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Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul mit mindestens einer in Reihe geschalteten Halbleiterlichtquelle. Das Leuchtmodul betrifft ferner eine Leuchtmodulkette mit mehreren solchen Leuchtmodulen.
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Es sind Leuchtmodule bekannt, welche zwei Außenkontakte aufweisen. Zwischen den Außenkontakten sind Leuchtdioden zwischengeschaltet. Zur Verbindung zweier Leuchtmodule werden Flachbandkabel verwendet, die mit den Außenkontakten der zu verbindenden Leuchtmodule mittels einer Schneid/Klemm-Verbindung verbunden werden. Eine solche Verbindung zwischen zwei Leuchtmodulen ist vergleichsweise aufwändig, insbesondere bei einer Installation durch den Endkunden. Zudem ist die Schneid/Klemm-Verbindung fehleranfällig, insbesondere auch gegenüber einer Verpolung. Die Schneid/Klemm-Verbindung macht zudem einen Austausch von Leuchtmodulen arbeitsaufwändig.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zum einfachen Verbinden von Leuchtmodulen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Leuchtmodul, aufweisend mindestens einen Strang mit mindestens einer in Reihe geschalteten Halbleiterlichtquelle, je Strang einen ersten Steckkontakt und einen zweiten Steckkontakt, wobei jeder der Steckkontakte ein jeweiliges Ende des Strangs darstellt, je Strang eine erste Kontaktöffnung und eine zweite Kontaktöffnung, wobei der ersten Kontaktöffnung ein erster Schalter zugeordnet ist und der zweiten Kontaktöffnung ein zweiter Schalter zugeordnet ist und die Schalter mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle in Reihe geschaltet sind, wobei in einer ersten Schaltstellung die Kontaktöffnungen nicht gesteckt sind, so dass die Schalter geschlossen sind, in einer zweiten Schaltstellung die Kontaktöffnungen durch entsprechende externe Kontaktstifte gesteckt sind, so dass die Schalter offen sind.
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In der ersten Schaltstellung sind die Schalter geschlossen, insbesondere indem die Kontaktöffnungen nicht belegt sind. Dadurch ergibt sich ein geschlossener Stromkreis zwischen den Steckkontakten des Einbausteckers. In diesem Stromkreis sind alle (eine oder mehrere) Halbleiterlichtquellen des Leuchtmoduls in Reihe geschaltet.
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In der zweiten Schaltstellung hingegen sind die Schalter offen, insbesondere indem die Kontaktöffnungen belegt oder gesteckt sind (es ist ein Steckkontakt, z.B. ein Kontaktstift, in jeweils eine Kontaktöffnung eingeführt). In dieser Schaltstellung ist der Stromkreis innerhalb des Leuchtmoduls offen bzw. unterbrochen. In der zweiten Schaltstellung werden also in Bezug auf einen Strang zwei Leitungen durch das Leuchtmodul durchgeführt, und zwar eine erste Leitung zwischen dem ersten Steckkontakt und dem ersten Schalter als auch eine zweite Leitung zwischen dem zweiten Steckkontakt und dem zweiten Schalter. Dabei können die erste Leitung und/oder die zweite Leitung mindestens eine der Halbleiterlichtquellen aufweisen. Zur Ermöglichung eines Stromflusses durch die zwei Leitungen werden diese hinter dem Leuchtmodul miteinander elektrisch verbunden (kurzgeschlossen).
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Die Steckkontakte können einen Teil eines gemeinsamen Einbausteckers darstellen. Die Kontaktöffnungen können einen Teil einer gemeinsamen Buchse darstellen. Die Kontaktöffnungen können zusammen mit den Schaltern einen Teil einer gemeinsamen Schaltbuchse darstellen.
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Dieses Leuchtmodul weist den Vorteil auf, dass es auf einfache Weise durch eine Steckverbindung auch von einem Endkunden (insbesondere bei einer Installation) mit anderen Leuchtmodulen zusammensetzbar ist. Insbesondere wird so ein werkzeugloses Zusammensetzen ermöglicht. Dabei ist die Zahl der benötigten Kontakte gering, was eine sichere Kontaktierung ermöglicht. Auch ist so ein Leuchtmodul einfach, insbesondere werkzeuglos, zum Lösen der Steckverbindung ersetzbar.
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Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("remote phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass zwischen den zwei Schaltern keine der Halbleiterlichtquellen geschaltet ist. So wird sichergestellt, dass in der zweiten Schaltstellung alle Halbleiterlichtquellen betreibbar sind.
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Unter einem Schalter kann ein allgemeines Schaltelement verstanden werden, z.B. ein Schalter im engeren Sinne, ein Taster usw. Der Schalter (im weiteren Sinne) kann beispielsweise ein kapazitiver Schalter, magnetischer Schalter, piezoelektrischer Schalter o.ä. sein. Der Schalter kann auch mehrere Elemente im Sinne eines Schaltsystems aufweisen.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Schalter mechanische Schalter sind. Ein solcher Schalter ist vergleichsweise preiswert herstellbar und zudem robust.
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Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass die Schalter jeweils mindestens ein durch einen Steckkontakt biegbares, elektrisch leitfähiges Federelement aufweisen, das in seinem geschlossenen Zustand mit seinem freien Ende ein Kontaktfeld kontaktiert und in seinem offenen Zustand mit seinem freien Ende von dem Kontaktfeld angehoben ist. Ein solcher Schalter ist besonders robust und schaltsicher.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Leuchtmodul genau einen Strang aufweist. So wird ein besonders einfach aufgebautes, robustes und kompaktes Leuchtmodul bereitgestellt. Dieses Leuchtmodul mag insbesondere nur zwei Steckkontakte, zwei Kontaktbuchsen und einen oder zwei Schalter aufweisen. Die Leuchtdioden des einen Strangs können beispielsweise gleichfarbig oder verschiedenfarbig sein.
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Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass das Leuchtmodul mehrere Stränge aufweist. So wird ein Leuchtmodul bereitgestellt, das eine flexiblere Lichtabstrahlcharakteristik ermöglicht, z.B. in Bezug auf eine erhöhte Leuchtstärke. Dieses Leuchtmodul mag insbesondere pro Strang zwei Steckkontakte, zwei Kontaktbuchsen und einen oder zwei Schalter aufweisen.
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Verschiedene Stränge können eine unterschiedliche Zahl und/oder Art von Halbleiterlichtquellen aufweisen. Insbesondere mögen unterschiedliche Stränge Leuchtdioden aufweisen, die Licht einer unterschiedlichen Farbe (Spitzenwellenlänge und/oder Bandbreite) abstrahlen, z.B. einen roten, einen grünen und einen blauen Strang. Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Stränge können ein oder mehrere gemeinsame optische Elemente, z.B. Linsen und/oder Diffusorelemente, zugeordnet sein.
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Es ist eine für eine einfache elektrische Speisung vorteilhafte Ausführungsform, dass die Leuchtdioden eines Strangs einen gleichen Nennbetriebsstrom aufweisen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtmodulkette (oder Gruppe) aus mehreren Leuchtmodulen wie oben besprochen, wobei die Steckkontakte der Leuchtmodule in die Kontaktöffnungen eines jeweils anderen Leuchtmoduls passen und wobei die Halbleiterlichtquellen eines zusammengeschalteten Strangs mehrerer Leuchtmodule der Leuchtmodulkette einen gleichen Nennbetriebsstrom aufweisen.
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Es können also zwei Leuchtmodule durch ein einfaches Zusammenstecken elektrisch miteinander verbunden und (z.B. zum Ersetzen eines Leuchtmoduls) auch wieder gelöst werden. Es wird also ein einfaches Erweitern eines Strangs über mehrere Leuchtmodule hinweg ("Leuchtmodul-Kette") ermöglicht. Da das letzte Leuchtmodul in der Leuchtmodul-Kette eine nicht belegte oder gesteckte Schaltbuchse aufweist, werden über den dort geschlossenen mindestens einen Schalter die zusammengeschalteten ersten Leitungen der Leuchtmodule und die zusammengeschalteten zweiten Leitungen der Leuchtmodule elektrisch miteinander verbunden, so dass der erste Strang mit seinen sämtlichen Leuchtdioden über die Kontaktstifte des ersten Leuchtmoduls elektrisch versorgbar ist. Dies gilt analog für mögliche weitere Stränge. Es wird kein separates Kurzschlusselement oder elektrische Brücke o.ä. benötigt.
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Die Leuchtmodule können direkt miteinander verbunden werden, oder durch geeignete Kabel, insbesondere für jeden Strang. Ein Kabel weist je zu verbindendem Strang einen Stecker zur Verbindung mit einer Schaltbuchse eines Leuchtmoduls und eine Kupplung zur Verbindung mit einem Einbaustecker eines anderen Leuchtmoduls auf.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterlichtquellen jedes Strangs den gleichen Nennbetriebsstrom aufweisen. Dies vereinfacht eine Stromversorgung der Leuchtmodule.
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Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass die Halbleiterlichtquellen zumindest zweier Stränge einen unterschiedlichen Nennbetriebsstrom aufweisen.
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So wird eine besonders vielfältige Nutzung unterschiedlicher Halbleiterlichtquellen ermöglicht.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass ein Leuchtmodul der Leuchtmodulkette mit einem Treibermodul verbunden ist. Das Treibermodul mag insbesondere für jeden Strang einen Anschluss, insbesondere eine Buchse, mit zu freien Steckkontakten des jeweiligen Strangs des Leuchtmoduls passenden Kontaktöffnungen aufweisen. Das Treibermodul kann mindestens einen Treiber zum Anlegen eines elektrischen Signals an seine Kontaktöffnungen aufweisen.
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Die Leuchtmodule lassen sich also mit ihrem freien (ersten) Leuchtmodul auch einfach an ein Treibermodul zur elektrischen Versorgung der Leuchtdioden anschließen.
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Das Treibermodul mag mehr Buchsen als zu versorgende Stränge aufweisen, um flexibel für Leuchtmodule mit unterschiedlichen Zahlen von Strängen einsetzbar zu sein.
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Es ist eine gegen ein unbeabsichtigtes Lösen vorteilhafte Weiterbildung, dass die Steckverbindungen (Einbaustecker mit Schaltbuchse oder Kupplung bzw. Schaltbuchse mit Einbaustecker oder Stecker) verrastbar, insbesondere lösbar verrastbar, ist.
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In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt eine Schaltskizze eines Leuchtmoduls;
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2 zeigt eine Schaltskizze einer Leuchtmodulkette, die an ein Treibermodul angeschlossen ist; und
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3 zeigt eine Schaltskizze mehrerer Leuchtmodulketten, die an einen gemeinsamen Treiber angeschlossen sind.
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1 zeigt eine Schaltskizze eines Leuchtmoduls 1. Das Leuchtmodul 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem 2n (mit n einer ganzen Zahl größer oder gleich eins) Halbleiterlichtquellen in Form von Leuchtdioden 3 gleicher Art untergebracht sind. Den Leuchtdioden 3 können jeweilige oder gemeinsame optische Elemente und/oder lichtdurchlässige Abdeckungen zugeordnet sein (o.Abb.).
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Die Leuchtdioden 3 sind als ein "Strang" in Reihe geschaltet, und zwar zwischen einem ersten Steckkontakt 4 und einem zweiten Steckkontakt 5. Die beiden Steckkontakte 4, 5 bilden einen Teil eines gemeinsamen Einbausteckers 6. Jeder der beiden Steckkontakte 4, 5 bildet ein jeweiliges Ende des Strangs. Zwischen der n-ten und der (n + 1)-ten Leuchtdiode 3 sind ein erster Schalter 7 und ein zweiter Schalter 8 in Reihe zwischengeschaltet. Der erste Schalter 7 ist einer ersten Kontaktöffnung 9 zugeordnet und der Schalter 8 ist einer zweiten Kontaktöffnung 10 zugeordnet. Die Kontaktöffnungen 9, 10 stellen einen Teil einer gemeinsamen Schaltbuchse 11 dar.
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Sind die Kontaktöffnungen 9 bzw. 10 wie gezeigt in einer ersten Schaltstellung nicht belegt (also keine Steckkontakte in die Kontaktöffnungen 9, 10 eingeführt), sind die Schalter 7, 8 geschlossen. In der ersten Schaltstellung bilden die Leuchtdioden 3 also einen innerhalb des Leuchtmoduls 1 geschlossenen Stromkreis zwischen den beiden Steckkontakten 4, 5.
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Sind die Kontaktöffnungen 9 bzw. 10 jedoch in einer zweiten Schaltstellung belegt (sind also Steckkontakte in die Kontaktöffnungen 9, 10 eingeführt), drücken die Steckkontakte die Schalter 7, 8 auf. In der zweiten Schaltstellung weist das Leuchtmodul 1 also sowohl eine erste elektrische Leitung 12 zwischen dem ersten Steckkontakt 4 und dem ersten Schalter 7 als auch eine zweite elektrische Leitung 13 zwischen dem zweiten Steckkontakt 5 und dem zweiten Schalter 8 auf.
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Die Schalter 7 und 8 weisen jeweils ein durch den externen Steckkontakt biegbares, elektrisch leitfähiges Federelement 14 bzw. 15 auf, das in seinem geschlossenen Zustand mit seinem freien Ende ein Kontaktfeld 16 bzw. 17 des jeweiligen Schalters 7 bzw. 8 kontaktiert und in seinem offenen Zustand mit seinem freien Ende von dem Kontaktfeld 16 bzw. 17 angehoben ist. Der externe Steckkontakt ist mit der ersten elektrischen Leitung 12 bzw. 13 folglich über das Federelement 14 bzw. 15 elektrisch verbunden.
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2 zeigt eine Schaltskizze einer Leuchtmodulkette K aus drei Leuchtmodulen 1 bzw. 1a, 1b und 1c.
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Das Leuchtmodul 1b ist in das Leuchtmodul 1a eingesteckt. Dies heißt, dass die Steckkontakte 4 und 5 des Leuchtmoduls 1b in die Kontaktöffnungen 9 bzw. 10 (o.Abb.) des Leuchtmoduls 1a eingeführt sind und die zugehörigen Federelemente 14 bzw. 15 der Schalter 7 bzw. 8 aufdrücken. Die Schalter 7, 8 sind also offen. Die Einbaustecker 6 der Leuchtmodule 1a, 1b, 1c passen also in die Schaltbuchsen 11 einen jeweils anderen der Leuchtmodule 1a, 1b, 1c. Analog ist das Leuchtmodul 1c in das Leuchtmodul 1b eingesteckt.
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Da das Leuchtmodul 1c das letzte Leuchtmodul der Leuchtmodulkette K ist, sind dessen Kontaktöffnungen 9 bzw. 10 nicht gesteckt und dessen Schalter 7 und 8 geschlossen. Die drei Leuchtmodule 1a, 1b, 1c stellen somit einen Strang von Leuchtdioden 3 bereit, in dem die Leuchtdioden 3 (welche den gleichen Nennbetriebsstrom aufweisen) zwischen den Steckkontakten 4 und 5 des ersten Leuchtmoduls 1a in Reihe geschaltet sind.
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Das erste Leuchtmodul 1a ist mit seinen Steckkontakten 4, 5 an ein Treibermodul 18 angeschlossen. Das Treibermodul 18 speist die Leuchtdioden 3 über die Steckkontakte 4 und 5. Das Treibermodul 18 mag dazu beispielsweise eine Stromkonstanterschaltung aufweisen. Das Treibermodul 18 mag beispielsweise einen Netzstecker oder einen anderen Stromversorgungsanschluss aufweisen.
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Die Leuchtmodule 1 lassen sich somit ohne Werkzeug einfach zusammenstecken.
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3 zeigt eine Schaltskizze einer ersten Leuchtmodulkette K1 und einer zweiten Modulkette K2, die beide an einen gemeinsamen Treibermodul 19 angeschlossen sind.
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Die erste Modulkette K1 weist drei Leuchtmodule 1 auf, nämlich Leuchtmodule 1a, 1d und 1e. Die Leuchtmodule 1a, 1d und 1e weisen einen grundsätzlich gleichen Aufbau auf, wobei das Leuchtmodul 1a sechs Leuchtdioden 3, das Leuchtmodul 1d vier Leuchtdioden 3 und das Leuchtmodul 1e zwei Leuchtdioden 3 aufweist. Da die Leuchtdioden 3, die den einzigen Strang S1 der ersten Modulkette K1 bilden, alle den gleichen Nennbetriebsstrom aufweisen, können sie einfach über eine entsprechende Treiberschaltung des Treibers 19, z.B. eine Stromversorgung, insbesondere Stromkonstanterschaltung, mit dem gleichen Strom versorgt werden. Das Treibermodul 19 weist zum Anschluss der ersten Modulkette K1 einen zu den Steckkontakten 4, 5 des Leuchtmoduls 1a passenden Anschluss 20a auf.
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Die zweite Modulkette K2 weist zwei Leuchtmodule 21 mit grundsätzlich gleichem Aufbau auf, nämlich Leuchtmodule 21a und 21b. Jedes der Leuchtmodule 21a und 21b weist zwei unabhängig voneinander betreibbare Stränge S2 und S3 von Leuchtdioden 3 auf. Jeder der Stränge S2 und S3 ist an einen jeweiligen Anschluss 20b bzw. 20c des Treibermoduls 19 anschließbar und daran betreibbar.
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Das Leuchtmodul 21a weist in seinem Strang S2 fünf Leuchtdioden 3 und in seinem Strang S3 vier Leuchtdioden 3 auf. Das Leuchtmodul 21b weist in seinem Strang S2 sechs Leuchtdioden 3 und in seinem Strang S3 vier Leuchtdioden 3 auf. Die Leuchtdioden 3 mögen von gleicher Art sein. Alternativ mögen die Leuchtdioden 3 des Strangs S2 Leuchtdioden einer ersten Farbe sein und die Leuchtdioden 3 des Strangs S3 Leuchtdioden einer zweiten Farbe sein.
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Insgesamt können die Leuchtmodule 1a, 1d, 1e, 21a, 21b beliebig mit Leuchtdioden 3 gleicher oder unterschiedlicher Art bestückt sein, wobei ein gleicher Nennbetriebsstrom eine Speisung der Leuchtdioden 3 vereinfacht. Die Stränge S1, S2 und S3 können folglich insbesondere mit dem gleichen Nennbetriebsstrom gespeist werden, jedoch sind grundsätzlich auch unterschiedliche Nennbetriebsströme für die Stränge S1, S2 und S3 umsetzbar. Insbesondere können Leuchtmodule 1a, 1d, 1e, 21a, 21b auch nur eine einzige Leuchtdiode 3 aufweisen.
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Die Leuchtdioden 3 können ferner, wie für das Leuchtmodul 1 und Strang S3 des Leuchtmoduls 21a gezeigt, gleichzahlig über die beiden Leitungen 12, 13 verteilt sein oder, wie für Strang S2 des Leuchtmoduls 21a oder für Leuchtmodul 21b gezeigt, ungleichzahlig über die beiden Leitungen 12, 13 verteilt sein.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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So mögen die Leuchtmodule allgemein eine oder mehrere durchgeschleifte (nicht mit einem durch einen Steckkontakts schaltbaren Schalter versehene) Leitungen aufweisen, beispielsweise eine Steuerleitung.
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Auch mag ein Leuchtmodul ein oder mehrere elektronische Bauelemente aufweisen, z.B. eines lokalen Treibers. Das ein oder mehrere elektronische Bauelement kann beispielsweise mittels der Steuerleitung angesteuert werden.
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Das System kann weiterhin durch Module ergänzt werden, die die gleichen Anschlussmöglichkeiten aufweisen, aber keine Leuchtdioden aufweisen, sondern beispielsweise nur zur Durchleitung von Strom zu weiteren Modulen oder zur Anfahme andere elektronsicher Bauelemente dienen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtmodul
- 1a
- Leuchtmodul
- 1b
- Leuchtmodul
- 1c
- Leuchtmodul
- 1d
- Leuchtmodul
- 1e
- Leuchtmodul
- 2
- Gehäuse
- 3
- Leuchtdiode
- 4
- erster Steckkontakt
- 5
- zweiter Steckkontakt
- 6
- Einbaustecker
- 7
- erster Schalter
- 8
- zweiter Schalter
- 9
- erste Kontaktöffnung
- 10
- zweite Kontaktöffnung
- 11
- Schaltbuchse
- 12
- erste elektrische Leitung
- 13
- zweite elektrische Leitung
- 14
- Federelement
- 15
- Federelement
- 16
- Kontaktfeld
- 17
- Kontaktfeld
- 18
- Treibermodul
- 19
- Treibermodul
- 20a
- Anschluss
- 20b
- Anschluss
- 20c
- Anschluss
- 21
- Leuchtmodul
- 21a
- Leuchtmodul
- 21b
- Leuchtmodul
- K
- Leuchtmodulkette
- K1
- erste Leuchtmodulkette
- K2
- zweite Leuchtmodulkette
- S1
- Strang
- S2
- Strang
- S3
- Strang
