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Technisches Gebiet
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Die Erfindung geht aus von einer Leuchtvorrichtung, die ein Leuchtmittel, insbesondere ein LED-Modul, aufweist.
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Stand der Technik
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Das Dokument
DE 10 2009 047 481 A1 offenbart eine derartige Leuchtvorrichtung. Diese hat ein Gehäuse in dem eine Leiterplatte mit einem LED-Modul angeordnet ist. Einzelne Leuchtdioden bzw. LEDs des LED-Moduls emittieren über eine zylindrische Öffnung im Gehäuse Licht nach außen. Das LED-Modul besteht aus einer Vielzahl von LEDs, die matrixartig zueinander angeordnet sind und unterschiedliche Farben, beispielsweise rot, grün und/oder blau aufweisen können. Des Weiteren ist ein (nicht zum Modul gehörender) Reflektor bzw. ein optisches Element am Gehäuse der Leuchtvorrichtung angeordnet, der eine das LED-Modul umgreifende Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, und eine etwa paraboloidförmige Außenmantelfläche hat.
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Beispielsweise in einer Richtung entlang einer Längsachse der Leuchtvorrichtung weg von dem LED-Modul strahlt das gesamte von den LEDs emittierte Licht. Dagegen können in bestimmten Strahlungsrichtungen, beispielsweise in einer Richtung vom LED-Modul zu einem Bereich unmittelbar oberhalb einer Stirnkante des Reflektors, nur ein Teil der LEDs des LED-Moduls strahlen, während das emittierte Licht des anderen Teils der LEDs dann auf eine Innenmantelfläche des Reflektors trifft. In bestimmten Strahlungsrichtungen der Leuchtvorrichtung wird somit ein Teil der LEDs von der in diesem Fall als Reflektor ausgebildeten Leuchtenoptik abgeschattet. Selbstverständlich sind in bestimmten Strahlungsrichtungen alle LEDs vom Reflektor abgeschattet, wie beispielsweise in einer Strahlungsrichtung vom LED-Modul aus quer zur Längsachse. Durch die Abschattung eines Teils der LEDs bzw. des LED-Moduls in bestimmten Strahlungsrichtungen treten in diesen Strahlungsrichtungen Abschattungseffekte auf. Da das LED-Modul LEDs mit unterschiedlichen Farben aufweisen kann, können beispielsweise in einer bestimmten Strahlungsrichtung grüne und blaue LEDs vom Reflektor abgeschattet sein, während die roten LEDs in dies Strahlungsrichtung Licht emittieren können und das von der Leuchtvorrichtung in diesem Bereich abgestrahlte Licht rot sein würde. Somit können in unterschiedlichen Strahlungsrichtungen unterschiedliche Farben ausgebildet sein.
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Bei der
DE 10 2009 047 481 A1 treten demnach im Einsatz der Leuchtvorrichtung nachteilige Abschattungseffekte auf. Um derartige Abschattungseffekte zu verringern oder zu vermeiden ist bekannt Diffusorelemente im Strahlengang der Leuchtvorrichtung anzuordnen. Beispielsweise kann ein scheibenartiges Diffusorelement am Reflektorausgang des Reflektors angeordnet werden und diesen vollständig überdecken. Durch ein derartiges Diffusorelement entsteht allerdings Streulicht und es wird das Erscheinungsbild und die Abstrahlcharakteristik des LED-Moduls und somit der Leuchtenvorrichtung nachteilig beeinflusst. Alternativ wäre denkbar, das Diffusorelement nahe dem LED-Modul anzuordnen, um die Leuchtdichte des von den LEDs des LED-Moduls abgestrahlten Lichts zu homogenisieren und somit zu „verschmieren“. Ein derartiges Diffusorelement könnte dann beispielsweise platten- oder kuppelförmig ausgebildet und unmittelbar oberhalb des LED-Moduls angeordnet werden. Dies hätte allerdings einen vergleichsweise geringen Wirkungsgrad der Leuchtvorrichtung zur Folge, da das Diffusorelement einen erheblichen Teil des emittierten Lichts rückstreuen würde, wobei das rückgestreute Licht dann LED- modulseitig größtenteils absorbiert werden würde.
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Die
DE 10 2011 003 989 A1 offenbart eine Leuchtvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine weitere Leuchtvorrichtung mit Diffusorelement ist in
US 2009/0310350 A1 offenbart.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchtvorrichtung zu schaffen, bei der die eingangs erläuterten Abschattungseffekte der Leuchtvorrichtung vermindert oder vermieden sind und ein von einem Leuchtmittel der Leuchtvorrichtung emittiertes Licht vergleichsweise wenig beeinflusst ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß hat eine Leuchtvorrichtung ein Leuchtmittel bei dem es sich um eine Leuchtdiode oder ein LED-Modul mit einer Mehrzahl, insbesondere matrixartig angeordneter, Leuchtdioden bzw. LEDs handelt. Im Strahlengang eines vom Leuchtmittel abstrahlbaren Lichts ist ein transparentes Halteelement an der Leuchtvorrichtung festgelegt. An diesem ist ein Diffusorelement angeordnet, das derart ausgestaltet ist, dass ein Teil des von dem Leuchtmittel abstrahlbaren Lichts gleichmäßig verteilt ist.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass im Unterschied zum Stand der Technik nicht das gesamte emittierte Licht durch das Diffusorelement strahlt, sondern das Diffusorelement an einem transparenten Halteelement flexibel im Strahlengang des vom Leuchtmittel emittierten Lichts an der Leuchtvorrichtung angeordnet werden kann. Das Diffusorelement kann flexibel an die Leuchtvorrichtung angepasst werden und somit nur im Strahlengang des Teils des Lichts angeordnet werden, der zu den eingangs erläuterten Abschattungseffekten führt.
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Erfindungsgemäß ist das Diffusorelement relativ zum Halteelement verschiebbar, um dieses beispielsweise für unterschiedliche Typen von Leuchtvorrichtungen einzusetzen oder die Leuchtvorrichtung an unterschiedliche Einsatzzwecke anzupassen. Insbesondere ist das Diffusorelement dabei in einer Längsrichtung des Halteelements relativ zu diesem verschiebbar.
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Das Halteelement hat vorzugsweise einen rotationssymmetrischen Mantel. Dieser wird dann bevorzugt in Längsrichtung der Leuchtvorrichtung angeordnet, beispielsweise koaxial zu einer Längsachse eines Reflektors. Ein derartiges Halteelement hat dann eine Lichteintritts- und eine Lichtaustrittsöffnung, wodurch ein großer Teil des vom Leuchtmittel emittierten Lichts weder durch den transparenten Mantel noch durch das Diffusorelement beeinflusst ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement hohlzylindrisch oder kegelstumpfförmig oder paraboloidförmig oder hyperboloidförmig ausgestaltet.
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Um das Diffusorelement vorteilhaft an das Halteelement anzupassen, kann dieses ebenfalls rotationssymmetrisch, insbesondere ringförmig und/oder hohlzylindrisch ausgestaltet sein.
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Längsachsen von dem Diffusorelement und dem Halteelement können sich dann etwa koaxial zueinander erstrecken.
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Das Diffusorelement umfasst vorzugsweise eine Außen- oder Innenmantelfläche des Halteelements kraft- und/oder formschlüssig. Somit ist es zum Einen am Halteelement festgelegt und kann zum Anderen relativ zu diesem, in Längsrichtung des Halteelements gesehen, verschoben werden.
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Damit sich das Diffusorelement an eine geometrische Form des Halteelements anpassen kann, ist dieses elastisch ausgebildet und besteht beispielsweise aus Silikongummi.
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Wie vorstehend erläutert kann es sich bei dem Leuchtmittel um ein LED-Modul mit einer Vielzahl matrixartig angeordneter LEDs bzw. Leuchtdioden handeln. Die Leuchtdioden können hierbei in einer gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben Licht emittieren, wobei die Farbe Monochrom, beispielsweise rot, grün, blau usw., oder multichrom, beispielsweise weiß, sein kann.
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Bevorzugterweise umgreift das Halteelement das Leuchtmittel und ist mit seinem zum Leuchtmittel weisenden Endabschnitt an einem Leuchtgehäuse der Leuchtvorrichtung festgelegt. Das Leuchtmittel ist dann im Bereich der Eintrittsöffnung des Halteelements angeordnet und ist von diesem umfasst.
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Um das von dem Leuchtmittel emittierte Licht an bestimmte Gegebenheiten anzupassen, kann eine vom Leuchtmittel wegweisende Stirnfläche des Halteelements vorzugsweise im Wesentlichen plan oder im Querschnitt gesehen konvex und/oder verspiegelt und/oder angeraut sein. Damit kann eine spekulare bzw. direkte und eine diffuse Reflexion erzeugt werden.
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Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn ein Verhältnis von Länge zu Außendurchmesser des Halteelements etwa zwischen 1:1 bis 4:1, vorzugsweise zwischen 1:1 bis 3,5:1, liegt. Ein vorteilhaftes Verhältnis von Wandungsdicke zu Außendurchmesser des Halteelements liegt zwischen 1:30 bis 1:5, vorzugsweise zwischen 1:15 bis 1:10. Eine Wandungsdicke des Halteelements kann dabei in einer Richtung weg vom Leuchtmittel verjüngt sein.
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Als vorteilhaftes Verhältnis von Höhe zu Außendurchmesser des Diffusorelements liegt etwa zwischen 0,2:1 bis 2:1, vorzugsweise zwischen 0,5:1 bis 1,5:1.
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Zusätzlich zum Diffusorelement kann das Halteelement zumindest abschnittsweise teiltransparent sein und somit ebenfalls als Diffusor wirken.
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Es kann ein weiteres Diffusorelement oder es können weitere Diffusorelemente mit unterschiedlichen Diffusionseigenschaften vorgesehen sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
- 1 In einer perspektivischen schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung;
- 2 In einer perspektivischen schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung, wobei ein Diffusorelement im Vergleich zu 1 unterschiedlich angeordnet ist;
- 3 In einer perspektivischen schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung mit einem Reflektor.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Gemäß
1 hat eine Leuchtvorrichtung 1 ein Gehäuse 2 mit einem LED-Modul 4 als Leuchtmittel, das in das Gehäuse 2 eingesetzt ist und über eine zylindrische Aussparung 6 Licht nach außen emittieren kann. Ein derartiges Gehäuse 2 mit einem LED-Modul 4 ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der
DE 10 2009 047 481 A1 oder der
DE 10 2009 047 489 A1 offenbart, weswegen für weiterführende Informationen, beispielsweise hinsichtlich des Aufbaus des LED-Moduls 4, auf den Stand der Technik verwiesen wird.
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Die Leuchtvorrichtung 1 weist des Weiteren ein im Wesentlichen hohlzylindrisches transparentes Halteelement 8 auf, das von einem ringförmigen Diffusorelement 10 umgriffen ist. Das Halteelement 8 ist dabei am Gehäuse 2 festgelegt und etwa senkrecht zum LED-Modul 4 angeordnet, das eine Platine mit einer Vielzahl matrixartig darauf angeordneter LEDs 12 aufweist, von denen zwei in der 1 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Das Halteelement 8 taucht dabei mit seinem zum LED-Modul 4 weisenden Endabschnitt 14 in die im Wesentlichen zylindrische Aussparung 6 des Gehäuses 2 ein, wodurch die LEDs 12 des LED-Moduls 4 im Wesentlichen in eine Lichteintrittsöffnung 16 des Halteelements 8 strahlen. Das Halteelement 8 kann dabei die LEDs vollständig umfassen und beispielsweise mit seiner Stirnfläche an einem Aussparungsgrund des Gehäuses 2 anliegen.
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Das ringförmig ausgebildete Diffusorelement 10 mit seiner vorzugsweise dünnen Mantelfläche umgreift eine Außenmantelfläche 18 des Halteelements 8. Eine axiale Länge des Diffusorelements 10 ist dabei geringer als eine axiale Länge des Halteelements 8. Längsachsen von dem Diffusorelement 10 und dem Halteelement 8 sind dabei im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet. Durch das Diffusorelement strahlendes, von den LEDs 12 emittiertes Lichts wird vermischt. Das Diffusorelement 10 ist kraft-, stoff- und/oder formschlüssig auf dem Halteelement 8 angeordnet und kann in Längsrichtung entlang der Außenmantelfläche 18 und in Umfangsrichtung relativ zum Halteelement 8 verschoben werden. Es ist somit flexibel an das LED-Modul 4 und einer in der 1 nicht gezeigten Leuchtenoptik, beispielsweise einem Reflektor, anpassbar.
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In 2 ist das Diffusorelement 10 im Unterschied zur 1 in Richtung des LED-Moduls 4 verschoben. Das Diffusorelement 10 kann in seiner Größe und in seinen Diffusoreigenschaften bzw. Streueigenschaften an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden. Es kann beispielsweise ein Diffusorelement 10 mit einem geringen oder mit einem hohen Diffusionseffekt eingesetzt werden.
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Das Halteelement 8 aus 1 hat auf seiner vom LED-Modul 4 wegweisenden Seite eine ringförmige Stirnfläche 20, die eine Lichtaustrittsöffnung 22 umgreift. Die Stirnfläche 20 ist in der 1 im Wesentlichen planar ausgebildet, wodurch diese in einer Richtung etwa quer zur Längsachse des Halteelements 8 im Wesentlichen eben ist. Alternativ, für bestimmte Anwendungen, könnte die Stirnfläche 20 in seinem Querschnitt konvex bzw. bogenförmig ausgestaltet sein, damit sie dann insgesamt abgerundet wäre. Möglich wäre auch die Stirnfläche 20 zu verspiegeln und zusätzlich oder alternativ anzurauen.
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Das in der 1 im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltete Halteelement 8 könnte alternativ auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein oder als Abschnitt eines Paraboloid oder eines Hyperboloid. Möglich ist auch, dass sich eine Wandstärke eines Mantels 24 des Halteelements 8 in einer Richtung weg vom LED-Modul 4 verjüngt.
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3 zeigt die Leuchtvorrichtung aus den 1 und 2 zusammen mit einem Reflektor 26. Die Leuchtvorrichtung 1 ist dabei in einen Kühlkörper 28 eingesetzt und über elektrische Leitungen 30 kontaktiert. Der Reflektor 26 ist parboloidförmig ausgebildet und weist eine spiegelnde Innenmantelfläche 32 auf, die eine Vielzahl matrixartig angeordneter Erhöhungen hat. Der Reflektor 26 hat eine von der Leuchtvorrichtung 1 wegweisende Ringstirnfläche 34. Das Diffusorelement 10 ist dabei in der Nähe des in der 3 nicht dargestellten LED-Moduls 4 angeordnet, ähnlich wie in 2.
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In einer Strahlungsrichtung in der 3 beispielsweise entlang der Längsachse der Leuchtvorrichtung 1 wird im Wesentlichen das Gesamte von den LEDs 12 des LED-Moduls 4 aus 1 emittierte Licht gestrahlt. Dagegen kann in bestimmten Strahlungsrichtungen, beispielsweise in einer Richtung vom LED-Modul 4 aus 1 zu einem Bereich unmittelbar überhalb eines von der Ringstirnfläche 34 gebildeten Kantenbereichs des Reflektors 26, nur ein Teil des von den LEDs 12 des LED-Moduls 4 emittierten Lichts strahlen, während das emittierte Licht des anderen Teils der LEDs 12 dann auf die Innenmantelfläche 32 des Reflektors 26 trifft. Somit kommt es in Strahlungsrichtungen, bei denen nur ein Teil der LEDs 12 des LED-Moduls 4 aus 1 strahlen kann, zu Abschattungseffekten. Da die LEDs 12 unterschiedliche Farben oder Helligkeiten aufweisen können, strahlen in bestimmten Strahlungsrichtungen, beispielsweise nur LEDs einer Farbe oder überwiegend LEDs einer Farbe. In unterschiedlichen Strahlungsrichtungen treten somit unterschiedliche Farben des emittierten Lichts auf. Um dies zu vermeiden wird das Diffusorelement 10 im Wesentlichen in dem Bereich des Strahlengangs angeordnet, in dem nur ein Teil des emittierten Lichts des LED-Moduls 4 an dem Reflektor 26 vorbeistrahlt. Durch das Diffusorelement 10 wird dieser Teil des emittierten Lichts dann gemischt, wodurch Abschattungseffekte vermindert bzw. vermieden werden.
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Aufgrund der verschiebbaren Anordnung des Diffusorelements 10 kann dieses an unterschiedliche Leuchtvorrichtungen 1 mit unterschiedlichen Leuchtenoptiken, beispielsweise unterschiedlichen Reflektoren, angepasst werden. Auch kann eine Größe des Diffusorelements und deren Streueigenschaften an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden.
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Durch die hohlzylindrische Ausgestaltung des Halteelements 8 können von den LEDs 12 emittierte Strahlen etwa in Längsrichtung ungehindert durch die Lichteintrittsöffnung 16 aus 1 eintreten und aus der Lichtaustrittsöffnung 22 austreten. Durch die transparente Ausgestaltung des Halteelements 8 sind die emittierten Strahlen der LEDs 12 auch in anderen Richtungen durch das Halteelement 8 im Wesentlichen nicht beeinflusst. Sollte dennoch eine Beeinflussung erwünscht sein, so kann das Halteelement 8 abschnittsweise oder im gesamten Teiltransparent für eine Streuwirkung ausgebildet sein.
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Da im Strahlengang der Leuchtvorrichtung 1 nur abschnittsweise das Diffusorelement 10 angeordnet ist, kann bei entsprechender Ausgestaltung des Reflektors 26 mit einer glatten, spiegelnden Innenmantelfläche 32 ein sogenannter Dark-Light-Effekt erzeugt werden, bei dem die Lichtquelle kaum erkennbar ist.
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Die Anordnung des Diffusorelements 10 auf dem Halteelement 8 führt dazu, dass das Diffusorelement 10 vorzugsweise vom LED-Modul 4 beabstandet ist und somit von dem LED-Modul 4 abgegebener Wärme kaum beeinflusst wird. Des Weiteren wird das Diffusorelement 10 durch das Halteelement 8 gekühlt, das als Kühlkörper für das LED-Modul 4 und/oder dem Diffusorelement 10 wirkt. Hierdurch können für das Diffusorelement 10 auch temperaturempfindliche Materialien eingesetzt werden.
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Offenbart ist eine Leuchtvorrichtung mit einem Leuchtmittel, bei dem es sich insbesondere um eine Mehrzahl von Leuchtdioden handelt, wobei in einem Strahlengang eines vom Leuchtmittel emittierten Lichts ein Halteelement festgelegt ist. Um einen Teil des emittierten Lichts zu streuen ist am Halteelement ein Diffusorelement vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 4
- LED-Modul
- 6
- Aussparung
- 8
- Halteelement
- 10
- Diffusorelement
- 12
- LED
- 14
- Endabschnitt
- 16
- Lichteintrittsöffnung
- 18
- Außenmantelfläche
- 20
- Stirnfläche
- 22
- Lichtaustrittsöffnung
- 24
- Mantel
- 26
- Reflektor
- 28
- Kühlkörper
- 30
- Leitungen
- 32
- Innenmantelfläche
- 34
- Ringstirnfläche
