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Die Erfindung betrifft eine Lichteinheit zum Einsatz in laternenförmigen Leuchten, insbesondere Lichteinheiten, welche zur Beleuchtung von Verkehrswegen im Freien eingesetzt werden können und die Funktion einer klassischen Straßenleuchte in Form einer Laternenleuchte ersetzen können.
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Straßenlaternen, welche auf einem Mast angebracht sind, sind im Stand der Technik sehr verbreitet. Jedoch werden diese Leuchten häufig mit Leuchtmitteln betrieben, die vom Energieverbrauch nicht mehr zeitgemäß sind. Es werden daher diverse Versuche unternommen, die Leuchten, ohne deren äußeres Erscheinungsbild zu ändern, durch modernere Lichteinsätze zu sanieren. Dazu werden häufig die Leuchtmittel einfach durch modernere, z.B. auf LED basierenden Leuchtmitteln ersetzt.
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Bei der Ersetzung klassischer Leuchtmittel in Straßenlaternen durch modernere Leuchtmittel, insbesondere LEDs, treten jedoch Schwierigkeiten auf, weil das Erscheinungsbild der Leuchte dadurch wesentlich verändert wird. Die moderneren Leuchtmittel haben eine andere Abstrahlcharakteristik, insbesondere sind die entsprechenden Leuchtmodule so ausgerichtet, dass sie gezielt die Verkehrswege beleuchten. Dadurch ist aber das Erscheinungsbild der Laternenleuchte im Dunkeln nicht mehr als solches wahrnehmbar.
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DE 296 16 286 U1 offenbart eine Laterne zur Verwendung im Außenbereich. In der Laterne ist eine reflektierende Lampenattrappe angeordnet, die Licht von in einem Laternendach integrierten Leuchtmitteln reflektiert. Es soll das Erscheinungsbild einer herkömmlichen Lampe nachempfunden werden.
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US 2009/0147521 A1 offenbart eine LED-Lampe. Ein laternenförmiges Gehäuse weist in einem Deckel integrierte LEDs auf, deren Licht über einen in dem Gehäuse angeordneten kegelförmigen Reflektor umgelenkt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichteinheit zur Verfügung zu stellen, welche in einer laternenförmigen Leuchte eingesetzt werden kann und dabei ermöglicht, moderne Leuchtmittel zu verwenden, und das Erscheinungsbild der Laterne im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln soweit wie möglich beizubehalten.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lichteinheit nach Anspruch 1.
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Der Lichteinsatz gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt es, Leuchtmodule zu verwenden, die beispielsweise auch mit LEDs als Leuchtmitteln ausgestattet sind. Durch die Kombination mit der Reflektorröhre wird ein Teil des Lichts an der Reflektorröhre reflektiert und seitlich in alle Richtungen umgelenkt, so dass der Lichteinsatz auch als solcher in Dunkelheit wahrnehmbar ist. Bei Leuchtmodulen, die gezielt Licht auf die Verkehrsfläche abgeben, stellt sich nämlich das Problem, dass diese im Dunkeln als leuchtende Fläche überhaupt nicht wahrnehmbar sind. Dies ist zwar für eine Anwendungen als Straßenleuchte akzeptabel. Jedoch können solche Leuchtenmodule nicht in den klassischen laternenförmigen Leuchten eingesetzt werden, weil die Laterne nur als solche wahrgenommen wird, wenn auch von der Laterne Licht in alle radialen Richtungen verteilt wird. Der größte Teil des Lichts, vorzugsweise mehr als 80 oder 90% des Lichts der Leuchtmodule wird von der Reflektorröhre überhaupt nicht reflektiert, sondern steht vollständig zur gewünschten Ausleuchtung der Verkehrsfläche zur Verfügung. Nur ein kleiner Teil wird in alle Richtungen seitlich gestreut, um den Effekt einer Straßenlaternen im klassischen Stil auch bei Dunkelheit zu erzielen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflektorfläche diffus reflektierend ausgebildet. Die Reflektorfläche kann insbesondere mattweiß ausgebildet sein. Dies Art der Reflektorfläche unterstütz den Effekt, dass ein Teil des Lichts der Leuchtmodule gleichmäßig in alle Richtungen abgegeben wird, um die Straßenlaterne im Dunkeln sichtbar zu machen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflektorfläche in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung der Reflektorfläche rund, insbesondere kreisrund oder elliptisch. Diese Form hat den Vorteil, dass das Licht gleichmäßig in alle radialen Richtungen von der Straßenlaterne abgegeben wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflektorröhre in einem Querschnitt längs zur Längserstreckung der Reflektorröhre wenigstens entlang eines Abschnitt konkav gekrümmt. Die konkave Krümmung hat den Effekt, dass der Lichtanteil, welcher an der Reflektorfläche reflektiert wird, seitlich horizontal und schräg nach oben abgelenkt wird, so dass die Leuchte auch von größerer Entfernung sichtbar ist und auch Hausfassaden etwas aufhellen kann. Die Ausleuchtung der Verkehrsfläche im Bereich unterhalb der Lichteinheit wird ohnehin durch den Anteil des Lichtes bewerkstelligt, welcher die Lichteinheit ohne vorherige Reflexion an der Reflektorröhre verlässt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der Umfang der Reflektorfläche entlang der Längserstreckung der Reflektorröhre von dem Ende des Leuchtmodulträgers in Richtung zu dem gegenüberliegenden Ende, d.h. in Richtung zu dem Mastansatz, wenigstens abschnittsweise stetig zu. Dadurch wird der Effekt unterstützt, dass das Licht seitlich radial zur Längserstreckung der Reflektorröhre abgegeben wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reflektorröhre im Bereich des dem Leuchtmodulträger gegenüberliegende Ende, d.h. im Bereich der Mastaufnahme, einen zylindrischen Abschnitt auf. Dieser Abschnitt kann dazu genutzt werden, um diverse Bauteile der Lichteinheit zu integrieren. Beispielsweise können hier elektrische Vorschaltgeräte untergebracht werden, die zum Betrieb der Leuchtmittel in dem Leuchtmodul notwendig sind. Ferner kann dieser Raum genutzt werden, um ein Mastaufsatzstück, welches zur Montage der Lichteinheit auf dem Mast genutzt wird, vollständig zu integrieren. Das zylinderförmige Stück kann beispielsweise einen Umfang aufweisen, der etwas größer als der Umfang des Masts ist. Unter einem zylinderförmigen Abschnitt ist in diesem Zusammenhang ein Abschnitt zu verstehen, dessen Mantelfläche eine Neigung von maximal ±5° zur Längsrichtung der Reflektorröhre aufweist. Geringfügige Abweichungen von einer exakten Zylinderröhre sind für technische Funktionen unschädlich und sind daher tolerierbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steht der Leuchtmodulträger in einer Querschnittebene längs der Längserstreckung der Reflektorröhre gegenüber der maximalen Breite der Reflektorröhre in der gleichen Querschnittsebene zwischen 10% und 50% auf einer oder beiden Seiten über. Der Überstand ist von Vorteil, weil dadurch der Anteil des Lichts, der die Leuchte direkt ohne Reflexion der Reflektorröhre verlässt, erhöht wird. Andererseits soll der Überstand nicht zu groß sein, um zu gewährleisten, dass noch ein Teil des Lichtes an der Reflektorröhre reflektiert wird und die gesamte Lichteinheit in das Gehäuse einer latemenförmigen Leuchte eingebaut werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Leuchtmodulträger Aufnahmen für zwei oder mehrere Leuchtmodule auf, die symmetrisch um die Längsachse der Reflektorröhre angeordnet sind. Beispielsweise können zwei Leuchtmodule spiegelsymmetrisch zu einem Längsquerschnitt der Reflektorröhre angeordnet werden. Es sind aber auch drei oder mehr Module möglich, die gleichmäßig um den Umfang der Reflektorröhre angeordnet sind. Diese Konfiguration hat den Vorteil, das Licht gleichmäßig in alle Richtungen abgegeben wird, wie es für eine laternenförmige Leuchte üblicherweise gewünscht ist.
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Erfindungsgemäß ist die Verbindung zwischen dem Leuchtmodulträger und der Reflektorröhre integral ausgebildet, um einen durchgehend thermischen Pfad zu bilden. Insbesondere kann der Leuchtmodulträger und die Reflektorröhre wenigstens im Bereich deren Verbindung aus einem durchgehenden Aluminiumdruckguss (oder zwei durchgehenden Hälften) hergestellt sein. Die Leuchtmodule, insbesondere Module, die mit LEDs besetzt sind, erzeugen im Betrieb eine erhebliche Abwärme. Diese muss abgeleitet werden. Dazu werden im Stand der Technik üblicherweise Kühlkörper vorgesehen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann jedoch bereits der Leuchtmodulträger in Verbindung mit der Reflektorfläche als ein solcher Kühlköper wirken. Die Wärme der Leuchtmodule wird über den Leuchtmodulträger zur Reflektorfläche abgeleitet, wodurch eine größere Oberfläche zur Kühlung der Leuchtmodule zur Verfügung steht. Für die Reflektorröhre selbst sind Wandstärken von 1 mm bis 5 mm bevorzugt, um eine gute Wärmeleitfähigkeit zu bilden. Für den Leuchtmodulträger werden noch höhere Wandstärken angewandt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchteneinheit wenigstens ein, vorzugsweise jedoch zwei oder mehr Leuchtmodule auf, deren Leuchtmittel in Form von LEDs ausgebildet sind. Die LEDs sind für Straßenbeleuchtungen aufgrund des geringen Energieverbrauchs bevorzugt. Jedoch stellt sich bei Beleuchtungseinrichtungen mit LEDs immer die Schwierigkeit, dass die entsprechenden Leuchtmodule gekühlt werden müssen. In Verbindung mit dem Lichteinsatz der vorliegenden Erfindung ist eine solche Kühlung besonders einfach möglich, ohne dass großvolumige separate Kühlkörper vorgesehen werden müssen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Leuchtmittel der einen oder der mehreren Leuchtmodule jeweils einzeln oder gruppenweise mit einer Optik, insbesondere einem Reflektor und/oder einer Linse, versehen. Die Optik sorgt dafür, dass die Lichtverteilung der Leuchtmittel breit strahlend aufgeweitet wird. Eine solche Breitstrahlung ist für Straßen- oder Gehwegbeleuchtung in der Umgebung der laternenförmigen Leuchte bevorzugt. Die Optik sorgt für eine gezielte Lichtabgabe in Richtung der auszuleuchtenden Verkehrsfläche. Durch die Reflexion des kleinen Teils des Lichts an der Reflektorröhre wird jedoch die optische Wirkung einer klassischen Straßenlaterne, die Licht in alle Richtungen streut, aufrecht erhalten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird nicht mehr als 20%, insbesondere nicht mehr als 10% oder 5% des Lichtstroms des einen oder der mehreren Leuchtmodule an der Reflektorfläche der Reflektorröhre reflektiert. Der größte Teil des Lichts steht daher für die gezielte Beleuchtung der Verkehrsfläche ohne Reflexion bzw. Streuung an der Reflektorröhre zur Verfügung. Als Leuchtmodule können beispielsweise LED-Reflektormodule verwendet werden, die im Prinzip so aufgebaut sind, wie in der europäischen Patentanmeldung
EP 2 360 427 A2 beschrieben. Solche LED-Reflektormodule kann der Fachmann insbesondere zur Abgabe einer breiten Lichtverteilung ausgestalten, welche für die Anmeldung in der erfindungsgemäßen Lichteinheit von Vorteil sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Leuchtmodulträger in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse der Reflektorröhre elliptisch ausgebildet. Beispielsweise kann eine Rahmenstruktur vorgesehen sein mit einem Umfangsrand, der die Form einer Ellipse aufweist. An einer solchen Rahmenstruktur lassen sich leicht zwei oder vier Aufnahmen für Leuchtmodule vorsehen. Die Rahmenteile können wie Kühlrippen wirken.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Leuchtmodulträger auf der der Reflektorröhre abgewandten Seite mit einem Deckel verschlossen. Der Deckel deckt das wenigstens eine Leuchtmodul ab. Vorzugsweise ist der Deckel in Kontakt mit dem Leuchtmodul und der Deckel kann insbesondere selbst aus einem wärmeleitfähigen Material, z.B. aus Aluminiumdruckguss hergestellt sein. Dadurch wirkt der Deckel als Teil eines Kühlkörpers der insgesamt die Reflektorröhre und den Leuchtmodulträger umfasst. Auf den Deckel können ferner Anbaumittel z.B. zum Anbringen eines Leuchtendachs, wie für laternenförmige Leuchten üblich, vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit den Figuren in der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. In den Figuren ist Folgendes gezeigt.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Reflektorröhre mit Leuchtmodulträger von schräg oben.
- 2 zeigt die Reflektorröhre mit Leuchtmodulträger nach 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten.
- 3 zeigt einen Längsquerschnitt durch die Reflektorröhre mit Leuchtmodulträger gemäß 1 und 2.
- 4 zeigt einen Querschnitt entsprechend der 3, jedoch in einer um 90° gedrehten Querschnittsfläche.
- 5 zeigt eine Aufsicht auf den Leuchtmodulträger und die Reflektorröhre der vorhergehenden Figuren.
- 6 zeigt einen Deckel zum Verschließen des Leuchtmodulträgers in perspektivischer Ansicht von schräg oben.
- 7 zeigt den Deckel nach 6 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten.
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In Bezug auf die 1 und 2 ist der wesentliche Teil einer Lichteinheit zum Einbau in Außenleuchten, wie in eine laternenförmige Leuchte dargestellt, wobei in allen Figuren die Leuchtmodule, welche LEDs enthalten, zur Verdeutlichung der Trägerstruktur nicht dargestellt sind.
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Der Lichteinsatz umfasst ein etwa röhrenförmiges Element, welches eine sich längs erstreckende Reflektorröhre 2 bildet. Die Reflektorröhre 2 umfasst einen sich von unten nach oben verjüngenden konischen Abschnitt, der eine Reflektorfläche 4 bildet. Nach unten daran anschließend ist ein zylindrischer Abschnitt 6 vorgesehen. Der zylindrische Abschnitt 6 ist, wie in den 3 und 4, welche durchaus maßstabsgetreu dargestellt sind, mit einer Umfangsfläche vorgesehen, die fast zylinderförmig ist, aber mit einem geringen Winkeln von etwa 1,5° zur Längsachse geneigt ist.
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Auf der Unterseite des zylindrischen Abschnitts 6 sind Befestigungshaken 8 vorgesehen, die es erlauben, die Vorrichtung mit Trägerelementen einer Leuchte, z.B. mit einem Mast oder einer Tragplatte, zu verbinden.
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An dem zum Mastabsatz distalen Ende der Reflektorröhre ist ein Leuchtmodulträger 10 vorgesehen, welcher in der dargestellten Ausführungsform zur Aufnahme von zwei Leuchtmodulen (in den Figuren nicht dargestellt) an gegenüberliegenden Seiten eingerichtet sind. Der Leuchtmodulträger 10 hat eine etwa elliptische Form und ist aus einem Rahmen gebildet, in die zwei flache Leuchtmodule eingelegt und verschraubt werden können. Die Leuchtmodule, welche für die dargestellte Lichteinheit geeignet sind, weisen Leuchtmittel auf, ggf. mit einer zugehörigen Optik, und geben das Licht nach unten in Richtung der Reflektorfläche 4 ab. Geeignete Leuchtmodule für den dargestellten Lichteinsatz weisen eine verhältnismäßig breite Lichtverteilung auf. Dadurch wird der weitaus größere Teil des abgegebenen Lichts nicht an der Reflektorfläche 4 reflektiert, sondern dient direkt zur Ausleuchtung der Verkehrswege, welche von dem Lichteinsatz in der laternenförmigen Leuchte beleuchtet werden sollen. Nur ein Teil des von den Leuchtmodulen abgegebenen Lichts (weniger als 5%, 10% oder 20%) trifft jedoch auf die Reflektorfläche 4 auf und wird seitlich umgelenkt.
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Die Reflektorfläche 4 ist, wie in den Querschnittsfiguren gemäß 3 und 4 gut zu sehen ist, mit einer in Längsrichtung konkaven Krümmung versehen und verjüngt sich vom zylindrischen Abschnitt 6, welcher das mastseitige Ende der Lichteinheit bildet, zu dem gegenüberliegenden Ende der Reflektorröhre 2, an welchem der Leuchtmodulträger 10 vorgesehen ist. Durch die konkave Krümmung wird der Teil des Lichts, der von den Leuchtmodulen in dem Leuchtmodulträger nach unten abgegeben wird, seitlich etwa radial zur Längsachse der Reflektorröhre 2 umgelenkt. Ferner ist vorgesehen, dass die Reflektorfläche 4 lediglich diffus reflektierend ausgebildet ist, so dass die reflektierte Lichtstrahlung auch als Streulicht wahrgenommen wird, ohne eine Blendung bei direkter Einsicht auf den Lichteinsatz hervorzurufen. Dieser Anteil des reflektierten Lichts dient dazu, den Lichteinsatz im Betrieb bei Dunkelheit aufzuhellen, so dass der Lichteinsatz im Dunkeln sichtbar ist. Der größere Teil des Lichts, welcher direkt ohne Reflexion an der Reflektorfläche 4 abgegeben wird, ist aufgrund der gerichteten Lichtabstrahlung auf die zu beleuchtende Verkehrsfläche nur unter bestimmten Blickwinkeln einsehbar. Die Reflektorfläche 4 ist hingegen weithin sichtbar, weil sie Streulicht gleichmäßig abgibt.
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Der Leuchtmodulträger
10 ist als ein Rahmen ausgebildet mit etwa elliptischer Grundform und mehreren, im vorliegenden Beispiel vier innen liegenden Stegen. Jeweils zwei benachbarte nach unten offene Berichte des Rahmens bilden einen Aufnahmeraum für ein Leuchtmodul. Die Leuchtmodule, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform Verwendung finden können, können in der Art ausgebildet sein, wie sie in der europäischen Patentanmeldung
EP 2 360 427 A2 als LED-Reflektormodule beschrieben sind. Die Module weisen zwei Lichtaustrittsflächen auf, welche jeweils Licht durch eine der Öffnung in den Leuchtmodulträger
10 nach unten in Richtung zur Reflektorfläche abgeben. Die Leuchtmodule werden dabei so gestaltet, dass sie eine breite Lichtverteilung erzeugen, so dass nur ein geringer Teil des Lichts auf die Reflektorfläche
4 auftrifft, wie vorhergehend beschrieben.
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Der Leuchtmodulträger 10 wird nach oben mit einem Deckel 12 abgeschlossen, der in den 6 oder 7 dargestellt ist. Der Deckel 12 ist der Umfangsform des Leuchtenträgers 10 entsprechend in Form einer elliptischen Platte ausgebildet. Auf der Oberseite, wie in 6 dargestellt, ist ein Befestigungselement in Form eines Schraubgewindes 14 dargestellt, an welchem beispielsweise ein Gehäusedach der laternenförmigen Leuchte angebracht werden kann. Ferner sind in dem Deckel 12 Schraublöcher vorgesehen, um den Deckel 12 mit dem Leuchtmodulträger 10 zu verschrauben.
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Auf der Unterseite des Deckels 12 sind zwei etwa rechteckige Aussparungen 16 zu sehen, welche formschlüssig die Leuchtmodule von oben halten. Ferner ist jeweils mittig ein Vorsprung zu sehen, welcher ebenfalls formschlüssig mit dem Leuchtmodul zusammenwirkt.
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Der Leuchtmodulträger 10 sowie der Deckel 12 sind aus verhältnismäßig massiven Aluminiumdruckgussteilen gebildet. Wandstärken zwischen 4 mm bis 12 mm sind bevorzugt. Diese massive Ausführung hat den Vorteil, dass Wärme, die vom Leuchtmodul entwickelt wird, in den Leuchtmodulträger abgeleitet werden kann.
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Ferner ist die Reflektorfläche 4 integral mit dem Leuchtmodulträger 10 verbunden. Die Reflektorfläche 4 kann ebenso aus einem Aluminiumdruckguss hergestellt sein, wobei Wandstärken von 1 mm bis 5 mm bevorzugt sind. Dadurch ist ein guter thermischer Pfad zwischen dem Leuchtmodulträger 10 und der Reflektorfläche 4 gebildet. Auch der sich nach unten anschließende zylindrische Abschnitt 6 ist aus dem gleichen Aluminiumdruckguss mit einer Wandstärke zwischen 4 mm bis 8 mm ausgebildet. Die Konstruktion erlaubt es daher, dass die von den Leuchtmodulen entwickelte Wärme über die gesamten Reflektorröhre 2, den Leuchtmodulträger 10 und den Deckel 12 abgeleitet werden kann. Es ist dadurch möglich, die Leuchtmodule ohne zusätzliche Kühlkörper zu betreiben.
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Zahlreiche Abwandlungen der vorhergehend dargestellten Ausführungsformen können vorgenommen werden im Rahmen der Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. Beispielsweise können auch mehr als zwei Leuchtmodule in dem Leuchtmodulträger vorgesehen werden. Dabei ist die symmetrische Anordnung um die Längsachse der Reflektorröhre bevorzugt. Anstelle der elliptischen Form des Leuchtmodulträgers wäre auch eine runde Form oder Vieleckform (z.B. vier-, sechs- oder achteckig) möglich.
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Die Reflektorröhre und der zylindrische Abschnitt weisen in der dargestellten Ausführungsform eine Rotationssymmetrie um die Längsachse auf. Obgleich diese bevorzugt ist, um eine gleichmäßige radiale Lichtabstrahlung zu gewährleisten, können auch elliptische Formen oder Vieleckformen vorgesehen sein.
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Die dargestellte Lichteinheit kann für eine Vielzahl von verschiedenen laternenförmigen Leuchten verwendet werden. Insbesondere eignet sich der Lichteinsatz zur Sanierung von Altleuchten. Dazu werden in der laternenförmigen Leuchte die Leuchtmittel und die zugehörigen Betriebsgeräte entfernt und durch den erfindungsgemäßen Lichteinsatz ersetzt.
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Der Lichteinsatz ist so gestaltet, dass auch der Innenraum, insbesondere im zylindrischen Abschnitt 6, dazu genutzt werden kann, um Befestigungselemente für die Leuchte, z.B. einen Mastaufsatz, und/oder elektrische Betriebsmittel wie Vorschaltgeräte, Sensoren etc. unterzubringen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Reflektorröhre
- 4
- Reflektorfläche
- 6
- zylindrischer Abschnitt
- 8
- Befestigungshaken
- 10
- Leuchtmodulträger
- 12
- Deckel
- 14
- Schraubgewinde
- 16
- Vertiefung
