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Die Erfindung betrifft eine Operationsleuchte, insbesondere eine Operationsleuchte, die mit einem speziellen Herstellungsverfahren hergestellt wird.
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Es sind mittlerweile Operationsleuchten bekannt geworden, bei denen LEDs als Leuchtmittel verwendet werden. Dabei werden die mit einer optischen Einrichtung zum Bündeln des Lichts versehenen LEDs auf einer Lichtaustrittsseite eines Leuchtenkörpers angeordnet und mittels einer aufwändigen Befestigungsstruktur, an die sie beispielsweise mittels Klipsen, Schrauben oder durch Kleben angebracht werden, gehalten.
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Problematisch ist dabei, dass eine Wärmeableitung von den LEDs dadurch ebenfalls aufwändig ist. Die Befestigungsstruktur muss einen entsprechenden Querschnitt zur Wärmeleitung aufweisen und auch eine Kontaktierung für den Wärmeübergang von der LED auf die Befestigungsstruktur muss sicher gewährleistet sein.
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Die Lichtaustrittsfläche eines Gehäuses einer Operationsleuchte ist üblicherweise mit einer transparenten Scheibe abgedeckt. Bei der Verwendung von LEDs als Leuchtmittel wird jede einzelne LED mittels eines eigenen Kabels mit elektrischem Strom versorgt. Eine größere Anzahl von LEDs wird mittels eines Kabelbaums oder mehrerer Kabelbäume versorgt. Zwischen den optischen Einrichtungen zum Bündeln der Lichtstrahlen der LEDs sind üblicherweise Spalte vorhanden. Da die Lichtaustrittsfläche mit der transparenten Scheibe abgedeckt ist und die Spalte vorhanden sind, sind jedoch die Kabel bzw. Kabelbäume von außen sichtbar. Daher ist es erforderlich, die Kabelbäume exakt zu fertigen und die Kabel oder Kabelbäume ordentlich zu verlegen, was mit einem entsprechenden Aufwand verbunden ist.
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Die Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die obigen Nachteile zu eliminieren und eine Operationsleuchte bereitzustellen, bei der eine einfache Befestigung der Leuchtmittel sowie eine gute Wärmeableitung von den Leuchtmitteln möglich ist, und die ohne großen Aufwand einen positiven optischen Eindruck hinsichtlich der Verarbeitungsqualität hinterlässt.
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Die Aufgabe wird durch eine Operationsleuchte gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Operationsleuchte ist im Anspruch 9 definiert. Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist in einem Hohlraum eines Gehäuses eines Leuchtenkörpers mindestens ein Leuchtmittel, das mittels eines Kabels versorgt wird, oder mindestens eine Aufnahme für mindestens ein solches Leuchtmittel vorhanden. Zumindest das Leuchtmittel oder die Aufnahme des Leuchtmittels und das Kabel sind in einer Füllung, die in einer fließfähigen, insbesondere flüssigen Konsistenz in den Hohlraum eingebracht wird und darin aushärtet, zumindest teilweise enthalten. Somit sind eine einfache Befestigung des Leuchtmittels oder der Aufnahme und ein guter Wärmeübergang von dem Leuchtmittel, ggf. über die Aufnahme zu der Füllung und über die Füllung zu dem Gehäuse gewährleistet. Weiterhin wird dadurch ein direkter Blick auf die Kabel bzw. Kabelbäume und somit die Notwendigkeit zusätzlicher Abdeckelement oder Kabelkanäle vermieden.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Leuchtenkörpers einer Operationsleuchte, bei der ein Kabel und ein Leuchtmittel in einem Hohlraum gerade noch vollständig in einer Füllung enthalten sind;
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Leuchtenkörpers, bei der eine Lichtaustrittsfläche einer optischen Einrichtung zusammen mit einer Grenzfläche der Füllung eine Außenfläche eines Gehäuses bilden;
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Leuchtenkörpers, in der das Gehäuse Kühlrippen aufweist;
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform, in der der Leuchtenkörper einen zweiten Hohlraum aufweist und eine Öffnung in einem Gehäuse zum Durchführen von Kabeln aufweist; und
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5 zeigt ein Werkzeug und eine Anordnung zur Herstellung eines Leuchtenkörpers gemäß der dritten Ausführungsform.
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1 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines Leuchtenkörpers 1 einer Operationsleuchte. Die Operationsleuchte weist weiterhin ein nicht gezeigtes Aufhängesystem auf.
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Der Leuchtenkörper 1 weist ein Gehäuse 2, Leuchtmittel 5 und optional eine Steuerungsvorrichtung auf. Das Gehäuse 2 ist aus einem Material hergestellt, das eine ausreichende Festigkeit hat, um den an dem Aufhängesystem angebrachten Leuchtenkörper 1 zu tragen. Außerdem weist das Material des Gehäuses 2 eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Beispielsweise ist das Gehäuse 2 aus einem Aluminiumdruckgussmaterial hergestellt.
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Das Gehäuse 2 bildet einen Hohlraum 3. Der Hohlraum 3 ist nicht vollständig geschlossen, sondern weist eine offene Seite 4 auf.
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In dem Hohlraum 3 sind mehrere der Leuchtmittel 5 enthalten. In dieser Schnittdarstellung sind sieben Leuchtmittel 5 gezeigt. Die Leuchtmittel 5 sind hier jeweils mit einer optischen Einrichtung 6 zum Leiten von Lichtstrahlen des Leuchtmittels 5 versehen. Die optische Einrichtung 6 ist hier als Linse, also als ein Refraktor ausgebildet. Die optische Einrichtung 6 kann alternativ oder zusätzlich auch beispielsweise als Reflektor ausgebildet sein bzw. wirken. Die optische Einrichtung 6 weist gegenüber von dem Leuchtmittel 5 eine Lichtaustrittsfläche 7 auf. Die Anzahl der Leuchtmittel 5 ist abhängig von ihrer Leistungsabgabe und der von der Operationsleuchte geforderten Helligkeit. Es ist alternativ mindestens ein Leuchtmittel 5 vorhanden. Alternativ ist auch eine Verwendung von Leuchtmitteln ohne eine zusätzliche optische Einrichtung möglich, sofern das Leuchtmittel selbst die Lichtstrahlen in einer geeigneten Form abgibt.
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Die Leuchtmittel 5 sind jeweils mit mindestens einem Kabel 8 verbunden. Die Kabel 8 sind hier einzeln durch den Hohlraum 3 geführt, können alternativ aber auch als ein Kabelbaum ausgeführt sein. Das andere Ende der Kabel 8 ist, beispielsweise über einen zentralen Stecker, an einer Elektronik angesteckt. Der Stecker und die Elektronik sind hier nicht gezeigt. Die Elektronik kann sich ebenfalls in dem Hohlraum 3 befinden, oder alternativ in einem später gezeigten zweiten Hohlraum. Eine Position der Elektronik außerhalb des Leuchtenkörpers 1 ist ebenfalls möglich.
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In dem Hohlraum 3 ist eine Füllung 9 enthalten. Die Füllung 9 besteht aus einem Material, das in einer fließfähigen, hier flüssigen Konsistenz in den Hohlraum 3 eingefüllt wird und dort aushärtet. Alternativ zu einer flüssigen Konsistenz ist es auch möglich, Partikel oder ein Granulat einzufüllen, das mit Hilfe eines Initiators reagiert, um dann einen Füllkörper zu bilden. Hierbei ist die Füllung 9 sowohl mit dem Gehäuse 2 als auch mit dem Leuchtmittel 5 in Kontakt. Das Material der Füllung 9 hat eine gute Wärmeleitfähigkeit, und ist nicht brennbar. Das Material härtet in dem Hohlraum aus, wobei darauf zu achten ist, dass ein Material verwendet wird, das bei dem Aushärtvorgang nicht schrumpft, da sonst Zwischenräume zwischen der Füllung 9 und dem Leuchtmittel 5 und/oder dem Gehäuse 2 entstehen. Durch solche Zwischenräume würde der Wärmeübergang zu und von der Füllung 9 verschlechtert und eine sichere Befestigung und Positionierung der Leuchtmittel 5 bzw. deren Aufnahme wäre nicht mehr gewährleistet. Optional ist das Material für die Füllung 9 geeignet, den Hohlraum 3 auszuschäumen. Der Werkstoff der Füllung 9 unterscheidet sich also von dem Werkstoff des Gehäuses 2.
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Die Füllung 9 ist in dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass sie ein solches Ausmaß d aufweist, so dass die Kabel 8 und die Leuchtmittel 5 bzw. deren Aufnahme gerade noch vollständig in der Füllung 9 enthalten sind, so dass Leuchtmittel 5 bzw. deren Aufnahmen gehalten werden und eine Führung der Kabel 8 erfolgt. Der Hohlraum 3 ist in dieser Ausführungsform hinsichtlich seiner Grundfläche, die der offenen Seite 4 gegenüberliegt, vollständig ausgefüllt, so dass ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist. Das vollständige Ausfüllen der Grundfläche ist aber nicht zwingend erforderlich, solange alternativ die Füllung 9 solche Abmessungen aufweist, dass die Kabel 8 und die Leuchtmittel 5 bzw. deren Aufnahme zumindest teilweise darin enthalten sind. Das Ausmaß d gibt nicht zwingend eine exakte Höhe der Füllung 9 in einem bestimmten Flächenbereich in Richtung der offenen Seite 4 mit einem speziellen Wert an, sondern dient zur Angabe, dass sich die Füllung 9 in Richtung der offenen Seite 4 ausreichend erstreckt. Die Füllung 9 bildet auf der der offenen Seite 4 des Hohlraums 3 zugewandten Seite eine Grenzfläche 10. Durch die Füllung 9 werden die Kabel 8 sowie die Leuchtmittel 5 bzw. deren Aufnahme mit den daran befestigten optischen Einrichtungen 6 fixiert. Daher ist eine aufwändige Befestigung der Leuchtmittel 5 über Klipsen, Schrauben, o. ä. nicht erforderlich.
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Weiterhin ist das Material der Füllung 9 optional in einem ausgehärteten Zustand undurchsichtig. Folglich sind bei einem Betrachten einer Lichtaustrittsseite des Leuchtenkörpers, in dieser Darstellung von unten, durch Spalte, die zwischen den optischen Einrichtungen 6 auftreten, die Kabel nicht sichtbar. Somit ist es nicht notwendig, übermäßige Aufwendungen zu betreiben, um einen positiven optischen Eindruck hinsichtlich der Verarbeitungsqualität zu hinterlassen.
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Der Hohlraum 3 ist auf der offenen Seite 4 mit einer Abdeckscheibe 22 abgedeckt.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Leuchtenkörpers 1. Der Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform liegt in dem Ausmaß d der Füllung 9. Die Füllung 9 hat hier nicht, wie in der ersten Ausführungsform, das Ausmaß d nur so gewählt, dass die Leuchtmittel 5 und die Kabel 8 gerade noch vollständig in der Füllung 9 enthalten sind, um die gute Wärmeableitung von den Leuchtmitteln 5 und einen besseren optischen Eindruck zu gewährleisten. In dieser Ausführungsform ist stattdessen das Ausmaß d der Füllung 9 so gewählt, das heißt eine entsprechende Menge des Materials der Füllung 9 eingefüllt, so dass die der offenen Seite 4 des Hohlraums 3 zugewandte Grenzfläche 10 der Füllung 9 zusammen mit der Lichtaustrittsfläche 7 der Leuchtmittel 5 eine gemeinsame Außenfläche an der offenen Seite des Gehäuses 2 bildet. Dadurch wird gewährleistet, dass die optischen Einrichtungen 6 nicht über die Grenzfläche 10 der Füllung 9 hinausragen. Da hier keine Spalte und Absätze vorhanden sind, in denen sich Verunreinigungen und Keime absetzen können, ist eine solche Operationsleuchte leicht zu reinigen und zu desinfizieren, selbst wenn alternativ keine Abdeckscheibe 22 vorgesehen ist.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Leuchtenkörpers 1. Der Unterschied zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen liegt darin, dass das Gehäuse 2 Kühlrippen 11 aufweist.
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Durch das Vorsehen der Kühlrippen 11 vergrößert sich die Fläche, an der die Wärme von der Füllung 9 auf das Gehäuse 2 übergehen kann und somit wird die Kühlung der Leuchtmittel 5 verbessert.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Leuchtenkörpers 1, in der der Leuchtenkörper 1 einen zweiten Hohlraum 12 aufweist. Der zweite Hohlraum 12 wird hier durch eine Gehäusewand 13 des Gehäuses 2 und eine Abdeckung 14 gebildet.
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Die Abdeckung 14 wird hier auf die Gehäusewand 13 aufgesetzt, um den zweiten Hohlraum 12 zu bilden. Die Abdeckung 14 kann alternativ auch innerhalb des Leuchtenkörpers 1 angeordnet sein, um zusätzlich zu dem Hohlraum 3 den zweiten Hohlraum 12 zu bilden, der nicht mit dem Material der Füllung 9 ausgefüllt wird. Alternativ ist das Gehäuse 2 selbst so ausgebildet, dass die Abdeckung 14 ein Teil des Gehäuses 2 ist. In einer weiteren Alternative ist innerhalb des Gehäuses 2 keine spezielle Abdeckung vorgesehen, sondern der zweite Hohlraum 12 entsteht dadurch, dass der Hohlraum 3 in der in 4 dargestellten Orientierung des Leuchtenkörpers 1 nicht vollständig befüllt wird, so dass im oberen Bereich des Gehäuses ein Raum frei bleibt, der nicht mit der Füllung 9 ausgefüllt ist. Die Bildung eines zweiten Hohlraums innerhalb des Gehäuses 2 ist beispielsweise alternativ auch durch ein Einbringen der Füllung 9 möglich, wobei die Füllung durch ihre Konsistenz und ihre Art des Eingebracht-werdens ermöglicht, den zweiten Hohlraum ohne Vorsehen einer Abdeckung innerhalb des Gehäuses zu realisieren. Durch das Vorsehen des zweiten Hohlraums innerhalb des Gehäuses 2 oder über die Abdeckung 14 ist, bei einem Vorsehen einer entsprechenden Öffnung in dem Gehäuse 2 und/oder der Abdeckung 14, ein Auswechseln von in dem zweiten Hohlraum 12 angeordneten Bauteilen möglich. Bezüglich der Abdeckung 14 kann alternativ zu einer Öffnung auch ein zumindest teilweises Abnehmen der Abdeckung 14 vorgesehen werden.
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In dem zweiten Hohlraum 12 ist beispielsweise eine Elektronik zum Ansteuern der Leuchtmittel 5 angeordnet. Ein Auswechseln dieser Elektronik kann durch die für die später beschriebene Entlüftungsmembran 16 vorgesehene Öffnung oder auch durch ein Abnehmen der Abdeckung 14 erfolgen, sofern entsprechende Mechanismen hierfür vorgesehen sind. Zudem erfolgt eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 3 und dem zweiten Hohlraum 12 durch zwei Öffnungen 15. Alternativ ist nur eine Öffnung oder eine andere erforderliche Anzahl vorhanden. Durch diese Öffnungen werden die Kabel 8 oder die Kabelbäume von den Leuchtmitteln 5 zu der Elektronik durchgeführt.
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Optional ist eine außen liegende Abdeckung 14 mit einer Entlüftungsöffnung oder einer Entlüftungsmembran 16 versehen. Durch die Entlüftungsmembran 16 ist ein besseres Austreten von Warmluft gewährleistet. Die Abdeckung ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, kann alternativ aber auch aus einem anderen geeigneten Material, wie etwa ebenfalls Aluminiumdruckguss hergestellt sein.
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5 zeigt ein Werkzeug 17 zum Herstellen der Füllung 9 am Beispiel der dritten Ausführungsform des Leuchtenkörpers 1. Das Werkzeug 17 weist an seiner Oberseite eine Werkzeugfläche 18 auf, die komplementär zu einer Fläche aus der Grenzfläche 10 der Füllung 9 und der Lichtaustrittsfläche 7, also zu der Außenfläche auf der offenen Seite 4 des Gehäuses 2, ist. Optional ist auf der Werkzeugfläche 18 eine Trennfolie 19 aufgebracht.
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Alternativ kann die Außenfläche aus der Grenzfläche 10 der Füllung 9 und der Lichtaustrittsfläche 7 auf der offenen Seite 4 des Gehäuses auch auf eine andere Weise gebildet werden, oder, wie bei der ersten Ausführungsform nicht erforderlich sein, so dass die Werkzeugfläche 18 nicht zwingend komplementär zu der Außenfläche sein muss.
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In dem Werkzeug 17 sind Halteeinrichtungen 20 vorgesehen. Die Halteeinrichtungen 20 halten die optischen Einrichtungen 6 der Leuchtmittel 5 und bestimmen so ihre Position und ihre Winkellage. Optional sind die Halteeinrichtungen 20 einstellbar, um die Position und die Winkellage der optischen Einrichtungen 6 mit den Leuchtmitteln 5 zu verändern. Hier ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine Halteeinrichtung 20 gezeigt, die Anzahl der Halteeinrichtungen 20 entspricht aber der Anzahl der einzubauenden Leuchtmittel 5 mit optischen Einrichtungen 6. Alternativ ist die Halteeinrichtung 20 so ausgebildet, dass alle einzubauenden Leuchtmittel 5, deren Aufnahmen und/oder die optischen Einrichtungen 6 direkt oder indirekt über die Halteeinrichtungen 20 gehalten werden.
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Die Halteeinrichtung 20 besteht aus einem Saugnapf mit entsprechenden Führungen und Anschlägen, um die Position der optischen Einrichtung 6 exakt festzulegen. Alternativ sind auch andere geeignete Befestigungsmittel, die beispielsweise über Adhäsion oder andere dem Fachmann gängige Prinzipien, wie Form- oder Kraftschluss, wirken, möglich.
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Das Werkzeug 17 enthält zwei Zuleitungen 21, durch die das Material der Füllung 9 in den Hohlraum 3 eingebracht wird. Alternativ sind die Zuleitungen, wobei auch nur eine Zuleitung 21 oder mehr als zwei Zuleitungen 21 möglich sind, nicht in das Werkzeug 17 integriert, sondern können auch an entsprechende Öffnungen des Gehäuses 2 angeschlossen werden, um das Material der Füllung 9 von dort in den Hohlraum 3 einzubringen. Alternativ ist es auch nicht zwingend erforderlich, dass das Werkzeug 17 in der gezeigten Orientierung verwendet wird. Es ist, insbesondere zur Herstellung des Leuchtenkörpers 1 gemäß der ersten Ausführungsform, möglich, das Werkzeug 17 bei einer entsprechenden Orientierung, bei der die offene Seite 4 nach oben zeigt, von oben auf das Gehäuse 2 aufzusetzen, wobei hier im Wesentlichen die Halteeinrichtungen 20 genutzt werden. Die Werkzeugfläche 18 hat dann keine Funktion und kann, wie oben beschrieben, so ausgeführt werden, dass sie nicht zwingend komplementär zu einer Fläche aus der Grenzfläche 10 der Füllung 9 und der Lichtaustrittsfläche 7 ist. Die Werkzeugfläche 18 kann alternativ Komponenten im Gehäuse klemmen.
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Nachfolgend wird beispielhaft eine Herstellung eines Leuchtenkörpers 1 gemäß der zweiten oder dritten Ausführungsform beschrieben.
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Zunächst wird das Werkzeug 17 in der in 5 gezeigten Orientierung bereitgestellt. Optional wird, um ein Ablösen der Füllung 9 von dem Werkzeug 17 zu erleichtern, die Trennfolie 19 auf die Werkzeugfläche 18 aufgebracht.
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Anschließend werden die Leuchtmittel 5 mit den optischen Einrichtungen 6 auf den Halteeinrichtungen 20 bereitgestellt, wobei deren Position und Winkellage genau festgelegt werden. Die Leuchtmittel 5 können von Hand auf der Halteeinrichtung 20 platziert werden, oder alternativ über eine Platzierungseinrichtung, beispielsweise mit einer einfachen Handlingseinrichtung oder mit einem Roboter, automatisch platziert werden. Sofern aktive Halteeinrichtungen 20 verwendet werden, werden diese nach dem Platzieren der Leuchtmittel 5 darauf aktiviert. Beispielsweise wird hier an dem Saugnapf ein Unterdruck aufgebracht. Sofern erforderlich, beispielsweise zur Herstellung eines anderen Typs von Operationsleuchten oder zum Nachjustieren der Leuchtmittel 5, werden die Halteeinrichtungen vor dem Einfüllen des Materials der Füllung 9 hinsichtlich ihrer Position und Winkellage ein- bzw. nachgestellt.
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Nachfolgend wird jeweils mindestens eines der Kabel 8 mit den Leuchtmitteln 5 verbunden.
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Dann wird das Gehäuse 2 auf das Werkzeug 17 aufgesetzt und so positioniert, dass die Werkzeugfläche 18 die offene Seite 4 des Hohlraums 3 verschließt. Alternativ zum Gehäuse kann ein später in das Gehäuse 2 integrierbarer Formkörper zum Einsatz kommen.
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Nun wird das Material der Füllung 9 durch die Zuleitungen 21 eingefüllt, bis zumindest die Leuchtmittel 5 und die Kabel 8 von dem Material der Füllung 9 überdeckt sind. In dem gezeigten Fall wird der gesamte Hohlraum 3 über der Werkzeugfläche 18 ausgefüllt. Wesentlich ist aber, dass, falls alternativ vorhanden zumindest die Aufnahme der Leuchtmittel 5, oder die Leuchtmittel 5 selbst zumindest teilweise in der Füllung 9 enthalten sind, um sie zu befestigen und Wärme abzuführen, und dass die Kabel zumindest so weit in der Füllung enthalten sind, dass sie ausreichend befestigt sind und von außen nicht sichtbar sind. Um das Einfüllen des Materials zu erleichtern, sind in dem Gehäuse 2 an der Oberseite optional Steiger angebracht, durch die Luft und überschüssiges Material austreten und dann, sofern erforderlich, abgeschnitten werden kann. Durch das Einfüllen des Materials der Füllung 9 wird der wärmeleitende Kontakt zwischen den Leuchtmitteln 5 und dem Gehäuse 2 hergestellt und lose Kabel 8 und Kabelbäume sowie die Leuchtmittel 5 mit den optischen Einrichtungen 6 werden fixiert. Optional schäumt das Material dann den Hohlraum aus. Das Material wird in diesem Fall entweder direkt als aushärtbarer Schaum eingebracht oder ein entsprechender Vorgang erst nach oder während der Einfüllung durch eine chemische Reaktion mit der Umgebung, Initiatoren zum Aufschäumen, „Sprengkapseln”, usw. initiiert.
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Anschließend härtet das Material der Füllung 9 aus.
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Alternativ wird das Material der Füllung 9 durch die Öffnungen in dem Gehäuse 2 eingefüllt. Bei einer entsprechenden Orientierung des Gehäuses 2, so dass die offene Seite 4 oben ist, und bei der Verwendung des Werkzeugs 17 oberhalb des Gehäuses 2 kann dann Luft durch Steiger in dem Werkzeug 17 entweichen.
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Die einzelnen Ausführungsformen des Leuchtenkörpers 1 sind miteinander kombinierbar.
