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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtmittel, insbesondere eine LED-Leuchtröhre.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, herkömmliche Leuchtstoffröhren durch Retrofit LED-Röhren als Leuchtmittel zu ersetzen, da der Einsatz von LEDs unter anderem die Vorteile eines gegenüber herkömmlichen Leuchtstoffröhren stark verringerten Energieverbrauchs sowie einer bei weitem größeren Lebensdauer aufweist. Die Retrofit LED Röhren sind dabei derart ausgebildet, sodass sie anstelle herkömmlicher Leuchtstoffröhren im Betrieb mit konventionellem Vorschaltgerät (KVG) eingesetzt werden können.
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In der Regel werden Retrofit LED Röhren dabei von einer Seite gespeist. Mithin haben herkömmliche Retrofit LED Röhren im Normalbetrieb eine höhere Sockelspannung als dies bei konventionellen Leuchtstoffröhren der Fall ist, da die volle Netzspannung zwischen den Kontaktierungspins an lediglich einer Seite bzw. einem Sockel der Röhre anliegt. Dies kann je nach Sockeltyp Probleme mit der Isolationskoordination verursachen.
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Um diesem Nachteil Rechnung zu tragen, ist es bekannt, zwei Röhren seriell zu verschalten, so dass sich die Gesamtspannung auf die beiden Einzelröhren aufteilt. Mithin liegt bei beiden Röhren jeweils an einem Sockel die gesamte, in einer Röhre abfallende Spannung an. Diese Spannungen der beiden Röhren addieren sich zur Gesamtspannung. Bei dieser Tandemschaltung kommt es bei Netzschwankungen zu einer schlechten Line-Regulation. Ferner kann es zu asymmetrischen Spannungsverteilungen zwischen den Röhren etwa aufgrund von Bauteiltoleranzen kommen. Dies hat Abweichungen im Ausgangsstrom und damit auch im Lichtstrom der einzelnen Röhren zur Folge. Als Konsequenz ergibt sich ein ungleichmäßiges Lichtbild.
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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, ein verbessertes Leuchtmittel bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Leuchtmittel mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Entsprechend wird ein Leuchtmittel vorgeschlagen, umfassend eine transparente Röhre mit einem an dem ersten freien Enden der Röhre angeordneten ersten Sockel und einem an dem zweiten freien Ende der Röhre angeordneten zweiten Sockel, wobei die Sockel jeweils Kontaktierungspins zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit einer Lampenfassung aufweisen, ein innerhalb der Röhre angeordnetes Leuchtmodul mit einer Mehrzahl von LEDs, und eine Treibereinrichtung zum Treiben des Leuchtmoduls. Ferner weist die Treibereinrichtung eine im Bereich des ersten Sockels angeordnete erste Treibereinheit und eine im Bereich des zweiten Sockels angeordnete zweite Treibereinheit auf.
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Dadurch, dass die Treibereinrichtung eine im Bereich des ersten Sockels angeordnete erste Treibereinheit und eine im Bereich des zweiten Sockels angeordnete zweite Treibereinheit aufweist, ist die Netzspannung auf die beiden Sockel aufgeteilt. Mithin ist nicht ein Sockel derart auszulegen, dass die Gesamte Spannung an diesem abfallen kann, sondern lediglich für eine anteilige Spannungsanlage. Zudem kann erzielt werden, dass an beiden Sockeln beziehungsweise beiden Treibereinheiten ein ähnlicher oder gar im Wesentlichen gleicher Strom fließt. Ferner ist hierdurch eine ähnliche oder gar symmetrische Aufteilung der Verlustleistung auf beide Sockel einer Röhre möglich.
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Unter dem Begriff „transparente Röhre“ wird hier verstanden, dass die Röhre zumindest teilweise für Licht, welches durch das Leuchtmodul emittiert wird, durchlässig ist. „Transparent“ umfasst in diesem Sinne nicht ausschließlich klare Materialien wie beispielsweise Klarglas oder vollständig transparente Röhren. Sie kann etwa auch zumindest teilweise opak ausgebildet sein beziehungsweise opake Bereiche aufweisen. Die Röhre kann zudem auch lichtundurchlässige Bereiche aufweisen, bevorzugt an ihren Enden. Bevorzugt sind lichtundurchlässige Bereiche derart an der Röhre vorgesehen, dass die Treibereinheiten von außen nicht sichtbar sind.
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Bevorzugt weist die Treibereinrichtung einen Linearregler auf, welcher in der Lage ist, die zur bekannten Tandem-Lösung beschriebenen Nachteile zu beheben. Der Linearregler ist bevorzugt der ersten Treibereinheit zugeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtmittel derart ausgebildet, dass der Strom sowohl durch die erste Treibereinheit als auch durch die zweite Treibereinheit, bevorzugt einen Brückengleichrichter der ersten Treibereinheit und seriell dazu einen Brückengleichrichter der zweiten Treibereinheit, fließt. Ist ferner ein Linearregler vorgesehen, so ist dieser dadurch imstande, die Regelung für beide Treibereinheiten zu übernehmen. Dies stellt eine besonders kostengünstige Ausführungsform dar.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die erste Treibereinheit einen Brückengleichrichter auf, mit welchem in Serie der Linearregler und ein erster Leuchtmodulteil verbunden ist. Der erste Leuchtmodulteil weist dabei einen Teil der Mehrzahl von LEDs auf.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterführung weist die zweite Treibereinheit einen Brückengleichrichter und einen zweiten Leuchtmodulteil auf. Der zweite Leuchtmodulteil weist den Rest der Mehrzahl von LEDs auf, welche nicht Bestandteil des ersten Leuchtmodulteils sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtmittel derart ausgebildet, dass eine Kommunikationseinheit zur Bereitstellung einer Kommunikation zwischen der ersten Treibereinheit und der zweiten Treibereinheit vorgesehen ist, wobei die Kommunikationseinheit bevorzugt eine analoge und/oder digitale Kommunikation zwischen der ersten und zweiten Treibereinheit bereitstellt. Dadurch können die zu der Tandem-Schaltung genannten Nachteile überwunden werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Regelrückführung von der ersten Treibereinheit zur zweiten Treibereinheit oder eine Regelrückführung von der zweiten Treibereinheit zur ersten Treibereinheit vorgesehen. Dadurch können unter anderem die Line-Regulation verbessert, sowie eine Spannungsverteilung zwischen den beiden Treibereinheiten im Wesentlichen symmetrisch eingestellt bzw. geregelt werden.
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Wenn ein intelligenter Regler zum Regeln der ersten und der zweiten Treibereinheit vorgesehen ist, kann ein besonders einfacher Aufbau des Leuchtmittels erzielt werden, insbesondere da der intelligente Regler sowohl für die erste Treibereinheit als auch für die zweite Treibereinheit zuständig ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kommunikation zwischen der ersten Teileinheit und der zweiten Treibereinheit galvanisch getrennt ausgebildet.
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Bevorzugt ist die galvanische Trennung in Form einer optischen, kapazitiven und/oder induktiven Kopplung bereitgestellt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtmittel derart ausgebildet, dass mittels Stromregelung an der ersten Treibereinheit und der zweiten Treibereinheit jeweils im Wesentlichen die Hälfte der zur Verfügung stehenden Netzspannung anliegt. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Abstrahlungsintensität erzielt werden.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtmodul anteilig durch die erste Treibereinheit und die zweite Treibereinheit gemeinsam betreibbar. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau des Leuchtmittels bereitgestellt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Leuchtmodul einen via der ersten Treibereinheit getriebenen ersten Leuchtmodulteil und einen via der zweiten Treibereinheit getriebenen zweiten Leuchtmodulteil auf.
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Wenn der erste Leuchtmodulteil und der zweite Leuchtmodulteil jeweils die Hälfte einer vorgegebenen Gesamtanzahl an LEDs des Leuchtmoduls aufweisen, kann erzielt werden, dass an beiden Sockeln jeweils die Hälfte der Gesamtspannung abfällt. Zudem kann die Leistungsaufnahme der beiden Treibereinheiten dann im Wesentlichen gleich sein.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die erste Treibereinheit einen Linearregler und zusätzlich einen Parallelwiderstand auf, welcher mit dem Linearregler parallel geschalten ist. Diese Einheit aus Linearregler und Parallelwiderstand ist bevorzugt seriell vor dem Leuchtmodul oder dem ersten Leuchtmodulteil angeordnet. Bevorzugt ist ferner ein Pufferkondensator vorgesehen, welcher zu der Einheit aus Linearregler und Parallelwiderstand ebenfalls parallel geschalten ist.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Treibereinheit einen Linearregler und zusätzlich einen Parallelwiderstand auf, welcher mit dem Linearregler parallel geschalten ist. Diese Einheit aus Linearregler und Parallelwiderstand ist bevorzugt seriell vor dem Leuchtmodul oder dem ersten Leuchtmodulteil angeordnet. Bevorzugt ist ferner ein Pufferkondensator vorgesehen, welcher zu der Einheit aus Linearregler und Parallelwiderstand ebenfalls parallel geschalten ist.
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In einer Weiterbildung weisen sowohl die erste Treibereinheit als auch die zweite Treibereinheit jeweils einen Linearregler, einen Parallelwiderstand und einen Pufferkondensator wie oben beschrieben auf.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtmittel als Retrofit-Leuchtröhre zum Ersetzen einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre, insbesondere zum Ersetzen einer herkömmlichen für den Betrieb mit konventionellem Vorschaltgerät ausgebildete Leuchtstoffröhre, ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, das Leuchtmittel für die meisten oder gar im Wesentlichen allen Anwendungsfällen, in welchen herkömmliche Leuchtstoffröhren Einsatz finden, vorzusehen und die herkömmlichen Leuchtstoffröhren zu ersetzen.
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Figurenliste
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Seitenansicht eines Leuchtmittels gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 schematisch eine Treibereinrichtung des Leuchtmittels aus 1;
- 3 schematisch ein Schaltbild der Treibereinrichtung des Leuchtmittels aus 1;
- 4 schematisch ein Schaltbild einer Treibereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 5 zeigt schematisch eine Treibereinheit eines Leuchtmittels gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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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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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Leuchtmittels 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Leuchtmittel 1 weist eine transparente Röhre 2 auf, an deren freien Enden jeweils ein Sockel 3, 4 als Abschluss vorgesehen ist. Die Sockel 3, 4 sind derart ausgebildet, so dass das Leuchtmittel 1 anstelle einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre mit konventionellem Vorschaltgerät-Betrieb in die hierfür vorgesehenen Fassungen eingesetzt werden kann. Hierfür weisen die Sockel 3, 4 jeweils zwei Kontaktierungspins 5 auf. Mithin ist das Leuchtmittel 1 als Retrofit Leuchtmittel bzw. Retrofit Leuchtröhre ausgebildet.
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Das Leuchtmittel 1 weist ferner ein innerhalb der Röhre 2 angeordnetes Leuchtmodul mit einer Mehrzahl von LEDs auf (nicht dargestellt). Zudem ist in der Röhre 2 eine Treibereinrichtung 7 zum Treiben des Leuchtmoduls angeordnet.
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Die Treibereinrichtung 7 weist eine im Bereich des ersten Sockels 3 angeordnete erste Treibereinheit 70 und eine im Bereich des zweiten Sockels 4 angeordnete zweite Treibereinheit 72 auf. Mit anderen Worten ist die Treibereinrichtung 7 in die im Bereich des ersten Sockels 3 angeordnete erste Treibereinheit 70 und die im Bereich des zweiten Sockels 4 angeordnete zweite Treibereinheit 72 aufgeteilt.
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Die Treibereinheiten 70, 72 sind dabei derart verschalten, dass ein Kontaktierungspin 5 des ersten Sockels 3 die Phase 10 einer Lampenfassung kontaktiert, welcher mit der ersten Treibereinheit 70 verbunden ist. Ein weiterer Kontaktierungspin 5 an dem zweiten Sockel 4 kontaktiert einen Nullleiter 11 einer entsprechenden Lampenfassung, welcher mit der zweiten Treibereinheit 72 verbunden ist. Die erste Treibereinheit 70 und die zweite Treibereinheit 72 sind mittels einer Verbindungsleitung 12 verbunden.
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Durch diese Aufteilung ergibt sich, dass eine an dem Leuchtmittel 1 abfallende bzw. zwischen der Phase 10 und dem Nullleiter 11 abfallende Gesamtspannung 13 sich auf die beiden Treibereinheiten 70, 72, mithin auf die beiden Sockel 3, 4 aufteilt. Die anteiligen Spannungen sind hier mittels der Bezugszeichen 14 und 15 angedeutet. Folglich ist im Vergleich zu herkömmlichen LED-Röhren die Sockelspannung an den Sockeln 3, 4 reduziert.
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2 zeigt schematisch eine Treibereinrichtung 7 des Leuchtmittels 1 aus 1. Die erste Treibereinheit 70 ist mit einem ersten Leuchtmodulteil 8 des Leuchtmoduls verbunden, entsprechend ist die zweite Treibereinheit 72 mit einem zweiten Leuchtmodulteil 9 des Leuchtmoduls verbunden. Mit anderen Worten ist das Leuchtmodul aufgeteilt in die zwei einzelnen Leuchtmodulteile 8, 9. Entsprechend ist auch die Anzahl der LEDs des Leuchtmoduls auf die Leuchtmodulteile 8, 9 aufgeteilt. Im vorliegenden Fall weisen beide Leuchtmodulteile 8, 9 jeweils die Hälfte der Gesamtzahl an LEDs auf. Die Anzahl der LEDs pro Leuchtmodulteil bestimmt im Wesentlichen die Spannungsbelastung an der jeweiligen Treibereinheit 70, 72 bzw. an den Sockeln 3, 4.
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3 zeigt schematisch ein Schaltbild der Treibereinrichtung 7 des Leuchtmittels 1 aus 1. gut zu erkennen ist hier, dass die erste Treibereinheit 70 mit der Phase 10 verbunden ist. Die erste Treibereinheit 70 weist einen Brückengleichrichter 74, sowie einen Linearregler 75 und den zu diesem seriell nachgeschalteten ersten Leuchtmodulteil 8 auf. Wie 3 weiter zu entnehmen, fließt der Versorgungsstrom sowohl durch den Brückengleichrichter 74 der ersten Treibereinheit 70 sowie durch einen Brückengleichrichter 74 der zweiten Treibereinheit 72. Dadurch ist der Linearregler 75 imstande, die Regelung für beide Treiberhälften 70, 72 zu übernehmen. Das Leuchtmittel 1 gemäß dieser Ausführungsform weist mithin einen einfachen Aufbau auf und ist folglich besonders kostengünstig.
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4 zeigt schematisch ein Schaltbild einer Treibereinrichtung 7 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Treibereinrichtung 7 ist dabei im Wesentlichen entsprechend der Beschreibung zu 1 ausgebildet. Anders als in der in 3 gezeigten Treibereinrichtung weist die Treibereinrichtung 7 gemäß 4 zwei im Wesentlichen gleich aufgebaute Treibereinheiten 70, 72 auf.
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Gemäß dieser Ausführungsform weist die erste Treibereinheit 70 einen Linearregler 75 und zusätzlich einen Parallelwiderstand 76 auf, welcher mit dem Linearregler 75 parallel geschalten ist. Zudem ist ein Pufferkondensator 77 vorgesehen, welcher zu der Einheit, umfassend den Linearregler 75 und den parallel dazu geschalteten Parallelwiderstand 76, sowie seriell dazu den ersten Leuchtmodulteil 8, parallel geschalten ist.
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Die zweite Treibereinheit 72 ist im Wesentlichen analog zur ersten Treibereinheit 70 ausgebildet.
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Durch diese symmetrische Ausbildung der Treibereinheiten 70, 72 konzentrieren sich die Treiberverluste nicht an einem Sockel, sondern verteilen sich auf beide Sockel 3, 4. Mithin ist auch die Wärmeentwicklung gleichmäßig auf beide Sockel 3, 4 bzw. Endkappen verteilt. Zudem lässt sich durch diesen Aufbau ein besonders gutes Flicker-Verhalten erzielen.
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5 zeigt schematisch eine Treibereinheit 7 eines Leuchtmittels 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Leuchtmittel 1 entspricht im Wesentlichen der zu 1 beschriebenen Ausführungsform. Gemäß der Ausführungsform in 5 weist das Leuchtmittel 1 jedoch nur ein Leuchtmodul 6 auf, welches nicht aufgeteilt ist. Das Leuchtmodul 6 wird folglich von den beiden Treibereinheiten 70, 72 gemeinsam getrieben. Um eine gleichmäßige Verteilung der Spannungen 14, 15 an den beiden Sockeln 3, 4 zu erzielen, weist das Leuchtmittel 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Kommunikationseinheit (nicht gezeigt) zur Bereitstellung einer Kommunikation zwischen der ersten Treibereinheit 70 und der zweiten Treibereinheit 72 auf, wobei die Kommunikationseinheit optional eine analoge und/oder digitale Kommunikation zwischen der ersten und zweiten Treibereinheit 70, 72 bereitstellt.
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Bevorzugt ist dabei eine Regelrückführung (nicht gezeigt) von der ersten Treibereinheit 70 zur zweiten Treibereinheit 72 vorgesehen. Alternativ kann die Regelrückführung von der zweiten Treibereinheit zur ersten Treibereinheit vorgesehen sein.
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Eine besonders symmetrische Ausgestaltung der Spannungsverteilung an beiden Sockeln 3, 4 kann dabei erzielt werden, wenn ein intelligenter Regler zum Regeln der ersten und der zweiten Treibereinheit vorgesehen ist.
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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
- Leuchtmittel
- 2
- Röhre
- 3
- Erster Sockel
- 4
- Zweiter Sockel
- 5
- Kontaktierungspin
- 6
- Leuchtmodul
- 7
- Treibereinrichtung
- 70
- Erste Treibereinheit
- 72
- Zweite Treibereinheit
- 74
- Brückengleichrichter
- 75
- Linearregler
- 76
- Widerstand
- 77
- Kondensator
- 8
- Erster Leuchtmodulteil
- 9
- Zweiter Leichtmodulteil
- 10
- Phase
- 11
- Nullleiter
- 12
- Verbindungsleitung
- 13
- Gesamtspannung
- 14
- Spannung am ersten Sockel
- 15
- Spannung am zweiten Sockel
