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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
rotationssymmetrischen etwa topfförmigen Downlight-Reflektors
mit einer hoch reflektierenden Oberfläche bei dem man von
einem metallischen Flachmaterial ausgeht und dieses entsprechend
der gewünschten Form des Reflektors verformt.
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Rotationssymmetrische
Reflektoren mit hoch reflektierenden Oberflächen werden
beispielsweise für sogenannte „Downlights” verwendet.
Dies sind in der Regel runde topfförmige Einbauleuchten,
die in abgehängte Decken eingebaut werden und oft mit Kompaktleuchtstofflampen
bestückt sind. Die Downlights können aber auch
als Anbauleuchten ausgebildet sein. Unter „Downlights” werden
im Rahmen der vorliegenden Erfindung in den meisten Fällen
weitgehend tiefstrahlende Leuchten verstanden, die ihr Licht weitgehend
nach unten hin abstrahlen. Diese „Downlights” sollten
zudem eine Lichtabstrahlcharakteristik haben, die den heute üblichen
Vorschriften bezüglich der Beleuchtungsstärken
und der Entblendung entspricht. Es wird auf die Norm DIN
EN 12464-1 verwiesen (siehe dort „Beleuchtung
von Arbeitsstätten in Innenräumen.”).
Reflektoren von Strahlern, die beispielsweise auch schwenkbar sein können,
sollen ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
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Zur
Erzielung vergleichsweise hoher Beleuchtungsstärken (Wirkungsgrade)
werden dabei hoch reflektierende Oberflächen für
die Downlight-Reflektoren verwendet. Die Erzielung höherer Wirkungsgrade
ist heute aufgrund der Energieeinsparverordnung ein sehr wichtiger
Aspekt im Hinblick auf die Möglichkeiten der Vermarktung
der Downlights. Die Reflektoren für die Downlights bestehen meist
aus Aluminium, welches mittels verschiedener Verfahren zur Erzielung
der hoch reflektierenden Oberfläche beschichtet wird. Grundsätzlich
kann man auch direkt Reinstaluminium als Ausgangsmaterial verwenden,
was jedoch aus Kostengründen oftmals ausscheidet. Üblich
ist es daher Aluminiumlegierungen mit einem weniger hohen Reinheitsgrad einzusetzen
und dann die Oberflächen durch Beschichtungsverfahren zu
veredeln. Eines der bekannten Verfahren ist das Eloxieren. Dabei
werden jedoch nur Reflexionsgrade im Bereich von etwa 75% bis 87%
erzielt. Vor etwa 15 Jahren wurden auch Verfahren entwickelt, mittels
derer es möglich ist, Aluminiumoberflächen durch
ein Mehrschichtsystem so zu veredeln, dass noch höhere
Lichtreflexionsgrade von über 90% möglich werden.
Derartige Materialien werden unter der Bezeichnung „Miro”® im Handel angeboten. Diesbezüglich
wird beispielsweise auf das Gebrauchsmuster 298 12 559 U1 der Fa.
Alanod Aluminium-Veredlung GmbH & Co.
und die dort genannten Druckschriften verwiesen. Nachteilig ist
jedoch, dass die so veredelten Werkstoffe sehr kostspielig sind,
da die Verfahren zur Herstellung dieser Oberflächen recht
aufwändig sind. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass
bei bestimmten Beschichtungsverfahren wie zum Beispiel dem Sputtern
bei rotationssymmetrischen Werkstücken Schattenflächen
durch ungleichmäßige Beschichtung entstehen können.
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Bei
rotationssymmetrischen Reflektoren für Leuchten geht man
nach dem Stand der Technik im Allgemeinen so vor, dass man das Flachmaterial durch
Verformungsverfahren wie Tiefziehen oder Drücken in die
gewünschte Form bringt. Diese Verformungsmethoden setzen
in der Regel eine minimale Materialstärke des Ausgangs-Flachmaterials
von in etwa 1 mm voraus. Bei Verarbeitung der genannten hochwertigen
Werkstoffe liegt hier bereits ein Kostengesichtspunkt. Vorteilhaft
wäre es, wenn man über Verfahren verfügen
würde, die einen Einsatz von dünneren Ausgangsmaterialien
(Tafeln, Coils) ermöglichen.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung ein. Ausgehend von der genannten
Problematik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
ein alternatives Verfahren zur Herstellung von rotatiossymmetrischen
etwa topfförmigen Leuchtenreflektoren mit einer hoch reflektierenden
Oberfläche der eingangs genannten Gattung zur Verfügung
zu stellen, welches es ermöglicht, Ausgangsmaterialien
mit geringerer Materialstärke einzusetzen und damit eine wirtschaftlichere
Herstellung der Reflektoren zulässt.
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Die
Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung
von rotatiossymmetrischen etwa topfförmigen Leuchtenreflektoren
mit einer hoch reflektierenden Oberfläche der eingangs
genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass man aus dem
Flachmaterial einen einer Abwicklung eines Rotationskörpers
entsprechenden Zuschnitt in Streifenform erstellt, diesen zu einem
Rotationskörper biegt und die Enden des Streifens miteinander
verbindet. Durch die erfindungsgemäße Lösung
wird das sonst übliche Umformverfahren wie Tiefziehen oder
Drücken des Flachmaterials umgangen. Dies hat den Vorteil,
dass die mit derartigen Umformverfahren verbundenen Einschränkungen
bei der erfindungsgemäßen Lösung entfallen.
Es kann beispielsweise ein Flachmaterial mit geringerer Materialstärke
als Ausgangsmaterial verwendet werden. Da die für hoch
reflektierende Oberflächen notwendigen Materialien sehr
kostspielig sind, wird hierdurch ein ganz erheblicher wirtschaftlicher
Vorteil erzielt. Auch ist es vorteilhaft, wenn man nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren von einem Flachmaterial ausgehen kann, welches bereits
die gewünschte hoch reflektierende Endoberfläche
aufweist, als wenn man zunächst ein Flachmaterial umformt
und nach dem Umformvorgang eine Beschichtung vornimmt, die zu einem
hoch reflektierenden Material führt. Zum Beispiel können
dann bei gewissen Beschichtungsverfahren (z. B. nach der Miro®-Methode) Schattenflächen
auf den Oberflächen der beschichteten Werkstücke
entstehen.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße
Verfahren mit wenigen einfachen Fertigungsschritten auskommt und
daher auch eine rationelle Serienfertigung ermöglicht.
Es ist zu bedenken, dass Reflektoren dieses Typs für Downlights und
dergleichen bei den Leuchtenherstellern in großen Stückzahlen
hergestellt werden, so dass Vereinfachungen im Fertigungsprozess
zu Zeitersparnis und großen Kostenvorteilen führen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Biegen des Reflektor-Grundkörpers
aus einem einer Abwicklung entsprechenden Zuschnitt wird hingegen
das Flachmaterial keinen zu hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt.
Man kann ein sehr dünnes Ausgangsmaterial verwenden, welches
bereits die hochwertige hoch reflektierende Endoberfläche
aufweist. Es genügt, wenn man wie üblich das zu
bearbeitende Flachmaterial in der Produktionsphase mit einer Schutzfolie
versieht, die dann abgezogen wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kommt insbesondere
für die Verarbeitung von Flachmaterial aus Aluminium oder
Aluminiumlegierungen in Betracht, welches an seiner Oberfläche
insbesondere durch eine ein- oder mehrschichtige Beschichtung hoch
reflektierend ausgebildet ist, beispielsweise kann das eingangs
genannte „Miro”® verwendet
werden.
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Vorzugsweise
geht man so vor, dass man aus einer Bahn oder Tafel eines Flachmaterials
den Zuschnitt erstellt, den Zuschnitt entsprechend der Form des
gewünschten Reflektor-Grundkörpers biegt und man
dann die beiden Enden des gebogenen Zuschnitts in Streifenform zum
Beispiel durch einen Klebevorgang miteinander verbindet. Man kann bevorzugt
den Zuschnitt in Streifenform so biegen, dass die beiden Enden auf
Stoß aneinander liegen und kann dann außenseitig
auf den Rotationskörper einen Streifen aus einem geeigneten
Werkstoff aufkleben, der beide Enden des Streifens überlappt
und diese miteinander verbindet. Es verbleibt bei dieser Vorgehensweise
nur eine minimale Stoßnaht auf der Innenseite (Sichtseite)
des Reflektors, die nicht erhaben ist und daher später
optisch kaum wahrgenommen wird.
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Als
Leuchtmittel werden bei Leuchten dieses Typs in der Regel Leuchtstofflampen
verwendet, insbesondere Kompaktleuchtstofflampen, die wenig Platz
beanspruchen und meist so angeordnet werden, dass sie in radialer
Richtung in den Reflektor hinein ragen. Die Vorschaltgeräte
werden üblicherweise außerhalb des Reflektors
untergebracht. Um eine solche Anordnung der Leuchtstofflampe zu
ermöglichen, ist es daher vorteilhaft, wenn gemäß einer
bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ein Fenster
in den Reflektor eingebracht wird, durch das die Lampe radial in
den Reflektor ragen kann. Dieses Fenster kann nach dem Biegen und
Kleben des Reflektors beispielsweise durch einen Stanzvorgang mit einem
Stempel eingebracht werden.
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Nach
dem Biegen des Zuschnitts ergibt sich zunächst die Grundform
des gewünschten Rotationskörpers, beispielsweise
kann dies die Form eines Kegelstumpfs sein. Aus lichttechnischen
Gründen ist es jedoch gegebenenfalls vorteilhaft, für
einen Reflektor eine Mantellinie zu wählen, die nicht entlang
einer Geraden verläuft, sondern entlang einer Kurvenlinie. Es
kann zum Beispiel ein etwa topfförmiger Rotationskörper
mit einer eher balligen Form vorteilhaft sein oder mit einer Mantellinie,
die wenigstens abschnittsweise etwa der Form eines Parabelastes folgt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung ist daher vorgesehen, dass man nach Ausbildung der Grundform
des Rotationskörpers durch Biegen aus dem Zuschnitt den
Rotationskörper in mindestens einem weiteren Verformungsschritt,
insbesondere in einem Prägevorgang noch weiter verformt.
Hier handelt es sich jedoch um eine eher geringfügige Verformung
zu dem genannten Zweck, verglichen mit einer Verformung wie sie bei
einem Umformprozess wie beispielsweise beim Tiefziehen oder Drücken
erfolgt. Dieser nachträgliche Verformungsschritt ist optional
und es handelt sich um eine „Feinverformung”,
während der eigentliche grundlegende Schritt der Formung
des Rotationskörpers aus dem Flachmaterial einfach durch
Biegen des Zuschnitts geschieht.
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Bei
einem solchen Prägevorgang kann man beispielsweise in die
Oberfläche des Rotationskörpers eine Facettenprägung
einbringt. Dies hat beispielsweise Vorteile hinsichtlich der lichttechnischen Eigenschaften
eines solchen Reflektors. Die Abbildung der Lampe im Reflektor kann
dadurch beispielsweise aufgelöst werden.
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Bei
den downlights, für die die erfindungsgemäßen
Reflektoren überwiegend Verwendung finden, handelt es sich
vorwiegend um Deckeneinbauleuchten. Für den Deckeneinbau
ist ein unterer Rand des Reflektors vorteilhaft, der im eingebauten
Zustand an der Unterseite der abgehängten Decke anliegt.
Eine bevorzugte konstruktive Lösungsvariante sieht daher
weiterhin vor, dass man in wenigstens einem nachfolgenden Schritt
an den Rotationskörper im unteren Randbereich einen Bördelring
anformt, um so diesen unteren Rand zu schaffen. Das Anformen eines
solchen Bördelrings ist ein einfacher Verfahrensschritt,
der sich auf gängigen herkömmlichen Maschinen
durchführen lässt. Alternativ dazu kann man aber
auch stattdessen einen Ring, beispielsweise einen etwa L-förmigen
Ring als separates Einzelteil herstellen und in einem nachfolgenden
Schritt über den unteren Randbereich des Rotationskörpers schieben,
wobei dieser L-Ring eine Aufnahme für den Randbereich des
Rotationskörpers aufweist und man den Ring an dem Rotationskörper
festlegt.
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Der
Rotationskörper des Downlight-Reflektors kann auch oberseitig
mit einem Deckel versehen werden, der als obere Abdeckung dient.
Dieser Deckel kann beispielsweise mit Lochbefestigungen oder Schlitzen
für die Befestigung versehen sein.
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Es
wurde bereits erwähnt, dass das erfindungsgemäße
Verfahren es erlaubt, ein Flachmaterial mit geringerer Materialstärke
als Ausgangsmaterial zu verwenden. Bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung
vorgesehen, dass man von einem Flachmaterial mit einer Materialstärke
von weniger als 1 mm, vorzugsweise von weniger als 0,8 mm, weiter
vorzugsweise von weniger als 0,6 mm, zum Beispiel bevorzugt 0,4
mm oder 0,3 mm oder weniger ausgeht und aus diesem den einer Abwicklung
des Rotationskörpers entsprechenden Zuschnitt erstellt.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein rotationssymmetrischer
etwa topfförmiger Downlight-Reflektor mit einer hoch reflektierenden
Oberfläche, welcher von einem metallischen Flachmaterial
ausgehend durch Verformung entsprechend der gewünschten
Form des Reflektors erhalten wurde, wobei der Reflektor in einem
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt
wurde, sowie eine Leuchte, die einen solchen Reflektor umfasst.
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Die
in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale betreffen
bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine
Ansicht eines Zuschnitts, der der Abwicklung des herzustellenden
Rotationskörpers entspricht;
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2 eine
Ansicht des Rotationskörpers nach dem Biegevorgang im Längsschnitt;
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2a eine
Draufsicht des Rotationskörpers von 2;
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3a eine
perspektivische Ansicht des Reflektors nach dem Biegevorgang;
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3b eine
entsprechende Ansicht wie in 3 nach
dem Klebevorgang;
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3c eine ähnliche
Ansicht nach dem Ausstanzen eines Fensters;
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3d eine ähnliche
Ansicht, die eine alternative Variante der Verbindung der Enden
nach dem Biegen zeigt;
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4 einen
Längsschnitt durch den Reflektor in einem späteren
Stadium des Verfahrens;
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4a eine
Detailansicht des Reflektors im unteren Bereich entsprechend einem
Ausschnitt von 4;
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5 einen
Längsschnitt eines fertigen Reflektors.
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Zunächst
wird auf die 1 Bezug genommen, die einen
Zuschnitt des Ausgangsmaterials zeigt, der einer Abwicklung des
herzustellenden Rotationskörpers entspricht. Man erkennt
in 1 den Zuschnitt 10, der aus einem Flachmaterial
wie beispielweise einer Tafel oder dergleichen aus Aluminium oder
einer Aluminiumlegierung erhältlich ist, wobei der Werkstoff
eine hoch reflektierende Oberfläche aufweist. Es wird der
benötigte Zuschnitt 10 beispielsweise ausgestanzt
aus einem Werkstoff, der mindestens an der späteren Sichtseite
quasi bereits die benötigte Endoberfläche aufweist,
wie zum Beispiel Miro”®.
Der Zuschnitt 10 wird begrenzt durch eine obere Kantenlinie 11,
die einer Kurvenlinie folgt, eine untere Kantenlinie 14,
die ebenfalls einer Kurvenlinie folgt, mit von der Linie der Kante 11 geringfügig
abweichendem Krümmungsradius. Weiter hat der Zuschnitt
eine erste gerade seitliche Kantenlinie 12 an seinem einen
Ende und eine zweite gerade seitliche Kantenlinie 13 an
seinem anderen Ende, wobei die Längen der beiden seitlichen
Kantenlinien 12 und 13 übereinstimmen.
Das verwendete Flachmaterial des Zuschnitts 10 ist recht
dünn, beispielsweise etwa im Bereich 0,4 bis 0,6 mm Materialstärke,
so dass es sich gut biegen lässt.
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Der
in 1 dargestellte Zuschnitt 10 wird nun
so gebogen, dass sich ein Rotationskörper 20 der
in den 2 und 3 dargestellten
Art ergibt, bei dem die beiden seitlichen Kantenlinien 12 und 13 des Zuschnitts
dann auf Stoß aneinander liegen. Es ergibt sich dann ein
Kegelstumpf, der oben begrenzt wird durch die Kantenlinie 11 und
unten begrenzt wird durch die Kantenlinie 14. Die Draufsicht
auf den kegelstumpfförmigen Rotationskörper 20 ist
in 2a dargestellt. Dieser Kegelstumpf entsteht folglich
in nur einem Biegeschritt aus dem Zuschnitt, ohne einen Umformprozess
im Sinne der herkömmlichen Umformverfahren wie Tiefziehen,
Drücken oder dergleichen, bei denen Spannungen im Werkstück
aufgebaut werden und es zu Festigkeitsänderungen kommt.
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Um
den als downlight-Reflektor dienenden Rotationskörper nach
oben hin abzuschließen, kann man wie in der 3a gezeigt
ist, einen tellerartigen Deckel 23 von oben auf den Rotationskörper 20 aufsetzen
und an diesem befestigen. Die Befestigung kann zum Beispiel über
Laschen 26 an dem Rotationskörper 20 erfolgen,
die in Schlitze 24 in dem Deckel 23 eingreifen.
Alternativ dazu können auch beispielsweise vorstehende
Bereiche wie Nocken 27 oder ähnliches oben an
dem Rotationskörper gebildet sein, die in Löcher 25 an
einem angeformten Ring des Deckels 23 eingreifen. Im befestigten
Zustand kann dieser Ring außen am Deckel den Rotationskörper
oben übergreifen.
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Die
Fixierung des Kegelstumpfs nach dem Biegen kann durch einen Klebefügeprozess
erfolgen. Eine erste Möglichkeit hierzu ist in der 3b dargestellt.
Der Zustand nach dem Biegen ist in 3a gezeigt.
Die beiden Kantenlinien 12 und 13 liegen auf Stoß aneinander.
Es wird nun ein beispielsweise etwa rechteckiger Streifen aus einem ähnlichen Werkstoff
(gegebenenfalls aus dem gleichen Material oder zumindest dem Grundmaterial
Aluminiumfolie) außen auf den Kegelstumpf geklebt, so dass
der Streifen 15 die beiden Enden des Zuschnitts jeweils über
eine gewisse Breite überdeckt und am besten so, dass die
Stoßlinie 16 etwa in der Mitte unter dem Streifen 15 verläuft.
Der Rotationskörper 20 nach dem Klebeschritt ist
in 3 b dargestellt.
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3d zeigt
eine mögliche Alternative, bei der man die beiden Enden
des Zuschnitts nicht auf Stoß aneinandergrenzen lässt,
sondern den Zuschnitt so weit biegt, dass sich die beiden Enden
etwas überlappen. In diesem Fall kann man ohne den zuvor
geschilderten Streifen 15 auskommen und beide Enden des
Zuschnitts unmittelbar miteinander verbinden, zum Beispiel durch
Verkleben. Der Überlappungsbereich ist in 3d mit
dem Bezugszeichen 28 bezeichnet.
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In
einem weiteren Arbeitsschritt, der in 3c gezeigt
ist, wird dann gegebenenfalls ein Fenster 17 in den Rotationskörper 20 gestanzt,
welches später bei dem Reflektor dazu dient, die Lampe von
außen hindurch in das Innere des Reflektors zu führen.
Dies kann beispielsweise mit einem Stempel erfolgen, insbesondere
in dem durch den aufgeklebten Streifen 15 verstärkten
Bereich oder auch an anderer Stelle. Der Rotationskörper 20 nach
dem Ausstanzen des Fensters 17 ist in 3c dargestellt.
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Es
wird nun nachfolgend auf die 4 und 4a und 5 Bezug
genommen. Der nach dem Biegeschritt erhaltene Rotationskörper 20 wie
er in 2 dargestellt ist, der die Form eines Kegelstumpfs
hat, wird bei einer möglichen Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem Prägeprozess nachträglich
noch etwas verformt, so dass die in 4 dargestellte
Form erhalten wird, bei der die Mantellinie 18 wie man
im Vergleich zu 2 erkennt nicht mehr geradlinig
verläuft, sondern in einer Kurvenlinie. Dies hat Vorteile
in Bezug auf die Charakteristik der Lichtabstrahlung des herzustellenden
Reflektors, worauf hier nicht näher eingegangen werden soll.
Da der Reflektor meist in eine abgehängte Decke eingebaut
wird, wird in diesen Fällen ein unterer nach außen
ragender Flansch benötigt, der dann im eingebauten Zustand
an der Unterseite der hier nicht dargestellten abgehängten
Decke zur Anlage kommt. Zur Erzeugung eines solchen unteren Flansches kann
man durch Bördeln einen Bördelring herstellen. Eine
Alternative dazu stellt die Verwendung eines etwa L-förmigen
Rings 19 dar, wie er in den 4 und 4a dargestellt
ist. Die vergrößerte Ansicht gemäß 4a zeigt
wie der L-förmige Ring 19, der eine Aufnahme 21 hat, über
das untere Ende der Wandung des Rotationskörpers 20 geschoben
wird, so dass der untere Rand des Reflektors von der Aufnahme 21 aufgenommen
wird. Der L-förmige Ring 19 kann damit beispielsweise
durch eine Klemmverbindung oder auch durch eine Klebeverbindung
an dem Reflektor gehalten werden. Der waagrechte Schenkel 22 des
L-förmigen Rings 19 bildet dann den erwähnten
Flansch für die Anlage an der abgehängten Decke
beim Einbau der Leuchte. Der fertige Reflektor mit montiertem L-Ring 19 (aber
ohne den Deckel) ist noch einmal in 5 dargestellt.
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- 10
- Zuschnitt
- 11
- Kantenlinie
- 12
- seitliche
Kantenlinie
- 13
- seitliche
Kantenlinie
- 14
- Kantenlinie
- 15
- Streifen
- 16
- Stoßlinie
- 17
- Fenster
- 18
- Mantellinie
- 19
- L-förmiger
Ring
- 20
- Rotationskörper
- 21
- Aufnahme
- 22
- waagerechter
Schenkel
- 23
- Deckel
- 24
- Schlitze
- 25
- Löcher
für Lochbefestigung
- 26
- Laschen
- 27
- Nocken
für Lochbefestigung
- 28
- Überlappung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Norm DIN EN
12464-1 [0002]