeklebt ist. Das Hologramm 10 ist ein T ransmissionshologramm, mit dem das aus der Austrittsflä che hindurchtretende Licht wechselwirken kann. Bei entsprechend kleinem Winkel a zwischen den beiden Schenkeln 4, 5 ist das Hologramm auch ein Edgelithologramm, weil dann der Beleuchtungswinkel ß vergleichsweise groß wird, unter dem das Holo gramm 10 beleuchtet werden muss, um das holografische Bild zu rekonstruieren (siehe dazu Fig. 10).
Alternativ kann vorgesehen sein, dass anstelle des als Transmissionshologramms ausgebildeten Hologramms 10 ein nicht abgebildetes Reflexionshologramm vorgese hen ist, das auf der dem ersten Schenkel 4 zugewandten Fläche des zweiten Schen kels 5 angeordnet ist. Beispielsweise kann auch das Reflexionshologramm als in einer Folie gespeichertes Volumenhologramm ausgebildet sein, wobei die Folie auf die dem ersten Schenkel 4 zugewandte Fläche des unteren Abschnitts 9 des zweiten Schen kels 5 aufgeklebt sein kann. In diesem Fall kann von dem Reflexionshologramm aus gehendes Licht durch die auf der von dem ersten Schenkel 4 abgewandten Seite des unteren Abschnitts 9 des zweiten Schenkels 5 gebildete Austrittsfläche aus dem Licht leiter 3 austreten. Auch das Reflexionshologramm kann als Edgelithologramm ausge bildet sein, das unter großen Winkeln belichtet wird.
Der Verbindungsbereich 6 ist größtenteils von außen mit einer reflektierenden Be schichtung versehen und dient damit als reflektierender Bereich 11. Dementspre chend wird von der Lichtquelle 1 ausgehendes, durch die Eintrittsfläche 7 in den Licht leiter 3 eingetretenes Licht 12 durch den ersten Schenkel 4 hindurchverlaufen, auf den reflektierenden Bereich 11 auftreffen und von diesem nach unten in Fig. 10 in den zweiten Schenkel 5 reflektiert. In dem zweiten Schenkel 5 tritt das Licht durch die Aus trittsfläche des unteren Abschnitts 9 des zweiten Schenkels 5 hindurch in das Holo gramm 10.
Dabei ist der reflektierende Bereich 11 konvex gekrümmt und insbesondere als Para- boloidfläche ausgebildet. Durch diese Krümmung wird erreicht, dass die unter unter schiedlichen Winkeln auf den reflektierenden Bereich 11 auftreffenden Anteile des Lichts 12 im Wesentlichen in die gleiche Richtung nach unten in Fig. 9 reflektiert wer den. Die im Wesentlichen zueinander parallelen Lichtstrahlen des Lichts 12 gewähr leisten im Wesentlichen gleiche Beleuchtungswinkel ß des Hologramms 10, was für eine effektive Rekonstruktion des holografischen Bildes vorteilhaft ist.
Es kann alternativ vorgesehen sein, dass der reflektierende Bereich 11 als Freiform fläche ausgeführt ist, um eine weitere Optimierung der Ausleuchtung zu ermöglichen beziehungsweise eine optimale Anpassung an das eingekoppelte Licht 12 der Licht quelle 1 zu ermöglichen. Der reflektierende Bereich 11 kann alternativ mit zusätzli chen Optiken versehen sein in Abhängigkeit von der gewünschten Lichtformung des reflektierten Lichts 12.
Bei der Gestaltung des reflektierenden Bereichs 11 als Übergang von dem Einkoppel bereich des ersten Schenkels 4 zum Beleuchtungsbereich des zweiten Schenkels 5 können Flächenbereiche entstehen beziehungsweise aus fertigungstechnischen Gründen eines Kunststoffspritzgussteils notwendig sein, die in der Reflexion Streulicht oder Fehllicht erzeugen würden. Derartige Flächenbereich könnten also Licht erzeu gen, das nicht den gewünschten Beleuchtungswinkel einhält und beispielsweise quer durch den Lichtleiter 3 reflektiert oder mehrfach reflektiert würde. Zur Vermeidung der artiger ungewollter Störungen in der Ausleuchtung der lichttechnisch relevanten Aus koppelfläche ist vorgesehen, dass diese Flächenbereiche nicht verspiegelt sind. Dadurch kann auf diese Flächenbereiche auftreffendes Licht direkt austreten und wird nicht intern im Lichtleiter 3 reflektiert. Dies erhöht die Qualität der Ausleuchtung, ins besondere für Hologramme 10.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, dass der mittlere Abstand zwischen der Eintrittsfläche 7 und dem reflektierenden Bereich 11 einerseits im Wesentlichen so groß wie der mittlere Abstand von der reflektierenden Fläche 11 zu dem Hologramm 10 ist. Durch den ver gleichsweise großen Abstand zwischen der Eintrittsfläche 7 und dem reflektierenden Bereich 11 kann der erste Schenkel 4 effektiv als Einkoppelstrecke genutzt werden, auf der sich das Licht 12 in Querrichtung auf die gesamte Breite des reflektierenden Bereichs 11 ausdehnen kann (siehe Fig. 9). Weil gleichzeitig die Breite des reflektie renden Bereichs 11 im Wesentlichen der Breite des Hologramms 10 entspricht, kann so mit einer einzigen Leuchtdiode das Hologramm 10 gleichmäßig ausgeleuchtet wer den.
Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung, bei der zwi schen den beiden Schenkeln 4, 5 eine Blende 14 vorgesehen ist. Die Blende 14 kann insbesondere auf ihrer dem zweiten Schenkel zugewandten Seite geschwärzt sein. Für ein Hologramm 10 ist die Blende 14 in schwarzer Ausführung wichtig, um für das rekonstruierte Hologramm beziehungsweise das holografische Bild einen hohen Kon trast zu einer rückseitigen schwarzen Fläche zu bieten. Weiterhin kann die Zwischen blendenfläche genutzt werden, um beispielsweise ein grafisches Muster oder Element zu zeigen, oder ein dekoratives Element, wie beispielsweise einen Buchstaben oder Text oder Symbole, oder ein beliebig anderes Zusatzelement.
Weiterhin kann die Blende 14 gleichzeitig als Haltelement für die Leiterplatte 2 und den Lichtleiter 3 dienen, um aus allen Komponenten eine Baugruppe beziehungs weise ein Modul zu bilden. Dabei können insbesondere die aus Fig. 3 ersichtlichen Befestigungselemente 13 mit der Blende verschraubt werden.
Fig. 6 und Fig. 7 verdeutlichen, dass eine Mehrzahl der Beleuchtungsvorrichtungen nebeneinander auf einer gemeinsamen Halterung 15 angeordnet werden können. Diese Ausführung bietet als modularer Ansatz die Möglichkeit mehrere Beleuchtungs vorrichtungen für eine größere Breitenausdehnung des Erscheinungsbilds nebenei nander zu positionieren und somit die Ausleuchtfläche oder die Größe des holografi schen Bildes, zusammengesetzt aus mehreren Einzelbildern, in Relation zu der schmalen und lang gestreckten Leuchtenausführung anzupassen.
Als von dem Hologramm 10 erzeugtes holografisches Bild können beliebige Objekte und Geometrien vorgesehen sein. Fig. 11 bis Fig. 13 verdeutlichen einige Beispiele des erzeugten holografischen Bildes 16. Die Beispiele für eine holografische Ausfüh rung zeigen einen Buchstaben 17 und ein Hintergrundmuster 18 beziehungsweise ein Bodenmuster. Weiterhin zeigen Fig. 12 und Fig. 13 auch eine seitliche versetzte Textzeile 19.
Der untere Abschnitt 9 des zweiten Schenkels 5 bildet bei den Ausführungsformen ge mäß den Fig. 14 und Fig. 15 auf seiner von dem ersten Schenkel 4 abgewandten Seite eine Austrittsfläche, auf der außen anstelle eines Flologramms eine als Lichtbe einflussungseinheit dienende lichtformende Auskoppeloptik 20 angeordnet ist. Diese Auskoppeloptik 20 kann eine beispielsweise als Kissenoptik oder als Streifenoptik o- der als Prismenoptik ausgebildete Streuoptik oder eine berechnete diffraktive Optik o- der eine diffraktive Diffusoroptik oder eine Freiformoptik sein. Die beispielshaft abge bildeten Streuelemente 21 können Teil einer streuenden Struktur beispielsweise in Form einer Erodier-, Ätz- oder Laserstruktur sein.
Bezugszeichenliste
1 Lichtquelle
2 Leiterplatte
3 Lichtleiter
4 erster Schenkel des Lichtleiters 3
5 zweiter Schenkel des Lichtleiters 3
6 Verbindungsbereich des Lichtleiters 3
7 Eintrittsfläche des Lichtleiters 3
8 oberer Abschnitt des zweiten Schenkels 5
9 unterer Abschnitt des zweiten Schenkels 5
10 Hologramm
11 reflektierender Bereich
12 von der Lichtquelle 1 ausgehendes Licht
13 Befestigungselement des Lichtleiters 3
14 Blende
15 gemeinsame Halterung 15 mehrerer Beleuchtungsvorrichtungen
16 holografisches Bild
17 Buchstabe des holografischen Bildes 16
18 Hintergrundmuster des holografischen Bildes 16
19 Textzeile des holografischen Bildes 16
20 Auskoppeloptik
21 Streuelement der Auskoppeloptik 20 a Winkel zwischen den Schenkeln 4, 5 ß Beleuchtungswinkel, unter dem das Hologramm 10 beleuchtet wird

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- eine Lichtquelle (1),
- einen Lichtleiter (3) mit einer Eintrittsfläche (7) und einem reflektieren den Bereich (11),
- eine an oder in dem Lichteiter (3) angeordnete Lichtbeeinflussungsein heit, die als Hologramm (10) und/oder lichtformende Auskoppeloptik (20) ausgebildet ist,
- wobei die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass von der Lichtquelle (1) ausgehendes Licht (12) in die Eintrittsfläche (7) des Licht leiters (3) in Richtung auf den reflektierenden Bereich (11) eintritt, von dem reflektierenden Bereich (11) im Inneren des Lichtleiters (3) in Rich tung auf die Lichtbeeinflussungseinheit reflektiert wird und mit der Licht beeinflussungseinheit wechselwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand zwischen der Eintritts fläche (7) und dem reflektierenden Bereich (11) mindestens halb so groß wie der mittlere Abstand von dem reflektierenden Bereich (11) zu der Licht beeinflussungseinheit ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand zwischen der Eintrittsfläche (7) und dem reflektieren den Bereich (11) zwischen 0,8 und 1 ,2 mal so groß wie der mittlere Abstand von dem reflektierenden Bereich (11) zu der Lichtbeeinflussungseinheit ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der reflektierende Bereich (11) in einer ersten Querrich tung, die senkrecht zu der mittleren Verbindungsrichtung von der Eintrittsflä che (7) zu dem reflektierenden Bereich (11) ist, eine größere Ausdehnung aufweist als der mittlere Abstand zwischen der Eintrittsfläche (7) und dem reflektierenden Bereich (11) und/oder eine größere Ausdehnung aufweist als der mittlere Abstand von der reflektierenden Fläche (11) zu der Lichtbe einflussungseinheit.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Ausdehnung des reflektierenden Bereichs (11) in der ersten Querrichtung zwischen 0,8 und 1 ,2 mal so groß wie die Ausdeh nung der Lichtbeeinflussungseinheit in der ersten Querrichtung ist, vorzugs weise etwa gleich groß wie die Ausdehnung der Lichtbeeinflussungseinheit in der ersten Querrichtung ist.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der reflektierende Bereich (11) konvex gekrümmt ist, insbesondere als Paraboloidfläche ausgebildet ist.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass der Lichtleiter (3) V-förmig mit zwei Schenkeln (4, 5) und einem Verbindungsbereich (6) zwischen den beiden Schenkeln (4, 5) ausgebildet ist, wobei an dem ersten der Schenkel (4) die Eintrittsfläche (7) angeordnet ist, an oder in dem Verbindungsbereich (6) der reflektierende Bereich (11 ) angeordnet ist und an oder in dem zweiten der Schenkel (5) die Lichtbeeinflussungseinheit angeordnet ist.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (7) an dem von dem Verbindungsbereich (6) abgewand ten Ende des ersten Schenkels (4) angeordnet ist.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (4) sich von der Eintrittsfläche (7) zu dem Verbindungs bereich (6) V-förmig vergrößert.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass der Winkel (a) zwischen den beiden Schenkeln (4, 5) zwischen 10° und 120° beträgt, vorzugsweise zwischen 20° und 90°, insbe sondere zwischen 30° und 70°.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Blende (14), vorzugs weise eine geschwärzte Blende (14), umfasst, die zwischen den beiden Schenkeln (4, 5) angeordnet ist.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungseinheit an der von dem ersten Schenkel (4) abgewandten Fläche des zweiten Schenkels (5) angeordnet ist.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungseinheit ein Transmissionshologramm ist.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungseinheit ein Reflexionsholo gramm ist, das auf der dem ersten Schenkel (4) zugewandten Fläche des zweiten Schenkels (5) angeordnet ist.
14. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (3) auf der dem Reflexionshologramm gegenüberliegenden Seite des zweiten Schenkels (5) eine Austrittsfläche aufweist.
15. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungseinheit eine lichtformende Auskoppeloptik (20) ist, insbesondere eine beispielsweise als Kissenoptik oder als Streifenoptik o- der als Prismenoptik ausgebildete Streuoptik oder eine berechnete diffrak- tive Optik oder eine diffraktive Diffusoroptik oder eine Freiformoptik ist.
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