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Die vorliegende Erfindung betrifft eine langgestreckte Beleuchtungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer solchen langgestreckten Beleuchtungsvorrichtung.
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Eine derartige Vorrichtung, insbesondere zum Realisieren einer eine Mehrzahl von LEDs) (typischerweise Leistungs-LEDs) als Leuchtmittel aufweisenden Leuchte, ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und wird für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten und Einsatzzwecken benutzt. Dabei ist es insbesondere üblich, mit Hilfe automatisierter Montage- und Bestückungstechnologien diese LED-Leuchtkörper auf einer Trägereinheit zu fixieren, welche sowohl für eine mechanische Auflage und Unterstützung dient, als auch (realisiert als Leiterplatte) über entsprechende Leiterbahnen die elektrische Versorgung der Mehrzahl der LED-Leuchtmittel bewirkt. Entsprechend einem jeweiligen Einsatzgebiet kann daher auch die Ausgestaltung einer solchen Leiterplatte als plane Trägereinheit vielfältig sein.
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LED-Leuchtmittel erfahren zunehmende Verbreitung als Alternative zu Glüh- oder Entladungslampen, nicht zuletzt aufgrund potenziell langer Lebensdauern, niedrigen Stromverbrauchs und der Möglichkeit, über eine Mehrzahl von Einzel-LEDs Lichtleistungen zu erzeugen, welche denen der herkömmlichen Leuchtmittel annähernd äquivalent sein können. Gleichzeitig erfordern, insbesondere im Außenbereich und bei möglichen Umgebungs- und Witterungseinflüssen, LEDs besondere Vorkehrungen im Hinblick auf eine zuverlässige Montage, Schutz vor Witterungseinflüssen (wie etwa das Eindringen von Feuchtigkeit) und Beständigkeit gegen UV-Strahlung o. dgl. potenziell nachteilige Umgebungseinflüsse.
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Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst universell einsetzbare langgestreckte Beleuchtungsvorrichtung der gattungsbildenden Art zu schaffen, welche sich insbesondere für Außenanwendungen bzw. einen Einsatz unter belasteten Umgebungsbedingungen eignet, entsprechend beständig und über einen langen Nutzungszeitraum dauerhaft betreibbar ist, dabei einfach (und potenziell automatisiert) herstellbar ist, so dass, insbesondere bei Großserientauglichkeit, niedrige Herstellkosten realisierbar sind.
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Die Aufgabe wird durch die langgestreckte Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlicher Schutz im Rahmen der Erfindung wird beansprucht für eine Verwendung einer solchen erfindungsgemäßen langgestreckten Beleuchtungsvorrichtung für das Gebiet der Bahn- und/oder Straßentunnelbeleuchtung, weil sich insbesondere die besonderen Belastungs- und Umgebungsbedingungen eines Tunnels (etwa das dort vorhandene aggressive Abgasniveau) als idealer Einsatzbereich anbieten, insbesondere wenn eine Mehrzahl derartiger langgestreckter Beleuchtungsvorrichtungen zum Ausbilden einer kettenartigen Decken-Leuchtenanordnung montiert wird.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise kombiniert dabei die erfindungsgemäße Realisierung mechanische Stabilität, Widerstandsfähigkeit und Belastbarkeit gegen die genannten Umwelteinflüsse und kompakte Form mit einfacher, kostengünstiger und automatisierter Herstellbarkeit sowie guten elektrischen Eigenschaften. So ermöglicht nämlich nach wie vor die Nutzung der als Leiterplatte auszubildenden Trägereinheit mit darauf in periodischen Abständen bestückten LED-Leuchtmitteln ein (ansonsten als bekannt vorauszusetzendes) automatisiertes Bestücken und Verlöten, wobei wiederum die günstig als Leiterbahnen realisierten elektrischen Versorgungsleitungen einfach herstellbar sind und gute elektrische Kontaktierung anbieten.
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Der erfindungsgemäß der langgestreckten Trägereinheit (Leiterplatte) zugeordnete, gleichermaßen langgestreckte und weiter bevorzugt im Kontaktbereich fluchtend ausgebildete langgestreckte Profilkörper ermöglicht zunächst das mechanische Tragen bzw. Halten der Leiterplatte, zusätzlich wird über diesen Profilkörper (welcher typischerweise H-förmig und als Aluminiumfilkörper (welcher typischerweise H-förmig und als Aluminium-Strangpressteil ausgebildet sein kann) eine wirksame Wärmeabfuhr der von den LED-Leuchtmitteln erzeugten Wärme bewirkt; ergänzend oder alternativ kann dieser Profilkörper etwa auch als gemeinsame Masseleitung für die Mehrzahl der LED-Leuchtmittel dienen, um insoweit dann eine Leiterbahn der Trägereinheit einpolig für die Signalversorgung der Mehrzahl der LED-Leuchtmittel auszugestalten, ergänzend eine Mehrzahl von Leiterbahnen etwa zur separaten Ansteuerung der einzelnen LED (oder Gruppen von diesen) zuzuordnen.
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Zusätzlich erfindungsgemäß ist die so gebildete Anordnung aus Profilkörper, Trägereinheit und LED-Leuchtmittel(-mehrzahl) von einem Polymermaterial so umschlossen, dass der Bereich der Trägereinheit und der darauf aufsitzenden LED-Leuchtmittel samt unterliegendem ersten Abschnitt des Profilkörpers von diesem transparenten Material umschlossen ist, mithin der zuverlässige, witterungsbeständige, gleichzeitig lichtdurchlässige Schutz gewährleistet ist, wobei die weiterbildungsgemäße Variante der Erfindung, dieses Polymermaterial im Wege eines Extrusionsverfahrens auf die aufgebaute Anordnung aus Profilkörper, Trägereinheit und LED-Leuchtmitteln aufzubringen, zusätzlich deutliche Herstellungsvorteile ermöglicht und so eine wirkliche Großserientauglichkeit ermöglicht, zusätzlich gestattet, derartige langgestreckte Anordnungen durch Auswahl oder Vorgabe einer Länge über nahezu beliebige Längen zu konfigurieren.
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Dagegen steht ein zweiter Abschnitt des Profilkörpers, typischerweise und weiterbildungsgemäß einen planen Bodenabschnitt ausbildend und/oder beabstandet vom ersten Abschnitt, aus diesem aufgebrachten Polymermaterial heraus. Damit besteht erfindungsgemäß vorteilhaft die Möglichkeit, an diesem zweiten Abschnitt Wärme der LED-Leuchtmittel abzuleiten, etwa an einen weiteren Partner (nämlich den vom Profilkörper getrennten und weiterbildungsgemäß vorgesehenen Gehäuseprofilkörper) zur weiteren Ableitung zu übertragen und so eine hochgradig modulare, konstruktiv-mechanisch sowie im Hinblick auf eine Wärmeableitung optimierte und gleichzeitig günstig herstellbare modulare Technologie zu realisieren.
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Dabei hat sich insbesondere eine querschnittliche H-Form für den Profilkörper als besonders günstig erwiesen, da nicht nur eine derartige Anordnung leicht und kostengünstig herstellbar ist, vielmehr ist ein erster Schenkelbereich dieser H-Querschnittsstruktur eine günstige Realisierung des ersten Abschnitts, und der gegenüberliegende Schenkelabschnitt eine gleichermaßen günstige Realisierung des zweiten, aus dem Polymermaterial herausragenden Abschnitts, mit der weiterbildungsgemäß vorgesehenen Möglichkeit, zumindest im Bereich des zweiten Abschnitts Querschlitze o. dgl. vorzusehen, welche (einfach und kostengünstig während der Herstellung einformbar) ein späteres Vereinzeln einer solchen langgestreckten Vorrichtung ermöglichen, ergänzend oder alternativ eine gewisse Krümmung – oder einen möglichem Toleranzausgleich für ein Befestigungspartner ermöglichen. Zusätzlich bewirkt etwa die vorteilhaft günstige querschnittliche H-Form des Profilkörpers durch den Mittelsteg das Vorsehen eines Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt, wobei dann in dieser Realisierungsform lediglich dieser Steg (Stegabschnitt) die ansonsten geschlossene Umhüllung aus dem Polymermaterial durchdringt.
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Eine besonders bevorzugte Realisierungsform der Erfindung sieht vor, die von der Umhüllung umschlossene Anordnung aus Profilkörper, Trägereinheit und LED-Leuchtmitteln (mit herausragendem zweiten Abschnitt des Profilkörpers) zusammenzuführen mit einem langgestreckten Gehäuseprofilkörper, welcher sich ebenfalls in der Erstreckungsrichtung erstreckt. Dieser Gehäuseprofilkörper ist so ausgebildet, dass auf bzw. in diesen, weiter bevorzugt zur Wärmeableitung über den zweiten Abschnitt des Profilkörpers, die Anordnung einsetzbar ist, wobei besonders bevorzugt zu diesem Zweck der Gehäuseprofilkörper einen Auflageabschnitt anbietet, welcher weiterbildungsgemäß vorteilhaft auch als Führungs- und/oder Halteabschnitt für die Anordnung aus Profilkörper, Trägereinheit und LED-Leuchtmitteln (samt Umhüllung) ausgebildet sein kann. Gleichermaßen vorteilhaft und zur Realisierung einer durch den Gehäuseprofilkörper gehäuseartig geschützten bzw. umschlossen Realisierung ist dieser Auflageabschnitt im Inneren des Gehäuseprofilkörpers so vorgesehen, dass Licht der LED-Leuchtmittel über einen Gehäuseprofil-Öffnungsbereich austreten kann, während weitere Profilabschnitte des Gehäuseprofilkörpers dann (geschlossene) Wände der Beleuchtungsvorrichtung ausbilden. Wiederum weiterbildungsgemäß ist dieser Gehäuseprofil-Öffnungsbereich durch geeignete Scheiben- und/oder transparente Austrittsmittel verschließbar, entsprechend einem jeweiligen mechanischen und Beleuchtungszweck.
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Gemäß besonders bevorzugter Weiterbildung ist der vorteilhafte Gehäuseprofilkörper als einstückiges Strangpressteil (wiederum geeignet aus einem Aluminiummaterial o. dgl.) realisiert, wobei neben dem wärmeleitenden und mechanisch fixierenden Aufnehmen des Profilkörpers (im Bereich dessen zweiten Abschnitts) am oder im Gehäuseprofilkörper geeignete Durchführungen gebildet sein können, welche etwa das Realisieren eines Kabelkanals ermöglichen. Wiederum weiterbildungsgemäß vorteilhaft lassen sich (querschnittlich) freie Schenkel des Gehäuseprofilkörpers nutzen, um etwa federnde Abschnitte zu realisieren, welche, durch Übergreifen des zweiten Abschnitts des Profilkörpers, diesem (und damit die Anordnung aus Profilkörper, Trägereinheit und LED Leuchtmitteln) auf der Auflagefläche des Gehäuseprofilkörpers mechanisch und wärmeleitend fixieren (dabei gleichzeitig einen Toleranzausgleich ermöglichen und so besonders einfache Montierbarkeit mit geringem Bauteileaufwand und hoher Montagefestigkeit kombinieren).
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Es entsteht damit, neben der vorteilhaften und einfach herstellbaren, in der Länge nahezu beliebig skalierbaren Gehäuserealisierung ein Wärmeübergang von den LED-Leuchtmitteln über die damit zusammenwirkenden Leiterplatten auf den langgestreckten (inneren) Profilkörper, welcher Abwärme der LED-Leuchtmittel über den zweiten Abschnitt auf den Gehäuseprofilkörper leitet. Dieser kann nun, bereits aufgrund seines großen Kühl-Volumens, günstig als Wärmeleiter, auch für eine Vielzahl von im System vorgesehenen Leistungs-LED als LED-Leuchtmittel dienen, wobei in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ein unterer (d. h. dem Gehäuseprofil-Öffnungsbereich entgegengesetzter) Bereich des Gehäuseprofilkörpers entsprechend den notwendigen Kühlerfordernissen mit Kühlrippen o. dgl. Ausgestaltungen versehen sein kann. Die besonders bevorzugten Realisierungsformen lassen sich diese im Rahmen einer ansonsten bekannten Strangpresstechnologie auch einstückig an den Gehäuseprofilkörper anformen, so dass insoweit wiederum einfachste Herstellbarkeit gewährleistet ist.
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Im Ergebnis ist so durch die vorliegende Erfindung eine Voraussetzung geschaffen, einfach und flexibel modulare Anordnungen herzustellen, welche sich, insbesondere stirnseitig, miteinander koppeln lassen, wobei es erfindungsgemäß vorgesehen ist, sowohl eine unmittelbare, kontinuierliche Befestigung von Einzelvorrichtung aneinander vorzusehen (so dass insoweit ein kontinuierlicher, durchgängiger Beleuchtungskörper entsprechend einem sichtbaren LED-Band) entsteht; alternativ ist es von der Erfindung umfasst, einzelne Beleuchtungsvorrichtungen voneinander beabstandet entlang der Erstreckungsrichtung vorzusehen, so dass etwa im vorgesehenen, besonders bevorzugten Gebäude- bzw. Tunneleinsatzbereich deckenseitig unterbrochene Beleuchtungsstrukturen entstehen, welche einfachste Herstellbarkeit, Wartbarkeit, Montierbarkeit und Austauschbarkeit mit größtmöglicher Zuverlässigkeit, auch in diesem belasteten Bereich kombinieren; vorteilhaft im Rahmen der bevorzugt herangezogenen Realisierungsformen der Erfindung, bei welchen der Profilkörper (als innerer Profilkörper) in dem Gehäuseprofilkörper aufgenommen ist, ist nämlich eine potenziell empfindliche LED-Beleuchtungstechnologie mehrfach geschützt durch (Profil-)Gehäusewände bzw. Scheiben einerseits sowie die polymere Umhüllung andererseits.
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Im Hinblick auf eine Stromversorgung bietet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, geeignet variabel bzw. entsprechend jeweiligen Versorgungserfordernissen ein- oder beidends, bevorzugt stirnseitig, den Profilen modulartige Stromversorgungseinheiten zuzuordnen, welche weiter bevorzugt abnehmbar ausgestaltet sein können. Aufgrund der sich entlang der Erstreckungsleitung erstreckenden elektrischen Versorgungsleitungen, welche weiter bevorzugt zumindest abschnittsweise realisiert sind von Mustern der als Leiterplatte ausgebildeten Trägereinheit, lässt sich somit Versorgungsspannung beliebig und entsprechend einer jeweiligen Konfiguration zuordnen und verteilen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in
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1 bis 3 perspektiv-schematische Darstellungen der langgestreckten Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Montage- bzw. Realisierungsstufen;
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4 und 5 weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen die in 3 mit fertiggestellter Umhüllung dargestellte Baugruppe in einem Gehäuseprofilkörper aufgenommen ist;
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6 und 7 Perspektivdarstellungen einer als langgestrecktes Beleuchtungsmodul realisierten Beleuchtungsvorrichtung einer weiteren Ausführungsform mit einends endseitig montiertem Netzteil sowie offenem (6) bzw. durch ein Verschlusselement verschlossenem (7) Gehäuseprofilkörper.
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Die 1 bis 4 verdeutlichen die Realisierung der langgestreckten Beleuchtungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 1 als Baugruppe eine Anordnung aus einem querschnittlich H-förmigen Profilkörper 10, einer darauf aufgebrachten Leiterplatte 12 sowie einer Mehrzahl von in regelmäßigen Abständen entlang einer Längserstreckungsrichtung vorgesehen Leistungs-LEDs 14 verdeutlicht. Die Explosionsdarstellung der 2 zeigt, dass über eine dünne, wärmeleitende Klebefolie 16 die Leiterplattenanordnung 12 (welche nicht gezeigte, sich in der Erstreckungsrichtung erstreckende Leiterbahnen für eine Stromversorgung der Mehrzahl der LED aufweist) wärmeleitend und mechanisch mit dem Profil 10 verbunden ist, wobei ein oberer, in den Figuren sich horizontal erstreckender Profilabschnitt 18 (als erster Abschnitt im Sinne der Erfindung) fluchtend bzw. deckungsgleich mit der Leiterplatte 12 ausgestaltet ist und, entsprechend der H-Konfiguration, ein gegenüberliegender Flachabschnitt 20, bodenseitig eine Auflagefläche ausbildend, sich parallel zum Abschnitt 18 erstreckt, den zweiten Abschnitt des Profilkörpers im Sinne der Erfindung realisiert und, über einem Stegabschnitt 22, vom ersten Abschnitt 18 beabstandet ist. Die Darstellungen der 1 bis 3 verdeutlichen zudem, dass der Abschnitt 20 sowie der Stegabschnitt 22 des Profilkörpers 10 in regelmäßigen Abschnitten Schlitze 24 aufweisen.
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Eine wie in 1 realisierte Anordnung aus Profilkörper 10, Trägereinheit 12 und LED-Leuchtmittelmehrzahl 14 wurde im Wege der weiteren Herstellung und zum Realisieren der Ausführungsform der 3 mittels eines Extrusionsverfahrens mit einem polymeren Überzug 26 versehen. Wie sich aus der Perspektivansicht der 3 zeigt, ist dieser Polymerüberzug so ausgestaltet, dass er die Trägereinheit und die LED-Leuchtmittel (samt unterliegendem ersten Abschnitt 18) allseits umschließt, so dass lediglich der Stegabschnitt 22 des Profilkörpers 10 bodenseitig aus dem Polymerabschnitt 26 herausragt. Das Polymermaterial ist so aufgebracht, dass es einerseits hinreichend transparent ist, um ein Auftreten des LED-Lichts bei angesteuerten LED-Leuchtmitteln 14 zu ermöglichen, andererseits, in der Art einer vollständigen Umhüllung, jegliche Umwelteinflüsse von den LED-Leuchtenmitteln sowie der Trägereinheit fern hält. Entsprechend einem gewünschten optischen Austrittsverhalten kann zudem oberhalb der LED-Leuchtmittel die polymere Umhüllung 26 eine jeweils geeignete Krümmung aufweisen.
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Die 4 und 5 verdeutlichen, wie gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Realisierungsform gemäß 3 aufgenommen ist in einem umgebenden Gehäuseprofilkörper 30 (wiederum durch geeignete Herstellungsverfahren, etwa Strangpressen, hergestellt aus einem Aluminiummaterial), wobei dieser Gehäuseprofilkörper 30 nicht nur eine mechanische (und wärmeleitende) Tragefunktion für die Anordnung 10, 12, 14 anbietet, sondern zusätzlich, mittels eines im Gehäuseprofilkörper 30 realisierten Innenraums 32, einen zusätzlichen, gehäuseartigen Schutz anbietet. Konkret ist, wie sich aus den Perspektivansichten der 4 bzw. 5 ergibt, der zweite Abschnitt 20 des Profilkörpers 10 aufgesetzt auf einen Führungs- bzw. Halteabschnitt 34, welcher, in etwa mittig im Inneren des Gehäuseprofilkörpers 30, auf bzw. in einer querverlaufenden Verstrebung 36 gebildet ist. Die freie und plane Unterfläche des Abschnitts 20 sitzt damit flächig und plan auf der Strebe 36 auf.
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Gleichzeitig wird der zweite Abschnitt 20 in dieser Position fixiert von einem Paar von Feder- bzw. Anpressstreben 38, welche, wie in den 4 bzw. 5 gezeigt, einstückig an Wandabschnitten 40, 42 des Gehäuseprofilkörpers 30 ansitzen, nach innen und abwärts auf den Profilkörper 10 gerichtet sind und mit freien Enden den zweiten Abschnitt 20 jeweils beidends so (federnd) übergreifen, dass eine abwärts gerichtete Anpresskraft auf den Halte- bzw. Führungsbereich 34 gerichtet ist. Entsprechend lässt sich so eine mit geringem (zusätzlichem) Bauteileaufwand realisierbare, leicht montierbare und hochgradig zuverlässige Befestigung der Anordnung 10, 12, 14, 26 im Innenraum 32 sicherstellen. Gleichzeitig bilden sich zwischen den (Anpress-)Streben 38 und der unterliegenden Querstrebe 36 im Gehäuseprofilkörper 30 langgestreckte Kammern 46, welche sich im Rahmen bevorzugter Ausführungsformen günstig zur Realisierung von Kabelkanälen o. dgl. Führungen eignen, da diese, unsichtbar und geschützt gegenüber einem übergeordneten Beleuchtungsbereich des Innenkörpers 32, ausgestaltet sind.
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Wie sich aus der Darstellung der 4, 5 ergibt, sind die Wandbereiche 40, 42 des Gehäuseprofilkörpers 30 so ausgestaltet, dass diese einends, zum Abschließen des Innenraums 32, ein Paar von aufeinander gerichteten Längsnuten 48 ausbilden, welche in der gezeigten Art zum Aufnehmen und Halten einer lichtdurchlässigen Scheibe 50 ausgestaltet sind. Diesem (durch die Scheibe 50 verschlossenen) Öffnungsbereich entgegengesetzten Bereich weist der Gehäuseprofilkörper 30 eine Kühlrippenanordnung 52 aus, wobei die Kühlrippen, in der gezeigten Weise, sich rippenartig und von Längsschlitzen 54 (zur besseren Luftzirkulation unterbrochen) im gezeigten Ausführungsbeispiel in Fortsetzung oder parallel zu den Wänden 40, 42 erstrecken und wiederum einstückig am Profilabschnitt 36 ansetzen.
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Die 6 und 7 verdeutlichen, wie sich mit Hilfe des leuchtenden Profilkörpers 30 (in der vorbeschriebenen Art bestückt) ein langgestrecktes Leuchtenmodul realisieren lässt, wobei, wie die 6, 7 zeigen, ein- oder beidends ein wiederum in einem geeignet fluchtenden Gehäuse und weiter bevorzugt abnehmbar ausgebildetes Netzteil 58 stirnseitig ansitzen kann. Dabei kann dieses Netzteil dann sowohl die Leiterplatte 12 (bzw. darauf gebildete, stromversorgende Leiterbahnen) kontaktieren, als auch, etwa durch die Kabelführungen 46, eine Stromversorgung weiter entfernter Module o. dgl. vornehmen. In jedem Fall ermöglicht eine solche Konstruktion größtmögliche elektrotechnische Flexibilität, verbunden mit hoher ästhetischer Qualität (eines die Außenkontur des Gehäuseprofilkörpers 30 fortsetzenden Netzteilgehäuses 58), wobei wiederum, etwa zum Verschließen einer endseitig offenen Anordnung, in der in 7 gezeigten Weise ein Verschlussstück 60 anderenends aufsitzen kann.
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Eine derartige Anordnung, etwa einer typischen Längserstreckung von 1,20 m, eignet sich so bevorzugt zur Realisierung von kettenartig miteinander verbundenen Modulreihen, wobei insbesondere im Verkehrsbereich (Bahn- oder Straßentunnel) damit Decken ausleuchtbar sind, die Vorteile der LED-Technologie für Lichtausbeute, Energieeffizienz und lange Leuchtdauer kombinierbar sind mit einfachster Herstellbarkeit sowie Widerstandsfähigkeit und Belastbarkeit für dort herrschende Medien.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele und Anwendungsgebiete beschränkt, vielmehr eignet sich die Erfindung für beliebige andere Anwendungskontexte und Beleuchtungsaufgaben.
