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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit zum Einsatz in einem Reinraum sowie einer Vorrichtung zur Herstellung und/oder Verpackung von hochreinen Bauteilen nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Die Reinraumtechnik spielt insbesondere in der Pharmaindustrie sowie in der Medizin-, der Mikro- und der Lebensmitteltechnik eine große Rolle. In der Reinraumtechnik ist kontrollierte Sauberkeit oberstes Gebot. Durch gesetzliche Auflagen wird die Reinheit von Räumen durch ISO 14644-1 und GMP EU Richtlinien festgeschrieben, wobei die ISO-Norm die maximal zulässige Anzahl an Partikeln beschreibt. Die GMP EU Richtlinie reguliert die zulässige Keimanzahl. Um eine angemessene Reinheit zu gewährleisten, müssen Reinräume ein nach außen geschlossenes Reinraumsystem bilden. Ein Bestandteil des Reinraumsystems sind die Beleuchtungseinheiten, die in die Reinraumplanung mit einbezogen werden müssen, da sie eine Schwachstelle im Reinraum darstellen und Einfluss auf die Prozessqualität nehmen können.
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Aus der
DE 20 2005 009 505 U1 ist eine Beleuchtungseinheit zum Einsatz in einem Reinraum mit zumindest einer Leuchtmitteleinrichtung bekannt, die einen Teil eines Wandung des Reinraums bildet. Die Leuchtmitteleinrichtung ist in gleicher Höhe innerhalb eines Filtermediums angeordnet und wird somit gleich-zeitig mit der Montage des Filtermediums montiert.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinheit zum Einsatz in einem Reinraum bereitzustellen, die neben ihrer Funktion als Lichtquelle eine Infiltration von Partikeln in den Reinraum wirkungsvoll verhindern kann und zugleich eine einfache Montage ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Ansprüchen 2 bis 14 entnommen werden können.
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Die Erfindung geht aus von einer Beleuchtungseinheit zum Einsatz in einem Reinraum mit zumindest einer Leuchtmitteleinrichtung, die einen Teil einer Wandung, vorzugsweise einer Decke, des Reinraums bildet. Es wird eine Ausführung der Leuchtmitteleinrichtung als Paneel vorgeschlagen, in welchem mehrere LED-Leuchtmittel aufgenommen sind.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Ausführung der Leuchtmitteleinrichtung als Paneel vorgesehen ist, in welchem mehrere LED-Leuchtmittel aufgenommen sind. In diesem Zusammenhang soll unter „Paneel” insbesondere ein geschlossenes flaches Element für eine Wandverkleidung verstanden werden, das zumindest eine glatte vorzugsweise transparente Oberfläche und zumindest einen elektrischen Anschluss aufweist. Das Paneel kann unterschiedliche Formen aufweisen, wobei in Reinräumen vorzugsweise eine rechteckige Form verwendet wird. In vorteilhafter Weise können hierdurch beliebig viele Paneele besonders schnell in einem Reinraum großflächig auf einer beliebigen Rahmenkonstruktion montiert bzw. demontiert werden, wodurch ein schneller Aufbau bzw. Abbau eines Reinraums möglich ist. Auf Grund der glatten und damit kleinen Oberfläche des Paneels ist nur eine minimale Kontaminierung mit Partikeln der Oberfläche des Paneels möglich, wodurch der Verschmutzungsgrad der Oberfläche des Paneels sinkt und dadurch die Reinigung der Oberfläche des Paneels besonders leicht sein kann. Das Paneel kann besonders flach und kompakt ausgeführt werden, was zu einer Gewichtsreduzierung der er-findungsgemäßen Beleuchtungseinheit und zu einer Volumenreduzierung des benötigten Raums für einen Reinraum führen kann. Neben einem positiven Energieeinspareffekt und einer verbesserten Lichtausbeute der LED-Leuchtmittel ist als weiterer Vorteil die geringe Wärmeabstrahlung des LED-Leuchtmittels zu erwähnen, so dass eine Gefahr der Überhitzung oder Beschädigung des Paneels ausgeschlossen und die Wärmeabstrahlungsmenge im Reinraum gesenkt werden kann. Auf Grund der geringen Wärmeabstrahlung des LED-Leuchtmittels kann sichergestellt werden, dass der Luftstrom im Reinraum von der Leuchtmitteleinrichtung kaum beeinflusst werden kann. Durch einen energieeffizienten Rein-raum können somit die Kosten der Reinraumanlage reduziert werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Paneel flexibel ausgeführt. Hierdurch kann eine Gefahr der Beschädigung des Paneels bei der Montage bzw. Demontage als auch bei einem sich plötzlich ändernden Druck im Reinraum ausgeschlossen werden.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Beleuchtungseinheit eine Verstärkungseinrichtung, die als Berstschutz für die Leuchtmitteleinrichtung vorgesehen ist. In vor-teilhafter Weise kann hierdurch eine extrem leichte und kostengünstige Beleuchtungseinheit mit einer besonders hohen Belastbarkeit entstehen, welche auf Grund der zusätzlichen Verstärkungseinrichtung über eine besonders hohe Steifigkeit verfügen kann. Hierdurch kann bei spontan auftretendem Druck oder bei kontinuierlich ansteigendem Überdruck in einem Reinraum ein Großteil der Verformungsenergie von der Verstärkungseinrichtung absorbiert und ein übermäßiges Deformieren der Leuchtmitteleinrichtung bzw. der LED-Leuchtmittel bzw. ein Bersten der Leuchtmitteleinrichtung bzw. LED-Leuchtmittel sicher verhindert werden.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Verstärkungseinrichtung als starres Bauteil ausgeführt ist, welches zumindest teilweise an dem Paneel anliegt. In diesem Zusammenhang soll unter „zumindest teilweise anliegen” insbesondere eine beliebige Anzahl an Punkten auf der Rückseite des Paneels verstanden werden, die einen Stützpunkt mit der Verstärkungseinrichtung bildet, wobei die Anzahl der Stützpunkte zumindest 50% der Oberfläche des Paneels beträgt. In vorteilhafter Weise kann durch die großflächige formschlüssige Verbindung der Verstärkungseinrichtung mit dem Paneel eine besonders verwindungssteife und dennoch sehr leichte Einheit hergestellt werden. Hierdurch kann bei Druckbelastung eine gleichmäßige und kontinuierliche Abstützung des Paneels auf der Verstärkungseinrichtung erfolgen. Dadurch können auch hohe Druckbelastungen gleichmäßig auf die Verstärkungseinrichtung verteilt sowie insgesamt die Verwindungssteifigkeit und die Festigkeit der miteinander verbundenen Bauteile verbessert werden.
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Es wird eine Befestigungseinrichtung vorgeschlagen, die zum Anbringen zumindest der Leuchtmitteleinrichtung an einem Halteprofil des Reinraums vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise kann hierdurch die aus mehreren Bauteilen hergestellte Leuchtmitteleinrichtung an dem Halteprofil des Reinraums sicher fixiert werden, wodurch wirkungsvoll eine Verbesserung der Lagestabilität der Leuchtmittelein-richtung gewährleistet werden kann. Gleichzeitig ist im Reparaturfall oder bei Wartungsarbeiten ein schnelles Lösen der Leuchtmitteleinrichtung möglich.
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In einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Befestigungseinrichtung ein Rahmensystem umfasst, das zum formschlüssigen Verbinden der Leuchtmitteleinrichtung mit der Verstärkungseinrichtung und zum Aufliegen des Bauteilverbundes an dem Halteprofil des Reinraums vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise können schnell auf eine einfache und kostengünstige Weise zwei Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen dauerhaft, stabil und wirtschaftlich miteinander verbunden und versteift werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die werkzeuglos montierten Bauteile bei Bedarf ebenfalls werkzeuglos gelöst werden können. Das im Randbereich der Leuchtmitteleinrichtung befindliche Rahmen-system kann sich besonders als belastbare Auflagefläche des Bauteilverbundes eignen.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Befestigungseinrichtung ein Federsystem umfasst, das zum Zentrieren und zur Dämpfung des Bauteilverbundes im Reinraum vorgesehen ist. Dadurch kann der Bauteilverbund ohne aufwändige Montagemaßnahmen in einer optimalen und definierten Position zum Halteprofil des Reinraums gelagert werden und druckbedingte Bewegungen des Bauteilverbunds können zwischen den Halteprofilen des Reinraums ausgeglichen werden, wodurch stets eine definierte Position des Bauteilverbunds gewährleistet werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Beleuchtungseinheit eine Dichteinrichtung auf, die zumindest teilweise zwischen der Leuchtmitteleinrichtung und dem Halteprofil des Reinraums angeordnet ist. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Beleuchtungseinheit ohne zusätzliche Befestigungsmittel an dem Halteprofil des Reinraums montagefreundlich bzw. besonders schnell befestigt und gleichzeitig eine Abdichtung der Fuge gegenüber Staub und Feuchtigkeit gewährleistet werden kann. Durch das Eigengewicht der Beleuchtungseinheit kann sichergestellt werden, dass eine gleichmäßige Verteilung des Gewichts der Beleuchtungseinheit auf die Dichteinrichtung und eine Abdichtung zwischen der Beleuchtungseinheit und dem Halteprofil realisiert wer-den kann. In vorteilhafter Weise kann die Dichteinrichtung in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllen, wie beispielsweise die Funktion eines Verbindungselements und/oder die Funktion eines Distanzelements und/oder die Funktion eines Abdichtelements und/oder die Funktion eines Dämpfungselements. Hierdurch kann der Aufwand zum Befestigen des Bauteilverbundes mit dem Halteprofil des Reinraums sehr gering sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgeschlagen, die zur Helligkeitseinstellung und/oder zum Ein- oder Ausschalten zumindest eines Teils der LED-Leuchtmittel vorgesehen ist. Hierdurch kann im Reinraum jederzeit sowohl das Ein- oder Ausschalten der LED-Leuchtmittel als auch die Beleuchtungsintensität der gesamten Beleuchtungseinheit oder einzelner Paneele stufenlos innerhalb oder außerhalb des Reinraums eingestellt bzw. verändert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Paneel zumindest teilweise aus einem Kunststoff oder Kunststoffverbund besteht. Ein wesentlicher Vorteil des aus einem Kunststoff oder einem Kunststoffverbund hergestellten Paneels ist, dass es auf einfache Weise kostengünstig, insbesondere in großen Mengen und im Gegensatz zur Verwendung eines anderen Werkstoffes einfach, an umgebende Konturen angepasst, hergestellt werden kann. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein extrem leichtes Bauteil entstehen, das somit ganz im Sinne eines Leichtbaugedankens konzipierbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Verstärkungseinrichtung zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff besteht. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine Verstärkungseinrichtung mit einer hohen Steifigkeit hergestellt werden, die auf Grund ihrer Duktilität im Belastungsfall eine zuverlässige Energieabsorption bietet und keinen Sprödbruch auf-weist. Durch die geometrisch einfache Ausgestaltung der Verstärkungseinrichtung kann ein besonders kostengünstiges Bauteil hergestellt werden.
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Erfindungsgemäß weist eine Vorrichtung zur Herstellung und/oder Verpackung von hochreinen Bauteilen eine Beleuchtungseinheit auf. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit liegt darin, dass die Beleuchtungs-einheit neben ihrer ursprünglichen Funktion als Lichtquelle zusätzlich als baulicher Bestandteil eines Reinraum-Deckensystems eingesetzt werden kann.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merk-male in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Von gleichen Bauteilen in einer Figur ist nur jeweils ein Bauteil gekennzeichnet. In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
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Es zeigen:
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1 in einer schematischen Darstellung einen Reinraum mit einer erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit,
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2 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit mit einer als Paneel ausgeführten Leuchtmitteleinrichtung und mit einer oberhalb des Paneels angeordneten Verstärkungseinrichtung, die beide an einem Halteprofil des Reinraums befestigt sind, und
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3 in einer schematischen Darstellung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für die Beleuchtungseinheit in 1.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 12 zum Einsatz in einem Reinraum 10. Die Beleuchtungseinheit 12 umfasst eine Leuchtmitteleinrichtung 14, die einen Teil einer Wandung des Reinraums 10 bildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Beleuchtungseinheit 12 für eine hier nicht dargestellte Vorrichtung zur Herstellung und/oder Verpackung von hochreinen Bauteilen in einem Reinraum 10 gemäß 1 vorgesehen und wird vorzugsweise zum Aufbau eines Reinraum-Deckensystems verwendet. Die zum Innenraum des Reinraums 10 angeordnete Leuchtmitteleinrichtung 14 hat neben der Funktion den Innenraum des Reinraums 10 ausreichend auszuleuchten und dabei möglichst wenig Wärmestrahlung zu erzeugen auch die Funktion den Innenraum des Reinraums 10 nach außen luftdicht abzuschließen, um eine Kontaminierung mit Partikeln zu reduzieren und um mit möglichst wenigen Bauteilen einen Reinraum 10 auszubilden.
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Um eine Beleuchtungseinheit 12 zum Einsatz in einem Reinraum 10 bereitzustellen, die neben ihrer Funktion als Lichtquelle eine Infiltration von Partikeln in den Reinraum 10 wirkungsvoll verhindern kann und zugleich eine einfache Montage ermöglicht, wird erfindungsgemäß eine Ausführung der Leuchtmitteleinrichtung 14 als Paneel 14.1 vor-geschlagen, in welchem mehrere LED-Leuchtmittel 14.2 aufgenommen sind.
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Damit die Leuchtmitteleinrichtung 14 auf spontan auftretende Veränderungen des Innendluftdrucks in einem Reinraum 10 eingestellt und nicht beschädigt werden kann, ist das Paneel 14.1 flexibel ausgeführt und besteht aus einem Kunststoff oder Kunststoffverbund. Hierdurch kann sich die Leuchtmitteleinrichtung 14 immer wieder verformen und sich so den beim Anfahren einer Anlage entstehen-den Druckwellen bis ca. 300–400 Pa bzw. den wechselnden Druckbedingungen anpassen. Beim Einstellen des in einem Reinraum 10 normalen Überdrucks von ca. 60–70 Pa kann die Leuchtmitteleinrichtung 14 in vorteilhafter Weise wieder eine vor der Verformung bzw. Druckbelastung ursprüngliche Form annehmen. Das Paneel 14.1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel extrem flach ausgeführt und weist eine Materialdicke von ca. 14 mm auf, wobei die Materialdicke je nach Größe des Paneels 14.1 kleiner oder größer als 14 mm sein kann. Die LED-Leuchtmittel 14.2 sind in einem für Licht transparenten Kunststoff des Paneels 14.1 umschlossen angeordnet bzw. eingebettet. Eine Rückseite des Paneels ist mit weißer Farbe versehen, um ein gutes Ausleuchtungsverhalten zu erreichen. In einer alternativen Ausgestaltung des Paneels 14.1 kann die Rückseite des Paneels 14.1 mit einer OLED-Beschichtung versehen sein, wobei auf LED-Leuchtmittel innerhalb des Paneels verzichtet werden kann.
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Auf Grund der flachen Ausführung der Leuchtmitteleinrichtung 14 kann beispielsweise eine Decke eines Reinraums 10 mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit 12 ein optisch ansprechendes Design mit einer hohen Flächenkontinuität aufweisen, die eine einfache Reinigung und besonderes eine ein-fache Desinfizierung der Leuchtmitteleinrichtung 14 ermöglicht. Hierdurch kann die Leuchtmitteleinrichtung 14 die gesetzlichen Auflagen für die Reinheit von Räumen nach ISO 14644-1 und nach GMP EU Richtlinien erfüllen und in Reinräumen 10 eingesetzt werden, in welchen beispielsweise pharmazeutische Produkte hergestellt und/oder verpackt werden.
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Um eine kontrollierte Verformung der Leuchtmitteleinrichtung 14 bei einem spontanen Druckanstieg auf besonders einfache Weise zu erreichen, ist in einer vor-teilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Verstärkungseinrichtung 18 als Berstschutz für die Leuchtmitteleinrichtung 14 vorgesehen. Hierdurch kann die Verstärkungseinrichtung 18 einen großen Teil der Druckbelastung aufnehmen und eine unkontrollierte Verformung der flexiblen Leuchtmitteleinrichtung 14 vermeiden, wodurch die in dem zumindest teilweise unter Überdruck stehenden Reinraum 10 angeordneten Leuchtmitteleinrichtung 14 bzw. LED-Leuchtmittel 14.2 auf eine einfache Weise vor dem Bersten geschützt werden können.
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Hierzu ist die Verstärkungseinrichtung 18 als starres Bauteil ausgeführt, welches an dem Paneel 14.1 anliegt, und aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vorzugsweise einteilig ausgeführte Verstärkungseinrichtung 18 als eine flache Platine deckungsgleich mit der Leuchtmitteleinrichtung 14 ausgeführt. Um Gewicht einzusparen kann die Verstärkungseinrichtung 18 eine netzartige Struktur oder zwei unterschiedliche Werkstoffe aufweisen, wie beispielsweise einen Faserverbundwerkstoff oder auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausführungsformen oder Werkstoffe.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Beleuchtungseinheit 12 eine Befestigungseinrichtung 20, die zum Anbringen der Leuchtmitteleinrichtung 14 an dem Halteprofil 16 des Reinraums 10 vorgesehen ist. Die Befestigungseinrichtung 20 ist umlaufend im Randbereich der Leuchtmitteleinrichtung 14 angeordnet und umfasst ein Rahmensystem 20.1, das zum formschlüssigen Verbinden der Leuchtmitteleinrichtung 14 mit der Verstärkungseinrichtung 18 und zum Aufliegen eines Bauteilverbunds von Leuchtmitteleinrichtung 14 und Verstärkungseinrichtung 18 an dem Halteprofil 16 des Reinraums 10 vorgesehen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Rahmensystem 20.1 ein U-förmig umlaufendes Aluminium-Profil, wobei jedoch auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werkstoffe und/oder Profile bzw. Rahmensysteme zum Verbinden zweier Bauteile denkbar sind.
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Ferner umfasst die Befestigungseinrichtung 20 ein Federsystem 20.2, das zum Zentrieren und zur Dämpfung des Bauteilverbunds von Leuchtmitteleinrichtung 14 und Verstärkungseinrichtung 18 im Reinraum 10 vorgesehen ist. Das Feder-system 20.2 weist gemäß 2 eine V-förmige Federform auf und ist lösbar mit dem Halteprofil 16 verbunden. In einer alternativen Ausführung kann das Feder-system 20.2 fest mit dem Halteprofil 16 verbunden sein. Durch die V-förmige Federform des Federsystems 20.2 können durch Druckveränderungen hervorgerufene horizontale und/oder vertikale Bewegungen des Bauteilverbunds von Leuchtmitteleinrichtung 14 und Verstärkungseinrichtung 18 kompensiert werden, wobei jedoch auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Feder-formen und Anordnungen des Federsystems 20.2 in der Befestigungseinrichtung 20 denkbar sind.
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Um ein Eindringen von Partikeln in den Reinraum 10 zu verhindern und um eine rutschfeste Auflage für den Bauteilverbund von Leuchtmitteleinrichtung 14 und Verstärkungseinrichtung 18 bereitzustellen, ist eine Dichteinrichtung 22 zwischen der Leuchtmitteleinrichtung 14 und dem Halteprofil 16 des Reinraums 10 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Dichteinrichtung 22 aus einem rechteckigen Dichtelement, das den Innenraum des Reinraums 10 luftdicht nach außen abschließt und so vor einem Eindringen von Partikeln bzw. von Verunreinigungen und/oder von Feuchtigkeit schützt.
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In vorteilhafter Weise ist gemäß 3 eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 zur Helligkeitseinstellung und/oder zum Ein- oder Ausschalten eines Teils der LED-Leuchtmittel 14.2 vorgesehen. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24 ermöglicht sowohl innerhalb als auch außerhalb des Reinraums 10 eine individuelle stufenlos dimmbare Lichtintensität.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Reinraum
- 12
- Beleuchtungseinheit
- 14
- Leuchtmitteleinrichtung
- 14.1
- Paneel
- 14.2
- LED-Leuchtmittel
- 16
- Halteprofil
- 18
- Verstärkungseinrichtung
- 20
- Befestigungseinrichtung
- 20.1
- Rahmensystem
- 20.2
- Federsystem
- 22
- Dichteinrichtung
- 24
- Steuer- und/oder Regeleinheit
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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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- DE 202005009505 U1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ISO 14644-1 [0002]
- ISO 14644-1 [0027]
