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Die
Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte der im Oberbegriff von Anspruch
1 genannten Art.
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Für die Beleuchtung
des Fahrgast-Innenraums von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen,
werden häufig
Leuchten benötigt,
die sich durch eine geringe Einbautiefe auszeichnen und eine lang
gestreckte Lichtdurchtrittsöffnung
aufweisen, deren Gestalt deutlich von der Kreisform abweicht, die
angesichts der radialsymmetrischen Abstrahlcharakteristiken der
gebräuchlichen
Lichtquellen eigentlich ideal wäre.
Außerdem
sollen derartige Leuchten eine möglichst
geringe Anzahl von Lichtquellen, vorzugsweise nur eine einzige Lichtquelle
besitzen, mit deren Hilfe die Lichtdurchtrittsöffnung mit einer vorgebbaren
Helligkeitsverteilung so auszuleuchten ist, dass sich eine weitgehend
blendfreie Beleuchtung des betreffenden Bereichs des Fahrgast-Innenraums ergibt.
Weiterhin ist ein möglichst
wenig Einzelteile umfassender, einfacher Aufbau wünschenswert,
der eine kostengünstige
Herstellbarkeit und hohe eine Funktionszuverlässigkeit gewährleistet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese einander teilweise entgegenwirkenden
Forderungen zu erfüllen,
d.h. eine Fahrzeugleuchte zu schaffen, bei der das Licht vorzugsweise
nur einer einzigen punktförmigen
Lichtquelle so über
eine lang gestreckte Lichtaustrittsöffnung verteilt wird, dass
deren Ausleuchtung zumindest in Längsrichtung in etwa homogen
ist, und dabei gleichzeitig eine möglichst geringe Einbautiefe
und einen einfachen Aufbau der Leuchte zu erzielen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 niedergelegten
Merkmale vor.
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Bei
der erfindungsgemäßen Leuchte
verläuft der
Zentralstrahl des von der punktförmigen
Lichtquelle abgegebenen Lichtbündels
nicht mehr senkrecht, sondern parallel zur Ebene der Lichtdurchtrittsöffnung und
in deren Längsrichtung,
so dass über diese
Richtung hinweg an jeder Stelle Lichtanteile zur Verfügung stehen,
die quer zur ursprünglichen
Ausbreitungsrichtung umgelenkt und durch eine die Lichtdurchtrittsöffnung verschließende Lichtdurchtrittsscheibe
nach außen
abgegeben werden können. Die
hinter der Lichtdurchtrittsscheibe angeordnete, auf ihrer Außenseite
gleichmäßig verteilte,
prismatische Strukturen aufweisende Optik-Folie und der ihr gegenüberliegende
Reflektor, dessen der Optik-Folie zuge wandte Oberfläche nicht
nur spiegelnde Oberflächenbereiche
besitzt sondern auch Licht streuende aufweist, definieren einen
lang gestreckten Hohlraum, in dessen Längsrichtung sich das von einem Stirnende
her eingespeiste, divergente Lichtbündel einer punkförmigen Lichtquelle
ausbreitet.
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Wegen
der Divergenz des Lichtbündels
treffen die verschiedenen Strahlen mit unterschiedlichen Winkeln
sowohl auf die Innenseite der Optik-Folie als auch auf die reflektierenden
Oberflächenbereiche und
die das Licht streuenden Strukturen des Reflektors.
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Lichtstrahlen,
die mit einem Winkel auf die Innenfläche der Optik-Folie treffen,
der kleiner ist als ein durch das Material der Optik-Folie vorgegebener Grenzwinkel,
werden in die Optik-Folie
eingekoppelt und durch deren prismatische Strukturen in den lang gestreckten
Leuchten-Innenhohlraum hinein zum gegenüberliegenden Reflektor hin
reflektiert. Je nachdem, ob sie dort auf spiegelnde Oberflächenbereiche oder
Licht streuende Strukturen treffen, werden sie entweder so reflektiert,
dass sie sich weiter im Inneren des lang gestreckten Hohlraums ausbreiten,
oder so gestreut, dass sie unter Winkeln auf die Innenseite der
Optik-Folie treffen, die größer sind
als der erwähnte
Grenzwinkel und es ihnen somit ermöglichen, durch die Optik-Folie
und die Lichtdurchtrittsscheibe hindurch nach außen zu gelangen.
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Da
sich die ausgekoppelten Lichtanteile nicht mehr weiter in Längsrichtung
der Fahrzeugleuchte ausbreiten, nimmt die zur Verfügung stehende
Lichtintensität
mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle ab. Dies kann jedoch
in einer weiter unten noch genauer erläuterten Weise kompensiert werden.
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Lichtstrahlen,
die von vornherein mit einem Winkel auf die Innenseite der Optik-Folie
auftreffen, der größer als
der oben erwähnte
Grenzwinkel ist, treten direkt durch die Optik-Folie und die sie überdeckende
Lichtdurchtrittsscheibe nach außen.
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Die
Lichtstrahlen des kegelförmigen,
von der punktförmigen
Lichtquelle abgegebenen Lichtbündels,
die zu dem der Optik-Folie gegenüberliegenden Reflektor
gelangen, können
dort entweder auf spiegelnde Oberflächenbereiche oder auf Licht
streuende Strukturen treffen. Die spiegelnden Oberflächenbereiche
sorgen im wesentlichen für
eine Weiterleitung des Lichtes in Längsrichtung der Leuchte, während die
Licht streuenden Strukturen das Licht im wesentlichen zur Optik-Folie
hin umlenken, auf die es im allgemeinen mit einem Winkel auftrifft,
der größer ist als
der erwähnte
Grenzwinkel, so dass dieses Licht durch die Optik-Folie und die
Lichtdurchtrittsscheibe hindurch nach außen gelangt.
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Die
Intensitätsverteilung
des letztendlich durch die Lichtdurchtrittsscheibe austretenden
Lichtes kann durch verschiedene Maßnahmen gesteuert werden. So
kann beispielsweise dann, wenn die Licht streuenden Strukturen in
genau umgrenzten Flächenbereichen
auf der Oberfläche
des Reflektors zusammengefasst sind, das Verhältnis der spiegelnden Oberflächenbereiche
zu den Licht streuenden Flächenbereichen
mit zunehmendem Abstand von der punktförmigen Lichtquelle variiert
werden. Handelt es sich dagegen bei den Licht streuenden Strukturen
um einzelne prismatische Elemente, die vorzugsweise über die
Oberfläche
des Reflektors vorstehen und über
diese verstreut angeordnet sind, so lassen sich die Flächendichte
und/oder die Höhe
dieser Strukturen in Abhängigkeit
von der Entfernung von der Lichtquelle variieren.
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Die
nahe dem Zentralstrahl liegenden Lichtstrahlen des von der punktförmigen Lichtquelle
abgegebenen Lichtbündels
durchlaufen den zwischen dem Reflektor und der Optikfolie eingeschlossenen Hohlraum
ohne auf eines dieser beiden Begrenzungselemente zu treffen.
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Um
auch diese Lichtanteile zu nutzen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
auf der der Lichtquelle gegenüberliegenden
Stirnseite dieses Hohlraumes ein weiterer Reflektor angeordnet,
der wie eine virtuelle, schwächere
Lichtquelle wirkt und das auf ihn auftreffende Licht in den Hohlraum
hinein zurückwirft.
Dabei bleibt die Divergenz des reflektierten Teil-Lichtbündels erhalten,
so dass erneut Anteile sowohl auf die Innenseite der Optik-Folie
als auch die Oberfläche
des ihr gegenüberliegenden
Reflektors treffen und dort in der gleichen Weise weitergeleitet werden,
wie dies für
die unmittelbar von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen erläutert wurde.
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Da,
wie bereits erwähnt,
der der Lichtquelle gegenüberliegende
Reflektor wie eine virtuelle Lichtquelle wirkt, ist es zweckmäßig, das
Verhältnis
der von Licht streuenden Strukturen bedeckten Flächenbereiche des der Optik-Folie
gegenüberliegenden Reflektors
zu seinen spiegelnden Oberflächenbereichen
bzw. die Flächendichte
verstreut angeordneter, Licht streuender Strukturen mit zunehmendem
Abstand von der eigentlichen Lichtquelle nicht bis zum gegenüberliegenden
Ende des Leuchten-Innenhohlraums, sondern nur über zwei Drittel oder drei
Viertel dieses Abstandes hinweg anwachsen und danach wieder abnehmen
zu lassen, da in diesem von der eigentlichen Lichtquelle am weitesten
entfernten Bereich zusätzliches
Licht von der virtuellen Lichtquelle zur Verfügung steht.
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Der
Durchmesser des zwischen der Optik-Folie und dem ersten Reflektor
eingeschlossenen Hohlraumes quer zur Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes
kann sehr klein gehalten werden, so dass eine erfindungsgemäße Leuchte
eine sehr geringe Bautiefe aufweist. Durch die bereits erwähnte Variation
der Häufigkeit
der Licht streuenden Strukturen auf der verspiegelten Oberfläche des
Reflektors kann die Intensitätsverteilung
des aus der Lichtdurchtrittsscheibe austretenden Lichts innerhalb
weiter Grenzen variiert werden. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen
Maßnahmen
kann auch die Lichtdurchtrittsscheibe selbst optisch aktive Strukturen
aufweisen, die die Intensitätsverteilung
des auf sie von innen her auftreffenden Lichts nach außen hin
weiter verändern.
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Durch
die oben beschriebenen Maßnahmen wird
somit eine Fahrzeugleuchte geschaffen, deren im Vergleich zu ihrer
Länge eine
geringe Breite aufweisende Lichtdurchtrittsscheibe sehr gleichmäßig und
blendfrei ausgeleuchtet wird. Alternativ hierzu ist es möglich, die Lichtdurchtrittsscheibe
zwar in Längsrichtung
gleichmäßig, quer
zu dieser Längsrichtung
aber so auszuleuchten, dass im Bereich der zentralen Längsachse
ein deutliches Helligkeitsmaximum vorhanden ist und somit das Vorhandensein
einer hinter der Lichtdurchtrittsscheibe angeordneten, stabförmigen Leuchte
simuliert wird.
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Diese
und weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten
der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte
sind in den Unteransprüchen
niedergelegt.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
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1 eine
Sonnenblende, wie sie im Inneren eines Kraftfahrzeuges Verwendung
findet, mit einem Schminkspiegel und zwei erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchten,
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2 einen
Schnitt durch die Sonnenblende aus 1 längs der
Line II-II, und
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3 in
vergrößertem Maßstab und
stark schematisiert einen Schnitt durch die Leuchte aus 2 längs der
Linie III-III.
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In 1 ist
eine Draufsicht auf eine Sonnenblende 1 wiedergegeben,
wie sie insbesondere im Inneren eines Personenkraftwagens auf der
Beifahrerseite Verwendung findet. In die im heruntergeklappten Zustand
auf den Beifahrer zuweisende Fläche der
Sonnenblende 1 ist ein Schminkspiegel 3 integriert,
dessen Längskanten
sich in etwa horizontal erstrecken und neben dessen beiden Vertikalkanten
jeweils eine Fahrzeugleuchte 5, 5 gemäß der Erfindung angeordnet
ist.
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Dabei
können
die beiden Fahrzeugleuchten 5, 5 und der Schminkspiegel 3 in
einem gemeinsamen Hauptgehäuse 7 untergebracht
sein, das diese drei Elemente zu einer Baueinheit zusammenfasst, die
als solche in eine entsprechende Ausnehmung in der Sonnenblende 1 eingesetzt
werden kann. Vom Hauptgehäuse 7 ausgehend
erstreckt sich durch einen (nicht dargestellten) Durchgang in der
Sonnenblende 1 eine Verbindungsleitung 9, die
einen Anschluss zum Bordnetz des betreffenden Fahrzeuges herstellt.
In die dem Benutzer zugewandte Vorderseite kann ein Betätigungsschalter
zum Ein- und Ausschalten der Fahrzeugleuchten 5, 5 integriert
sein. Es ist aber auch möglich,
die Fahrzeugleuchten 5, 5 automatisch dann einzuschalten,
wenn die Sonnenblende 1 aus ihrer nach oben weg geklappten
Ruhelage um einen vorgegebenen Winkel in eine Arbeitsstellung verschwenkt
wird, in der sie sich vor dem Benutzer in etwa in der in 1 gezeigten
Stellung befindet.
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Das
Innere einer jeden der beiden Fahrzeugleuchten 5, 5 besitzt
die Form eines länglichen
Hohlraumes, der sich in der in 1 gezeigten
Stellung von oben nach unten, in 2 senkrecht
zur Zeichenebene und in 3 von links nach rechts erstreckt.
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Die
beiden länglichen
Hohlräume
der Leuchten 5, 5 werden durch eine in 1 dem
Betrachter zugewandten und in den 3 und 4 oben liegende Lichtdurchtrittsscheibe 11 verschlossen,
wobei diese beiden Lichtdurchtrittsscheiben 11 in etwa
in der gleichen Ebene wie der Schminkspiegel 3 liegen.
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Unmittelbar
unter bzw. hinter jeder der Lichtdurchtrittsscheiben 11 befindet
sich eine Optik-Folie 13,
die auf ihrer an der Innenseite der ebenen Lichtdurchtrittsscheibe 11 anliegenden
Außenseite
(nicht dargestellte) prismatische Strukturen aufweist. Anders als
dargestellt, können
sowohl die Lichtdurchtrittsscheibe 11 als auch die Optik-Folie 13 leicht
gewölbt
ausgebildet und/oder mit einem geringen Abstand zueinander angeordnet
sein.
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Unter
bzw. hinter der Optik-Folie 13 erstreckt sich durch das
Gehäuse
einer jeden der Leuchten 5 in deren Längsrichtung ein rinnenförmiger Reflektor 15,
der mit seiner konkaven Seite der Optik-Folie 13 zugewandt
ist. Dabei ist die Tiefe der auf ihrer Innenseite verspiegelten,
den Reflektor 15 bildenden Rinne so gewählt, dass sie mit ihren beiden
Längskanten bis
nahe unter die Optik-Folie 13 reicht, d.h. also nicht nur
den Boden, sondern auch die Längswände des
zwischen der Optik-Folie 13 und dem Reflektor 15 eingeschlossenen,
länglichen
Hohlraumes 17 bildet.
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Auf
der in 2 hinter der Zeichenebene und in 3 links
liegenden Stirnseite des länglichen Hohlraumes 17 ist
eine punktförmige
Lichtquelle 19, die vorzugsweise von einer Leuchtdiode
(LED) gebildet wird, so angeordnet, dass sich der Zentralstrahl 21 des
von ihr symmetrisch abgestrahlten Lichtbündels parallel zur Längsachse
des länglichen
Hohlraumes 17 erstreckt.
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Auf
der der Lichtquelle 19 gegenüberliegenden Stirnseite des
länglichen
Hohlraumes 17 ist ein weiterer Reflektor 23 angeordnet,
der das auf ihn auftreffende Licht in Richtung der Lichtquelle 19 in
den Hohlraum 17 hinein zurückwirft.
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Bei
dieser Anordnung werden alle Lichtstrahlen, die auf die Innenseite
der Optik-Folie 13 mit einem Winkel auftreffen, der kleiner
als ein durch das Material der Optik-Folie vorgegebener Grenzwinkel ist,
in die Optik-Folie 13 eingekoppelt und durch die auf ihrer
Außenseite
befindlichen prismatischen Strukturen in das Innere der lang gestreckten
Hohlraums 17 so zurückgeworfen,
dass sie zum größten Teil
zum Reflektor 15 gelangen. Die mit einem größeren Winkel
auf die Innenseite der Optik-Folie 13 auftreffenden Lichtstrahlen
treten dagegen direkt durch sie hindurch zur Lichtdurchtrittsscheibe 11 und
durch diese nach außen
aus.
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Wie
man insbesondere der 3 entnehmen kann, ist die Innenseite
des rinnenförmigen
Reflektors 15 zwar durchgehend verspiegelt, doch sind auf
dieser verspiegelten Oberfläche
Licht streuende Strukturen 26 vorgesehen, die hier von
aus einer Diffusionsfolie geschnittenen Streifen gebildet werden, deren
Längsrichtung
sich quer zum Zentralstrahl 21 und damit quer zur Längsrichtung
des länglichen Hohlraumes 17 erstreckt.
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Sowohl
direkt von der Lichtquelle 19 oder dem weiteren Reflektor 23 kommende
als auch von den prismatischen Strukturen der Optik-Folie 13 zurückgeworfene
Lichtstrahlen, die auf diese Licht streuenden Strukturen 26 auftreffen,
werden zur Optik-Folie 13 hin gestreut. Der größte Teil
dieses Lichtes trifft auf die Optik-Folie 13 unter einem
Winkel auf, der größer als
der oben erwähnte
Grenzwinkel ist, so dass er durch die Optik-Folie 13 und
die Lichtdurchtrittsscheibe 11 hindurch nach außen gelangt,
wie dies durch die Pfeile F angedeutet ist. Demgegenüber werden
Lichtanteile, die auf die nicht von Licht streuenden Strukturen
bedeckten Oberflächenbereiche
des Reflektors 15 treffen, weiterhin im Inneren des Leuchtenhohlraums
so lange weitergeleitet, bis sie schließlich (unter Umständen nach
einer Vielzahl von Reflexionen) unter einem ein Hindurchtreten durch
die Optik-Folie ermöglichenden
Winkel auf deren Innenseite auftreffen.
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Das
Verhältnis
der von den Diffusionsfolien-Streifen gebildeten, Licht streuenden
Strukturen 26 zu den zwischen diesen Streifen freibleibenden Oberflächenbereichen
des Reflektors 15 kann zur Erzielung einer gewünschten
Helligkeitsverteilung variiert werden. Diese Variation erfolgt bei
dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass
zwar in Längsrichtung
des Hohlraumes 17 die Abstände zwischen den einzelnen
Streifen in etwa gleich bleiben, die Breite der Streifen aber mit
größer werdendem
Abstand von der Lichtquelle 19 zunimmt. Alternativ hierzu
könnte
auch die Breite der Streifen gleich bleiben, während ihre gegenseitigen Abstände mit größer werdender
Entfernung von der Lichtquelle 19 abnehmen. Durch jede
dieser Maßnahmen
kann beispielsweise die Gleichförmigkeit
der Ausleuchtung der Lichtdurchtrittsscheibe 11 verbessert
werden.
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Ist,
wie in 3 dargestellt, auf der der Lichtquelle 19 gegenüberliegenden
Stirnseite des Hohlraumes 17 ein Reflektor 23 vorgesehen,
so wirkt dieser als virtuelle, wenn auch deutlich schwächere Lichtquelle,
deren Helligkeit mit zunehmendem Abstand vom Reflektor 23 ebenfalls
abnimmt. In unmittelbarer Nähe
des Reflektors 23 wird also eine größere Lichtintensität in die
Optik-Folie 13 eingekoppelt bzw. auf die Licht streuenden
Strukturen 26 des Reflektors 15 geworfen. Um einen
Ausgleich für
diese „zusätzliche" Lichtquelle zu schaffen,
kann das Verhältnis
der von den Diffusionsfolien-Streifen gebildeten, Licht streuenden
Strukturen 26 zu den zwischen diesen Streifen freibleibenden
Oberflächenbereichen des
Reflektors 15 so variiert werden, dass es zunächst zum
Reflektor 23 hin zunimmt, um dann nach Durchlaufen eines
Maximums wieder abzunehmen. Wegen der unterschiedlichen Helligkeit
der tatsächlichen
Lichtquelle 19 und der virtuellen Lichtquelle des Spiegels 23 liegt
dieses Maximum nicht in der Mitte des länglichen Hohlraumes 17 sondern
näher beim Reflektor 23.
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Es
sind aber auch Anwendungsfälle
denkbar, in denen eine gleichförmige
Ausleuchtung der Lichtdurchtrittsscheibe 11 nur in Längsrichtung
nicht aber in Querrichtung hierzu angestrebt wird, so dass das Vorhandensein
einer sich in Längsrichtung
des Hohlraumes 17 erstreckenden, dünnen, stabförmigen Leuchte simuliert wird.
In diesen Fällen
wird man die Licht streuenden Strukturen 26 beispielsweise nicht
als gleich bleibend breite Streifen ausbilden, sondern ihre jeweilige
Breite zu den Rändern
des Reflektors 15 hin so verändern, dass die Helligkeit
des durch die Lichtdurchtrittsscheibe 11 hindurch tretenden
Lichtes in 2 links und rechts von der durch den
Zentralstrahl 21 gegebenen Achse deutlich geringer als
im Bereich dieses Zentralstrahls ist. Zu diesem Zweck ist es auch
möglich,
die den Reflektor 15 bildende Rinne flacher auszugestalten,
so dass ihre Längsränder einen
größeren Abstand
von der Lichtdurchtrittsscheibe 11 besitzen, oder den Reflektor 15 als
flache Platte auszubilden, die sich in etwa parallel zur Optik-Folie 13 in
Längsrichtung
des Hohlraumes 17 erstreckt.
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Im
Prinzip kann anstelle des Reflektors 23 auf der der Lichtquelle 19 gegenüberliegenden
Seite eine weitere Lichtquelle angeordnet werden. Vorzugsweise ist
für jede
der erfindungsgemäßen Leuchten 5 aber
nur eine einzige Lichtquelle 19 vorgesehen, wie dies in 3 dargestellt
ist.
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Anders
als in 1 gezeigt, ist es auch möglich, nur eine einzige erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte
in der Sonnenblende 1 neben einem Schminkspiegel 3 vorzusehen.
In diesem Fall wird sich die Längsrichtung
der Fahrzeugleuchte dann vorzugsweise parallel zu einer der Längskanten
des Schminkspiegels erstrecken.
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Neben
der Verwendung in einer Sonnenblende kann die erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte auch
an beliebigen anderen Stellen im Inneren eines Fahrzeuges immer
dann eingesetzt werden, wenn eine geringe Einbautiefe erwünscht ist
und die Lichtdurchtrittsöffnung
eine Länge
besitzt, die ein mehrfaches ihrer Breite beträgt.
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Statt
von Streifen oder runden oder quadratischen Flecken, die aus einer
Diffusionsfolie geschnitten sind, können die Licht streuenden Strukturen auch
um unmittelbar auf der Reflektoroberfläche selbst ausgebildet sein.
Es handelt sich dabei vorzugsweise um prismatische Strukturen, die über die Oberfläche des
Reflektors 15 vorstehen und deren Oberflächen jeweils
ebenfalls verspiegelt oder aber auch aufgeraut sein können. Diese
prismatischen Strukturen können
in genau umgrenzten Flächenbereichen
(wie den oben beschriebenen Streifen oder Flecken) oder aber auch
(mit vorzugsweise variabler Dichte und/oder Höhe) über die Reflektoroberfläche verteilt
bzw. verstreut angeordnet sein Auf der vom Hohlraum 17 abgewandten
Seite der Lichtquelle 19 kann sich ein zusätzlicher
Reflektor (nicht dargestellt) befinden, der auf ihn auftreffendes
Licht in den Hohlraum hinein reflektiert und so für eine noch
bessere Lichtausbeute sorgt.