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Die Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere eine Ofenleuchte oder eine Schwimmbadleuchte oder dergleichen Leuchte für Räume, in denen Bedingungen herrschen, die der Anordnung eines Leuchtmittels in diesem Raum abträglich sind.
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Leuchten für schwierige Umweltbedingungen, wie beispielsweise Ofenleuchten sind prinzipiell bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2016 113 617 A1 dazu eine Backofenleuchte, die für pyrolytisch zu reinigende Backöfen eingesetzt sein kann. Sie weist ein Abdeckglas auf, das in einer Abdeckglasfassung gehalten ist. Die Fassung weist eine Lichteintrittsöffnung auf, an die ein Leuchtmodul mittels eines Lichtleiters angeschlossen ist. Der Lichtleiter erstreckt sich durch ein Distanzrohr, das an dem Leuchtmodul federnd aufgenommen ist. Das Leuchtmodul weist eine LED-Lichtquelle auf und ist über eine Halteeinrichtung mit der Abdeckglasfassung verbunden.
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Weiter ist aus der
DE 20 2015 104 549 U1 eine Backofenleuchte mit einer LED-Lichtquelle bekannt, deren Licht frei in eine Fassung für ein Abdeckglas einstrahlt. Zur Verbindung zwischen dem Leuchtmodul und der Fassung ist eine Wärmebarriere in Form eines aus mehreren Ringen bestehenden Halters angeordnet, wobei die Ringe im Axialabstand zueinander distanziert und durch in Umfangsrichtung beabstandete Abstandselemente untereinander verbunden sind.
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Aus der
DE 20 2016 104 855 U1 ist eine Haushaltsgeräteleuchte mit einer LED bekannt, die über einen Lichtleiter Licht in eine Reflektoranordnung einstrahlt, um einen Geräteinnenraum wie beispielsweise einen Backofen zu beleuchten. Der Lichtleiter ist zumindest teilweise von Reflektoren umgeben um seitlich aus ihm austretendes Licht ebenso zu reflektieren wie stirnseitig austretendes Licht.
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Aus der
DE 10 2015 206 579 A1 ist eine LED-Backofenbeleuchtung mit einem Lichtleiter bekannt, der an ein Leuchtmodul angeschlossen ist. Der Lichtleiter erstreckt sich in einer Ausbauchung der Wand eines Ofenraums hinein, um von dort aus den Ofenraum zu beleuchten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine für vielseitige Anwendungen geeignete Leuchte zu schaffen, deren Konzept insbesondere zur Ofenraumbeleuchtung, zur Schwimmbadbeleuchtung oder auch zur Beleuchtung anderer Räume geeignet ist, in denen Bedingungen herrschen, die einer Anordnung des verwendeten Leuchtmittels in diesem Raum entgegenstehen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Leuchte nach Anspruch 1 gelöst:
- Die erfindungsgemäße Leuchte ist zur Beleuchtung von Räumen geeignet, in denen zum Beispiel aufgrund von Feuchtigkeit, Hitze oder anderen physikalischen Einflussfaktoren, ein Leuchtmittel nicht angeordnet werden kann. Die erfindungsgemäße Leuchte umfasst mindestens zwei LED-Lichtquellen, die von einem außerhalb des zu beleuchtenden Raumes angeordneten Träger aufgenommen sind. Außerdem gehört zu der Leuchte ein Lichtaustrittskasten, der an dem Gehäuse des zu beleuchtenden Raums angeordnet ist und der ein Lichtaustrittsfenster aufweist, durch welches eine optische Verbindung zwischen dem Raum und dem Lichtaustrittskasten gegeben ist. Zur optischen Verbindung der LED-Lichtquellen mit dem Lichtaustrittskasten sind zwei Lichtleitelemente vorgesehen, die in einem Verbindungselement angeordnet sind, das den Träger der LED-Lichtquelle mit dem Lichtaustrittskasten in fester räumlicher Zuordnung miteinander verbindet. Ein Lichtleitelement besteht aus einem optisch transparenten, vorzugsweise festen Medium, das einen länglichen Körper mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche bildet. Zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche ist eine Lichtleitstrecke ausgebildet, in der das Licht durch Reflexion, vorzugsweise Totalreflexion, längs eine Lichtwegs geführt ist, der die Lichteintrittsfläche mit der Lichtaustrittsfläche verbindet.
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Das Verbindungselement kann an eine Seite des Lichtaustrittskastens angeschlossen sein, die in einem Winkel zu dem Lichtaustrittfenster steht. Insoweit kann das Licht in einem Winkel, zum Beispiel in einem rechten Winkel, zu der Lichtaustrittsrichtung des Lichtaustrittskastens in diesen eingeleitet werden. Damit wird eine besonders schlanke Bauweise erhalten, mit der zu beleuchtende Räume von der Seite her beleuchtet werden können. Die Länge des Verbindungselements und des Lichtleitelements ist dabei vorzugsweise so bemessen, dass sie den Abstand vom Lichtaustrittskasten bis zur nächsten Kante des zu beleuchtenden Raumes übersteigt. Damit ist es auf einfache Weise möglich, die LED-Lichtquelle oberhalb oder unterhalb des zu beleuchtenden Raums anzuordnen, obwohl dieser von der Seite her zu beleuchten ist. Damit kann die LED-Lichtquelle auf einfache Weise aus dem Einflussbereich schädlicher von dem Raum herrührende Einflüsse wie Hitze oder Feuchtigkeit herausgeführt und entfernt von diesen angeordnet werden. Dieses Grundkonzept geht dabei davon aus, dass das Verbindungselement sowie das Lichtleitelement gerade ausgebildet sind. Es ist jedoch prinzipiell möglich, auch beide gekrümmt auszubilden.
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Der Träger nimmt wenigstens zwei LED-Lichtquellen auf, die eine oder mehrere LEDs aufweisen können. Damit wird in dem Lichtaustrittskasten das Licht zweier oder mehrerer LED-Lichtquellen gesammelt und von diesem an den zu beleuchtenden Raum abgegeben. Es lassen sich damit sowohl gute Raumausleuchtungen und hohe Lichtströme erreichen. Bei geringen Anforderungen an die Ausleuchtungsgleichmäßigkeit und/oder die Größe des Lichtstroms können auch Ausführungsformen mit nur einer LED-Lichtquelle und/oder mit nur einer LED in Betracht kommen, die allerdings vom Schutzbereich des Anspruchs 1 nicht umfasst sind.
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Den LED-Lichtquellen ist ein Kühlkörper zugeordnet. Sind mehrere LED-Lichtquellen vorgesehen, können diese mit einem gemeinsamen Kühlkörper verbunden sein. Eine thermische Schutzschaltung kann dann die Temperatur des Kühlkörpers überwachen und die Leistung aller angeschlossenen LED-Lichtquellen reduzieren oder diese abschalten, wenn eine Temperaturgrenze erreicht oder überschritten wird. Die Nutzung zweier oder mehrerer LED-Lichtquellen mindert bei einem bestimmten geforderten Lichtstrom die Verlustwärme pro LED. Deswegen ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Systems auch bei erhöhter Umgebungstemperatur möglich. Außerdem lässt sich leichter eine homogene Lichtverteilung erzielen.
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Jeder LED-Lichtquelle ist ein Lichtleitelement individuell zugeordnet. Damit können großvolumige Lichtaustrittskästen gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Zugleich wird eine gute und stabile mechanische Verbindung zwischen den LED-Lichtquellen und dem Lichtaustrittskasten erhalten. Es ist aber auch möglich, zwei oder mehreren LED-Lichtquellen ein gemeinsames Lichtleitelement zuzuordnen, die allerdings vom Schutzbereich des Anspruchs 1 nicht umfasst sind.
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Außerdem ist es möglich, jedem Lichtleitelement individuell einen Reflektor zuzuordnen, wobei die Reflektoren der Lichtleitelemente gleich oder unterschiedlich ausgerichtet sowie gleich oder ungleich geformt sein können. Vorzugsweise ist den beiden Lichtleitelementen ein Reflektor gemeinsam zugeordnet.
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Die Lichtleitelemente können zum Beispiel aus Glas oder Kunststoff bestehende Stäbe mit Rundquerschnitt, insbesondere Kreisquerschnitt oder Polygonalquerschnitt sein, deren Stirnflächen Lichtein- und -austrittsflächen bilden. Diese können eben oder gewölbt ausgebildet sein, um eine bestimmte gewünschte Lichtaufnahmecharakteristik oder Lichtabgabecharakteristik aufzuweisen. Die Lichtaustrittsfläche kann außerdem mattiert sein, wenn der Austritt von diffusem Licht gewünscht ist. Alternativ kann der Reflektor und/oder ein Abdeckglas des Lichtaustrittskastens mattiert ausgebildet sein. Auch kann zwischen der Lichtaustrittsfläche und dem Abdeckglas ein Licht streuendes Element, z.B. in Gestalt einer Streuscheibe vorgesehen sein.
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Vorzugsweise ist der Reflektor ein von dem Lichtkastengehäuse gesondertes Bauteil. Auf diese Weise können verschiedene Lichtaustrittswinkel, Streuwinkel, Öffnungswinkel und dergleichen erzielt werden, ohne die Geometrie des Lichtkastengehäuses ändern zu müssen. Die Form des austretenden Lichtstrahls und Lichtverteilung kann dann durch verschiedene Reflektoren und/oder verschiedene Abdeckgläser und/oder verschiedene Formen der Lichteintrittsfläche und/oder Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters erreicht werden. Vorzugsweise ist der Lichtaustrittskasten zu dem zu beleuchtenden Raum hin geschlossen (ohne Öffnungen), jedoch lichtdurchlässig ausgebildet. Ein Übertritt von Medien aus dem zu beleuchtenden Raum in dem Lichtaustrittskasten wird damit vermieden. Jedoch kann der Lichtaustrittskasten, falls gewünscht, Belüftungsöffnungen aufweisen, um mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung zu stehen.
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Weitere Details vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, sowie der zugehörigen Beschreibung. Es zeigen:
- 1 einen zu beleuchtenden Raum mit an diesem angeordneten Leuchten zur Beleuchtung seines Innenraums, in schematischer Querschnittsdarstellung,
- 2 eine Leuchte nach 1, in perspektivischer, vertikal geschnittener schematisierter Darstellung,
- 3 die Leuchte nach 1, in einer Vertikalschnittdarstellung, geschnitten rechtwinklig zur Schnittführung nach 2.
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In 1 ist ein von einem Gehäuse umgrenzter Raum 10 veranschaulicht, dessen Innenraum 11 mittels einer oder mittels mehrerer Leuchten 12, 13 zu beleuchten ist. Bei dem Raum 10 kann es sich um einen Ofenraum, beispielsweise einen Backofen oder einen anderen Raum handeln, der in Betrieb hohe Temperaturen, besonders niedrige Temperaturen oder sonstige physikalische Bedingungen annimmt, die Leuchtmitteln, insbesondere LED-Leuchtmitteln, abträglich sind. Auch kann es sich um einen wassergefüllten Raum oder um einen mit anderen Medien gefüllten Raum handeln oder um einen Raum, in dem bei hohen oder niedrigen Drücken chemische Prozesse stattfinden.
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Die nachfolgende Beschreibung der Leuchte 12 anhand der 2 und 3 gilt entsprechend für die Leuchte 13.
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Wie 1 schon erkennen lässt, gehört zu der Leuchte 12 ein LED-Modul 14, dessen Aufbau aus 2 deutlicher hervorgeht. Beispielsweise kann das LED-Modul 14 eine Leiterplatte oder einen sonstigen typischerweise plattenförmigen Träger 15 für mehrere LED-Lichtquellen 16, 17 aufweisen. Der Träger 15 kann außerdem mit Leiterzügen versehen sein, die zu einer elektrischen oder elektronischen Schaltung gehören.
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Jede LED-Lichtquelle 16, 17 wird jeweils von mindestens einem LED-Chip oder auch von mehreren LED-Chips gebildet. Eine LED-Lichtquelle 16, 17 ist dabei jedes elektronische Halbleiterbauelement, das zur Umsetzung von elektrischer Leistung in Licht geeignet ist. Die auf der Leiterplatte 15 angeordneten LED-Lichtquellen 16, 17 sind vorzugsweise von einem Reflektor umgeben, so dass auch seitlich von den LED-Lichtquellen 16, 17 abgegebenes Licht in einer Richtung von der Leiterplatte 15 weg reflektiert, bzw. ausgestrahlt wird. Die entsprechenden Reflektoren 18, 19 können auf der Leiterplatte 15 angeordnet sein. An der von den LED-Lichtquellen 16, 17 weg weisenden Seite der Leiterplatte kann ein Kühlkörper 20 angeordnet sein, der zur Abführung der insbesondere an den LED-Lichtquellen 16, 17 entstehenden Verlustwärme dient. Außerdem können auf der Leiterplatte (dem Träger 15) weitere elektronische Schaltungsmittel vorgesehen sein, die den Betrieb der LED-Lichtquellen 16, 17 dienen, beispielsweise, um diese kontrolliert mit Strom zu versorgen und/oder die Betriebstemperatur zu überwachen.
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Zu der Leuchte 12 gehört außerdem ein Lichtaustrittskasten 21, der an der dem Innenraum 11 zugewandten Seite ein Lichtaustrittsfenster 22 aufweist. Dieses kann mit einem Abdeckglas 23a verschlossen sein, um den Übertritt von Medien aus dem Innenraum 11 in den Lichtaustrittskasten 21 und umgekehrt zu verhindern.
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Der Lichtaustrittskasten 21 dient insbesondere der Umlenkung von Licht sowie zugleich zur Befestigung der gesamten Leuchte 13 an dem Raum 10, bzw. seiner Seitenwand. Vorzugsweise wird der Lichtaustrittskasten 21 von einer Seitenfläche her, insbesondere wie es 2 veranschaulicht, von der oberen Seitenfläche 23 oder aber auch von einer anderen Seite her beleuchtet.
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In dem Lichtaustrittskasten 21 ist vorzugsweise mindestens ein Reflektor 24, zum Beispiel in Gestalt eines ebenen Spiegels oder einer sonstigen lichtreflektierenden Fläche, insbesondere auch einer ebenen, facettierten oder gewölbten, gerichtet oder diffus reflektierenden Fläche ausgebildet. Der Reflektor 24 ist vorzugsweise mit dem Lichtaustrittskasten 21 verbunden, jedoch nicht als Teil desselben ausgebildet. Insoweit können verschiedene Lichtaustrittscharakteristika, zum Beispiel Lichtverteilungsmuster durch Anpassung des Reflektors erreicht werden, ohne dafür verschiedene Lichtaustrittskästen bereitstellen zu müssen.
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Ferner kann der Reflektor 24 aus einem anderen Material hergestellt sein, welches nicht unbedingt die hohen Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, etc. erfüllen muss, welche für den Lichtaustrittskasten gelten. Dies kann insbesondere erreicht werden, wenn der Reflektor 24 keinen Kontakt zu der Seitenwand 29 zugewandten Teilen des Lichtaustrittskastens 21 hat.
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Zur optischen Verbindung der beiden LED-Lichtquellen 16, 17 mit dem Lichtaustrittskasten 21 sind Lichtleitelemente 25, 26 vorgesehen, die beispielsweise in Form zylindrischer oder prismatischer Glasstäbe aus organischem oder anorganischem Glas ausgebildet sind. Die Lichtleitelemente 25, 26 sind vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material, dessen Brechungsindex höher ist, als der von Luft, ausgebildete massive Körper, die Licht von einer Stirnseite zur anderen leiten. Dabei liegt ein stirnseitiges Ende jedes Lichtleitelements 25, 26 der jeweiligen LED-Lichtquelle 18, 19 unmittelbar oder mit Abstand gegenüber, während das andere stirnseitige Ende des Lichtleitelements 25, 26 an einer aus 3 ersichtlichen Öffnung 27 des Lichtkastens 21 endet oder durch eine solche in dessen Innenraum ragt. Zwischen der LED-Lichtquelle 18, 19 und dem jeweiligen Lichtleitelement 25, 26 können ein oder mehrere optische Elemente angeordnet sein.
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Die beiden Lichtleitelemente 25, 26 sind von einem Verbindungselement 28 umschlossen, das das LED-Modul 14 mit dem Lichtkasten 21 mechanisch verbindet und in fester räumlicher Zuordnung zueinander hält. Vorzugsweise ist das Verbindungselement 28, wie insbesondere aus 1 hervorgeht, länger als der Abstand A desjenigen Wandbereichs 29 der Seite des Lichtkastens 21, an den es anschließt bis zur Oberseite des Raums 10 bzw. des den Innenraum 11 umschließenden Gehäuses, so dass das LED-Modul 14 außerhalb des Wandbereichs 29 angeordnet ist, an den der Lichtkasten 21 angeschlossen ist. Das Verbindungselement 28 erstreckt sich dabei vorzugsweise parallel zu dem Wandbereich 29 im Abstand zu diesem und dabei vorzugsweise ohne diesen zu berühren. Die oberhalb der Oberseite des Raums 10 stehenden LED-Module 14 können neben dem Kühlkörper 20 weitere Elemente tragen, wie zum Beispiel eine größere, sich oberhalb des Raums 10 erstreckende Leiterplatte.
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Das Verbindungselement 28 kann aus Kunststoff z.B. als Spritzgusselement oder Metall gefertigt sein. Vorzugseise weist es mindestens einen oder mehrere gerade, vorzugsweise nach außen geschlossenen Durchgänge bzw. Längskanäle 30, 31 auf, durch die sich die vorzugsweise zylindrischen Lichtleitelemente 25, 26 erstrecken.
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Wie insbesondere 3 erkennen lässt, kann zwischen dem Verbindungselement 28 und dem LED-Modul 14 ein thermischer Isolator 32 angeordnet sein. Hier liegt jedoch - im Gegensatz zur 2 - das Verbindungselement 28 nur an dem Kühlkörper 20 an, nicht aber an dem Träger 15.
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Ebenso kann zwischen dem Verbindungselement 28 und der entsprechenden Seite des Lichtaustrittskastens 21 ein thermischer Isolator 33 vorgesehen sein. Die Isolatoren 32, 33 können jeweils aus einem geeigneten Material wie Kunststoff oder Keramik ausgebildet sein, das einen so hohen Wärmeübergangswiderstand aufweist, dass eine Wärmeübertragung von dem Lichtaustrittskasten auf das LED-Modul 14 für die LED-Lichtquellen 16, 17 unschädlich bleibt.
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Der Isolator 32 ist, wie aus 3 hervorgeht, einerseits mittels Schrauben 34, 35 mit dem LED-Modul 14 verbunden und andererseits über Schrauben 36, 37 mit dem Verbindungselement 28 verbunden. durch die funktionale Trennung der Schrauben in zwei Gruppen, eine erste Gruppe Schrauben 34, 35 zur Verbindung zwischen dem Kühlkörper 20 und dem Isolator, und eine zweite Gruppe Schrauben 36, 37 zur Verbindung zwischen dem Isolator und dem Verbindungselement 28 wird eine gute thermische Trennung zwischen dem Verbindungselement 28 und dem Kühlkörper 20 erreicht. ein ungewollter Wärmetransport zwischen dem Kühlkörper 20 und dem Verbindungselement 28 wird so vermieden. Anstelle der Schrauben können andere Verbindungsmittel einschließlich Klemmmittel und/oder Klebstoff vorgesehen sein. Weitere Schrauben 38, 39, 40, 41 dienen dem Anschluss des Isolators 33 an das Verbindungselement 28 und dem Lichtaustrittskasten 21. Wiederum können anstelle der Schrauben andere Verbindungsmittel einschließlich Klemmmittel und/oder Klebstoff vorgesehen sein.
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Das Lichtleitelement 25 und das Lichtleitelement 26 sind in dem Verbindungselement 28 vorzugsweise schwimmend gehalten. Es kann dabei durch entsprechende starre oder elastische Zentrier-Elemente 42, 43, beispielsweise einen O-Ring, Ringe mit nach innen oder außen gerichteten Metallzungen oder dergleichen, in dem Längskanal 30 gehalten sein. Die Elemente 42, 43 sind dabei vorzugsweise an den Enden des Längskanals 30 angeordnet. Zwischen dem Lichtleitelement 25 und der Wandung des Längskanals 30 ist somit ein Abstand vorhanden. Es ist jedoch auch möglich, ohne einen solchen Abstand auszukommen. Beispielsweise kann das Verbindungselement 28 ein zum Beispiel im Spritzgussverfahren hergestelltes Kunststoffteil sein, das an der Mantelfläche des Lichtleitelements 25 anliegt und zum Beispiel an dieses angespritzt ist. Es kann auch mehrere nach innen, zu dem Lichtleitelement 28 hin gerichtete Vorsprünge aufweisen, die elastisch oder plastisch verformbar sind und zwischen denen das Lichtleitelement 28 gefangen ist. Auch kann das Lichtleitelement 26 zusätzlich oder alternativ einerseits an dem Rand der Öffnung 27 und andererseits an dem Reflektor 18 aufsitzen und so axial gehalten sein.
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Erfindungsgemäß wird eine Leuchte für einen Raum 10 vorgesehen, wobei die Leuchte ein LED-Modul 14, einen Lichtaustrittskasten 21 und ein Verbindungselement 28 zur Verbindung des LED-Moduls 14 mit dem Lichtkasten 21 aufweist. Der Lichtaustrittskasten 21 dient vorzugsweise der Umlenkung von eingestrahlten Licht, beispielsweise mittels eines Reflektors 24. Das Verbindungselement 28 trägt das LED-Modul 14, das somit mittelbar über das Verbindungselement 28 von dem Lichtaustrittskasten 21 und dieser wiederum von der Wandung des zu beleuchtenden Raums 10 getragen ist. In diesem Konzept lassen sich thermische Spannungen weitgehend vermeiden und Räume 10 auch dann langfristig ausfallsicher beleuchten, wenn solche Räume großen Temperaturschwankungen, Druckänderungen oder Verformungen unterworfen sind.
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Das Verbindungselement 28 umschließt das zur Lichtübertragung von dem LED-Modul 14 auf den Lichtaustrittskasten 21 dienende Lichtleitelement 25 vorzugsweise an seinem gesamten Umfang, womit das Lichtleitelement 25 mechanisch und vor Fremdlichteinstrahlung geschützt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Raum
- 11
- Innenraum
- 12, 13
- Leuchte
- 14
- LED-Modul
- 15
- Leiterplatte
- 16
- erste LED-Lichtquelle
- 17
- zweite LED-Lichtquelle
- 18
- Reflektor der ersten LED-Lichtquelle
- 19
- Reflektor der zweiten LED-Lichtquelle
- 20
- Kühlkörper
- 21
- Lichtaustrittskasten
- 22
- Lichtaustrittsfenster
- 23
- obere Seitenfläche des Lichtaustrittskastens
- 23a
- Abdeckglas
- 24
- Reflektor
- 25
- erstes Lichtleitelement
- 26
- zweites Lichtleitelement
- 27
- Öffnung
- 28
- Verbindungselement
- 29
- Wandbereich
- 30
- erster Längskanal des Verbindungselements
- 31
- zweiter Längskanal des Verbindungselements
- 32
- erster (oberer) thermischer Isolator
- 33
- zweiter (unterer) thermischer Isolator
- 34 - 37
- Schrauben für den Isolator 32
- 38 - 41
- Schrauben für den Isolator 33
- 42, 43
- elastische Elemente
