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Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit einem Leuchtenkörper und einer Leuchtenabdeckung, die einen zumindest außenseitig geschlossenen Aufnahmeraum für zumindest ein auf einem Leuchtmittelträger angeordnetes Leuchtmittel begrenzen, wobei der Leuchtenkörper einen Konvektionskanal zur Durchleitung von Umgebungsluft als Kühlungsmedium aufweist, der den Aufnahmeraum seitlich nach innen begrenzt und der beidendseitig jeweils einen Zugang zur Umgebungsluft aufweist.
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Derartige Leuchten mit geschlossenem Aufnahmeraum sind als Leuchten mit höherer Schutzart ausgelegt und daher beispielsweise in Feuchtraumbereichen bzw. als Außenleuchte einsetzbar. Der geschlossene Aufnahmeraum hat jedoch den Nachteil, dass von den Leuchtmittel erzeugte Wärme nur begrenzt abgeführt werden kann. Die Temperatur der Leuchtmittel, beispielsweise bei Halogenleuchten und insbesondere bei Leuchtdioden (LEDs) oder organischen Leuchtdioden (OLEDs), ist für die Lichtausbeute und/oder die Lebensdauer des Leuchtmittels von entscheidender Bedeutung. Daher sollte die Temperatur eine bestimmte Betriebstemperatur nicht überschreiten. Dies erfordert allgemein eine effiziente Kühlung des Leuchtmittels. Zur Kühlung sind üblicherweise Kühlkörper vorgesehen, die in der Regel flächig an einem Leuchtmittelträger mit dem Wärme erzeugenden Leuchtmittel anliegen.
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In der
DE 20 2010 004 868 U1 wird eine gattungsgemäße Leuchte beschrieben, bei der zur verbesserten Kühlung der Leuchtmittel zu dem Konvektionskanal zusätzlich ein an einer Stirnseite des Konvektionskanals angeordneter Kühlkörper vorgesehen ist, wodurch jedoch die Leuchte konstruktiv aufwendiger und zudem axial verlängert wird. Aufgabe der Erfindung ist, eine gattungsgemäße Leuchte bereitzustellen, bei der das Leuchtmittel effizienter gekühlt werden kann.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben. Die gestellte Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass mehrere Kühlkörper vorgesehen sind, die axial voneinander beabstandet in dem Aufnahmeraum angeordnet sind und jeweils mit einer Anlagefläche an der Wandung des Konvektionskanals anliegen, und dass jeweils an einer in Einbaulage der Kühlkörper in die Leuchte axialen freien Seitenfläche der Kühlkörper eine Aufnahme für den Leuchtmittelträger eingearbeitet ist.
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Die durch das Leuchtmittel erzeugte Wärme kann somit nicht nur außenseitig über beispielsweise die Leuchtenabdeckung, sondern auch innenseitig der Leuchte in den Konvektionskanal unter Erwärmung der dort befindlichen Luft abgegeben werden. Infolge der Thermik dieser erwärmten Luft kann dieselbe im Konvektionskanal bewegt und über einen Zugang nach außen abgegeben werden. Damit kann Umgebungsluft über den anderen Zugang in den Konvektionskanal hineingezogen werden, die wiederum in den Konvektionskanal erwärmt und wieder nach außen strömen kann. Somit kann neben der üblichen Kühlung der Leuchte über ihre Außenseite mittels Abstrahlung und Luftkonvektion von Außenluft mittels des Konvektionskanals eine innenseitige Kühlung der Leuchte erfolgen, die ebenfalls nach den Wärmetransportmechanismen von Abstrahlung und Konvektion erfolgt. Mittels des Konvektionskanals wird zudem eine Fläche zur Abstrahlung von Wärme der Leuchte erheblich vergrößert. Die in dem Konvektionskanal durchströmende Luft kann infolge des Kamineffektes eine verstärkte Thermik erzeugen, sodass hier, im Vergleich zur Konvektion von Außenluft außenseitig der Leuchte, eine verstärkte Wärmeabfuhr durch konvergierende Luft im Konvektionskanal erfolgen kann.
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Der Leuchtenkörper kann zumindest einen Kühlkörper für den Leuchtmittelträger aufweisen. Der Kühlkörper kann vorteilhaft thermisch leitend an der den Konvektionskanal begrenzenden Wandung angeschlossen sein. Damit kann die Wandung des Konvektionskanals unmittelbar als Kühlkörper wirken. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper mit einer Seitenfläche unmittelbar an der Wandung des Konvektionskanals anliegt. Damit kann ein Wärmeübergangswiderstand vom Kühlkörper zur Wandung des Konvektionskanals vermindert werden. Zusätzlich können Maßnahmen, wie Verlöten oder Verschweißen, eine stoffschlüssige Festlegung der Kühlkörper an der Wandung ermöglichen, wodurch der Wärmeübergangswiderstand zwischen Kühlkörper und Wandung weiter erniedrigt werden kann.
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Der Konvektionskanal kann in Einsatzlage der Leuchte zumindest mit einer Hauptrichtungskomponente seiner Längsachse senkrecht angeordnet sein. Damit ist ein Zugang unten und ein Zugang oben angeordnet, sodass unter dem Einfluss der natürlichen Thermik der untere Zugang als Lufteingang und der obere Zugang als Luftausgang dienen kann. Je weiter die beiden Zugänge bezüglich der Senkrechten voneinander beabstandet sind, desto ausgeprägter ist die Thermik sein, mittels derer die Umgebungsluft durch den Konvektionskanal strömt. Bei einer bevorzugten Verwend der Leuchte ist die Längsachse des Konvektionskanals senkrecht angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausbildung weist die Leuchte eine zylindrische oder prismatische Grundform auf. Vorzugsweise ist der Konvektionskanal zentrisch und der Aufnahmeraum koaxial hierzu angeordnet. Damit kann der Aufnahmeraum radial außen zum Konvektionskanal so angeordnet sein, dass er denselben vollständig umgibt. Dies wiederum ermöglicht, dass Aufnahmeraum und Konvektionskanal voll umfänglich über die Wandung des Konvektionskanals aneinander anliegen können und damit die Wandung insgesamt als Kühlkörper dienen kann. Im Falle einer einfachen zylindrischen oder prismatischen Grundform kann der Konvektionskanal aus einem vorzugsweise stranggepressten Aluminiumprofil abgelängt sein. Der Konvektionskanal kann ferner düsenartig ausgebildet sein. Hierzu kann er einen Querschnittverlauf aufweisen, der sich vom einen Ende zur Mitte hin verjüngt und von der Mitte zu dem anderen Ende hin wieder erweitert. Damit kann der Konvektionskanal beispielsweise einen x-förmigen Längsschnitt aufweisen. Vorzugsweise kann der Konvektionskanal eine rotationshyperboloidische Form aufweisen. Mittels dieser besonderen Ausbildungsform kann eine verstärkte Kühlwirkung durch den Konvektionskanal strömende Luft erzielt werden.
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Endseitig des Konvektionskanals kann jeweils ein Abschlussbauteil, beispielsweise in Form einer Kappe, vorgesehen sein. Ist die Leuchte beispielsweise als Standleuchte ausgebildet, so kann ein Abschlussbauteil als kappenartiges Kopfteil und das andere Bauteil als Fußteil, insbesondere als Standfuß ausgebildet sein; damit bilden also das Fußteil einerseits und das Kopfteil andererseits in Einbaulage gemeinsam den Kühlkörper Vorzugsweise bestehen Kopf- und Fußteil aus wärmeleitfähigen Materialien und können zudem zur Verbesserung der Kühleigenschaften Kühlrippen umfassen. In dem Fußteil können notwendige Zusatzaggregate für die Leuchte angeordnet sein, die aufgrund ihres Gewichtes die Leuchte stabilisieren. Diese Abschlussbauteile können jeweils den Aufnahmeraum axial abdecken beziehungsweise verschließen. Ferner können vorzugsweise seitliche Außenöffnungen vorgesehen sein, die strömungswirksam mit dem Konvektionskanal verbunden sind. Diese Außenöffnungen können umfänglich vorzugsweise gleich beabstandet zueinander angeordnet sein.
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Der Kühlkörper kann ringartig mit einem inneren Durchmesser ausgebildet sein, wobei er mit einer nach innen weisenden Anlagefläche außenseitig des Konvektionskanals an der ihn begrenzenden Wandung anliegt. Die damit rotationssymmetrische Form des Kühlkörpers ermöglicht gleichzeitig eine vorteilhafte symmetrische Wärmeableitung von dem Kühlkörper in den Konvektionskanal und symmetrische Luftströmung in dem Konvektionskanal.
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Insbesondere kann der Kühlkörper eine bezüglich der umfänglichen Richtung T-förmigen oder L-förmigen Querschnitt mit einem an der Wandung des Konvektionskanals anliegenden Decksteg und einem sich radial nach außen von dem Decksteg wegerstreckenden Stammsteg aufweisen. Zur Montage kann somit der Kühlkörper axial auf den Konvektionskanal aufgezogen werden. Zudem kann der so ausgebildete Kühlkörper eine Steifigkeit, insbesondere Verwindungssteifigkeit, der Leuchte verbessern. Ferner kann an einer in Einbaulage des Kühlkörpers in die Leuchte freien vorzugsweise axialen Seitenfläche eine Aufnahme für den Leuchtmittelträger eingearbeitet sein. Der Leuchtmittelträger kann beispielsweise als Platine ringförmig ausgebildet sein und an einer axialen Seitenfläche des Kühlkörpers eingebettet sein.
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In einer bevorzugten Ausbildung der Leuchte können mehrere Kühlkörper vorgesehen sein, die vorzugsweise axial voneinander beabstandet in dem Aufnahmeraum angeordnet sind und die jeweils mit einer Seitenfläche an der Wandung des Konvektionskanals anliegen.
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Der Konvektionskanal kann innenseitig Kühlrippen aufweisen, wodurch eine entsprechende Kühlwirkung mittels der durchströmenden Luft weiter verstärkt werden kann. Diese Kühlrippen können beispielsweise radial nach innen weisen. Diese Kühlrippen können ferner als Verstärkungsrippen dienen. Vorzugsweise sind die Kühlrippen bezüglich der Längsachse des Konvektionskanals achsensymmetrisch angeordnet.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Leuchte kann in dem Konvektionskanal ein Leitungskanal zur Durchführung von Steuer- und Versorgungsleitungen für die Leuchtmittel vorgesehen sein. Der Leitungskanal kann beispielsweise konzentrisch in dem Konvektionskanal angeordnet sein. Hierbei kann der Leitungskanal mittels radialer Rippen, die, wie oben beschrieben, als Kühlrippen und/oder Verstärkungsrippen dienen können, gehalten und innenseitig mit der Wandung mit dem Konvektionskanal verbunden sein. Vorteilhaft kann bei der koaxialen Anordnung des Leitungskanals in den Konvektionskanal ein symmetrisches Strömungsprofil der durchströmenden Luft ermöglicht werden. Der Leitungskanal kann in einer anderen Ausführungsform der Leuchte exzentrisch zum Konvektionskanal in denselben gehalten sein. Konstruktiv unaufwendig kann der Leitungskanal innenseitig an der Wandung des Konvektionskanals anliegend festgelegt sein. Der Leitungskanal kann thermisch leitend mit dem Konvektionskanal verbunden sein. Damit kann der Leitungskanal zugleich verstärkt kühlend wirken. In allen beschriebenen Fällen kann der Konvektionskanal mit dem innen liegenden Leitungskanal einstückig ausgebildet sein. Sie können beispielsweise durch ein stranggepresstes Profil vorzugsweise aus Aluminium gefertigt sein, dass auf eine gewünschte Länge ablängbar ist.
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Vom Leitungskanal aus können Durchführungen zu dem Aufnahmeraum beziehungsweise zur einer an dem Kühlkörper angeordneten Aufnahme für den Leitungsträger vorgesehen sein. Im Falle radialer Rippen können die Durchführungen beispielsweise radial in denselben eingebracht sein.
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Die Leuchtenabdeckung kann aus einem üblichen transparenten Werkstoff für Leuchtenabdeckungen wie Polyacrylat gefertigt sein. Im Falle einer zylindrischen Ausführungsform der Leuchte kann die Leuchtenabdeckung als einfacher Hohlzylinder gefertigt sein.
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Die einfache zylindrische oder prismatische Form der Leuchte ermöglicht eine sehr vereinfachte Montage derselben. Hierzu können die ringartigen Kühlkörper axial über den Konvektionskanal in ihre bestimmte axiale Position hineingebracht werden, in der sie beispielsweise verrasten. Hierbei können in einer Vormontage die Leuchtmittelträger mit den Leuchtmitteln auf den Kühlkörpern angebracht sein. In einem weiteren Schritt kann die Leuchtenabdeckung axial über den Konvektionskanal mit den Kühlkörpern gebracht werden. Mit den vorzugsweise kappenartigen ausgebildeten Abschlussbauteilen kann der Aufnahmeraum endseitig geschlossen werden, wobei durch die Abschlussbauteile zugleich eine vorschriftsgemäße Beabstandung der Leuchtenabdeckung von dem Konvektionskanal erfolgen kann.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellte Ausführungsformen der Leuchte näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Leuchte,
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2 eine oberseitige Ausschnittsvergrößerung der Ausführungsform der Leuchte gemäß 1,
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3a bis 3e jeweils eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Leuchte.
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In 1 wird eine perspektivische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Leuchte 1 gezeigt. In 2 ist diese Ausführungsform der Leuchte 1 in einer Ausschnittsvergrößerung wiedergegeben. In den 3a bis 3e wird jeweils eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Leuchte gezeigt. Die Leuchte 1 weist einen Leuchtenkörper 2 und eine Leuchtenabdeckung 3 auf, wobei Leuchtenkörper 2 und Leuchtenabdeckung 1 einen außenseitig geschlossenen Aufnahmeraum 4 für zumindest ein auf einem Leuchtmittelträger T angeordnetes Leuchtmittel L begrenzen. In den hier gezeigten Ausführungsformen weist die Leuchte 1 mehrere als Platine ausgebildete Leuchtmittelträger T mit als LED ausgebildeten Leuchtmitteln L auf. Der Leuchtenkörper 2 weist einen Konvektionskanal 5 zur Durchleitung von Umgebungsluft U als Kühlungsmittel auf. Der Konvektionskanal 5 begrenzt den Aufnahmeraum 4 seitlich nach innen, das heißt hier radial nach innen. Er ist beidendseitig jeweils mit einem Zugang 7.1, 7.2 zur Umgebungsluft U versehen.
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Die Leuchte 1 weist hier eine zylindrische Grundform mit einer Längsachse 1 auf, wobei der Konvektionskanal 5 zentrisch und der Aufnahmeraum 4 koaxial hierzu und radial außen zum Konvektionskanal 5 angeordnet ist. Somit weisen Konvektionskanal 5 und Aufnahmeraum 4 jeweils eine hohlzylindrische Form auf. Endseitig von Konvektionskanal 5 und Aufnahmeraum 4 ist jeweils ein Abschlussbauteil, ein unteres Abschlussbauteil 6.1 und ein oberes Abschlussbauteil 6.2, vorgesehen. Die Abschlussbauteile 6.1, 6.2 begrenzen den Aufnahmeraum 4 axial, während der Konvektionskanal 5 über einen unteren Zugang 7.1 als Lufteingang und einen oberen Zugang 7.2 als Luftausgang zu den jeweils zugeordneten Abschlussbauteil 6.1, 6.2 geöffnet ist. Die beiden Abschlussbauteile 6.1, 6.2 weisen einen hier zylindrischen Innenraum 8 auf, der seitlich über Außenöffnungen 9 zur Umgebungsluft U hin geöffnet ist. Die Außenöffnungen 9 sind umfänglich gleich beabstandet angeordnet. Somit ist der Konvektionskanal 5 strömungswirksam mit der Umgebungsluft U verbunden. Damit kann bereits aufgrund einer natürlichen Thermik, ein Aufsteigen erwärmter Luft bewirkt werden, indem in die Außenöffnungen 9 des unteren Abschlussbauteils 6.1 Luft einströmen, durch den Konvektionskanal 5 nach oben strömen und über das obere Abschlussbauteil 6.2 durch die Außenöffnungen 9 ausströmen kann. Damit wird eine notwendige Kühlung der Leuchte 1 verstärkt, da einerseits über eine den Konvektionskanal 5 begrenzende Wandung 10 eine zusätzliche Kühlungsfläche geschaffen wird und andererseits aufgrund der Thermik ein zusätzlicher Durchsatz an Umgebungsluft U erzielt wird, die über die Wandung 10 abgegebene Wärme entsprechend schnell abführt.
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Zur unmittelbaren Kühlung der Leuchtmittelträger T beziehungsweise der Leuchtmittel L sind Kühlkörper 11 vorgesehen, die ringartig ausgebildet sind und mit einer nach innen weisenden Anlagefläche 12 an der Wandung 10 des Konvektionskanals 5 anliegen. Die Kühlkörper 11 weisen jeweils einen bezüglich der umfänglichen Richtung L-förmigen Querschnitt mit einem an der Wandung 10 anliegenden axialen Decksteg 13 und einem sich radial nach außen vom Decksteg 13 wegerstreckenden Stammsteg 14 auf. Da der Decksteg 13 über seiner Anlagefläche 12 eng anliegend thermisch an der Wandung 10 des Konvektionskanals 5 anschließt, kann die von dem jeweils zugeordneten Leuchtmittelträger T abgegebene Wärme unmittelbar in die Wandung 10 eingekoppelt werden, sodass hierdurch eine Kühlungseffizienz der Leuchte 1 gesteigert wird.
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Die einzelnen Kühlkörper 11 sind hier axial gleich beabstandet an dem Konvektionskanal 5 angeordnet. Die Leuchtenabdeckung 3, die hier aus einem üblichen Werkstoff für Abdeckungen, wie beispielsweise Acrylglas, gefertigt ist und eine hohlzylindrische Form aufweist, ist radial beabstandet zu den Kühlkörpern 11 angeordnet, damit eine thermische Einwirkung der Kühlkörper auf die Leuchtenabdeckung 3 minimiert ist. An dem Stammsteg 14 sind hier axial nach unten weisend die Leuchtmittelträger T mit den nach unten weisenden Leuchtmitteln L angeordnet, wobei die Leuchtmittelträger T hier ebenfalls ringförmig ausgebildet sind.
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Die in den 3a bis 3e dargestellten Ausführungsformen der Leuchte 1 weisen, bis auf die Ausbildung der Leuchte 1 im Innenraum des Konvektionskanals 5, jeweils einen gleichen Aufbau auf, wobei sie dieselben Außenformen wie in 1 und 2 dargestellt aufweisen.
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In der ersten Ausführungsform gemäß 3a ist lediglich innenseitig der bereits beschriebene Konvektionskanal 5 vorgesehen.
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In der zweiten Ausführungsform gemäß 3b ist zusätzlich radial innen und koaxial zum Konvektionskanal 5 ein Leitungskanal 15 zur Führung von hier nicht dargestellten Versorgungs- und Steuerungsleitungen für die Leuchtmittel L vorgesehen. Hier weist der Leitungskanal 15 eine hohlzylindrische Form auf.
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Der Leitungskanal 15 der Ausführungsform der Leuchte 1 gemäß der 3c ist exzentrisch in dem Konvektionskanal 5 angeordnet und wird zum Teil von der Wandung 10 des Konvektionskanals 5 nach außen begrenzt. Damit wird dieser Leitungskanal 15 aus zwei Zylindermantelabschnitten aufgebaut und weist einen entsprechend linsenförmigen Querschnitt auf.
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Die Ausführungsform der Leuchte 1 gemäß der 3d unterscheidet sich von der gemäß der 3a lediglich durch das Vorsehen von Kühlrippen 16, die sich von der Wandung 10 radial nach innen erstrecken und von denen Beispiel geben lediglich eine dargestellt ist.
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In 3e ist, wie in 3b, eine Ausführungsform 1 der Leuchte mit koaxialem Leitungskanal 15 dargestellt, wobei der Leitungskanal 15 hier über radiale Rippen 16 mit der Wandung 10 radial beabstandet zu der Wandung 10 gehalten ist.
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Letztlich werden durch sämtliche Maßnahmen, wie zusätzlichem Leitungskanal 15 und Kühlrippen 16, mehr Oberfläche geschaffen, über die Wärme abgestrahlt werden kann, wobei jedoch der zusätzliche Leitungskanal 15 den Strömungsquerschnitt für die Umgebungsluft U in den Konvektionskanal 5 mindert.
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Bei den hier gezeigten Ausführungsformen der Leuchte 1 ist der Konvektionskanal 5 auch mit den zusätzlich angeordneten Teilen, wie Leitungskanal 15 und Kühlrippen 16, aus einem stranggepressten Aluminium-Profil gefertigt und auf eine bestimmte Länge abgelängt.
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Das untere Abschlussbauteil ist hier als Fußteil ausgebildet, in dem hier nicht weiter dargestellte Zusatzaggregate für den Betrieb der Leuchte 1 angeordnet sind. Somit weist die Leuchte 1 vom Design her vorteilhafte einfache rotationssymmetrische zylindrische Form auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchte
- 2
- Leuchtenkörper
- 3
- Leuchtenabdeckung
- 4
- Aufnahmeraum
- 5
- Konvektionskanal
- 6.1
- unteres Abschlussbauteil
- 6.2
- oberen Abschlussbauteil
- 7.1
- unterer Zugang
- 7.2
- oberer Zugang
- 8
- Innenraum
- 9
- Außenöffnung
- 10
- Wandung
- 11
- Kühlkörper
- 12
- Anlagefläche
- 13
- Decksteg
- 14
- Stammsteg
- 15
- Leitungskanal
- 16
- Kühlrippen
- L
- Leuchtmittel
- T
- Leuchtmittelträger
- U
- Umgebungsluft
- l
- Längsachse
