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Die Erfindung betrifft ein insbesondere mittels Berührung steuerbares flächiges LED-System, wobei in einer Platine angeordnete LED vorgesehen sind und in einem Abdeckteil zugeordnete Durchscheinöffnungen.
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Derartige flächige LED-Systeme werden auch als interaktive LED-Matrix-Systeme bezeichnet. Es können Berührungen oder Flüssigkeiten erkannt werden. Hierdurch lassen sich beleuchtete Flächen erstellen, die beispielsweise auf Berührungen von Menschen reagieren können. Beispielsweise kann eine Displaytafel auf Basis eines solchen LED-Systems aufgebaut sein, bei der mittels Berührung Linien darstellbar sind oder bestimmte Bereiche hinsichtlich der Beleuchtung aktivierbar sind und andere deaktivierbar sind.
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Weiter können auch die Leuchtintensität oder die Farben, in welchen die LED abstrahlen, durch eine Berührung beeinflusst bzw. geändert werden.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabenstellung, ein derartiges LED-System hinsichtlich des Aufbaus günstig zu gestalten.
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Nach einer ersten Lehre der Erfindung ist ein flächiges LED-System vorgesehen, bei welchem die LED in einem ersten Platinenteil angeordnet sind, die Durchscheinöffnungen sowie zugeordnete Berührungssensoren in einem zweiten Platinenteil angeordnet sind, wobei weiter in dem zweiten Platinenteil zu den Berührungssensoren führende elektrische Leiter zu einem an dem zweiten Platinenteil ausgebildeten Sammelsteckerteil geführt sind, an dem ersten Platinenteil ein Gegensteckerteil ausgebildet ist und die Platinenteile vermittels des Sammelsteckerteils und des Gegensteckerteils in einer Richtung senkrecht zu einer Flächenerstreckung eines Platinenteils elektrisch verbindend zusammensteckbar sind.
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Hierdurch ist ein flächiges LED-System angegeben, das flexibel ausgestaltet sein kann. Das erste Platinenteil kann unterschiedlich mit LEDs versehen bzw. bestückt sein. Das zweite Platinenteil kann unabhängig von den LEDs erstellt werden und mit diesen über eine einfache Steckverbindung zusammengesetzt werden. Die Berührungssensoren einerseits und die LEDs andererseits sind auch bauteilmäßig getrennt. Die elektrische Funktionalität ist zugleich mit dem Zusammenstecken erreichbar. Es ist auch eine bessere Stabilität der mechanischen Verbindung erreicht.
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Die Steuerbarkeit mittels Berührung betrifft sowohl eine Berührung durch ein Lebewesen, insbesondere einen Menschen, beispielsweise mit einer Hand, wie auch die Berührung durch einen Gegenstand oder insbesondere ein Fluid, wie beispielsweise Wasser. Beispielsweise kann ein derartiges LED-System als Fläche eingesetzt werden, auf welche Wasser auftrifft. Das auftreffende Wasser kann dann bestimmte Leuchteffekte und/oder Farbeffekte durch die Berührungen auslösen.
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Ein Einzelnen ist auch ein Mikroprozessor als Steuerungsmodul bevorzugt vorgesehen. Das Steuerungsmodul ist weiter bevorzugt in dem ersten Platinenteil angeordnet. Die Sensorsignale können so für eine Vielfalt von Anwendungen ausgewertet werden, beispielsweise im Hinblick auf Spiele, Farbabfolgen, Informationen, wenn die LEDs im Sinne von beispielsweise Schriftzeichen geschaltet werden.
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Die Auflösung kann auch in einfacher Weise unterschiedlich gestaltet sein. Es können sehr enge Raster für die LEDs in dem ersten Platinenteil vorgesehen sein. Es braucht jedoch nicht jeder Rasterpunkt auch mit einem Leuchtelement besetzt zu sein.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung und der Zeichnung, oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zu dem bereits vorstehend erläuterten Konzept beschrieben bzw. dargestellt. Sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einem oder mehreren einzelnen Merkmalen, die hier beschrieben oder zeichnerisch dargestellt sind, oder unabhängig oder in einem anderen Gesamtkonzept, von Bedeutung sein.
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So ist es bevorzugt, dass die Durchscheinöffnungen durch ein Gießharzteil oder durch Ausgießen mit Gießharz lichtdurchlässig verschlossen sind. Durch diese Gießharzausbildung lässt sich günstig auch eine gewünschte Linsenausbildung erreichen. Ein Gießharzteil als solches kann linsenartig geformt sein. Es kann beispielsweise zugeordnet einem LED und/oder auf der dem LED abgewandten Seite konkave oder konvexe Krümmung aufweisen. Eine solche Linsenausbildung kann in einfacher Weise gusstechnisch jeweils hergestellt werden. Alternativ können auch gegossene, vorgefertigte Einzelteile, die auch in der beschriebenen Weise linsenartig geformt sein können, in die Durchscheinöffnung eingesetzt sein.
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Derartige Elemente können auch aus einem anderen Werkstoff, wie beispielsweise transparentem Hartkunststoff, hergestellt sein.
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Es kann sich auch um ein tafelartiges Teil handeln, beispielsweise auf Folienbasis oder insgesamt als Hartteil ausgebildet, das ein Linsen-Array aufweist. Das Linsen-Array zeichnet sich dadurch aus, dass zugeordnet den Durchscheinöffnungen das Licht beeinflussende Strukturen in dem Teil ausgebildet sind. Diese Strukturen können auch nur einseitig bezüglich des insgesamt tafelartigen Teils oder folienartigen Teils ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich um linsenartige Strukturen handeln. Es kann sich aber auch um sonstige Licht beeinflussende Strukturen, die etwa zu einem diffusen Licht führen, handeln. Insbesondere kann sich das Linsen-Array dadurch auszeichnen, dass zugeordnet den Durchscheinöffnungen Vorsprünge an dem Folien- oder Hartkunststoff-Auflageteil ausgebildet sind, die im zusammengesetzten Zustand in die Durchscheinöffnungen, entsprechend auch beispielsweise in beschriebenen Gießharzteilen, in die Durchscheinöffnungen eingreifen.
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Wesentlich ist insgesamt, dass eine homogene Ausleuchtung erreicht wird. Die einzelstrahlartige Charakteristik einer Leuchtdiode soll so auf relativ kurzem Weg derart aufgelöst werden, dass sich ein einheitlich erscheinender Leuchteffekt über das Platinenteil ergibt, dies bei möglichst geringem Abstand der Diode zur Frontfläche, also letztlich der Fläche, auf welche man hinsichtlich Beeinflussung der Touch-Sensoren einwirkt.
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Weiter können in einem die Leuchtstrahlung beeinflussenden Element, also beispielsweise einem genannten Gießharzelement, aber auch sonstigen beschriebenen Elementen, insbesondere wenn sie nicht linsenartig gestaltet ist, Linsenelemente, beispielsweise aus Glas, eingeschlossen sein, die dem so kombiniert gebildeten Gießharzelement eine bestimmte Lichtrichtungscharakteristik mitgeben.
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Als Linsenelemente in diesem Sinne können auch bereits Lufteinschlüsse, beispielsweise in Form von Luftblasen, oder Glaskugeln, die auch eingeschlossen sein können, wirken.
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Insbesondere ist bevorzugt, dass es sich um Licht streuende Elemente handelt, die im Sinne der angesprochenen gewünschten homogenen Ausstrahlung vorteilhaft sind. Alternativ oder ergänzend kann eine Lichtwirkung auch durch ein durchgehend folienartig ausgebildetes Folienelement erreicht sein, beispielsweise ein Folienelement, das nur einem einzelnen oder einer Mehrzahl von LEDs zugeordnet ist oder ein insgesamt die Platine insoweit überdeckendes Folienelement. Diese Folie kann in an sich bekannter Weise ihrerseits eine optische Wirkung entfaltende Struktur aufweisen, wie man dies beispielsweise von Folien kennt, die an Autoscheiben geklebt werden können und den Blickwinkel vergrößern.
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Hinsichtlich der Berührungssensoren ist bevorzugt, dass diese matrixartig angeordnet sind. Die Auflösung ist bevorzugt änderbar.
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Desgleichen ist bevorzugt, dass die LEDs matrixartig, in Übereinstimmung mit den Durchscheinöffnungen der oberen Platine, angeordnet sind, bzw. jedenfalls hierfür vorgesehene Anordnungsplätze auf dem zweiten Platinenteil entsprechend vorgesehen sind.
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Auch die Energieversorgung der LEDs ist hinsichtlich Leitungen in einer entsprechenden Zusammenfassung bevorzugt vorgesehen. Die Leitungen sind bevorzugt untereinander abgeschirmt.
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Die Netzversorgung erfolgt von außerhalb, bevorzugt über einen Transformator.
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Weiter ist bevorzugt, dass auf dem zweiten Platinenteil, unterseitig, Steckerplätze für Mikroprozessoren unmittelbar vorgesehen sind.
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Einzelne so aufgebaute, aus einem ersten und zweiten Platinenteil bestehende, Module können hinsichtlich der LEDs in einem Raster einer Seitenlänge von 5 bis 50 mm, bevorzugt 10 bis 40 mm, bestückt sein.
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Die Berührungssensoren sind bevorzugt kapazitive Berührungssensoren.
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Das zweite Platinenteil weist die Durchscheinöffnungen bevorzugt in einem Raster auf, das einem minimalen Raster des ersten Platinenteils entspricht. Unabhängig davon, ob alle Plätze dieses minimalen Rasters in dem ersten Platinenteil mit einer LED besetzt sind oder nicht.
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Auf jedem derartigen durch ein Platinenteil gebildeten Modul, bevorzugt angebracht an dem ersten Platinenteil, ist ein Controller vorgesehen. Der Controller kann mit einem Betriebssystem, wie Linux oder Windows, betrieben werden. Eine externe Steuereinheit ist daher nicht erforderlich und kann entfallen. Es ist möglich, auch Filme zu speichern. Diese können beim Ablauf durch Berührungen in ihrer Erscheinung beeinflusst werden. Der Controller ist gleichsam die Intelligenz und steuert ein Driverteil. Ein solches Driverteil für die LEDs und die Touch-Sensorik besteht aus weiteren elektrischen Bauteilen, wie insbesondere Mikrocontroller.
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Mehrere derartige Module können zu einem autonom arbeitenden Gesamtmodul zusammengefasst werden. Prinzipiell ist allerdings nur ein Controller, gegebenenfalls ein Controller für ein Windows-System und ein Controller für ein Linux-System, für ein solches Gesamtmodul notwendig. Die genannten, auf jedem einzelnen Modul vorgesehenen Controller können programmtechnisch bei einer Zusammenschaltung entweder zu einem Master- oder zu einem Slave-Modul programmiert werden. Es ist dann auf einem Modul ein Master-Controller vorgesehen, der bevorzugt auch ein eigenes, gesondertes Hardwareteil ist. Der Master-Controller übernimmt den übergeordneten Programmablauf des Gesamtsystems und die Kommunikation mit außerhalb des Gesamtmoduls. Der Slave-Controller ist dann als ausführender Controller, in Abhängigkeit des Master-Controllers, programmiert. Um mehrere Flächen zu verbinden, die seitlich nebeneinander beispielsweise angeordnet sind, kommunizieren nur die Master-Controller miteinander. Auch können bei getrennt aufgebauten Flächen, etwa verschiedene, voneinander entfernte an Wänden angebrachte Flächen, über W-LAN miteinander kommunizieren.
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Hinsichtlich der LEDs handelt es sich bevorzugt um RGB-Systeme. Sie können ein Spektrum von beispielsweise 16,8 Millionen Farben, aber auch darüber hinaus, darstellen.
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Ein Gesamtmodul, zusammengesetzt aus den beiden angesprochenen Platinenteilen, kann beispielsweise Abmessungen von 140 × 140 bis 200 × 200 mm aufweisen. Die LEDs können in einem Raster von beispielsweise 5 bis 50 mm angeordnet sein. Für jedes der LEDs kann einzeln eine Helligkeit und/oder einer der möglichen, beispielsweise bis zu 16,8 Millionen möglichen, Farbwerte eingestellt werden. Die Aufbauhöhe eines Gesamtmoduls, also eines aus zwei Platinen zusammengesetzten Gesamtmoduls, beträgt beispielsweise 6 bis 10, vorzugsweise 8 mm. Hierbei ist die erste Platine, in welcher die LEDs angeordnet sind, mit einer größeren Dicke vorgesehen als die zweite Platine. Beispielsweise beträgt die Dicke der ersten Platine 0,5 bis 0,8 der Gesamtdicke.
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Hinsichtlich der Spannungsversorgung ist bevorzugt, dass eine Niederspannung verwendet wird, bspw. im Bereich von 2 bis 6 Volt, vorzugsweise 3,3 Volt.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel betrifft, erläutert. Es zeigt
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1 eine Ansicht eines zusammengesetzten Gesamtmoduls, teilweise vergrößert;
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2 eine beispielsweise Anordnung eines solchen Gesamtmoduls bzw. einer Mehrzahl solcher Gesamtmodule in einem Tisch;
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3 einen Querschnitt durch den Gegenstand gemäß 1, geschnittene entlang der Linie III-III;
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4 eine Explosionsdarstellung eines Gesamtmoduls; und
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5 eine Darstellung eines Anwendungsfalls in einer Dusche.
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Dargestellt und beschrieben ist eine Zusammenfassung zu einem Gesamtmodul, das über LED-Leuchten verfügt. Das Modul weist ein erstes Platinenteil 1 und ein zweites Platinenteil 2 auf, die über ein an dem ersten Platinenteil 1 ausgebildetes Gegensteckerteil 3 und ein an dem zweiten Platinenteil 2 ausgebildetes Sammelsteckerteil 4 elektrisch zusammengesteckt sind (vgl. auch 3).
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Das erste Platinenteil 1 beziehungsweise das zweite Platinenteil 2 kann auch jeweils als Modul angeordnet werden.
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In dem zweiten Platinenteil 2 sind zugeordnet den im ersten Platinenteil 1 angeordneten LEDs 5 Durchscheinöffnungen 6 ausgebildet. Weiter sind in dem zweiten Platinenteil 2 zugeordnet einer Durchscheinöffnung 6 Berührungssensoren 7 vorgesehen. Elektrische Leiter 8, welche die Berührungssensoren 7 mit elektrischer Energie versorgen, sind zu dem Sammelstecker 4 geführt.
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Die Durchscheinöffnungen 6 können rund, eckig oder mit einer sonstigen Rand-Konfiguration ausgebildet sein.
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Ein derartiges Gesamtmodul, wie es in 1 ausschnittweise dargestellt ist, bzw. eine Vielzahl solcher Gesamtmodule, kann beispielsweise in einer Tischoberfläche 9 integriert sein, wie sie anhand eines Tisches in 2 dargestellt ist. Hierauf können dann durch Berührung Leuchtmuster erzeugt werden.
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Wie insbesondere die Querschnittsdarstellung der 3 erkennen lässt, sind in dem zweiten Platinenteil 2 zugeordnet den Durchscheinöffnungen 6 Linsenelemente 10 angeordnet. Die Linsenelemente 10 können als Gießharzteil ausgebildet sein. Sie können auch als für sich nicht linsenartiges, also bspw. einen Rechteckquerschnitt aufweisendes, Teil, insbesondere Gießharzteil, ausgebildet sein, wobei dann im Inneren des Gießharzes ein Linsenteil, bspw. aus Glas gebildet, aufgenommen ist.
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Wie weiter vorne bereits ausgeführt, kann es sich auch um Teile aus einem anderen Werkstoff als Gießharz, beispielsweise Hartkunststoff, insofern gegebenenfalls als Kunststoffspritzteil hergestellt, handeln. Sie können auch in einem Gesamtteil, das flächig aufzulegen ist, zusammengefasst sein.
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Die Berührungssensoren 7 und die elektrischen Leiter 8 sind ersichtlich, teilweise in Übereinanderlage, auf der Oberseite des Platinenteils 2 ausgebildet. Sie sind in die Platine an der genannten Oberseite integriert.
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Im Verwendungszustand, wie etwa bezüglich einer Tischplatte gemäß 2, kann oberseitig der Platine 2 noch eine Schutzlage, wie etwa eine Glasplatte, aufgelegt sein. Es kann sich um eine Acryl- oder Kunststoffplatte handeln. Die Platine selbst kann auch oberseitig mit einer Lackschicht versehen sein.
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Auch kann die Platine oberseitig, gegebenenfalls oberseitig auf der Lackschicht, mit einer Klebeschicht versehen sein, um die genannte Schutzlage klebend zu verbinden.
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Die Berührungssensoren 7, wie auch die Durchscheinöffnungen 6 und die LEDs 5 sind matrixartig angeordnet. Es ist je nach Anwendungsfall nicht vorgesehen, dass zu jeder Durchscheinöffnung 6 eine LED 5 in dem ersten Platinenteil 1 angeordnet ist. Gleichwohl ist dies auch eine mögliche Ausführungsform.
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Hinsichtlich der Berührungssensoren 7 ist eine Anordnung in Form eines Rechtecks bzw. Quadrats dargestellt. Es kann sich desgleichen um eine Anordnung in Rautenform handeln. Hiermit lässt sich noch eine günstigere Ausfüllung der Oberfläche hinsichtlich der Sensoren erreichen.
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In einer Zusammenfassung zu einem Gesamtmodul, wie es im Querschnitt in 3 dargestellt ist, können die erste Platine 1 und die zweite Platine 2 auch noch zusätzlich zu einer Steckverbindung miteinander verklebt sein.
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In der explosionsartigen Darstellung der 4 sind die erste Platine 1 und die zweite Platine 2 in sich nochmals explosionsartig dargestellt. Man erkennt in der zweiten Platine 2 die aus den Durchscheinöffnungen 6 herausgehobenen Gießharzteile 11 und die (nur aus Darstellungszwecken) entfernt von dem eigentlichen Platinenteil 2 oberseitig befindlichen Berührungssensoren 7 nebst verbindenden elektrischen Leitern 8.
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Desgleichen erkennt man in dem eigentlichen Platinenteil 1 herausgehoben die LED 5 und unterseitig Leiterverbindungen 12.
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Es sind auch weitere Anwendungsfälle möglich, etwa an einer Wand, am Boden oder auch in Form eines Würfels.
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Mit Bezug zu 5 ist ein möglicher Anwendungsfall in einer Dusche dargestellt. Der Beispielfall zeigt eine bodenebene Eckdusche, die nach vorne und zur Seite durch zwei Glaswände 13, 14, die zwischen sich einen Eingang 15 belassen, begrenzt. In diesem so gebildeten Duschboden bzw. Duschraum kann ein beispielsweise wandseitiges Element 16 und/oder ein fußseitiges Element 17 als System, wie hier beschrieben, ausgebildet sein. Auftreffendes Wasser und/oder Berührungen durch eine die Dusche nutzende Person können so die gewünschten Licht- bzw. Farbeffekte erzeugen.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erstes Platinenteil
- 2
- Zweites Platinenteil
- 3
- Gegensteckerteil
- 4
- Sammelsteckerteil
- 5
- LED
- 6
- Durchscheinöffnung
- 7
- Berührungssensor
- 8
- Elektrischer Leiter
- 9
- Tischoberfläche
- 10
- Linsenelement (teil)
- 11
- Gießharzteile
- 12
- Leiterverbindung
- 13
- Glaswand
- 14
- Glaswand
- 15
- Eingang
- 16
- Element
- 17
- Element
