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Die Erfindung betrifft einen Lichtkanal zum Einbau in eine Ausnehmung eines Wand- oder Deckenelements mit einem U-förmigen Gehäuse und einer Vielzahl aneinandergereihter und innerhalb des Gehäuses angeordneter Lumineszenzdioden (LED), wobei die mehreren LED auf einer Trägergrundplatte aus gut wärmeleitenden Material angeordnet sind und über Leiterbahnen elektrisch verschaltet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Lichtkanalanordnung in einem Wand- oder Deckenelement.
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Lichtkanalsysteme sind seit längerem bekannt und werden sowohl in öffentlichen Einrichtungen, wie beispielsweise zur Beleuchtung von Ausstellungsräumen, Schaufenstern und Besprechungszimmern, als auch im privaten Bereich zur Beleuchtung von Wohnräumen verwendet. Lichtkanalsysteme ermöglichen im Gegensatz zu einzelnen Leuchten individuelle Beleuchtungsstrukturen für besondere Anforderungen.
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Aus der
DE 101 45 499 A1 ist ein Lichtkanalsystem mit einem U-förmigen Tragprofil und innerhalb des Tragprofils angeordneten Leuchtenmodulen bekannt. Das Tragprofil weist auf seiner Innenseite mehrere, in unterschiedlichen Tiefen angeordnete Eingriffselemente auf, die eine verrastete Halterung eines Leuchtenmoduls in mehreren unterschiedlichen Einbautiefen ermöglicht. Das Tragprofil kann mittels Stahlseilen abgehängt an einer Decke befestigt werden oder in eine Decke versenkt werden. Die Seitenwände und die Bodenseite des Trageprofils besitzen Längsöffnungen, welche eine Luftzirkulation innerhalb des Trageprofils und aus diesem heraus ermöglichen, wodurch ein Ableiten der von den Lampen erzeugten Wärme realisiert werden soll. Es ist jedoch nicht beschrieben, wie bei in der Decke eingebautem Tragprofil eine ausreichende Luftzirkulation erreicht werden soll, um die im Lichtkanal erzeugt Wärme abzutransportieren.
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Bei Lichtkanalsystemen können verschiedene Leuchtmittel zum Einsatz kommen. Für moderne Anwendungsfälle hat sich die Verwendung von LED (Lumineszenzdioden) als günstig erwiesen. In der
DE 20 2010 006 441 U1 ist eine LED-Moduleinheit, umfassend eine Trägergrundplatte aus elektrisch isolierendem Material mit einer Mehrzahl von auf dieser angeordneten, über Leiterbahnen elektrisch verschalteten LED beschrieben.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten zum Einbau in ein Wand- oder Deckenelement geeigneten Lichtkanal zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Ableiten der von den Leuchtmitteln erzeugten Wärme aus dem Lichtkanal auch im Dauerbetrieb sichergestellt werden soll.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient ein Lichtkanal gemäß dem beigefügtem Anspruch 1. Der erfindungsgemäße Lichtkanal zeichnet sich dadurch aus, dass er über mindestens ein Wärmeleitelement mit dem Wand- oder Deckenelement wärmeleitend verbunden ist. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Lichtkanalanordnung nach Anspruch 11 gelöst.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Lichtkanals ist darin zu sehen, dass die während des Betriebs des Lichtkanals entstehende Wärme über das Wärmeleitelement an das Wand- oder Deckenelement übertragen wird und unter Nutzung der darüber erreichten größeren Flächen an die Umgebung abgeführt werden kann. Hierdurch können ein Überhitzen des Lichtkanals und eine damit eventuell verbundene Funktionsstörung wirksam vermieden werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden zwei L-Profile als Wärmeleitelemente verwendet, die jeweils mit dem offenen Ende des Gehäuses verbunden sind. Über die L-Profile wird der Abtransport der im Lichtkanal entstehenden Wärme sichergestellt. Darüber hinaus dienen die L-Profile auch zur Abdeckung vorhandener Einbauspalte.
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Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die zur Aufnahme des Lichtkanals dienende Ausnehmung trapezförmig ist. Derartige Ausnehmungen lassen sich im Vergleich zu U-förmigen Ausnehmungen verhältnismäßig aufwandsarm in Wand- oder Deckenelemente einbringen. Durch die Verwendung von als L-Profil ausgeführten Wärmeleitelementen können die beim Einbau des U-förmigen Gehäuses des Lichtkanals zwangsläufig entstehenden Einbauspalte problemlos abgedeckt werden.
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Es ist jedoch ebenso möglich, den Lichtkanal innerhalb einer U-förmigen Ausnehmung eines Wand- oder Deckenelements anzuordnen. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, ein als U-Profil ausgeführtes Wärmeleitelement zu verwenden. Das U-Profil wird neben seiner Funktion als Wärmeleitelement auch als Hilfsmittel zum Einbringen der U-förmigen Ausnehmung verwendet. Zusätzlich können noch als L-Profil ausgeführte Wärmeleitelemente zum Einsatz kommen, die auch zum Abdecken eventuell verbleibender Einbauspalte dienen. Im Vergleich zu den Ausführungen mit einer trapezförmigen Ausnehmung sind hier in der Regel jedoch nur verhältnismäßig kleine Spalte vorhanden, die zumeist keine separate Abdeckung erfordern.
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Der erfindungsgemäße Lichtkanal kann in eine Trockenbauwand oder eine Trockenbaudecke eingebaut werden. Beim Einbau in eine Trockenbauwand oder Trockenbaudecke wird vorzugsweise ein als U-Profil ausgeführtes Wärmeleitelement in einer Ausnehmung einer Beplankung der Trockenbauwand oder Trockenbaudecke angeordnet. Das U-Profil weist bei dieser Ausführung auf den der Beplankung zugewandten Seitenflächen mehrere in unterschiedlicher Tiefe eingebrachte Aufnahmen auf. Die Beplankung ist über einen in eine der Aufnahmen eingreifenden Befestigungskopf einer Profilleiste mit dem U-Profil verbunden.
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Der erfindungsgemäße Lichtkanal eignet sich aber ebenso gut zum Einbau in eine Betonwand oder Betondecke.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Gehäuse des Lichtkanals aus Aluminium. Aluminiumgehäuse sind leicht und dennoch, vor allem im Vergleich zu Kunststoffgehäusen, sehr robust. Beim Einbau des Lichtkanals in eine Betonwand oder Betondecke besteht die Gefahr, dass alkalische Einflüsse das Aluminium angreifen und es zur Korrosion kommen kann. Um dies zu verhindern, soll eine direkte Berührung des Aluminiumgehäuses mit dem Beton verhindert werden. Hierzu kann das Gehäuse mit einem entsprechenden Schutzanstrich versehen werden. Außerdem hat es sich als günstig erwiesen, Aluminium gemeinsam mit Zinkblech, verzinktem oder rostfreien Stahl zu verbauen. In diesem Zusammenhang ist die Verwendung eines Wärmeleitelements aus Zinkblech, verzinktem oder rostfreien Stahl besonders günstig. Dadurch kann bei den Ausführungsformen, bei denen ein U-förmiges Wärmeleitelement zwischen Gehäuse und Betondecke oder Betonwand angeordnet ist, auf zusätzliche Schutzmaßnahmen verzichtet werden, da kein direkter Kontakt zwischen dem Aluminiumgehäuse und dem Beton besteht.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Es zeigen:
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1: einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Lichtkanals in einer ersten Ausführungsform;
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2: einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Lichtkanals in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lichtkanal in einer ersten Ausführungsform. Der erfindungsgemäße Lichtkanal 01 ist in einer Ausnehmung 02 einer Betondecke oder Betonwand 06 mittig eingebaut. Die Ausnehmung 02 besitzt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen trapezförmigen Querschnitt. Der Lichtkanal 01 umfasst ein U-förmiges Gehäuse 03, welches vorzugsweise aus stranggepresstem Aluminium besteht. Im Gehäuse 03 ist eine Vielzahl aneinandergereihter Lumineszenzdioden (LED) 04 angeordnet. Die mehreren LED 04 sind auf einer Trägergrundplatte 20 angeordnet und über Leiterbahnen elektrisch verschaltet. Die Trägergrundplatte 20 besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Aluminium, auf welchem die LED 04 aufgeklebt sind. Außerdem trägt die Trägergrundplatte 20 vorzugsweise elektrische Leiter zur Versorgung der LED. Für eine elektrische nötige Trennung sorgt beispielsweise eine dünne Isolationsschicht zwischen der Trägergrundplatte 20 und den aufgedruckten Leitern. Von entscheidender Bedeutung ist der gute Wärmeabtransport von den LED 04 über die Trägergrundplatte 20 und von dieser auf weitere Konstruktionseinheiten des Lichtkanals, wie nachfolgend noch beschrieben.
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Vorzugsweise sind die LED 04 in Gruppen zusammengefasst, innerhalb derer beispielsweise drei oder vier LED elektrisch in Reihe geschaltet sind, während die Gruppen elektrisch parallel geschaltet sind und von einem gemeinsamen Schaltnetzteil versorgt werden. Dies stellt einerseits sicher, dass bei Ausfall einer einzelnen LED nur eine aus wenigen LED bestehende Gruppe ausfällt und die anderen Gruppen weiterhin funktionsfähig bleiben. Andererseits ist es damit möglich, die Trägergrundplatte 20 in kurzen Abständen zu teilen, um sie mechanisch an den speziellen Einsatzfall anzupassen. Dafür weisen die Trägergrundplatten 20 vorzugsweise im Abstand weniger Zentimeter Sollbruchkanten auf, womit ein werkzeugloses Ablängen gestattet ist.
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Die mit LED 04 bestückten Trägergrundplatten 20 sind auf einem Reflektorprofil 18 befestigt, welches vorzugsweise V-förmig ausgebildet ist aber auch pyramidenstumpfartig oder dergleichen geformt sein kann. Als Befestigungsmittel hat sich thermisches Klebeband oder ein thermisch gut leitender, wärmebeständiger Kleber als günstig erwiesen. Somit wirkt das V-Profil 18 als Kühlkörper zur Abfuhr der an den LED entstehenden Verlustwärme. Die Verwendung eines V-Profils 18 ist günstig, da hierdurch ein heller Reflektor geformt wird und dadurch Lichtverluste minimiert werden können. Das Reflektorprofil 18 kann aus Aluminiumblech, verspiegeltem Stahlblech oder gut wärmeleitendem Kunststoff gefertigt sein. Das V-Profil 18 mit der Trägergrundplatte 20 ist vorzugsweise lösbar über eine Klickverbindung im Gehäuse 03 befestigt. Auch bei dieser Verbindung ist von besonderer Bedeutung, dass die Wärme gut an das Gehäuse weitergeleitet wird.
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Im Gehäuse 03 befindet sich außerdem noch ein Netzteil 15 zur Stromversorgung der LED 04, welches in dem Bereich zwischen Gehäuseboden und den LED 04 angeordnet ist. Das Netzteil 15 ist vorzugsweise ein Schaltnetzteil mit hohem Wirkungsgrad.
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Die in jedem Fall entstehende Verlustwärme wird über die Wandung des Gehäuses 03 abgeführt. Das Netzteil 15 ist zweckmäßigerweise so dimensioniert, dass zahlreiche LED versorgt werden können. Die mechanische Befestigung im Gehäuse 03 kann durch Einklemmen erfolgen.
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An der offenen Seite des U-förmigen Gehäuses 03 ist ein Diffusor 05 vorzugsweise über eine Klickverbindung lösbar befestigt. Der Diffusor 05 kann U-förmig ausgeführt sein. Diffusor 05 und Trägergrundplatte 20 können bei Bedarf, beispielsweise wenn defekte LED 04 ausgetauscht werden müssen oder durch Wahl anderer LED 04 andere Beleuchtungseffekte erzielt werden sollen, problemlos entfernt werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn verschiedene LED miteinander kombiniert werden, die in unterschiedlichen Spektralbereichen emittieren und getrennt ansteuerbar sind. Auf diese Weise kann beispielsweise die resultierende Farbtemperatur des vom Lichtkanal emittierten Lichts an den gewünschten Einsatzfall angepasst werden.
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Der beschriebene Aufbau des Lichtkanals 01 hat viele Vorteile. So kann das Gehäuse 03 des Lichtkanals 01 bereits frühzeitig bei einem Bauvorhaben separat montiert werden, ohne dass die empfindlicheren Bestandteile, wie etwa die LED 04 bereits im Lichtkanal 01 angeordnet sind. Dadurch können diese bei den üblicherweise zu diesem Zeitpunkt auf einer Baustelle noch anfallenden, mit Schmutz verbundenen Arbeiten, wie beispielsweise Tapezier-, Maler- und Fußbodenverlegearbeiten, nicht verschmutzt oder beschädigt werden. Das U-förmige Gehäuse 03 kann gleichzeitig auch als Kabelkanal für die Elektroinstallation dienen. Nachdem die grundlegende Installation abgeschlossen ist und keine schmutzträchtigen Arbeiten mehr erforderlich sind, kann das V-Profil 18 mit den Trägergrundplatten 20 und den LED 04 im Gehäuse 03 befestigt werden. Optional kann auch eine zusätzliche elektronische Schaltung zum Dimmen im Lichtkanal 01 angeordnet sein. Im Anschluss daran wird der Diffusor 05 im Gehäuse 03 montiert.
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Das Gehäuse 03 dient auch als Kühlkörper. Das die LED 04 tragende V-Profil 18 ist wärmeleitend mit dem Gehäuse 03 verbunden. Der komplette Lichtkanal 01 kann während des Montageprozesses auf die gewünschte Länge geschnitten werden. Hierbei gibt es lediglich die Beschränkung, dass die Trägergrundplatte 20 nur in bestimmten Abständen, was durch die Verschaltung bedingt ist, geteilt werden kann. Bei einer möglichen Ausführungsform kann im 3 cm Raster geschnitten werden. Bei Bedarf sind natürlich andere Ausführungsformen, die ein noch geringeres Rastermaß zulassen, möglich. In der Regel ist aber ein 3 cm Rastermaß für die üblichen Anwendungsfälle ausreichend.
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Der Lichtkanal 01 ist über Wärmeleitelemente mit der Betonwand oder Betondecke 06 wärmeleitend verbunden. Die Wärmeleitelemente stehen über das Gehäuse 03 und das V-Profil 18 in Wärmeleitkontakt mit der Trägergrundplatte 20, sodass die Verlustwärme effizient von den LED 04 abgeführt wird. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Wärmeleitelemente als L-Profile 07 ausgeführt. Jeweils ein L-Profil 07 ist mit einem offenen Ende des Gehäuses 03 verbunden. Das L-Profil 07 sorgt dafür, dass die im Gehäuse 03 beim Betrieb der LED 04 entstehende Wärme in die Betonwand bzw. Betondecke 06 geleitet wird. Hierdurch können ein Überhitzen und eine damit verbundene eventuelle Beschädigung des Lichtkanals 01 wirksam vermieden werden. Das L-Profil 07 besteht vorzugsweise aus Zinkblech, verzinktem oder rostfreien Stahl. Die Wahl einer dieser Materialien für das L-Profil 07 ist vorteilhaft, da für das Gehäuse 03 bevorzugt Aluminium verwendet wird. Wie allgemein bekannt ist, greifen beim Einbau von Aluminium in Beton alkalische Einflüsse Aluminium an, wodurch es zur Korrosion kommt. Zur Vermeidung dieser, das Material zerstörenden Korrosion kann Aluminium mit einem entsprechenden Schutzanstrich versehen werden bzw. zusammen mit Zinkblech, verzinktem oder rostfreien Stahl verbaut werden. Alternativ kann das L-Profil 07 auch aus Aluminium bestehen. In diesem Fall sollte auch das L-Profil 07 mit einem entsprechenden Schutzanstrich versehen werden.
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Das L-Profil 07 dient nicht nur als Wärmeleitkörper sondern auch als Abdeckung vorhandener Einbauspalte 08. Zu Einbauspalten 08 kommt es zwangsläufig dadurch, dass in eine trapezförmige Ausnehmung 02 ein U-förmiges Gehäuse 03 angeordnet wird. Die Verwendung einer trapezförmigen Ausnehmung 02 hat den Vorteil, dass sich eine solche Ausnehmung 02 leichter in eine Betonwand oder Betondecke 06 einbringen lässt. Das Einbringen einer maßhaltigen U-förmigen Ausnehmung ist in der Regel aufwendiger, da es schwierig ist gerade Schnittkanten über eine Länge von mehreren Metern zu realisieren.
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Im Fall der Verwendung trapezförmiger Ausnehmungen 02 ist es zweckmäßig, wenn die lichte Weite am Boden der Ausnehmung etwas kleiner als die Breite des Gehäuses 03 ist, sodass das Gehäuse 03 beim Einsetzen nur an seinen Längskanten am Beton anschlägt. Dies führt automatisch zur Zentrierung des Gehäuses in der Ausnehmung. Die Tiefe der Ausnehmung ist entsprechend anzupassen, sodass der Lichtkanal nicht oder allenfalls geringfügig über die Oberfläche des Wand- oder Deckenelements hinausragt.
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Bei anderen Ausführungsformen werden jedoch auch U-förmige Ausnehmungen 02 verwendet. In diesen Fällen werden als Wärmeleitelemente U-förmige Profile verwendet, die gleichzeitig auch als Hilfsmittel zum Einbringen der U-förmigen Ausnehmung 02 dienen. Zusätzlich zu den U-förmigen Wärmeleitelementen können noch L-Profile 07 als Wärmeleitelement bzw. als Abdeckung verwendet werden. In der Regel wird die U-förmige Ausnehmung jedoch so realisiert, dass nur vernachlässigbar kleine Einbauspalte bei der Montage entstehen, die keine zusätzliche Abdeckung benötigen, weil sie von den Nutzern kaum wahrgenommen werden können.
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Der Lichtkanal 01 schließt bündig mit der Betondecke oder Betonwand 06 ab und ist daher erst im Betrieb bei eingeschalteten Leuchtmitteln 04 auffällig sichtbar. Aus diesem Grund eignet er sich besonders gut in modernen Bauten, wo insbesondere auf klare Linien und sparsam eingesetzte Akzente Wert gelegt wird.
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2 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Lichtkanals 01 in einer zweiten Ausführungsform. Der erfindungsgemäße Lichtkanal 01 ist hier in eine Trockenbaudecke oder Trockenbauwand 09 eingebaut. Der Lichtkanal 01 ist in einer U-förmigen Ausnehmung 02 der Trockenbaudecke oder Trockenbauwand 09 angeordnet. Die Trockenbaudecke oder Trockenbauwand 09 umfasst eine Rahmenkonstruktion (nicht dargestellt) und eine daran angebrachte Beplankung 10. Als Beplankung 10 können Dämmplatten, wie beispielsweise Gipskartonplatten oder Gipsfaserplatten zum Einsatz kommen. Die Beplankung 10 kann bei Bedarf natürlich auch feuerbeständig ausgelegt werden. In der Beplankung 10 ist ein als U-Profil 11 ausgeführtes Wärmeleitelement angeordnet. Vorzugsweise erfüllt das U-Profil 11 gleichzeitig tragende Eigenschaften für die Trockenbaukonstruktion, ersetzt also die sonst üblichen Trägerprofile.
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Der Lichtkanal 01 befindet sich innerhalb des U-Profils 11 und ist mit diesem wärmeleitend verbunden. Die während des Betriebs des Lichtkanals 01 entstehende Wärme wird in das U-Profil 11 und von dort ggf. in die Beplankung 10 bzw. angrenzende Rahmenkonstruktion der Trockenbauwand oder Trockenbaudecke 09 geleitet. In den üblichen Anwendungen genügt aber die Wärmekapazität des U-Profils für die Abfuhr der im Lichtkanal erzeugten Verlustwärme. Bei dieser Ausführungsform sind in der Regel keine zusätzlichen Abdeckungen in Form von L-Profilen 07 zur Abdeckung von Einbauspalten erforderlich, da im Trockenbau passgenauer als im Betonbau gefertigt werden kann. Das Gehäuse 03 des Lichtkanals 01 ist vorzugsweise aus Aluminium gefertigt. Um Kontaktkorrosion zwischen dem aus Aluminium bestehenden Gehäuse 03 und dem U-Profil 11 zu verhindern, ist für das U-Profil 11 ein entsprechendes Material zu wählen. Das U-Profil 11 besteht daher vorzugsweise aus Aluminium, Zinkblech, verzinktem oder rostfreien Stahl.
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Die Beplankung 10 und das U-Profil 11 sind über Profilleisten 12 miteinander verbunden. Hierzu steht ein Befestigungskopf 13 der Profilleisten 12 mit einer Aufnahme 14 des U-Profils 11 in Verbindung. Wie 2 zu entnehmen ist, sind mehrere Aufnahmen 14 in den der Beplankung 10 zugewandten Flächen des U-Profils 11 eingebracht. Die Profilleisten 12 können somit in unterschiedlichen Tiefen eingebaut werden, wodurch auch die Dicke der Beplankung 10 variiert werden kann. Der Boden des U-Profils 11 kann ein C-Profil 16 aufweisen, welches einstückig mit dem Boden des U-Profils 11 gefertigt sein kann. Über das C-Profil 16 steht das U-Profil 11 mit der Rahmenkonstruktion der Trockenbaudecke 09 in Verbindung.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Lichtkanal
- 02
- Ausnehmung
- 03
- Gehäuse
- 04
- LED
- 05
- Diffusor
- 06
- Betonwand/Betondecke
- 07
- L-Profil
- 08
- Einbauspalt
- 09
- Trockenbaudecke/Trockenbauwand
- 10
- Beplankung
- 11
- U-Profil
- 12
- Profilleisten
- 13
- Befestigungskopf
- 14
- Aufnahmen
- 15
- Netzteil
- 16
- C-Profil
- 17
-
- 18
- Reflektorprofil
- 19
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- 20
- Trägergrundplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10145499 A1 [0003]
- DE 202010006441 U1 [0004]
