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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere zur Anordnung in einer vibrationsstarken Umgebung, mit einem Halteteil, einem Fixierteil, einem lichtleitenden Element, das zwischen dem Halteteil und dem Fixierteil eingeklemmt ist, und einer Auflage, die wenigstens zwischen einem Teil des Halteteils und dem lichtleitenden Element flächig angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Leuchtenanordnung mit einer solchen Leuchte sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Leuchte oder Leuchtenanordnung.
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Lichtleitende Elemente können kostengünstig und flexibel zur Beleuchtung von verschiedenen Geräten, insbesondere Bedienkonsolen, aber auch für optische Orientierungshilfen und Anzeigeelemente eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist ihr Einsatz dort, wo häufig wechselnde Beleuchtungsverhältnisse auftreten. Dabei sind aus dem Stand der Technik verschiedene Einbettungen für solche lichtleitende Elemente bekannt, um beispielsweise einen verlegten Lichtleiter vor Beschädigung durch Außeneinflüsse zu schützen oder störende Vibrationen von nicht ausreichend fixierten Lichtleitern zu unterdrücken.
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Die
US 6,523,986 B1 beschreibt eine Markierungsleuchte für Fußböden oder Verkehrswege, bei der ein lichtleitendes Element in einer U-förmigen Einbettung gehalten wird, die in einer Nut in einer Bodenleiste verlegt und mit einem durchscheinenden Schutz abgedeckt werden kann. Die
US 7,347,606 B1 beschreibt ein ähnliches Lichtstrang-System, bei dem die lichtleitenden Elemente in einer Nut widerstandsfähig gepolstert werden und optional mit einer transparenten Abdeckung gegen mögliche Beschädigungen geschützt werden.
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Insbesondere werden lichtleitende Elemente in Fahrzeugen zur Beleuchtung von Anzeigeflächen oder des Fahrzeuginnenraums verwendet. Die
DE 297 16 013 U1 beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge, bei der ein Lichtleiter an seiner der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden Seite eine zweite als Lichteinkoppelfläche ausgebildete Stirnfläche aufweist, wobei der Abstand zwischen Lichtaustrittsfläche und reflektierender Fläche in Längsrichtung sich von den Stirnflächen zur Mitte hin verringert. Dadurch wird eine gleichmäßige Beleuchtung mit ausreichender Intensität erzielt.
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Die
US 6,152,586 beschreibt ein Beleuchtungssystem für Frachträume, bei dem Lichtstränge in einer Nut mit einer Haltevorrichtung schnell installiert werden können. Die Innenseite der Nut kann zur Erhöhung der Leuchtkraft reflektierend sein, z. B. indem eine metallische Schicht aufgebracht wird.
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In der
WO 2007/047304 A1 wird ein Verfahren zur Fixierung von lichtleitenden Elementen insbesondere für automobile Anwendungen beschrieben. Um einerseits den ästhetischen Eindruck zu verbessern, andererseits Beschädigungen durch Fahrzeugvibrationen vorzubeugen, werden die lichtleitenden Elemente in einem verlegbaren U-förmigen Längsprofil formschlüssig oder mittels Widerhaken fest eingebettet, wobei das U-förmige Längsprofil seinerseits formschlüssig oder mittels Widerhaken in Aussparungen der Fahrzeuginnenverkleidung befestigt werden kann.
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Nachteilig hat sich bei aus dem Stand der Technik bekannten Leuchtenanordnungen herausgestellt, dass die Maßnahmen zur Fixierung, die wegen der auftretenden Vibrationen notwendig sind, zu Lichtverlusten führen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchte und eine Leuchtenanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei denen ein freies Mitschwingen und quietschende oder klappernde Geräusche des lichtleitenden Elements unterdrückt werden, um für den Einsatz in vibrationsstarker Umgebung geeignet zu sein, und bei denen Lichtverluste so gering wie möglich gehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Leuchtenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Leuchte ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage eine Aufnahme aus einem harten Material umfasst, die das lichtleitende Element berührt, und eine elastische Schicht umfasst, die zwischen der Aufnahme und dem Halteteil angeordnet ist. Die leicht unter Spannung gesetzte elastische Schicht, die insbesondere aus einem weichen Material besteht, absorbiert die in der vibrationsstarken Umgebung auftretenden Vibrationen und stellt dabei die Rückstellkraft bereit, die das Einklemmen des lichtleitenden Elements zwischen dem Halteteil und dem Fixierteil bewirkt. Dies trägt zur Unterdrückung von durch freies Mitschwingen des lichtleitenden Elements erzeugten Geräuschen bei. Die Aufnahme aus einem harten Material bewirkt dabei, dass die Berührfläche der Auflage mit dem lichtleitenden Element klein gehalten werden kann. Es wird also verhindert, dass das eingeklemmte lichtleitende Element selber in der weichen elastischen Schicht einsinkt, sondern stattdessen die Unterseite der Aufnahme in der elastischen Schicht einsinkt. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Lichtverluste, die dadurch hervorgerufen werden, dass das lichtleitende Element Berührflächen aufweist, so gering wie möglich gehalten werden.
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Die Spezifikation der Eigenschaften „hart” und „weich” der Materialien der Aufnahme und der elastischen Schicht ergeben sich somit aus diesem zu erzielenden Effekt. Die elastische Schicht muss so weich sein, dass das lichtleitende Element zwischen der Aufnahme und dem Fixierteil bei gegebenem Andruck nicht wegrutschen kann. Der benötigte Andruck hängt dabei von der Stärke der zu erwartenden Vibrationen ab. Die elastische Schicht ist beispielsweise aus Gummi oder einem elastischen Material mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften hergestellt. Die Aufnahme muss so hart sein, dass bei gegebenem Andruck sich die Berührfläche zwischen der Aufnahme und dem lichtleitenden Element weniger vergrößert als ohne diese Aufnahme, das heißt, dass die Veränderung der Berührfläche beim Einklemmen des lichtleitenden Elements kleiner ist gegenüber einem Einklemmen ohne Verwendung einer Aufnahme aus diesem harten Material. Die Berührfläche verändert sich insbesondere beim Einklemmen des lichtleitenden Elements im Wesentlichen überhaupt nicht oder nur sehr wenig. Die Aufnahme ist beispielsweise aus einem Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat gefertigt. Um sicherzustellen, dass auch die Berührfläche zwischen dem lichtleitenden Element und dem Fixierteil durch das Einklemmen wenig oder gar nicht verändert wird, ist auch das Fixierteil aus einem solchen harten Material gefertigt.
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Die Aufnahme ist entweder lückenlos oder mit Lücken in Längsrichtung des lichtleitenden Elements ausgestaltet. Sie ist beispielsweise eine lückenlose Schiene, die auf der elastischen Schicht angeordnet ist. Sie kann Aussparungen in Längsrichtung aufweisen, durch die andere flache Bauteile oder Zuleitungen verlegt werden können. Vorteilhafterweise ist die Aufnahme derart ausgestaltet, dass die darunter liegende elastische Schicht das lichtleitende Element an keiner Stelle berührt.
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Das lichtleitende Element wird auch als Lichtwellenleiter bezeichnet und kann beispielsweise als Glasfaserkabel ausgestaltet sein. Es kann aber auch aus anderen Materialien, die zum Leiten von Licht geeignet sind, bestehen.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchte ist das Halteteil als Nut ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass das lichtleitende Element von der Nut aufgenommen werden kann und einfach zwischen dem Nutboden und dem Fixierteil, das an der Nutwand angeordnet ist, eingeklemmt werden kann. Das Einklemmen kann aber auch über andere, weiter unten beschriebene Anordnungen erfolgen.
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Das Fixierteil ist beispielsweise als Lichtscheibe ausgebildet. Diese kann das lichtleitende Element teilweise oder vollständig überdecken und es kann hierdurch aus dem lichtleitenden Element emittiertes Licht hindurchtreten. Die Lichtscheibe bietet dem lichtleitenden Element einerseits mechanischen Schutz gegenüber Einwirkungen von Außen und kann andererseits auch ästhetische Aufgaben erfüllen. Falls das Halteteil als Nut ausgestaltet ist, kann alternativ das Fixierteil auch als über die Öffnung der Nut überstehende Rastnasen entlang den offenen Enden der Nut ausgebildet sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchte ist die Aufnahme als eine Aufnahmerinne ausgestaltet, die eine zum lichtleitenden Element gerichtete Krümmung in Querrichtung aufweist, deren Krümmungsradius größer als der des lichtleitenden Elements in Querrichtung ist. Alternativ oder auch zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Lichtscheibe eine zum lichtleitenden Element gerichtete Krümmung in Querrichtung aufweist, deren Krümmungsradius größer als der des lichtleitenden Elements in Querrichtung ist. Dadurch wird das lichtleitende Element auf der Aufnahme und/oder unterhalb der Lichtscheibe zentriert, was einerseits sein seitliches Wegrutschen verhindert. Insbesondere wenn sowohl die Aufnahme als auch die Lichtscheibe auf diese Weise gekrümmt sind, wird des Weiteren ein geringerer Andruck beim Einklemmen benötigt, weil das lichtleitende Element durch die geometrische Anordnung in Position gehalten wird und die Rückstellkraft in die Zentralposition umso höher wird, je weiter sich das lichtleitende Element aus dieser Zentralposition entfernt. Ein geringerer Andruck hat den Vorteil, dass die Berührfläche zwischen dem lichtleitenden Element einerseits und der Aufnahme und dem Fixierteil andererseits noch weiter reduziert werden kann.
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Ferner sollte die Materialwahl und die Krümmung der Aufnahme auf die zu unterdrückenden Vibrationen und die Stärke des zu erzielenden Effekts zur Reduzierung der Berührfläche abgestimmt werden. Die verschiedenen Parameter werden erfindungsgemäß so aufeinander abgestimmt, dass unter Beibehaltung der Vibrationsdämpfung eine Reduzierung der Berührfläche erreicht wird.
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Die erfindungsgemäße Leuchtenanordnung umfasst ein tragendes Bauteil und eine erfindungsgemäße Leuchte, wobei das lichtleitende Element mittels einer Schweißverbindung von dem Halteteil und/oder dem Fixierteil mit dem tragenden Bauteil eingeklemmt ist.
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Das lichtleitende Element ist beispielsweise in einer Nut eingebettet, die seitlich neben dem tragenden Bauteil angeordnet wird und von einer Lichtscheibe abgedeckt wird, die an der äußeren, von dem tragenden Bauteil abgewandten Nutwand befestigt ist. Die Lichtscheibe wird nun an die dem Bauteil zugewandte Nutwand gedrückt, wodurch das darunter liegende lichtleitende Element zwischen Lichtscheibe und Aufnahme eingeklemmt wird, und anschließend wird die Lichtscheibe und die Nutwand an das tragende Bauteil geführt und mit diesem unter Beibehaltung des leichten Andrucks mittels einer Schweißverbindung verbunden.
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Alternativ kann die erfindungsgemäße Leuchte auch in einem Zwischenraum eines tragenden Bauteils angeordnet werden und das Fixierteil und das Halteteil, das beispielsweise nur als flache Platte ausgestaltet ist, können beidseitig mit dem tragenden Bauteil unter dem oben beschriebenen Andruck verschweißt werden.
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Das tragende Bauteil gehört z. B. zu einem Lautsprecher, einem Bildschirm oder einer Bedienkonsole. Insbesondere erzeugen Lautsprecher bei der Abgabe von Schall eigene Vibrationen, deren Auswirkungen auf das lichtleitende Element durch die erfindungsgemäße Leuchtenanordnung wirksam unterdrückt werden können. Ein solches tragendes Bauteil gehört typischerweise zu einer Fahrzeuginneneinrichtung, beispielsweise zu einem in der Innenverkleidung des Fahrzeugs integrierten Lautsprecher.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Fahrzeug mit einer solchen erfindungsgemäßen Leuchte oder Leuchtenanordnung ausgestattet.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
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1a zeigt eine Anordnung eines lichtleitenden Elements auf einer gekrümmten Aufnahme, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchte verbaut wird,
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1b zeigt schematisch die aus dem Einklemmen resultierenden Sektoren im Querschnitt des lichtleitenden Elements, in denen das lichtleitende Element die Auflage und das Fixierteil berührt, nach dem Stand der Technik,
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1c zeigt schematisch die aus dem Einklemmen resultierenden Sektoren im Querschnitt des lichtleitenden Elements, in denen das lichtleitende Element die Auflage und das Fixierteil berührt, gemäß dem der Erfindung zugrunde liegenden Prinzip mit einer Aufnahme aus einem harten Material,
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2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchte und
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3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchte in einer erfindungsgemäßen Leuchtenanordnung.
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In der 1a ist eine Anordnung eines lichtleitenden Elements 9 auf einer gekrümmten Aufnahme 7 dargestellt, wie sie in den weiter unten genannten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Leuchte verbaut sind. Durch den größeren Krümmungskreis 11b der Aufnahme 7 gegenüber dem Krümmungskreis 11a des zylinderförmigen lichtleitenden Elements 9, kann einerseits das lichtleitende Element 9 wirkungsvoll in der Mittelposition der rinnenförmigen, harten Aufnahme 7 gehalten werden und gleichzeitig die Berührfläche 10 klein gehalten werden.
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Das zugrunde liegende Prinzip der Erfindung ist schematisch in den 1b und 1c im Querschnitt durch das lichtleitende Element 9 dargestellt. Nach dem Stand der Technik gemäß der 1b wird ein lichtleitendes Element 9 direkt zwischen einer polsternden, elastischen Schicht 8 und einer geraden Lichtscheibe 5 eingeklemmt. Durch den ausgeübten Andruck F wird das lichtleitende Element 9 tief in das weiche Material der elastischen Schicht 8 hineingedrückt, wodurch sich die Berührfläche zur elastischen Schicht 8 drastisch erhöht. Um ferner ein seitliches Wegrutschen des lichtleitenden Elements 9 an der Berührfläche zur Lichtscheibe 5 zu vermeiden, muss darüber hinaus ein relativ hoher Andruck vorgesehen werden, was ein weiteres Eindringen des lichtleitenden Elements 9 in die elastische Schicht 8 und damit eine weitere Vergrößerung der Berührflächen, die hier als berührende Oberflächen der Sektoren 12a und 12b angedeutet sind, nach sich zieht.
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Durch die erfindungsgemäße Leuchte gemäß der 1c wird ein lichtleitendes Element 9 nicht direkt zwischen einer polsternden, elastischen Schicht 8 und einer geraden Lichtscheibe 5 eingeklemmt, sondern liegt auf einer dazwischen liegenden Aufnahme 7 aus einem harten Material. Durch den ausgeübten Andruck wird nicht das lichtleitende Element 9 tief in das weiche Material der elastischen Schicht 8 hineingedrückt, sondern die Aufnahme 7, wodurch die Berührfläche des lichtleitenden Elements 9 überhaupt nicht oder nur wenig erhöht wird. Auch ist nun ein niedrigerer Andruck ausreichend, da ein seitliches Wegrutschen durch die in Querrichtung gekrümmte Lichtscheibe 5 erschwert wird. Die Berührflächen, die hier als berührende Sektoren 12c und 12d angedeutet sind, können klein gehalten werden, wodurch ein Beitrag zur Reduktion von unerwünschte Lichtauskopplungen oder Interferenzen an diesen Berührflächen geliefert werden kann.
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In der 2 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchte 1 dargestellt. Auf dem als Halteteil 3 ausgebildeten Innenboden einer Nut 4, die typischerweise aus einem schweißfähigen Kunststoff hergestellt ist, ist eine elastische Schicht 8 aus Gummi angebracht. Auf dieser elastischen Schicht 8 verläuft in der Nut 4 eine rinnenförmige, in Querrichtung an den Enden leicht nach oben gekrümmte konkave Aufnahme 7, die aus Polycarbonat oder einem Kunststoff mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften gefertigt ist. Ein lichtleitendes Element 9, z. B. ein Glasfaserkabel, ist auf der Aufnahme 7 derart zentriert angeordnet, dass es die Aufnahme 7 in dem tiefsten Punkt der Krümmung entlang einer schmalen Berührfläche 10 in Längsrichtung der Nut berührt. Entlang den offenen Enden der Nut 4 sind Rastnasen 6 ausgebildet, die leicht über die Öffnung der Nut 4 überstehen. Die Rastnasen 6 sind aus einem harten Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat hergestellt.
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Bei der Herstellung der Leuchte 1 wird das lichtleitende Element 9 unter leichtem Druck zwischen der Nut 4 und den Rastnasen 6 eingeklemmt. Das lichtleitende Element 9 wird dabei unter leichtem Andruck in die Nut 4 gedrückt und die Rastnasen 6 werden anschließend unter Beibehalten dieses Druckes fixiert. Auf diese Weise wird das lichtleitende Element 9 ortsfest in Position gehalten. Alternativ kann das lichtleitende Element 9 auch unter leichtem Auseinanderdrücken der Nut 4 vorbei an den Rastnasen 6 einrastend In die Nut 4 gedrückt werden. Dies ist dann möglich, wenn die Nut 4 mit den Rastnasen 6 so dimensioniert ist, dass der Querschnitt des lichtleitenden Elements 9 gerade etwas zu groß ist, um ohne Berührung in den Querschnitt der Nut 4 hineinzupassen und dadurch unter leichtem Gegendruck der durch die elastische Schicht 8 vorgespannten Aufnahme 7 und der Rastnasen 6 in der Nut 4 in Position gehalten wird.
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Die dabei unter der Aufnahme 7 gelegene, leicht unter Spannung gesetzte weiche elastische Schicht 8 aus Gummi absorbiert auftretende Vibrationen und stellt einen wesentlichen Anteil der Rückstellkraft bereit, die das Einklemmen des lichtleitenden Elements 9 zwischen dem Halteteil 3 der Nut 4 und den Rastnasen 6 bewirkt. Das Einklemmen trägt zur Unterdrückung von Geräuschen bei, die durch freies Mitschwingen des lichtleitenden Elements 9 erzeugt werden. Die harte Aufnahme 7 aus Polycarbonat bewirkt dabei, dass die Berührfläche 10 der Aufnahme 7 mit dem lichtleitenden Element 9 klein gehalten werden kann. Es wird also verhindert, dass das eingeklemmte lichtleitende Element 9 selber in der weichen elastischen Schicht 8 einsinkt, sondern stattdessen die Unterseite der Aufnahme 7 in der elastischen Schicht 8 einsinkt.
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In der 3 ist schematisch ein Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchte 1 in einer Leuchtenanordnung 2 dargestellt. Die Leuchtenanordnung 2 wird durch ein Lautsprechergitter 13 und den Außenring 14 eines Lautsprechers in einem Fahrzeug und einer Leuchte 1 gebildet, die in einer Aussparung zwischen dem Lautsprechergitter 13 und dem Außenring 14 des Lautsprechers angeordnet ist.
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Auf dem Boden eines Halteteils 3, das typischerweise aus einem schweißfähigen Kunststoff hergestellt ist, ist zumindest entlang eines Streifens eine elastische Schicht 8 aus Gummi angebracht. Auf dieser elastischen Schicht 8 verläuft eine rinnenförmige, in Querrichtung an den Enden leicht nach oben gekrümmte konkave Aufnahme 7, die aus Polycarbonat oder einem Kunststoff mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften gefertigt ist. Ein lichtleitendes Element 9, z. B. ein Glasfaserkabel, ist auf der Aufnahme 7 derart zentriert angeordnet, dass es die Aufnahme 7 in dem tiefsten Punkt der Krümmung entlang einer schmalen Berührfläche 10 in Längsrichtung der rinnenförmigen Aufnahme 7 berührt. Links und rechts von dem lichtleitenden Element 9 können Stege 15 vorgesehen sein. Die Leuchte 1 ist nach oben durch eine Lichtscheibe 5 abgedeckt, die aus einem harten, transparenten Kunststoff, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) gefertigt ist.
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Bei der Herstellung der Leuchtenanordnung 2 wird das lichtleitende Element 9 unter leichtem Druck zwischen dem Halteteil 3 und der Lichtscheibe 5 eingeklemmt. Das lichtleitende Element 9 wird dabei unter leichtem Andruck gegen die Aufnahme 7 gedrückt und die Lichtscheibe 5 wird anschließend unter Beibehalten dieses Druckes aufgesetzt. Die Lichtscheibe 5 kann dabei auf einem Steg 15 aufsetzen und alternativ oder auch zusätzlich unter Vorsprünge 16a, 16b des Lautsprechergitters 13 und des Außenrings 14 greifen. In diesem Zustand werden die Kanten der Lichtscheibe 5 und Teile des Halteteils 3 mit den angrenzenden Teilen des Lautsprechergitters 13 und des Außenrings 14 verschweißt. Auf diese Weise wird das lichtleitende Element 9 eingeklemmt und ortsfest in Position gehalten, so dass Vibrationen unterdrückt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchte
- 2
- Leuchtenanordnung
- 3
- Halteteil
- 4
- Nut
- 5
- Lichtscheibe
- 6
- Rastnasen
- 7
- Aufnahme
- 8
- elastische Schicht
- 9
- lichtleitendes Element
- 10
- Berührfläche
- 11a
- Krümmungskreis des lichtleitenden Elements in Querrichtung
- 11b
- Ausschnitt des Krümmungskreises der Aufnahme in Querrichtung
- 12a–d
- berührende Sektoren im Querschnitt des lichtleitenden Elements
- 13
- Lautsprechergitter
- 14
- Außenring Lautsprecher
- 15
- Steg
- 16
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6523986 B1 [0003]
- US 7347606 B1 [0003]
- DE 29716013 U1 [0004]
- US 6152586 [0005]
- WO 2007/047304 A1 [0006]
