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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lampe, insbesondere eine LED-Lampe, insbesondere eine zweiseitig gesockelte LED-Retrofit-Lampe zum Austausch einer R7S zweiseitig gesockelten linearen Halogenlampe.
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Hintergrund
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Aufgrund ihrer hohen Lichtstärke und ihrer im Wesentlichen isotropen und omnidirektionalen Abstrahlung ist der Einsatz von zweiseitig gesockelten linearen Halogenlampen in vielen Leuchtentypen bekannt. Halogenlampen haben jedoch eine geringe Lichtausbeute von typischerweise etwa 10 bis 20 lm/W. So werden Lampen mit LEDs, die eine wesentlich höhere Lichtausbeute aufweisen, in vielen Fällen als Ersatz für Halogenlampen eingesetzt. Als Beispiel ist bekannt, dass R7S zweiseitig gesockelte lineare Halogenlampen durch LED-Lampen mit entsprechend geformten R7S-Sockeln ersetzt werden.
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LED-Lampen weisen normalerweise eine Vielzahl von LEDs auf, die in einem Muster auf einem Lichtgenerator angeordnet sind, der in wärmeleitendem Kontakt mit einem Kühlkörper steht. Aufgrund der Anforderungen an die Wärmeabfuhr müssen die Kühlkörper und damit die LED-Lampen eine bestimmte Größe haben. Zudem haben LEDs einen schmalen Abstrahlwinkel. Daher müssen die LEDs in verschiedenen Ausrichtungen angeordnet werden, um eine hohe Lichtabstrahlung in verschiedene Richtungen zu erreichen. Zudem sind der Lichtgenerator und der Metallkühlkörper für das Licht undurchsichtig, so dass sie den möglichen Abstrahlwinkel der LEDs weiter einschränken. So unterscheiden sich bekannte LED-Lampen in ihrer Form dadurch, dass ihre radiale Erstreckung im Allgemeinen viel größer ist als die von Halogenlampen. Darüber hinaus unterscheidet sich das Erscheinungsbild bekannter LED-Lampen deutlich vom Erscheinungsbild von Halogenlampen.
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Darstellung der Erfindung
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lampe zum Austausch einer Halogenlampe, vorzugsweise eine LED-Lampe, vorzugsweise eine zweiseitig gesockelten LED-Retrofit-Lampe, bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Lampe nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Entsprechend wird eine Lampe vorgeschlagen, die ein im Wesentlichen transparentes Gehäuserohr, eine erste Endkappe an einem ersten Ende des Gehäuserohres und eine zweite Endkappe an einem zweiten Ende des Gehäuserohres aufweist, wobei die Endkappen Kontakte zur elektrischen Kontaktierung einer Stromversorgung aufweisen, Ferner ist im Gehäuserohr zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe ein LED-Filament angeordnet, wobei eine Verbindungseinheit zur elektrischen Verbindung zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe vorgesehen ist, wobei die Verbindungseinheit mindestens zwei Drähte aufweist, die in ein Glassubstrat eingebrannt sind.
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Durch die Anordnung eines LED-Filaments im Gehäuserohr zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe kann die Lampe im Vergleich zu bekannten Lampen kleiner gestaltet werden, da auf den Kühlkörper zur Kühlung verzichtet werden kann. Darüber hinaus kann das äußere Erscheinungsbild der Lampe, insbesondere in Größe und Form, an das Erscheinungsbild einer Halogenlampe angepasst werden.
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Durch die Bereitstellung des LED-Filaments im Vergleich zu herkömmlichen Lampen, die ein LED-Muster aufweisen, das auf einem undurchsichtigen Substrat angeordnet ist, weist die Lampe außerdem eine viel stärker omnidirektionale Abstrahlcharakteristik oder Richtwirkung auf, da das LED-Filament eine subkardioide, nahezu omnidirektionale Abstrahlcharakteristik aufweist.
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Der Begriff „transparent“ bezieht sich auf jedes Material, das in großen Teilen für Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs durchlässig ist, das von dem LED-Filament emittiert wird. Vorzugsweise ist der Transparenzgrad für das entsprechende Licht größer als 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 oder 0,92.
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Ein „LED-Filament“ ist so geformt, dass es wie das Filament einer Glühbirne aussieht, also eine dünne, längliche Form aufweist. LED-Filamente weisen ein Basissubstrat auf, auf dem mehrere LED-Spots in Serie angeordnet sind. Zumindest die LED-Spots sind mit einer Fluoreszenzschicht oder -abdeckung bedeckt, wobei das von den LEDs emittierte Licht einen aktiven Bestandteil der Fluoreszenzschicht anregt. Dementsprechend wird das von dem LED-Filament emittierte Licht im Wesentlichen durch das von der Fluoreszenzschicht emittierte Fluoreszenzlicht bestimmt.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführung ist mindestens ein Treiber für das LED-Filament vorgesehen, wobei vorzugsweise ein erster Treiber an der ersten Endkappe und ein zweiter Treiber an der zweiten Endkappe angeordnet sind. So kann sowohl der erste Treiber als auch der zweite Treiber kleiner als ein einzelner Treiber gebildet sein. Zusätzlich kann die von den Treibern erzeugte Wärme so aufgeteilt werden, dass eine gleichmäßigere Wärmeverteilung über die Länge der Lampe erreicht wird.
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Zur Erzeugung einer besonders gleichmäßig geformten Lichtabstrahlung, d.h. einer bestimmten Rundstrahlcharakteristik, und zur Erhöhung der Lichtleistung, sind entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführung zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe mehrere LED-Filamente angeordnet, wobei die LED-Filamente im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten weisen die LED-Filamente jeweils eine Längserstreckung auf, wobei alle LED-Filamente mit ihren Längserstreckungen in der gleichen Richtung, vorzugsweise in Richtung einer Mittelachse oder Spline der Lampe, angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind die LED-Filamente jeweils in Umfangsrichtung um eine Mittelachse oder Spline der Lampe angeordnet, wobei jedes LED-Filament vorzugsweise so positioniert ist, dass seine maximale Lichtstärke radial nach außen zur Mittelachse oder Spline gerichtet ist. Vorzugsweise werden die LED-Filamente mit gleichem Abstand positioniert und somit gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Anordnung der Vielzahl der LED-Filamente weist also im Wesentlichen die Form eines Zylinders auf.
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Eine besonders schlanke Form der Lampe kann erreicht werden, wenn nach einer anderen bevorzugten Ausführung eine Vielzahl von Gehäuseröhren zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe angeordnet ist, wobei vorzugsweise jedes LED-Filament in einem separaten Gehäuserohr angeordnet ist. So werden bei Beschädigung eines LED-Filaments andere LED-Filamente nicht durch Partikel oder Rauch beeinflusst, die durch das beschädigte LED-Filament entstehen können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das Gehäuserohr im Wesentlichen zylindrisch. So kann die Lampe eine Form oder ein Aussehen aufweisen, welche der einer Halogenlampe sehr ähnlich ist, die durch die Lampe ersetzt werden soll.
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Um eine exzellente Transparenz zu gewährleisten, ist das Gehäuserohr, je nach bevorzugter Ausführung, aus Glas.
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Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das LED-Filament mehrere in Reihe geschalteten LED-Spots auf, vorzugsweise mindestens 10, 20, 25, 28, 30, 35, 40, 50, 75, 100 oder mehr LED-Spots. So ist es möglich, die Lichtleistung entsprechend der Anzahl der LED-Spots auf dem Filament auf ein vorgegebenes Niveau einzustellen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung weist das LED-Filament ein Basissubstrat aus einem Glas- oder Saphirmaterial auf. Dadurch wird die Strahlung nicht durch das Substrat beeinflusst oder blockiert.
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Zur Erzeugung eines breiten Lichtspektrums und zur Vergrößerung des Winkels oder der Strahlung sowie zur Erzeugung von subkardioiden oder sogar im Wesentlichen omnidirektionalen Abstrahlcharakteristika des LED-Filaments umfasst das LED-Filament nach einer weiteren bevorzugten Ausführung eine Fluoreszenzschicht, wobei die Fluoreszenzschicht vorzugsweise eine aktive Komponente, vorzugsweise Yttrium-Aluminium-Granat, vorzugsweise Cer-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat und/oder ein Phosphor, vorzugsweise gelber Phosphor, und vorzugsweise ein Silikonharz-Bindemittel umfasst.
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Vorzugsweise wird die Farbtemperatur der LED-Filamente durch das Verhältnis von blauen und roten LED-Punkten, die auf dem LED-Filament verteilt sind, sowie durch die Zusammensetzung der fluoreszierenden Schicht bestimmt. Im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs auf einem opaken Substrat haben LED-Filamente eine ähnliche Abstrahlcharakteristik wie eine klassische Glühwendel wie eine Halogenlampe, d.h. sie haben eine nahezu omnidirektionale Abstrahlcharakteristik.
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Zur Ermöglichung einer elektrischen Verbindung zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe ist nach einer anderen bevorzugten Ausführung zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe eine Verbindungseinheit zur elektrischen Verbindung zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe vorgesehen, wobei die Verbindungseinheit vorzugsweise mindestens zwei Drähte aufweist, die vorzugsweise in ein Glassubstrat eingebrannt sind.
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Um eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem LED-Filament zu gewährleisten, ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführung ein Gas mit hoher Wärmeleitfähigkeit zur Wärmeabfuhr aus mindestens einem LED-Filament, vorzugsweise Helium, in mindestens einem Gehäuserohr vorgesehen.
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Eine besonders vorteilhafte Form der Lampe kann erreicht werden, wenn die erste Endkappe und die zweite Endkappe die Form eines R7s-Lampensockels aufweisen.
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Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführung ist die Lampe so konfiguriert, dass sie eine zweiseitig gesockelte, lineare R7S-Halogenlampe ersetzt. Mit anderen Worten kann die Lampe eine sogenannte Retrofit-Lampe sein, die als Ersatz für eine herkömmliche Glühlampe wie z.B. eine zweiseitig gesockelte lineare Halogenlampe verwendet werden kann.
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Eine besonders vorteilhafte Form der Lampe wird erreicht, wenn eine radiale Erstreckung der Lampe gleich oder kleiner als 12 mm ist. So ist die Lampe dünn oder schlank genug, um für jede Anwendung, bei der herkömmliche R7S-Lampen verwendet werden, geeignet zu sein.
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Um sicherzustellen, dass die Lampe in die Fassungen gewöhnlicher Lampen passt, die durch die Lampe ersetzt werden sollen, kann die Gesamtlänge der Lampe 78 mm, 118 mm, 189 mm, 254 mm, 327 mm oder 331 mm betragen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Lampe im Wesentlichen ein transparentes Material ausgebildet, vorzugsweise einem Glasmaterial. Das heißt, alle Komponenten oder Teile der Leuchte bis auf die LED-Spots, die Treiber und die Teile für den elektrischen Anschluss sind aus einem transparenten Material, vorzugsweise aus Glas. Dadurch wird die Abschattung des von dem mindestens einen LED-Filament emittierten Lichts auf ein Minimum reduziert.
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Figurenliste
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Berücksichtigung der Zeichnungen erläutert. Es wird angezeigt in:
- schematisch eine Explosivdarstellung einer Lampe nach einer ersten Ausführungsform;
- schematisch eine perspektivische Seitenansicht der Lampe nach der ersten Ausführungsform in einem zusammengebauten Zustand;
- schematisch eine Explosivdarstellung einer Lampe nach einer zweiten Ausführungsform;
- schematisch eine perspektivische Seitenansicht der Lampe entsprechend der zweiten Ausführungsform in einem zusammengebauten Zustand; und
- zeigt schematisch die Lichtstärke im Hinblick auf den Abstrahlwinkel eines LED-Filaments und einer konventionellen LED.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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zeigt schematisch eine Explosivdarstellung einer Lampe 1 nach einer ersten Ausführungsform. Die Leuchte 1 weist ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuserohr 2 aus Glas auf. An einem ersten Ende des Gehäuserohres 2 ist eine erste Endkappe 3 angeordnet. Die erste Endkappe 3 weist eine Aufnahme 30 zur Aufnahme eines ersten Treibers 32 auf. Gegenüber der ersten Endkappe 3 an einem zweiten Ende des Gehäuserohres 2 ist eine zweite Endkappe 4 mit einer Aufnahme 40 zur Aufnahme eines zweiten Treibers 42 angeordnet. Die Endkappen 3, 4 haben jeweils die Form einer R7S-Basis. So ermöglichen die Endkappen 3, 4 den elektrischen Anschluss mit einer entsprechend geformten R7S-Buchse (nicht abgebildet). Die Endkappen 3, 4 weisen in diesem Fall Drähte 34, 44 auf, die in elektrischer Verbindung mit den jeweiligen Treibern 32, 42 und mit einer Verbindungseinheit 5 aus zwei Drähten (nicht abgebildet), die in ein Glassubstrat der Verbindungseinheit 5 eingebrannt sind, stehen. Die Verbindungseinheit 5 stellt die elektrische Verbindung zwischen der ersten Endkappe 3 und der zweiten Endkappe 4 und damit den Treibern 32, 42 her.
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Weiterhin sind zwischen der ersten Endkappe 3 und der zweiten Endkappe 4 vier LED-Filamente 6 angeordnet, wobei die LED-Filamente 6 im Wesentlichen parallel zueinander in Umfangsrichtung zu einer Mittelachse A der Lampe 1 angeordnet und gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Jedes LED-Filament 6 weist ein Basissubstrat aus Glas oder einem Saphirmaterial auf, auf dem mehrere LED-Spots angeordnet und in Reihe geschaltet sind. Darüber hinaus weist jedes LED-Filament eine Fluoreszenzschicht 66 auf, die die LED-Spots bedeckt. Die Fluoreszenzschicht weist eine aktive Komponente auf, die durch das Licht der LED-Spots zur Fluoreszenz angeregt werden kann.
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In dieser Ausführung weist die Fluoreszenzschicht Cer-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat und ein Siliconharzbindemittel auf. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch alternativ oder zusätzlich jedes andere für die Bereitstellung der Fluoreszenzschicht geeignete Material aufweisen.
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Die Farbtemperatur der LED-Filamente 6 ist durch das Verhältnis von blauen und roten LED-Spots, die auf jedem LED-Filament 6 verteilt sind, und die Zusammensetzung der Leuchtstoffschicht 66 bestimmt. Aufgrund der Fluoreszenzschicht 66 weisen die LED-Filamente 6 jeweils eine nahezu omnidirektionale Abstrahlcharakteristik auf.
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Für den elektrischen Anschluss an die Treiber 32, 42 weisen die LED-Filamente elektrische Kontakte 64 an ihren Enden auf.
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Das Gehäuserohr 2 ist zumindest für einen Teil des Wellenlängenspektrums des von den LED-Filamenten 6 emittierten Lichts transparent, wobei in dieser Ausführung das Gehäuserohr 2 im Wellenlängenspektrum des sichtbaren Lichts mit einem Transparenzgrad von etwa 0,9 transparent ist.
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In ist eine schematisch perspektivische Seitenansicht der Lampe 1 entsprechend der ersten Ausführungsform in einem zusammengebauten Zustand dargestellt. Deutlich zu erkennen ist, dass die LED-Filamente 6 im Gehäuserohr 2 angeordnet sind. Da die LED-Filamente 6 im Betrieb deutlich weniger Wärme erzeugen als ein LED-Licht, das LEDs aufweist, die auf einem Lichtgenerator angeordnet sind, ist das Gehäuserohr 2 lediglich mit Luft zur Wärmeabfuhr gefüllt. Alternativ kann das Gehäuserohr 2 zur Wärmeabfuhr von dem LED-Filament 6, mit einem hochwärmeleitenden Gas, vorzugsweise Helium, gefüllt sein.
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Die Lampe 1 ist eine Retrofit-Lampe, die als Ersatz für eine zweiseitig gesockelte, lineare Halogenlampe des Typs R7S konfiguriert ist. Seine Form ähnelt somit im Wesentlichen einer herkömmlichen R7S-Glühlampe.
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Damit die Lampe 1 für verschiedene Anwendungen geeignet ist, weist die Lampe 1 eine radiale Erstreckung von 12 mm auf. Damit ist sie dünn genug, um in jeden Einbauraum zu passen, der bisher für den Einsatz von R7S-Doppelendhalogenlampen vorgesehen war.
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In der ersten Ausführung sind alle Komponenten und Teile der Lampe 1 bis auf die LED-Spots, die Treiber 32, 42 und die Teile für den elektrischen Anschluss wie die Drähte 34, 44 und die Anschlusseinheit 5 aus einem transparenten Material gefertigt. Dadurch wird die Abschattung des von den LED-Filamenten 6 emittierten Lichts auf ein Minimum reduziert.
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zeigt schematisch eine Explosivdarstellung einer Lampe 1 nach einer zweiten Ausführungsform. Der Aufbau der Lampe 1 ähnelt im Wesentlichen dem Aufbau der in 1 und 2 gezeigten Lampe 1, wobei in der Ausführung nach 3 jedes LED-Filament 6 in einem separaten Gehäuserohr 2 angeordnet ist. Jedes Gehäuserohr 2 hat einen Durchmesser, der geringfügig größer ist als die maximale radiale Erstreckung des entsprechenden LED-Filaments 6.
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Eine schematisch perspektivische Seitenansicht der Lampe entsprechend der zweiten Ausführungsform in einem zusammengebauten Zustand kann aus 4 entnommen werden, wobei die Fluoreszenzschicht der LED-Filamente 6 nicht dargestellt ist, so dass das Basissubstrat 60 und die Vielzahl der auf dem Basissubstrat 60 angeordneten LED-Spots 62 sichtbar sind. Die LED-Spots 62 sind gleichmäßig auf dem Basissubstrat 60 angeordnet, so dass eine gleichmäßige Lichtintensität über die gesamte Länge jedes LED-Filaments 6 gewährleistet ist. Um eine maximale radiale Erstreckung der Lampe zu ermöglichen, ist jedes LED-Filament 6 so angeordnet, dass dessen LED-Spots 62 radial nach außen in Bezug auf einen zentralen Spline oder Achse A mit deren maximalen Lichtstärke strahlen.
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zeigt schematisch die Lichtstärke im Hinblick auf den Abstrahlwinkel, wobei die Lichtstärke eines LED-Filaments über das Referenzzeichen F und die Lichtstärke einer konventionellen LED über das Referenzzeichen L angezeigt sind. Wie man deutlich sehen kann, hat die konventionelle LED nur einen sehr begrenzten Abstrahlwinkel und das LED-Filament 6 eine subkardioide Abstrahlcharakteristik.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lampe
- 2
- Gehäuserohr
- 3
- erste Endkappe
- 30
- Aufnahme
- 32
- erster Treiber
- 34
- Draht
- 4
- zweite Endkappe
- 40
- Aufnahme
- 42
- zweiter Treiber
- 44
- Draht
- 5
- Verbindungseinheit
- 6
- LED-Filament
- 60
- Substrat
- 62
- LED Spot
- 64
- elektrischer Kontakt
- 66
- Fluoreszenzschicht
- A
- Achse
- R
- radiale Richtung
- F
- radiale Lichtstärke eines LED-Filaments
- L
- radiale Lichtstärke einer konventionellen LED
