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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Leuchtvorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Leuchtvorrichtung.
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Dreidimensionale, fachwerkartige Strukturen, bestehend aus tragenden und offenen Bereichen, werden für verschiedene Anwendungszwecke eingesetzt. Solche Strukturen können in einem Fahrzeuginnenraum integriert sein oder auch auf Messen oder auf Ausstellungen als Träger- oder Stützstrukturen verwendet werden. Zur Erzeugung eines besonderen „Hinguckeffekts“ werden solche Strukturen oftmals indirekt beleuchtet oder weisen eine integrierte aktive Beleuchtung, beispielsweise in Form von entlang eines Fachwerkarms verlaufenden LED-Bändern, auf. Der extravagante Look wird untermalt durch eine besondere Formgebung, beispielsweise durch das Vermeiden von Ecken oder Einbringen von Windungen und Krümmungen, wodurch ein organisches oder „biomorphes“ Erscheinungsbild vorgespielt wird.
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Eine gewohnte indirekte oder direkte Beleuchtung solcher fachwerkartigen Strukturen weist jedoch gewisse Nachteile auf. So weisen insbesondere biomorphe bzw. organische Strukturen Krümmungen auf. Werden LED-Bänder entlang solcher Krümmungen verlegt, so muss gewährleistet werden, dass auf konkaven und konvexen Flächen die LED-Bänder faltenfrei befestigt werden. Zudem erscheint das Lichtbild inhomogen, aufgrund der spotartigen Lichteffekte, die mit der separierten Platzierung von vielen Einzellichtpunkten einhergeht. Durch das Vorsehen vieler einzelner Leuchtmittel entsteht zudem ein hoher Energieverbrauch, was mit einer schlechten Energieausnutzung einhergeht. Zudem ist ein hoher Aufwand für die Lichtsteuerung erforderlich, um bestimmte dynamische Lichtmuster zu erzeugen. Bei einer indirekten Beleuchtung besteht zudem die Gefahr, dass die fachwerkartige Struktur nicht so zur Geltung kommt, wie ursprünglich geplant.
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Somit besteht der Bedarf nach Mitteln zur Verbesserung der Beleuchtung von fachwerkartigen Strukturen.
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Aus der
DE 10 2013 020 715 A1 ist ein gleichmäßig leuchtendes Textilgewebe bekannt. Das flexible Leuchttextil weist eine im Wesentlichen flächige Gestalt auf und umfasst mindestens eine Lage aus Kett- und Schussfäden. An die Kett- oder Schussfäden ist wenigstens eine Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht angeschlossen. Das sich innerhalb der Fäden ausbreitende Licht tritt dann über die gesamte Länge der Fäden aus ihnen heraus. Das Licht soll dabei hauptsächlich in einer zur Ebene, in der sich das Leuchttextil ausbreitet, orthogonalen Richtung abgestrahlt werden. Um dies zu gewährleisten sind auf dem flexiblen Leuchttextil auf der der lichtabgebenden Seite entgegengesetzten Seite Reflektorelemente angeordnet.
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Ferner offenbart die
DE 10 2005 057 699 A1 eine selbstleuchtende Vorrichtung. Dabei handelt es sich um eine transparente Scheibe, auf der rote, grüne und blaue OLED-Elemente zur Ausbildung von Pixeln aufgebracht sind. Einzelne Pixel sind zueinander beabstandet angeordnet, sodass es möglich ist, durch die transparente Scheibe hindurchzusehen. Anstelle von roten, grünen und blauen OLED-Elementen können auch weiße OLED-Elemente vorhanden sein, sodass die selbstleuchtende Vorrichtung anstelle eines Displays als Leuchte verwendet werden kann. Mit Hilfe einer LCD-Matrix lassen sich die transparenten Bereiche zwischen den Pixeln abdunkeln, sodass im Bedarfsfall die Scheibe opak geschaltet werden kann.
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Ferner offenbart die
DE 10 2017 216 259 A1 eine Anordnung zur Lichtabgabe. Die Anordnung bildet ein Fachwerk aus balkenförmigen Abschnitten eines Lichtleiters aus. In Knotenpunkten zwischen den einzelnen Abschnitten sind Lichtquellen angeordnet. Von einer Lichtquelle abgegebenes Licht kann dem Lichtleiter über einen halbkugelförmigen Hohlkörper zugeführt werden, um Farbunterschiede zwischen einzelnen Lichtstrahlen auszugleichen.
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Ferner offenbart die
WO 2021/239166 A1 einen lichtleitenden Kühlergrill für ein Kraftfahrzeug. Der Kühlergrill umfasst einen rippenförmigen Lichtleiter in den über mehrere Lichtquellen Licht einkoppelbar ist. Die Rippen des Lichtleiters stützen sich dabei an einem Rahmen ab.
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Ferner offenbart die
DE 698 33 573 T2 optische Wellenleiter für Fahrzeugbeleuchtungen. Ein Wellenleiter empfängt dabei Licht von einer Lichtquelle und gibt dieses an weitere Wellenleiter weiter. Die Wellenleiter werden durch Tragarme gestützt. Zudem kann Licht von der Lichtquelle über eine Linse in den Wellenleiter eingekoppelt werden.
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Ferner offenbart die
DE 10 2006 057 551 A1 eine Beleuchtungsbaugruppe für Kraftfahrzeugbeleuchtungsanwendungen. Die Beleuchtungsbaugruppe umfasst einen Lichtleitkörper mit mehreren balkenförmigen Armen, die sich zentral in einer Nabe treffen. Die Nabe ist hohl ausgeführt. In der Nabe sitzt eine Lichtquelle zum Einkoppeln von Licht in den Lichtleitkörper. Von der Lichtquelle abgegebenes Licht trifft auf eine Linse und wird von der Linse seitlich in Richtung der mantelförmigen Innenwandung der Nabe geleitet. Das Licht tritt über die Innenwandung in den Lichtleiter ein. Die Linse und die Innenwandung der Nabe sind zueinander beabstandet.
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Ferner offenbart die
DE 10 2008 001 164 A1 eine Linsenanordnung. Die Linsenanordnung wird durch einen Licht gezielt lenkenden blütenförmigen Körper ausgebildet. Licht tritt an einer Stirnseite in den blütenförmigen Körper ein und an seiner radialen Mantelfläche wieder aus. Von der Linsenanordnung abgegebenes Licht kann einem Lichtleitkörper zugeführt werden. Auch hier sind die Linsenanordnung und der Lichtleitkörper in Lichtausbreitungsrichtung zueinander beabstandet.
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Ferner offenbart die
DE 10 2008 048 764 A1 eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen rippenförmigen Lichtleiter in den über eine oder mehrere Lichtquellen Licht einkoppelbar ist.
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Ferner offenbart die
DE 10 2011 000 038 A1 eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst mehrere Lichtleitelemente die sich schneiden. Ein jedes Lichtleitelement wird durch eine balkenförmige Struktur ausgebildet. Die Lichtleitelemente stützen sich auf einer Leiterplatte ab. Licht kann über Linsen in die Lichtleitelemente eingekoppelt werden.
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Zudem offenbart die
DE 20 2017 100 790 U1 einen Polizeispiegel mit drei Modi. Über den Polizeispiegel sind dynamische Lichtmuster in die Umgebung abgebbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Leuchtvorrichtung anzugeben, welche die im vorigen im Zusammenhang zur Beleuchtung einer fachwerkartigen Struktur erwähnten Nachteile vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Leuchtvorrichtung und ein Fahrzeug mit einer solchen Leuchtvorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
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Eine gattungsgemäße Leuchtvorrichtung, umfassend wenigstens eine Lichtquelle, einen Lichtleiterkern, eine Einkoppelstelle zum Einkoppeln von der Lichtquelle abgebaren Lichts in den Lichtleiterkern und eine Auskoppelstelle zum Auskoppeln des sich innerhalb des Lichtleiterkerns ausbreitenden Lichts, wobei der Lichtleiterkern zumindest abschnittsweise balkenförmig ausgebildet ist, der Lichtleiterkern ein Fachwerk ausbildet, wobei sich balkenförmige Abschnitte des Lichtleiterkerns zwischen Knotenpunkten erstrecken, an zumindest einem Knotenpunkt des Fachwerks eine Einkoppelstelle angeordnet ist, und wobei die sich vom selben Knotenpunkt weg erstreckenden balkenförmigen Abschnitte sich zumindest im Anschlussbereich an den Knotenpunkt in einer einzigen Ebene oder in mehreren zueinander parallelen Ebenen vom Knotenpunkt aus weg erstrecken, wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die Einkoppelstelle von einer optischen Linse ausgebildet ist und die optische Achse der Linse orthogonal auf die Ebene oder Ebenen trifft, in der sich die balkenförmigen Abschnitte vom Knotenpunkt weg erstrecken.
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Der Lichtleiterkern umfasst ein Material mit besonders hohen Lichttransmissionseigenschaften wie Glas, transparenter Kunststoff, beispielsweise Polymethylmethacrylat, oder dergleichen. Der Lichtleiterkern kann auch gänzlich aus einem solchen Material bestehen. Von der Lichtquelle abgegebenes Licht wird in den Lichtleiterkern eingekoppelt und breitet sich dann innerhalb des Lichtleiterkerns aus. An bestimmten Stellen entlang des Lichtleiterkerns sind eine oder mehrere Auskoppelstellen vorgesehen, an denen das Licht wieder austritt. Es kann auch die vollständige Oberfläche des Lichtleiterkerns als Austrittstelle fungieren. Zur Steigerung der Energieeffizienz ist die Einkoppelstelle dabei durch eine optische Linse ausgebildet. Mittels der optischen Linse lässt sich das von der Lichtquelle abgegebene Licht besonders gleichmäßig und/oder gezielt in den Lichtleiterkern einkoppeln, sodass es sich homogen im Lichtleiterkern ausbreitet bzw. gezielt in Richtung Auskoppelstelle geleitet wird. Somit ist es möglich bereits mit einer Lichtquelle je Einkoppelstelle eine homogene Lichtverteilung zu erzeugen. Die Leuchtvorrichtung scheint „aus sich heraus“ zu leuchten, was es somit ferner ermöglicht eine besonders effektvolle Beleuchtung bereitzustellen.
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Die Leuchtvorrichtung kann auch mehrere Lichtquellen und mehrere Einkoppelstellen aufweisen. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist es dabei möglich weniger Lichtquellen vorzusehen, was neben der Energieverbrauchsreduktion auch den Regelaufwand zum Erzielen bestimmter dynamischer Lichtmuster reduziert. Darauf wird später noch eingegangen.
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Die Lichtquelle kann ein oder mehrere Leuchtmittel bekannter und bewährter Art aufweisen. Als Leuchtmittel kommen beispielsweise Glühlampen, Halogenlampen, Leuchtstofflampen, LEDs, Laser und dergleichen in Frage.
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Das sich innerhalb des Lichtleiterkerns ausbreitende Licht wird nach Auftreffen auf eine Wandung in Abhängigkeit des Auftreffwinkels (anteilig) entweder nach innen zurückreflektiert oder tritt durch die Wandung nach außen hindurch. Je größer der Abstand zwischen Einkoppelstelle und Auskoppelstelle ausfällt, desto dunkler erscheint der Lichtleiterkern bzw. die Auskoppelstelle in diesem Bereich. Es können Maßnahmen getroffen werden, um das unerwünschte „Ausbluten“ von Licht aus dem Lichtleiterkern zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Ferner können Maßnahmen getroffen werden, um besonders viel Licht an Stellen von Interesse aus dem Lichtleiterkern auszukoppeln. Auch auf diese beiden Themen wird später noch eingegangen.
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Die optische Linse kann aus einem geeigneten Material gefertigt sein. Beispielsweise kann ein zur Ausbildung von Linsen bekanntes und bewährtes Material wie Glas oder ebenfalls ein transparenter Kunststoff, bspw. Polymethylmethacrylat, verwendet werden. Die Linse kann auch gefärbt sein und somit als Farbfilter fungieren. Die Linse und der Lichtleiterkern können auch aus demselben Material gefertigt sein.
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Die Linse kann eine geeignete Formgebung aufweisen. Es kann sich bei der Linse also um eine Linse eines bewährten Typs handeln, wie um eine bikonvexe, plankonvexe, konkavkonvexe, konvexkonkave, plankonkave oder bikonkave Linse. Die Linse liegt unmittelbar am Lichtleiterkern an. Je nach geometrischer Ausgestaltung des Lichtleiterkerns wird eine passende Linsenart gewählt, sodass eine gezielte Lichtausbreitung innerhalb des Lichtleiterkerns erreicht wird. So wird mittels der Linse gezielt das von der Lichtquelle empfangene Licht in Richtung der Auskoppelstelle(n) bzw. die die Auskoppelstellen aufweisenden Teilbereiche des Lichtleiterkerns gelenkt. Beispielsweise kann eine Auskoppelstelle im Brennpunkt bzw. der Brennebene einer Bikonvexlinse liegen. So lässt sich beispielsweise eine auf der optischen Achse der Linse liegende Auskoppelstelle besonders gleichmäßig und hell ausleuchten. Auch könnten mittels einer Bikonkavlinse eingefangene Lichtstrahlen kreisförmig innerhalb des Lichtleiterkerns homogen verteilt werden. So lässt sich das Licht radial von der optischen Achse der Linse weglenken, um im Umkreis um die Linse herum verteilt angeordnete Auskoppelstellen gleichmäßig mit Licht zu versorgen.
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Dabei ist der Lichtleiterkern zumindest abschnittsweise balkenförmig ausgebildet. „Balkenförmig“ meint, dass eine Ausbreitungslänge des Lichtleiterkerns in besagtem Abschnitt größer ist als die Ausbreitungsrichtung des Lichtleiterkerns in einem Querschnitt durch besagten balkenförmigen Abschnitt. Die Querschnittsform kann dabei beliebig sein. Beispielsweise kann der Lichtleiterkern im balkenförmigen Abschnitt einen quadratischen, rechteckförmigen, kreisrunden, ovalen oder dreiecksförmigen Querschnitt aufweisen. Generell kommt eine beliebig polygonal geformte Querschnittsform in Frage. Der balkenförmige Abschnitt könnte auch als T-Träger oder I-Träger ausgeführt sein. Es muss dabei nicht zwangsweise eine zusammenhängende Fläche den Querschnitt ausbilden. So könnten auch drei zueinander parallele (bspw. kreisrunde) Stränge den Querschnitt ausbilden. Die Querschnittsform kann sich entlang des balkenförmigen Abschnitts auch verändern, was das Erzeugen besonders extravaganter Leuchtvorrichtungen ermöglicht. Die Querschnittform des balkenförmigen Abschnitts kann auch so gewählt sein, dass bestimmte mechanische Eigenschaften, wie eine erwünschte Biegesteifigkeit, erzielt werden.
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Die Einkoppelstelle ist dabei bevorzugt an einem Ende des balkenförmigen Abschnitts vorgesehen. Es kann auch eine Einkoppelstelle an jedem Balkenende vorgesehen sein. Besonders bevorzugt verlaufen dann die Auskoppelstellen entlang des balkenförmigen Abschnitts.
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Es ist ferner vorgesehen, dass der Lichtleiterkern ein Fachwerk ausbildet, wobei sich balkenförmige Abschnitte des Lichtleiterkerns zwischen Knotenpunkten erstrecken. Bei einer Ausbildung der Leuchtvorrichtung als Fachwerk lässt sich die Leuchtvorrichtung als selbsttragende Struktur ausführen. Somit kann auf das Vorsehen von etwaigen Stützeinrichtungen verzichtet werden. Dies ermöglicht es eine noch homogenere und gleichmäßigere Beleuchtung zu gewährleisten, da keine Stützelemente das homogene Lichtbild stören.
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Dabei ist an zumindest einem Knotenpunkt des Fachwerks eine Einkoppelstelle angeordnet. Hierdurch wird eine besonders homogene Beleuchtung der balkenförmigen Abschnitte ermöglicht. Die Balkenlänge der balkenförmigen Abschnitte zwischen den Knotenpunkten kann über die gesamte Leuchtvorrichtung konstant sein. Es können auch einzelne balkenförmige Abschnitte unterschiedlich lang sein. Insbesondere wenn alle balkenförmigen Abschnitte gleichlang sind wird eine gleichmäßige Beleuchtung sichergestellt. Entsprechend erstrecken sich balkenförmige Abschnitte von einem Knotenpunkt weg. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einkoppelstelle durch eine Linse lässt sich dann das von der Lichtquelle abgegebene Licht besonders gleichförmig und damit homogen auf die einzelnen balkenförmigen Abschnitte verteilen. Dies verbessert die homogene Ausleuchtung des Lichtleiterkerns noch weiter.
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Es ist ferner vorgesehen, dass die sich vom selben Knotenpunkt weg erstreckenden balkenförmigen Abschnitte sich zumindest im Anschlussbereich an den Knotenpunkt in einer einzigen Eben oder mehreren zueinander parallelen Ebenen vom Knotenpunkt aus weg erstrecken. Sind alle sich vom Knotenpunkt weg erstreckenden balkenförmigen Abschnitte auf einer Ebene an den Knotenpunkt angeschlossen, so tritt auch das von der Linse in den Lichtleiterkern eingekoppelte Licht im selben Winkel in alle balkenförmigen Abschnitte ein. Somit wird die homogene Ausleuchtung noch weiter verbessert. Die balkenförmigen Abschnitte können dabei in einer Draufsicht auf den Knotenpunkt an einer beliebigen Winkelposition, besonders bevorzugt jedoch zu gleichen Winkelabständen, um den Knotenpunkt herum verteilt sein. Beispielsweise können sich die balkenförmigen Abschnitte sternförmig von diesem weg erstrecken.
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Die balkenförmigen Abschnitte können sich dabei auch an unterschiedlichen Höhen, das heißt in mehreren zueinander parallelen Ebenen, vom Knotenpunkt aus weg erstrecken. Wenn die balkenförmigen Abschnitte zumindest im Anschlussbereich, insbesondere jedoch über ihre jeweilige vollständige Länge, sich in besagten Ebenen erstrecken, ist es möglich eine flächige Leuchtvorrichtung zu erzeugen.
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Generell wäre es jedoch auch möglich, dass sich balkenförmige Abschnitte in alle möglichen Raumrichtungen von einem entsprechenden Knotenpunkt aus weg erstrecken. Somit ist es auch möglich dreidimensionale Leuchtvorrichtungen zu erzeugen, die sich nicht nur (im Wesentlichen) in einer Ebene erstrecken, sondern auch noch in einer zur jeweiligen Ebene orthogonal stehenden Höhenrichtung.
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„Im Anschlussbereich“ meint in diesem Zusammenhang die Stelle an der ein jeweiliger balkenförmiger Abschnitt in den Knotenpunkt übergeht, bzw. aus diesem entspringt.
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Dabei trifft die optische Achse der Linse orthogonal auf die Ebene oder Ebenen, in der sich die balkenförmigen Abschnitte vom Knotenpunkt weg erstrecken. Dies sorgt zum einen für eine noch homogenere Lichtverteilung innerhalb des Lichtleiterkerns, und zum anderen für eine versteckte Anordnung der Lichtquellen hinter den Knotenpunkten bzw. balkenförmigen Abschnitten, sodass sie für einen Betrachter nicht direkt ersichtlich sind. So ist es möglich die Lichtquellen alle auf einer Seite der Leuchtvorrichtung anzuordnen, welche aus Blickrichtung eines Betrachters hinter der Struktur der Leuchtvorrichtung liegt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Leuchtvorrichtung sieht hierzu vor, dass die Lichtquelle auf der optischen Achse der Linse angeordnet und in Richtung der Linse ausgerichtet ist. Hierdurch wird es ermöglicht Licht besonders effizient über die Linse in den Lichtleiterkern einzukoppeln. Entsprechend können die Leuchtmittel der Lichtquelle dunkler und damit energieeffizienter betrieben werden. Somit lässt sich der Energieverbrauch der Leuchtvorrichtung senken.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung sieht ferner vor, dass zumindest ein balkenförmiger Abschnitt des Lichtleiterkerns um seine Längsachse, Hochachse und/oder Querachse gekrümmt ist. Hierdurch ist es möglich noch mehr Gestaltungsspielraum zur Formgebung der Leuchtvorrichtung zu nutzen. Insbesondere durch das Biegen, Krümmen bzw. Verdrillen der balkenförmigen Abschnitte lassen sich organisch erscheinende bzw. biomorphe Strukturen erzeugen.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung ist der Lichtleiterkern mit Ausnahme einer jeweiligen Auskoppelstelle an seiner Außenseite mit einer opaken Schicht versehen. Somit lässt sich ein ganz besonderer Lichteffekt erzielen. Die opake Schicht verhindert das Austreten des Lichts aus dem Lichtleiterkern, sodass die Beleuchtungsstärke an den Auskoppelstellen erhöht werden kann. Es lassen sich gezielt dunkle Bereiche auf der Leuchtvorrichtung erzeugen, was noch mehr Gestaltungsspielraum beim Design des über die Leuchtvorrichtung abzugebenden Lichtmusterns erlaubt.
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Bei der opaken Schicht kann es sich um einen Farbanstrich, einen Lack, eine Folie oder dergleichen handeln. Insbesondere weist die opake Schicht an der dem Lichtleiterkern zugewandten Seite ein hohes Reflektionsvermögen auf, was die Lichtausbeute durch das Rückreflektieren von Licht in den Lichtleiterkern noch weiter verbessert.
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Bei einer Auskoppelstelle kann es sich um einen örtlichen Bereich auf der Leuchtvorrichtung handeln, an der die opake Schicht entfernt wurde oder nicht aufgetragen wurde.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung sieht ferner vor, dass an wenigstens einer Auskoppelstelle auf der Außenseite des Lichtleiterkerns eine Oberflächentextur angebracht ist und/oder der Lichtleiterkern auf der Innenseite eine Auskoppelstruktur aufweist. Durch das Vorsehen von Oberflächentexturen an der Außenseite des Lichtleiterkerns lassen sich bestimmte Lichtmuster erzeugen. Beispielsweise können im Bereich von Auskoppelstellen tropfenförmige Gebilde oder Riffelungen oder dergleichen aufgebracht werden. Diese Oberflächentexturen umfassen besonders bevorzugt dasselbe Material, aus dem der Lichtleiterkern gefertigt ist. Mittels innerhalb des Lichtleiterkerns vorgesehenen Auskoppelstrukturen lässt sich das sich im Lichtleiterkern ausbreitende Licht einfangen und gezielt in Richtung der jeweiligen Auskoppelstelle leiten, sodass die Helligkeit einer jeweiligen Auskoppelstelle noch weiter erhöht werden kann. Es können auch Oberflächentexturen und Auskoppelstrukturen an ein und derselben Auskoppelstelle kombiniert werden.
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Das Vorsehen von Oberflächentexturen bzw. Auskoppelstrukturen kann auch einem Muster folgen. So können beispielsweise bei benachbarten Auskoppelstellen besagte Oberflächentexturen bzw. Auskoppelstrukturen alternieren. So erscheinen benachbarte Auskoppelstellen abwechselnd heller und dunkler. Auf diese Art und Weise lassen sich auch Schriftzüge oder flächige Abbildungen, beispielsweise in Form von „Pixelart“, erzeugen.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung sind mehrere Auskoppelstellen entlang der Längsachse wenigstens eines balkenförmigen Abschnitts an dessen Außenseite verteilt angeordnet und/oder verlaufen eine oder mehrere Auskoppelstellen entlang der Längsachse an der Außenseite, insbesondere an einer der Einkoppelstruktur gegenüberliegenden Seite. Hierdurch lassen sich noch gezielter die unterschiedlichsten Lichtmuster mittels der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung erzeugen. Da sich Licht gleichförmig im Lichtleiterkern ausbreitet und aus den Auskoppelstellen austritt, kann dann auf das Vorsehen einer Vielzahl individueller Leuchtmittel wie beispielsweise die auf einem LED-Band angeordneten LEDs verzichtet werden. Dies verbessert nicht nur die Ästhetik, da das LED-Band und die entsprechenden LEDs bzw. Spots nicht mehr erkennbar sind, sondern auch die Lichtausbeute und damit Effizienz bzw. Energieverbrauch.
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Erfindungsgemäß wird die im vorigen beschriebene Leuchtvorrichtung zur Erzeugung eines animierten Lichtmusters verwendet, wobei das von der wenigstens einen Lichtquelle abgegebene Licht in seiner Helligkeit und/oder Farbe über die Zeit verändert wird, wobei insbesondere zwei zueinander benachbarte Lichtquellen aufeinander abgestimmt werden, sodass die von einer ersten Lichtquelle erzeugte Lichtcharakteristik durch die von einer zweiten Lichtquelle erzeugte Lichtcharakteristik fortgeführt oder ergänzt wird. Durch das Ändern von Helligkeit und/oder Farbe des von einer Lichtquelle abgegebenen Lichts lässt sich ein animiertes Lichtmuster erzeugen. Insbesondere wenn mehrere Lichtquellen vorgesehen sind lassen sich so die unterschiedlichsten Lichtmuster erzeugen. Besonders bevorzugt erfolgt dabei eine aufeinander abgestimmte Ansteuerung. Eine erste und eine zweite zueinander benachbarte Lichtquelle können beispielsweise zeitlich so hintereinander Licht abgeben, sodass eine wellenförmige Ausbreitung von Licht erzeugt wird. So wird zuerst die erste Lichtquelle aktiviert und erscheint immer heller. Danach wird die Helligkeit wieder reduziert und die zweite Lichtquelle beginnt zu leuchten. Dabei kann ergänzend oder alternativ auch die Farbe verändert werden. So lassen sich Helligkeits- und Farbgradienten über die Leuchtvorrichtung ausgeben.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist eine im vorigen beschriebene Leuchtvorrichtung auf. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein beliebiges Straßenfahrzeug wie einen Pkw, Lkw, Transporter, Bus oder dergleichen handeln. Es kann sich auch um Schienenfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug handeln. Die Leuchtvorrichtung kann für verschiedene Zwecke im Fahrzeug dienen. Die Leuchtvorrichtung kann beispielsweise in das Armaturenbrett, das Lenkrad, einen Getriebetunnel, einen Fahrzeugsitz, den Dachhimmel, die A-, B- oder C-Säule oder dergleichen integriert sein. Auch ist es denkbar eine solche Leuchtvorrichtung als externe Fahrzeugleuchte zu verwenden wie einen Scheinwerfer, eine Rückleuchte, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger, eine Kennzeichenbeleuchtung oder dergleichen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
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Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung;
- 2 eine Schnittansicht durch den in 1 gezeigten Ausschnitt der Leuchtvorrichtung, bei der als Einkoppelstelle eine Bikonvexlinse vorgesehen ist;
- 3 eine Schnittansicht durch den in 1 gezeigten Ausschnitt der Leuchtvorrichtung, bei der als Einkoppelstelle eine Bikonkavlinse vorgesehen ist;
- 4 eine Schnittansicht durch den in 1 gezeigten Ausschnitt der Leuchtvorrichtung, bei der als Einkoppelstelle eine Konvexkonkavlinse vorgesehen ist; und
- 5 eine perspektivische Ansicht einer geschnittenen erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung. Die Leuchtvorrichtung 1 umfasst eine Lichtquelle 2, einen Lichtleiterkern 3 sowie eine Einkoppelstelle 4 zum Einkoppeln von der Lichtquelle 2 abgebbaren Lichts in den Lichtleiterkern 3 und eine Auskoppelstelle 5 zum Auskoppeln des sich innerhalb des Lichtleiterkerns 3 ausbreitenden Lichts. Erfindungsgemäß umfasst die Leuchtvorrichtung 1 zudem eine optische Linse 6, welche als Einkoppelstelle 4 fungiert bzw. diese ausbildet.
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Bevorzugt ist dabei die Lichtquelle 2 auf der optischen Achse 7 der Linse 6 angeordnet und in Richtung der Linse 6 orientiert. Hierdurch wird der Anteil des von der Linse 6 eingefangenen Lichts erhöht.
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Die in den Figuren gezeigte Leuchtvorrichtung 1 umfasst eine Vielzahl balkenförmiger Abschnitte 8. Diese balkenförmigen Abschnitte 8 beginnen und enden jeweils an Kontenpunkten 9, wodurch die balkenförmigen Abschnitte 8 mit den Knotenpunkten 9 ein Fachwerk ausbilden. Durch das Vorsehen der Linse 6 bzw. einer Einkoppelstelle 4 im zentralen Bereich eines Kontenpunkts 9 wird gewährleistet, dass das von der Lichtquelle 2 abgegebene Licht besonders homogen und gleichmäßig in den Lichtleiterkern 3 und damit in die einzelnen Arme, also die balkenförmigen Abschnitte 8, eingeleitet wird. Somit ist es möglich einen aus sich heraus leuchtenden Fachwerkträger zu erzeugen.
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Der Lichtleiterkern 3 kann an seiner Außenseite eine opake Schicht 11 aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Schlauch, einen Gummiüberzug, Farbe, Lack, eine Folie oder dergleichen handeln. Es kommen alle erdenklichen Materialien und Farben in Frage, solange die opake Schicht 11 verhindert, dass sich innerhalb des Lichtleiterkerns 3 ausbreitendes Licht nach außen dringen kann. Diese opake Schicht 11 kann an verschiedenen Stellen partiell entfernt werden oder nicht aufgetragen sein, sodass in diesen Bereichen eine jeweilige Auskoppelstelle 5 vorliegt, wie in 1 dargestellt. Auch kann auf das Vorsehen besagter opaken Schicht 11 verzichtet werden, sodass die Struktur der gesamten Leuchtvorrichtung 1 aus sich heraus leuchtend erscheint, wie in 5 dargestellt. In diesem Falle stellt die gesamte Oberfläche der Leuchtvorrichtung 1 eine zusammenhängende Auskoppelstelle 5 dar.
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Ein jeweiliger balkenförmiger Abschnitt 8 weist jeweils eine Längsachse x, eine Querachse y und eine Hochachse z auf. Der jeweilige balkenförmige Abschnitt 8 kann um die Längsachse x, die Querachse y und/oder die Hochachse z gekrümmt sein. Insbesondere hierdurch ist es möglich organisch erscheinende bzw. biomorphe Strukturen anzudeuten. Eine derartig gestaltete Leuchtvorrichtung 1 weist ein besonders ansprechendes Erscheinungsbild auf und sorgt somit für einen besonderen „Hinguckeffekt“. Durch eine geschickte Wahl der Querschnittsform der balkenförmigen Abschnitte 8 lassen sich zudem die mechanischen Eigenschaften wie die Biegesteifigkeit einstellen, wodurch die Belastungsfähigkeit der Leuchtvorrichtung 1 gesteigert werden kann. Somit ist auch das Ausbilden filigraner balkenförmiger Abschnitte 8 möglich, bei gleichzeitiger Gewährleistung einer selbsttragenden Struktur.
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In 1 sind verschiedene Ausführungsformen von Auskoppelstellen 5 gezeigt. Diese können als durchgehende Linien realisiert sein und sich parallel zur Längsachse x erstrecken oder auch um den Umfang eines jeweiligen balkenförmigen Abschnitts 8 herum erstrecken. Auch können mehrere punktartige oder lückenartige Auskoppelstellen 5 in einer Linie angeordnet an einem balkenförmigen Abschnitt 8 verlaufen. Auch können Logos oder Piktogramme als Auskoppelstelle 5 vorgesehen sein. Zur besseren Darstellung sind in 1 die jeweiligen Auskoppelstellen 5 an derjenigen Seite S1 der Leuchtvorrichtung 1 vorgesehen, an der auch die Lichtquelle 2 angeordnet ist bzw. die Linse 6 angebracht ist. Die Lichtquelle 2 kann strukturell an den Lichtleiterkern 3 angeschlossen sein oder zu diesem beabstandet sein. Beispielsweise können Lichtleiterkern 3 und Lichtquelle 2 an derselben übergeordneten Struktur, beispielsweise eine Türverkleidung eines Fahrzeugs befestigt sein.
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Die 2, 3 und 4 zeigen Schnittansichten durch die in 1 gezeigte Leuchtvorrichtung 1, wobei jeweils eine unterschiedliche Linse 6 vorgesehen ist. So zeigt 2 eine Ausführung mit einer Bikonvexlinse, 3 eine Ausführung mit einer Bikonkavlinse und 4 eine Ausführung mit einer Konvexkonkavlinse. Die Linse 6 wird so zur jeweiligen Geometrie des Lichtleiterkerns 3 passend ausgewählt, dass aus der Linse 6 austretende Lichtstrahlen 14 homogen und gleichmäßig in die jeweiligen balkenförmigen Abschnitte 8 des Lichtleiterkerns 3 eintreten. Eine jeweilige Linse 6 schließt dabei unmittelbar an den Lichtleierkern 3 an.
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Zur Erhöhung der Gestaltungsfreiheit kann die Leuchtvorrichtung 1 im Bereich einer jeweiligen Auskoppelstelle 5 an der Außenseite des Lichtleiterkerns 3 Oberflächentexturen 12 aufweisen. Diese können von beliebiger Gestalt sein, beispielsweise tropfenförmig, halbkugelförmig, keilförmig, prismenförmig oder dergleichen. Zusätzlich oder alternativ können im Bereich einer jeweiligen Auskoppelstelle 5 innerhalb des Lichtleiterkerns 3 Auskoppelstrukturen 13 vorgesehen sein. Auch diese können eine beliebige hierzu geeignete Formgebung aufweisen wie eine Keilform, Treppenstufenform, Riffelung, Wellungen oder dergleichen. Somit lässt sich das innerhalb des Lichtleiterkerns 3 ausbreitende Licht einfangen und in Richtung der Auskoppelstelle 5 leiten.
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Generell können balkenförmige Abschnitte 8 in jede beliebige Raumrichtung von einem jeweiligen Knotenpunkt 9 hervorstehen. In den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen sind jedoch ausschließlich Varianten gezeigt, in denen sich die balkenförmigen Abschnitte 8 im Wesentlichen in einer in 3 eingezeichneten Ebene 10 erstrecken. Es wäre jedoch auch möglich, dass in ein und demselben Knotenpunkt 9 verschiedene parallel zueinander liegende Ebenen verlaufen, an denen jeweils einzelne balkenförmige Abschnitte 8 sich vom Knotenpunkt 9 weg erstrecken (nicht dargestellt).
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Die balkenförmigen Abschnitte 8 können jeweils entlang ihrer vollständigen Länge in der Ebene 10 verlaufen oder auch, mit Ausnahme der Anschlussstelle an den Knotenpunkt 9, aus dieser heraustreten. Dies ist einfach möglich durch das Vorsehen von Krümmungen.
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5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer geschnittenen Leuchtvorrichtung 1. Gut zu erkennen ist die Fachwerkstruktur mit jeweils einer Einkoppelstelle 4 bzw. Lichtquelle 2 je Knotenpunkt 9. Auf eine Darstellung der Linsen 6 wurde hier verzichtet. Eine solche Leuchtvorrichtung 1 ist vorteilhaft in ein erfindungsgemäßes Fahrzeug integriert. Besonders bevorzugt fungiert eine solche Leuchtvorrichtung 1 als Innenraumleuchte. Beispielsweise kann eine solche Innenraumleuchte in den Dachhimmel, eine Türverkleidung oder eine sonstige direkt von einem Fahrzeuginsassen einsehbare Stelle des Fahrzeuginnenraums integriert sein. Die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung 1 leuchtet aus sich heraus, wodurch keine indirekte Beleuchtung zum Hervorheben der Leuchtvorrichtung 1 bzw. des Fachwerkgerippes erforderlich ist. Zudem erscheint die Leuchtvorrichtung 1 aufgrund der homogenen Lichtabstrahlungscharakteristik besonders ansprechend.
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Ist die Leuchtvorrichtung 1 an einer übergeordneten Struktur wie einer Türverkleidung installiert, so ist die Leuchtvorrichtung 1 mit einer der Seite S1, an der die Lichtquellen 2 vorgesehen sind, gegenüberliegenden Seite S2 einem Betrachter zugewandt. Entsprechend kann es ausreichen Auskoppelstellen 5 lediglich an dieser gegenüberliegenden Seite S2 in die opake Schicht 11 bzw. die Leuchtvorrichtung 1 einzubringen.
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Gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Leuchtvorrichtung 1 wird die von einer ersten Lichtquelle 2.1 abgegebene Lichtcharakteristik von einer hierzu benachbarten zweiten Lichtquelle 2.2 fortgesetzt oder ergänzt. So kann beispielsweise die erste Lichtquelle 2.1 aufleuchten und farbiges Licht, beispielsweise in Grün, abgeben. Danach erlischt die Lichtquelle 2.1 graduell durch das Reduzieren der Helligkeit. Noch während die Lichtquelle 2.1 erlischt beginnt die benachbarte zweite Lichtquelle 2.2 zu leuchten. Auch hier kann die zweite Lichtquelle grünes Licht oder Licht in einer anderen Farbe abgeben. Durch das Ausweiten dieser Ansteuerung auf sämtliche Lichtquellen 2 lassen sich bestimmte Lichtmuster erzeugen, beispielsweise lässt sich das Ausbreiten von Wellen wie beim Werfen eines Steins in ruhiges Wasser nachahmen.
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Insbesondere wenn sich die einzelnen balkenförmige Abschnitte 8 an den jeweiligen Knotenpunkten 9 in einer gemeinsamen Ebene 10 erstrecken, so ist auch eine im Wesentlichen flache Formgebung der Leuchtvorrichtung 1 gewährleistet, sodass diese in einer Ebene 15 liegend bzw. sich ausbreitend erscheint. Somit ist das Ausbilden flächiger Leuchtvorrichtungen 1 möglich. Das jeweilige Fachwerk kann dabei aus der Ebene 15 hervortreten, was hier durch das Vorsehen von Krümmungen um die Querachse y der balkenförmigen Abschnitte 8 ermöglicht wird. So erscheint das eigentliche Fachwerk als aus der Ebene 15 hervortretende „Beule“.