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Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte nach den Merkmalen des Anspruches 1.
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Leuchten mit herkömmlichen Glühbirnen, Halogenstrahlern, Leuchtstoff-Sparlampen etc. sind hinlänglich bekannt.
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Gegenwärtig erringen LED-Leuchten zunehmend größere Bedeutung. Einer ihrer wesentliche Vorteile ist, dass der Energieverbrauch unter Einsatz derartiger Leuchtmittel gegenüber herkömmlichen Lösungen weiter gesenkt werden kann. Gleichzeitig sind zwischenzeitlich auch Hochleistungs-LEDs bekannt, die einen gewünschten Bereich mit höherer Helligkeit ausleuchten können, und dies bei sehr langen Betriebszeiten.
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LED-Leuchten gehören zu den sogenannten Kalt-Strahlern. Das heißt durch die Lichtstrahlung selbst wird gegenüber herkömmlichen Lösungen keine relevante Energie- und Wärmemenge übertragen. Gleichwohl wird aber auch bei LED-Leuchten eine nicht zu vernachlässigende Wärme und Hitze erzeugt.
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Eine LED-Leuchte mit einem entsprechenden Leuchtenfeld ist grundsätzlich auch aus der
DE 10 2004 019 137 A1 bekanntgeworden. Sie umfasst eine aus Metall bestehende Leuchtenhalterung mit einer auf der Abstrahlseite der Leuchtenhalterung angeordneten Leiterplatine. Auf der Leiterplatine sind elektrisch angeschlossene LEDs vorgesehen. Ferner umfasst die Leuchte eine von der Leuchtenhalterung beabstandete und mit Lichtaustrittsöffnungen versehene Abdeckung. Ferner ist zwischen der Leiterplatine und der Abdeckung ein aus gut wärmeleitfähigem Materialien (Metall) bestehender Abstandshalter (Raster) vorgesehen, wobei über eine Befestigungseinrichtung die Abdeckung und die Leuchtenhalterung mit dem dazwischen befindlichen Raster aneinander befestigbar sind.
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Schließlich ist auch aus der
DE 201 16 022 U1 ein Leuchtenfeld zur Beleuchtung von Räumen mit einer Vielzahl von LEDs bekanntgeworden, wobei mehrere, insbesondere glaskörperfreie LEDs auf mindestens einer gemeinsamen Trägerplatine angeordnet sind und mindestens ein Reflektorkörper von mindestens einer gemeinsamen Trägerplatte vorgesehen ist, wobei der Reflektorkörper als mindestens ein Spritzgussteil ausgebildet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine LED-Leuchte zu schaffen bzw. weiterzubilden, die beispielsweise als Tisch-, Boden- oder Leselampe oder aber auch als Hänge-, Wand- oder Einbauleuchte etc. verwendet werden kann, ohne jegliche Beschränkung eingebaut, aufgestellt und/oder eingesetzt werden kann, und zwar mit einer verbesserten Wärme-Ableitung.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine konstruktive Lösung geschaffen, bei der eine LED-Leuchte ein üblicherweise rückwärtiges, die Leiterplatine mit den LED-Lämpchen aufnehmendes Gehäuse sowie eine abstrahlseitige Abdeckung oder Abdeckplatte umfasst, bei der entsprechende Durchbrüche eingearbeitet sind, durch die das Licht der dahintersitzenden LEDs in Strahlrichtung austreten kann. Um die Abdeckung oder Abdeckplatte auf der Lichtaustrittsseite so kühl zu halten, dass hier beispielsweise eine Folie angebracht werden kann, die beispielsweise einfarbig oder farbig gestaltet ist, mit oder ohne Farbmustern versehen sein kann, um auch gewisse Farb- und/oder Leuchteffekte und -gestaltungen zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß zusätzliche Maßnahmen vorgesehen, um sicherzustellen, dass die Abdeckung oder Abdeckplatte nicht so stark erwärmt wird, dass eine eventuell dort angebrachte Folie aufgrund der Wärmeentwicklung der LEDs beeinträchtigt oder beschädigt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist dazu ein spezifischer neuer Leuchtaufbau vorgesehen, der sicherstellt, dass die entstehende Abwärme der Hochleistungs-LEDs über eine metallische Gehäuseabdeckung (eventuell mit zusätzlich montierten Kühlkörpern bei höheren Leistungen etc.) auf der Rückseite und/oder den Seitenwänden oder Seitenwandabschnitten der Leuchte abgeführt wird. Dabei ist ferner vorgesehen, dass die auf der Abstrahlseite befindliche Abdeckung oder Abdeckplatte, insbesondere eine metallische und dadurch an sich wärmeleitfähige Abdeckung oder Abdeckplatte thermisch von dem weiteren Leuchtenaufbau so entkoppelt ist, dass die von den LEDs erzeugte Wärme nicht auf die Abdeckung oder Abdeckplatte übertragen werden kann.
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Dies wird letztlich durch einen sandwichartigen Aufbau realisiert, bei welchem Abstandshalter zwischen der Abdeckung bzw. Abdeckplatte auf der einen Seite und der eher rückwärtigen Gehäuseanordnung andererseits gebildet und/oder vorgesehen sind, und zwar unter Einsatz von schlecht wärmeleitfähigen Materialien, insbesondere Kunststoff oder anderen Wärmeisolatoren.
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Somit ist es im Rahmen der Erfindung möglich, beispielsweise die abstrahlseitige Abdeckung oder Abdeckplatte auch mit nicht-temperaturfesten Lacken zu versehen, also zu lackieren oder dort kaschierte Materialien, insbesondere durchsichtige oder durchschimmernde kaschierte Materialien aufzubringen, aufzukleben, um gewisse Licht- und/oder Farbeffekte zu realisieren oder hier beispielsweise eine Folie aufzukleben und/oder zu befestigen. All diese Lichteffekte erzeugenden Maßnahmen, beispielsweise in Form des aufgetragenen Lackes, einer aufgeklebten Folie etc. könnten ansonsten bei einer übermäßigen Hitzeentwicklung beeinträchtigt oder zerstört werden. Dem beugt die Erfindung durch die geschilderten Maßnahmen vor.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen
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1: eine schematische räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Leuchte; und
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2: eine schematische Querschnittsdarstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 1.
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In 1 ist die LED-Leuchte in räumlicher Darstellung und in 2 in einer Querschnittsdarstellung gezeigt. Sie umfasst ein eher rückwärtiges Gehäuse 1, welches nachfolgend auch als Leuchtengehäuse oder Leuchtenhalterung bezeichnet wird. Dieses Leuchtengehäuse oder diese Leuchtenhalterung ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eher boxenförmig gestaltet, weist also einen rückwärtigen Boden 1a (beispielsweise in Form einer rückwärtigen Bodenplatte 1a') und eine umlaufende Begrenzungswand 1b auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das so gebildete Gehäuse mit dem Boden 1a und der umlaufenden Begrenzung 1b einstückig ausgebildet und besteht aus gut wärmeleitfähigen Materialien, insbesondere Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise aus Aluminium, Stahl, Edelstahl, Buntmetall oder ähnlichen Metalle. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Leuchtengehäuse in Draufsicht nach Art einer viereckigen quadratischen Box gestaltet. Die Form dieses Gehäuses kann beliebig sein. Die Form des Gehäuses kann beispielsweise eine umlaufende Begrenzungswand umfassen, und zwar mit einer Vielzahl von winklig zueinander ausgerichteten Wandabschnitten, die ingesamt eine n-polygonale Begrenzungswand ergeben. Ebenso kann das Gehäuse aber auch eine kreisförmige, ovalförmige, sternförmige etc. oder ansonsten beliebig gestaltete Begrenzungswand 1b umfassen, die teilweise auch in voneinander getrennten Wandabschnitten gegliedert ist. Beschränkungen bestehen insoweit nicht.
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Im Inneren 5 des sogebildeten Leuchtengehäuses, das heißt allgemein der sogebildeten Leuchtenhalterung 1 ist eine Leiterplatine 7 in der Regel parallel zum Boden 1a verlaufend angeordnet. Auf der in Abstrahlrichtung 3a liegenden Seite sind im gezeigten Ausführungsbeispiel vier LEDs angeordnet, die über eine nicht näher gezeigte Stromversorgung mit elektrischer Leistung versorgt werden, üblicherweise über einen ebenfalls nicht näher gezeigten Schalter. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Leistungs-LEDs 9 verwendet worden, sogenannte Power-LEDs, die in zwei Reihen und Spalten angeordnet sind. Ebenso können aber auch Anordnungen geschaffen werden, die beispielsweise neun LEDs umfassen (wobei z. B. jeweils drei LEDs in drei Reihen und drei Spalten schachbrettmusterartig zueinander angeordnet sind). Beliebige andere Anordnungen in vier Reihen und vier Spalten, fünf Reihen und fünf Spalten etc. sind möglich, ebenso wie auch abweichende Gestaltungsformen mit einer Vielzahl von LEDs, die nur in einer Reihe oder auf geschwungenen Bahnen angeordnet sind etc. Hier können beliebigste Leuchtenformen konstruiert und eingesetzt werden. Beschränkungen im Hinblick auf die Formgebung und Anzahl der verwendeten LEDs bestehen nicht.
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In Abstrahlrichtung 3a versetzt liegend zum Boden 1a ist eine frontseitige Abdeckung oder Abdeckplatte 11 vorgesehen, die quasi als Verschlussdeckel für das Leuchtengehäuse 1 dient.
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Innerhalb dieser Abdeckung oder Abdeckplatte 11 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Lichtaustrittsöffnungen 13 oder vier Lichtaustrittsdurchbrüche 13 eingebracht, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als quadratische Öffnungen gestaltet sind. Auch hier können diese Öffnungen rechteckförmig, n-polygonal, kreisförmig, elliptisch oder mit beliebigen kurvigen Austrittsöffnungen gestaltet sein.
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Zwischen der Abdeckung 11 und dem rückwärtig liegenden Boden 1a sind Abstandshalter 15 angeordnet, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form von Reflektoren 15'. In anderen Worten sind diese Abstandshalter 15 bevorzugt trichterförmig gestaltet, im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Art einer vierseitigen Pyramide mit von der jeweils rückwärtig angeordneten LED 9 in Abstrahlrichtung nach vorne divergierenden Seitenwänden 15a. Somit bilden diese nach Art eines in Abstrahlrichtung divergierenden Kanals gebildeten Reflektoren 15' eine LED-seitige Öffnung 15'a und eine Lichtaustrittsseitige-Öffnung 15'b, die in der Regel einen größeren Querschnitt aufweist, als die erste Öffnung 15'a. Im Bereich der kleineren Öffnung 15'a sitzt dann die jeweilige LED 9.
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Diese Abstandshalter 15 stützen sich rückwärtig beispielweise direkt oder mittelbar auf der Leitplatine 7 ab. Frontseitig in ihrem Öffnungsbereich stützen sich die Abstandshalter 15 auf der Rückseite der Abdeckung 11 im Randbereich zu den Lichtaustrittsöffnungen 13 ab.
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Um die Lichtwirkung der Leuchte zu verbessern, sind die Reflektoren 15' mit einer silberfarbenen, metallisierenden, bedampften und/oder möglichst gut reflektierenden Oberflächenschicht versehen. Gleichwohl bestehen die Abstandshalter 15 aus schlecht oder überwiegend aus schlecht wärmeleitfähigen Materialien, beispielsweise Kunststoff.
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Der gesamte Aufbau ist sandwichartig derart, dass die Abdeckung 11, das heißt die Abdeckplatte 11, die im Abstand dazu vorgesehene Bodeneinrichtung 1a des Leuchtengehäuses und die dazwischen befindlichen Abstandshalter 15 in Form der Reflektoren 15' (die sich bevorzugt auf der rückwärtigen Seite auf der Leiterplatine 7 abstützen, die sich wiederum auf der Innenseite des Bodens 1a abstützt) mittels einer Befestigungseinrichtung 19 fest miteinander verbunden sind.
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Diese Befestigungseinrichtung 19 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer eingedrehten Befestigungsschraube 19a, die so lang bemessen ist, dass sie durch eine zentrale Bohrung in dem rückwärtigen Boden 1a des Leuchtengehäuses 1, eine damit fluchtende Bohrung in der Leiterplatine 7 bis in das Innere 5 des Leuchtengehäuses 1 eingeschoben und mit ihrem freien Ende in ein Innengewinde eines Befestigungsansatzes 11a eingedreht werden kann. Dieser Befestigungsansatz 11a kann beispielsweise auch aus Metall bestehen und mit der rückwärtigen Seite der Abdeckung oder Abdeckplatte 11 fest verbunden sein, beispielsweise verschweißt, verlötet etc. Dabei wird der Schraubenschaft 19a so weit in den Befestigungsansatz 11a eingedreht, bis der Schraubenkopf 19b auf der Rückseite des Bodens 1a, also des Leuchtengehäuses 1 anliegt. Alternativ dazu könnte die Schraube auch ohne die erwähnte separate Befestigungseinrichtung 11a realisiert sein, wenn beispielsweise ein entsprechendes Innengewinde in der Abdeckplatte 11 selbst vorgesehen ist, oder die Schraube auch durch eine dort eingebrachte Bohrung so übersteht, dass auf der Außenseite der Abdeckplatte eine Mutter aufgedreht oder umgekehrt die Schraube mit ihrem Schraubenkopf von der Abdeckplatte her über entsprechenden Bohrungen so in die gesamte Anordnung eingesteckt werden kann, dass sie in ein entsprechendes Innengewinde im Boden 1a eingedreht oder über eine auf der Rückseite des Leuchtengehäuses also auf der Rückseite des Bodens 1a, mittels einer Mutter fixiert werden kann.
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Wird eine größere LED-Leuchte konzipiert, können derartige Befestigungseinrichtungen unter Verwendung der erläuterten Befestigungsschraube 19a auch mehrfach vorgesehen sein, so dass die Abdeckplatte nicht nur durch eine derartige Befestigungseinrichtung sondern beispielsweise durch zwei versetzt zueinander liegenden Befestigungseinrichtungen, drei derartigen Befestigungseinrichtungen etc. mit den Leuchtengehäuse fest verbunden sein.
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Wie insbesondere aus der Querschnittsdarstellung gemäß 2 auch zu ersehen ist, ist die axiale Länge der Abstandshalter 15, das heißt die Höhe dieser als Reflektoren 15' ausgebildeten Abstandshalter 15 größer als das freie Innenmaß vom Boden 1a bis zum umlaufenden Rand 1b des Leuchtengehäuses, im vorliegenden Falle größer als der Abstand zwischen der in Abstrahlrichtung 3a weisenden Oberseite der Leiterplatine 7 und dem umlaufenden Rand 1b des Leuchtengehäuses. Durch diese Anordnung wird dann ein Abstandsspalt 23 gebildet, und zwar zwischen dem umlaufenden Rand 1b des Leuchtengehäuses 1 und dem benachbart dazu liegenden Rand 11b der Abdeckung oder Abdeckplatte 11.
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Auch wenn die Abdeckung oder Abdeckplatte 11 aus gut wärmeleitfähigen Materialien gebildet ist, insbesondere Metall oder einer Metalllegierung etc. wird dadurch sichergestellt, dass durch die als Abstandshalter dienenden schlecht wärmeleitfähigen Reflektoren 15' von der rückwärtigen Seite her im relevanten Maße keine Wärme von den leuchtenden LEDs zur Abdeckung 11 fließen kann.
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Auch dann, wenn die erwähnte Befestigungseinrichtung 19 mit der Befestigungsschraube 19a aus Metall bestehen sollte, hierdurch also eine Metallbrücke von dem rückwärtigen Gehäuse 1 zu der Abdeckung 11 geschaffen ist, so wäre dieser Materialquerschnitt der Befestigungseinrichtung 19 so klein, dass hierüber kein relevanter Wärmetransport zur Abdeckung 11 zu verzeichnen wäre.
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Bei einer derartigen Ausführung der LED-Leuchte wird also die entstehende Abwärme der Hochleistungs-LEDs über die metallische Gehäuseabdeckung auf der Rückseite abgeführt, da die nach vorne weisende und in Abstrahlrichtung liegende Abdeckung oder Abdeckplatte 11 von der Wärme abführenden Gehäuserückseite mit dem zugehörigen Boden 1a völlig entkoppelt ist. Durch diesen Aufbau ist es dann möglich, eine aufkaschierte Materialschicht beispielsweise in Form einer Dekor-Folie oder dergleichen anzubringen, aufzukleben oder in sonstiger Weise zu befestigen und/oder nicht-temperaturfeste Lacke zur Designgestaltung anzubringen und damit die Leuchte insgesamt zu veredeln. Diese aufkaschierten Materialien oder die Dekor-Folien können zur Farbgestaltung unterschiedlich eingefärbt, und zwar einfarbig oder auch mit Mustern versehen sein, um interessante Lichteffekte zu erzeugen.
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Bei einem derartigen Aufbau erreicht eine aufkaschierte Materialschicht oder Platte und/oder eine verwendete Dekor-Folie und/oder ein verwendeter nicht-temperaturbeständiger Lack maximal nur die Umgebungstemperatur, also in etwa die Raumtemperatur, oder eine nur geringfügig darüber liegende Temperatur, was für die aufgebrachten Lacke oder die Dekor-Maßnahmen völlig unschädlich ist.
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Um den Wärmeabtransport zur rückwärtigen und/oder zur Seite der Leuchte hin noch zu verbessern, kann beispielsweise zwischen der Leiterplatine 7 und der angrenzenden Bodenplatte 1a' ein Wärmeleitmedium 31 vorgesehen sein, und zwar in schichtförmiger Ausgestaltung. Dieses Wärmeleitmedium 31 kann beispielsweise aus einer Wärmeleitfolie oder einer Wärmeleitpaste oder dergleichen bestehen. Dabei sollte die Rückseite der Leiterplatine 7 und die angrenzende Fläche des Boden 1a sich möglichst vollflächig berühren, entweder direkt oder unter Zwischenschaltung der Wärmeleitfolie in möglichst vollflächigen Kontakt zueinander stehen, um einen guten Wärmeabtransport zur Rückseite des Leuchtgehäuses hin zu ermöglichen.
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Die Leiterplatine 7 selbst kann dabei aus herkömmlichen Leiterplatinenmaterial gebildet sein, beispielweise aus FR4-Material bestehen oder in Form einer Metallkern-Leiterplatine oder einer Keramik-Leiterplatine gebildet sein, auch unter Verwendung noch anderer Materialien.
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Sollten beispielsweise noch sehr viel mehr LEDs verwendet werden, beispielsweise sechzehn oder fünfundzwanzig LEDs, die unter Umständen in einer quadratischen Form schachbrettmusterartig angeordnet sind, könnte vorgesehen sein, dass das Leuchtengehäuse selbst als Kühlkörper ausgestaltet ist, also mit insbesondere rückwärtigen und/oder an den Seitenwänden 1b vorstehenden Rippen oder sonstigen Kühleinrichtungen. Genauso kann ein separater Kühlkörper auf das Kühlgehäuse aufgesetzt, mit diesem verbunden werden etc., gegebenenfalls ebenfalls unter Zwischenschaltung von gut leitfähigen Materialien, insbesondere Klebematerialien.
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Die erwähnte metallische Abdeckplatte kann beispielsweise aus Aluminium, Stahl, Edelstahl, Buntmetalle oder ähnlichen Metalle gestaltet sein.
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Die erwähnten Kunststoffreflektoren 15' dienen wie erläutert als Abstandshalter. Ebenso möglich wäre auch, dass von den Reflektoren 15' getrennt separate Abstandshalter vorgesehen sind, so dass die Reflektoren nicht oder nicht alle auch als Abstandselemente dienen.
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Im Rahmen der Erfindung können normale LEDs, Hochleistungs-LEDs, das heißt sogenannte Power-LEDs oder High-Power-LEDs mit 1 Watt, 2 Watt, 3 Watt etc. bis zu 100 Watt Leistung und mehr eingesetzt werden, wobei LEDs mit 100 Watt gegenwärtig die Obergrenze der leistungsfähigsten LEDs darstellt. Die Entwicklungen gehen aber hin zu noch leistungsfähigeren LEDs. All solche LEDs können im Rahmen der Erfindung für die erläuterten Leuchten grundsätzlich verwendet werden.
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Soll die so aufgebaute und geschilderte LED-Leuchte beispielsweise als Deckenleuchte in einer abgehängten Decke eingebaut werden, kann sie wie an sich bekannt ist, mit zwei gegenüberliegenden Federeinrichtungen (Einbaufedern) verbunden sein, die in eine entsprechende Ausnehmung in der abgehängten Decke hindurchgeführt werden kann und sich dann durch die Federkraftvorspannung auf der Rückseite der abgehängten Decke anlehnen und die Leuchte mit ihrem umlaufenden Rand an der Deckenunterseite angedrückt halten. Es wird insoweit auf bekannte Lösungen verwiesen. Ansonsten können die so gebildeten Leuchten über ihr Leuchtengehäuse an einer Standeinrichtung oder einem Leuchtenfuß angebracht werden, wenn die Leuchte als im Raum frei aufzustellende Leuchte verwendet werden soll. Beschränkungen bestehen insoweit nicht.
