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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungsgerät mit einer LED-Chip-Anordnung, das eine besonders einfache Montage ermöglicht.
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Die sogenannten „LED-Chip-Anordnungen” stellen bekanntermaßen die elektrischen Lichtquellen der neuen Generation dar, die zur Raumbeleuchtung eingesetzt werden können.
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Eine LED-Chip-Anordnung stellt eine Einheit von jeweils aus einem Chip bestehenden LEDs dar, die in Serie oder parallel zueinander geschaltet sind und an einem plattenförmigen Element montiert sind und deren freie Oberfläche mit einer flachen Phosphorschicht überzogen ist.
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Eine LED-Chip-Anordnung kann einen konzentrierten Lichtstrom beträchtlicher Stärke erzeugen, wie dies bei den herkömmlichen Lichtquellen wie etwa Leuchtstofflampen und Entladungslampen der Fall ist.
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Die LED-Chip-Anordnungen liegen normalerweise in Form von Aluminium- oder Keramikplatinen vor, in welche die in Serie und parallel geschalteten LED-Chips integriert sind. Die emittierende Oberfläche ist im Allgemeinen rund, flach und trägt die Phosphore, die, durch die Emission von blauem Licht aus den LED-Chips angeregt, die blaue Strahlung in rote, grüne und blaue Hauptkomponenten, aus denen das Weißlicht besteht, umwandeln.
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Die LED-Chip-Anordnungen entwickeln während ihres Betriebs eine beträchtliche Menge an Wärme, die entsprechend abgeführt werden muss, um einen einwandfreien Betrieb dieser Lichtquellen zu gewährleisten. Hierzu wird die Platinenfläche, die der Fläche mit der phosphorüberzogenen LED-Chip-Anordnung gegenüberliegt, normalerweise durch Auftragen einer Paste mit hoher Wärmeleitfähigkeit, an einem Kühlkörper angebracht, der aus einem üblicherweise gerippten und meistens aus Aluminium bestehenden Körper besteht.
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Die elektrische Verbindung zwischen der LED-Chip-Anordnung und den elektrischen Kabeln, über die die Stromversorgung der LED-Chip-Anordnung erfolgt, wird angesichts der Schwierigkeit, die Lötung an der Platine auszuführen, die unter anderem erwärmt werden sollte, damit die Lötstellen entsprechend halten, im Allgemeinen mittels eines einfachen Kontakts hergestellt, indem elastische Kontakte an den Kontaktzonen der mit der LED-Chip-Anordnung versehenen Platinenfläche, seitlich der von der LED-Chip-Anordnung eingenommenen Fläche, angebracht werden.
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Im Detail ist die mit der LED-Chip-Anordnung versehene Platine normalerweise in einem Aufnahmeteil angebracht, das aus einem Trägerelement aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet ist. Am Boden des Aufnahmeteils sind die elektrischen Kontakte angeordnet, die mit den Stromversorgungskabeln verbunden sind und an den Kontaktzonen der dem Boden des Aufnahmeteils zugewandten Platinenfläche anliegen. Das Trägerelement wird am Kühlkörper befestigt, indem die der Fläche mit der LED-Chip-Anordnung gegenüberliegende Platinenfläche, normalerweise durch Auftragen der Paste mit hoher Wärmeleitfähigkeit, am Kühlkörper angebracht wird, wodurch außerdem die Platine am Aufnahmeteil des Trägerelements blockiert wird.
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Der Vorgang der manuellen Befestigung des Trägerelements am Kühlkörper bei gleichzeitigem Halten der Platine im Aufnahmeteil, in dem sie angebracht ist, ist schwer durchzuführen, da durch die elastische Reaktion der elektrischen Kontakte die Neigung besteht, die Platine aus dem Aufnahmeteil des Trägerelements auszustoßen. Durch diese Schwierigkeit werden die Montagevorgänge zwangsweise verlangsamt, und es kann eine ungenaue Positionierung der Platine im Verhältnis zum Kühlkörper erfolgen.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der vorstehend erwähnten Problemstellung durch die Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts, das eine besonders einfache Befestigung des mit der LED-Chip-Anordnung versehenen Trägerelements am Kühlkörper ermöglicht.
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Im Rahmen dieser Aufgabenstellung besteht ein Ziel der Erfindung in der Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts, dessen einfachere Montage zu Zeit- und folglich Kosteneinsparungen bei der Montage führt.
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Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts, dessen einfachere Montage durch einfache Details erzielt wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts, das höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Verwendung gewährleistet.
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Die Lösung dieser Aufgabe sowie die Erreichung dieses und weiterer Ziele, die im Folgenden deutlicher werden, erfolgt durch ein Beleuchtungsgerät mit einer LED-Chip-Anordnung, das Folgendes umfasst:
- – ein Trägerelement, in dem ein Hauptaufnahmeteil ausgebildet ist;
- – ein plattenförmiges Element, das eine LED-Chip-Anordnung trägt und am Hauptaufnahmeteil lösbar angebracht ist;
- – elektrische Kontakte, die in sekundären im Trägerelement ausgebildeten Aufnahmeteilen angeordnet sind und mit Kontaktarmen versehen sind, die sich zwischen dem Boden des Hauptaufnahmeteils und dem plattenförmigen Element vorstrecken, um die Kontaktzonen zur Versorgung der LED-Chip-Anordnung zu berühren, die auf der dem Boden des Hauptaufnahmeteils zugewandten Fläche des plattenförmigen Elements ausgebildet sind;
dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel zum Halten des plattenförmigen Elements in dem Hauptaufnahmeteil umfasst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts hervor, die beispielhaft, aber nicht einschränkend in den beigefügten Figuren dargestellt ist, wobei:
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1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts, das der Einfachheit halber ohne Kühlkörper dargestellt ist, zeigt;
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2 ebenfalls eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts ohne Kühlkörper darstellt, das jedoch umgedreht im Verhältnis zu 1 dargestellt wird;
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3 eine perspektivische Ansicht des Beleuchtungsgeräts aus 1 in zusammengebautem Zustand zeigt;
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4 eine perspektivische Ansicht des Beleuchtungsgeräts aus 1 in zusammengebautem Zustand zeigt, das im Verhältnis zu 3 umgedreht dargestellt wird;
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5 das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät von der Seite, die zum Verbinden mit dem Kühlkörper bestimmt ist, in einer Zusammenbauphase zeigt;
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6 ein vergrößertes Detail aus 5 darstellt;
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7 das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät entsprechend der 5 in einer anderen Zusammenbauphase zeigt;
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8 ein vergrößertes Detail der 7 zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die vorstehend genannten Figuren umfasst das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät mit einer LED-Chip-Anordnung, das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist, ein Trägerelement 2 aus elektrisch isolierendem Material, in dem ein Hauptaufnahmeteil 3 ausgebildet ist, woran ein mit einer LED-Chip-Anordnung 5 samt der entsprechenden Phosphorschicht versehenes plattenförmiges Element 4 lösbar angebracht ist.
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Das Trägerelement 2 weist eine flache Form auf und besteht vorzugsweise aus gespritztem Kunststoffmaterial.
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Das plattenförmige Element 4, das mit der LED-Chip-Anordnung 5 versehen ist, kann auf an sich bekannte Art und Weise aus Aluminium oder Keramikmaterial hergestellt werden.
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Die LED-Chip-Anordnung 5 mit der entsprechenden Phosphorschicht ist als ein hervorstehender kreisförmiger Bereich in der Mitte einer der beiden Flächen größeren Ausmaßes des plattenförmigen Elements 4 erkennbar. Von der LED-Chip-Anordnung 5 ausgehend erstrecken sich zwei Kontaktzonen 6a, 6b, die die beiden elektrischen Kontakte für die Stromversorgung der LED-Chip-Anordnung 5 bilden.
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Das Hauptaufnahmeteil 3 ist auf einer der beiden Flächen größeren Ausmaßes des Trägerelements 2 vertieft ausgebildet und liegt in einem zentralen Bereich dieser Fläche des Trägerelements 2.
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Auf dieser Fläche des Trägerelements 2 sind sekundäre Aufnahmeteile 7a, 7b seitlich von dem Hauptaufnahmeteil 3 ausgebildet, in denen elektrische Kontakte 8a, 8b, die mit Kontaktarmen 9a, 9b versehen sind, aufgenommen werden, die sich zwischen dem Boden 3a dieses Hauptaufnahmeteils 3 und dem plattenförmigen Element 4 derart vorstrecken, dass sie die Kontaktzonen 6a, 6b auf der dem Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 zugewandten Fläche des plattenförmigen Elements 4 berühren.
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Die elektrischen Kontakte 8a, 8b können aus profilierten Platinen aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, wobei die Kontaktarme 9a, 9b elastisch biegsam sind, sodass sie durch ihre elastische Reaktion gegen die Kontaktzonen 6a, 6b, die auf dem plattenförmigen Element 4 ausgebildet sind, gedrückt werden, wenn dieses in den Hauptaufnahmeteil 3 eingefügt ist.
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Diese elektrischen Kontakte 8a, 8b können auf an sich bekannte Weise mit Schnellverbindern 10a, 10b für die Enden der Elektrokabel 11a, 11b zur Stromversorgung versehen werden.
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Der Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 wird von einer Öffnung 12 durchdrungen, die derart ausgebildet ist, dass der von der LED-Chip-Anordnung 5 eingenommene kreisförmige Bereich passend zu dieser Öffnung 12 liegt, um den Durchgang des von der LED-Chip-Anordnung 5 erzeugten Lichtbündels zu ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät umfasst Mittel 13 zum Halten des plattenförmigen Elements 4 in dem Hauptaufnahmeteil 3, sodass das plattenförmige Element 4 während der Montage des Beleuchtungsgeräts in dem Hauptaufnahmeteil 3 festgehalten wird, wodurch die Montage vereinfacht wird und rascher erfolgt, wie im Folgenden deutlicher wird.
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Die Haltemittel 13 umfassen vorzugsweise einen Exzenterstift 14, der an einem an einer der Seitenwände des Hauptaufnahmeteils 3 ausgebildeten Einschnitt 15 angebracht ist und der mit einer Seite des plattenförmigen Elements 4, das in den Hauptaufnahmeteil 3 eingefügt ist, im Eingriff steht.
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Genauer beschrieben, ist der Exzenterstift 14 drehbar um eine entsprechende Drehachse 14a herum, die im Wesentlichen senkrecht zur Lageebene des plattenförmigen Elements 4 in dem Hauptaufnahmeteil 3 ist, an einem entsprechenden Aufnahmeteil 16, das im Trägerelement 2 ausgebildet ist und über den Einschnitt 15 mit dem Hauptaufnahmeteil 3 in Verbindung steht, angebracht. Der Exzenterstift 14 verfügt über eine kleine Welle 17, deren Achse die Drehachse 14a des Exzenterstifts 14 bestimmt, und die drehbar in eine entsprechend im Trägerelement 2 ausgebildete Bohrung 18 eingefügt ist. Der Exzenterstift 14 verfügt ferner über einen zylindrischen Teil 19, der exzentrisch zur Drehachse 14a des Exzenterstifts 14 ist. Dieser zylindrische Teil 19 liegt teilweise an dem Einschnitt 15 und kann durch das Drehen des Exzenterstifts 14 um seine Drehachse 14a herum im Verhältnis zum Trägerelement 2 mit einer Seite des plattenförmigen Elements 4 in Eingriff gelangen oder aus dem Eingriff mit dieser Fläche des plattenförmigen Elements 4 gelöst werden.
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Am axialen Endteil des Exzenterstifts 14, das dem Boden des Aufnahmeteils 16, in dem er angebracht ist, gegenüberliegt, ist ein Schlitz 20 ausgebildet, der dazu dienen kann, den Exzenterstift 14 mit einem Werkzeug wie beispielsweise einem Schraubenzieher, zu drehen.
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Entsprechend umfasst das vorliegende Beleuchtungsgerät auch einen Temperatursensor 21, der mit dem Trägerelement 2 verbunden ist und der mit dem plattenförmigen Element 4 direkt in Kontakt steht.
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Der Temperatursensor 21 ist vorzugsweise in einem anderen sekundären Aufnahmeteil 22 angebracht, das auf derselben Fläche des Trägerelements 2, auf der sich auch das Hauptaufnahmeteil 3 befindet, seitlich davon ausgebildet ist.
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Der Temperatursensor 21 verfügt über ein Kontaktelement 23, das sich am Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 derart vorstreckt, dass der direkte Kontakt zwischen diesem Kontaktelement 23 des Temperatursensors 21 und der Fläche des plattenförmigen Elements 4, das mit der LED-Chip-Anordnung 5 versehen ist, auf besonders zuverlässige Weise gewährleistet wird.
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Der Temperatursensor 21 verfügt über einen Anschluss 24 für einen Verbinder eines doppeladrigen Kabels, der den Anschluss des Temperatursensors 21 an den Stromversorgungskreislauf der LED-Chip-Anordnung 5 ermöglicht. Insbesondere ist der Temperatursensor 21 dazu bestimmt, mit einem Regelorgan bekannten Typs verbunden zu werden, das längs des Stromversorgungskreislaufs des Beleuchtungsgeräts vorgesehen ist und das die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom der LED-Chip-Anordnung 5 in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur des plattenförmigen Elements 4 regeln kann.
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Das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät umfasst ferner einen Reflektor 25, der mit dem Trägerelement 2 um die Öffnung herum lösbar verbunden ist.
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Detaillierter beschrieben ist auf der Fläche des Trägerelements 2, die der Fläche mit dem darin ausgebildeten Hauptaufnahmeteil 3 gegenüberliegt, um die Öffnung 12 herum ein hervorstehender Ring 26 mit bajonettverschlussartigen Nocken 27 vorgesehen, die in die bajonettverschlussartigen Schlitze 28 eingreifen können, mit denen die Grundplatte des Reflektors 25 entsprechend ausgestattet ist.
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Die Fläche des plattenförmigen Elements 4, die sich auf der dem Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 gegenüberliegenden Seite befindet, ist dazu bestimmt, auf an sich bekannte Weise wie beispielsweise mittels einer Paste mit hoher Wärmeleitfähigkeit an einem Kühlkörper angebracht zu werden, der von bekannter Art ist und der Einfachheit halber nicht dargestellt ist und zur Abführung der von der LED-Chip-Anordnung 5 während ihres Betriebs erzeugten Wärme dient.
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Der Temperatursensor 21, der in das Trägerelement 2 integriert ist, ermöglicht eine höchst genaue und zuverlässige Temperaturerfassung des plattenförmigen Elements 4, das mit der LED-Chip-Anordnung 5 versehen ist, unabhängig von der Güte der Wärmeübertragung zwischen dem plattenförmigen Elementen 4 und dem Kühlkörper. Der vom Temperatursensor 21 erfasste Temperaturwert, der dem Organ zur Regelung der Versorgungsspannung und/oder des Versorgungsstroms der LED-Chip-Anordnung 5 übertragen wird, ermöglicht eine automatische Änderung der Versorgungsspannung und/oder des Versorgungsstroms der LED-Chip-Anordnung 5, wenn sich die Abführung der Wärme durch den Kühlkörper als unzureichend erweisen sollte, um die Temperatur des plattenförmigen Elements 4 unterhalb der Grenze zu halten, die für einen einwandfreien Betrieb der LED-Chip-Anordnung 5 erforderlich ist.
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Der Vollständigkeit halber sei angeführt, dass Bohrungen 29 das Trägerelement 2 durchlaufen und beispielsweise zu dessen Befestigung am Kühlkörper dienen können.
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Das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät kann in komplexere Beleuchtungsgeräte eingegliedert werden, die gegebenenfalls aus mehreren erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräten bestehen und abhängig von den funktionellen und ästhetischen Anforderungen unterschiedliche Formen und Anordnungen aufweisen.
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Die Montage des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts erfolgt wie nachstehend dargelegt.
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Nach dem Einfügen der elektrischen Kontakte 8a, 8b und des Temperatursensors 21 in die sekundären Aufnahmeteile 7a, 7b und 22 wird das plattenförmige Element 4 in dem Hauptaufnahmeteil 3 positioniert, wobei seine Kontaktzonen 6a, 6b auf die Kontaktarme 9a, 9b gelegt werden, und gegen den Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 gedrückt.
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Der Exzenterstift 14, der gemäß den 5 und 6 positioniert war, um das Einfügen des plattenförmigen Elements 4 zu ermöglichen, und zwar mit seinem zylindrischen Teil 19 außerhalb des Bereichs, der dazu bestimmt ist, vom plattenförmigen Element 4 eingenommen zu werden, wird nun derart zu diesem Zeitpunkt um seine Drehachse 14a herum gedreht, dass er mit seinem zylindrischen Teil 19 mit einer Seite des plattenförmigen Elements 4, wie in den 7 und 8 dargestellt, in Eingriff gelangt. Der vom zylindrischen Teil 19 des Exzenterstifts 14 ausgeübte Schub auf den Bereich des plattenförmigen Elements 4, der sich am Einschnitt 15 befindet, bewirkt eine kleine Drehung des plattenförmigen Elements 4 in dem Hauptaufnahmeteil 3, sodass das plattenförmige Element 4 mit den Seitenwänden des Hauptaufnahmeteils 3, zusätzlich zum zylindrischen Teil 19 des Exzenterstifts 14, in Eingriff gelangt. Dadurch wird das plattenförmige Element 4 in dem Hauptaufnahmeteil 3 blockiert. Ist das plattenförmige Element 4 derart blockiert, kann das Trägerelement 2 mit Leichtigkeit am Kühlkörper befestigt werden, wobei die Möglichkeit besteht, das plattenförmige Element 4 mit großer Genauigkeit gegen den Kühlkörper zu positionieren, gegebenenfalls indem auf an sich bekannte Weise eine Paste mit hoher Wärmeleitfähigkeit zwischen dem plattenförmigen Element 4 und dem Kühlkörper aufgetragen wird.
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Auf diese Art und Weise erweist sich die Montage des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts als besonders einfach und kann rasch durchgeführt werden, sodass Zeit und folglich Kosten für diesen Vorgang eingespart werden können.
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Daraufhin kann der Reflektor 25 mittels Bajonettverbindung am Trägerelement 2 montiert werden.
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In der Praxis ist festgestellt worden, dass das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät die zugrunde liegende Aufgabe vollkommen löst, da die Mittel zum Halten des plattenförmigen Elements in dem Hauptaufnahmeteil, das im Trägerelement ausgebildet ist, die Montage vereinfachen und beschleunigen.
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Das so konzipierte Beleuchtungsgerät kann Gegenstand zahlreicher Änderungen und Varianten sein, die alle in das erfinderische Konzept fallen. Alle Details können ferner durch andere technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.
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Soweit sie mit der spezifischen Anwendung kompatibel sind, können die eingesetzten Materialien sowie die Abmessungen je nach Bedarf und Stand der Technik praktisch jeglicher Art sein.
