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Die Erfindung betrifft eine Leuchtröhre mit einer Mehrzahl von LEDs (Light Emitting Diodes) als Leuchtmittel. Die Leuchtröhre weist eine integrierte Ansteuerschaltung für die LEDs auf sowie zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Anschlusssockel mit je zwei Kontaktstiften zur elektrischen Kontaktierung in entsprechenden Fassungen.
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Derartige Leuchtröhren mit LEDs als Leuchtmittel, im Folgenden abkürzend LED-Leuchtröhren genannt, werden zunehmend als Ersatz für Leuchtstoffröhren eingesetzt. Nach wie vor wird der größte Teil der weltweiten elektrischen Beleuchtung, insbesondere im Industrie- und Bürobereich, durch Leuchtstoffröhren abgedeckt. Verglichen mit den inzwischen relativ preiswert verfügbaren weißen Leuchtdioden haben Leuchtstoffröhren einen höheren Energieverbrauch, eine kürzere Lebensdauer und sind aufgrund des Gehalts an Quecksilberverbindungen umweltschädlicher.
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Weit verbreitet sind Leuchtstoffröhren in einer Bauform, bei der die Röhre an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils einen Anschlusssockel mit je zwei Kontaktstiften aufweist. Zum Betrieb wird eine derartige Leuchtstoffröhre mit beiden Anschlusssockeln in je eine Fassung eingesetzt, über die die beiden Kontaktstifte kontaktiert werden und über die der Leuchtstoffröhre ein Betriebsstrom zum Aufrechterhalten einer Gasentladung im Inneren der Leuchtstoffröhre zugeführt wird und ein Zündstrom zum Aufheizen von Glühkatoden während des Startvorgangs der Leuchtstoffröhre. Für die sehr verbreiteten Röhren eines Durchmessers von 5/8" (T8-Röhren) sind die entsprechenden Fassungen unter der Bezeichnung "G13" standardisiert. Sie weisen eine geschlitzte und drehbare Scheibe auf, wobei zum Einsetzen der Leuchtstoffröhre die Kontaktstifte des Anschlusssockels hintereinander in den Schlitz der Scheibe eingeschoben werden und die Röhre durch Verdrehen mitsamt der Scheibe zum einen gegen Herausfallen gesichert und zum anderen elektrisch kontaktiert wird.
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Leuchtstoffröhren können auf zwei verschiedene Arten angesteuert werden. Zum einen ist eine Ansteuerung mittels eines konventionellen Vorschaltgeräts (KVG) bekannt, das im Wesentlichen eine Drosselspule umfasst, die zusammen mit einem sogenannten Starter in die Lampe eingebaut ist. Alternativ dazu sind elektrische Vorschaltgeräte (EVG) bekannt, bei denen eine zum Betrieb benötigte Hochspannung zum Zünden der Leuchtstoffröhre sowie die für den Betrieb nötige Spannung elektronisch erzeugt wird. Ein separater Starter ist in diesem Fall nicht erforderlich.
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Ein einfaches Austauschen einer Leuchtstoffröhre durch eine energiesparende LED-Leuchtröhre ist vor allem dann attraktiv, wenn bestehende Lampen weiter verwendet werden können. Die LED-Leuchtröhren sind daher üblicherweise bezüglich ihrer Abmessungen baugleich mit den Leuchtstoffröhren und weisen ein integriertes Ansteuerschaltung für die LEDs auf, um den an den Fassungen bereitgestellten Netzwechselstrom in einen Niederspannungs-Gleichstrom zum Betrieb der LEDs umzuwandeln. Ein Austausch vorhandener Leuchtstoffröhren durch LED-Leuchtröhren sollte dabei zum einen gefahrlos und zum anderen ohne die Notwendigkeit einer Umrüstung der bestehenden Lampen erfolgen können.
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Bei dem Umrüsten von Lampen mit einem KVG kann der für einen Betrieb der LED-Leuchtröhre notwendige Netzwechselstrom bereits aus einer der beiden Fassungen bezogen werden. Es sind zu diesem Zweck LED-Leuchtröhren bekannt, bei denen entsprechend nur einer der beiden Anschlusssockel intern elektrisch mit der Ansteuerschaltung für die LEDs verbunden ist, wobei der andere Anschlusssockel von der Ansteuerschaltung und damit auch vom vorgenannten Anschlusssockel elektrisch getrennt ist. Wenn beim Einsetzen einer derartigen LED-Leuchtröhre eine der beiden Seiten bereits in die entsprechende Fassung eingesetzt ist und gegebenenfalls die Leuchtröhre bereits so verdreht ist, dass die Kontaktstifte in der entsprechenden Fassung bereits mit Netzspannung beaufschlagt sind, ist das noch nicht in eine Fassung eingesetzte gegenüberliegende Ende der Leuchtröhre dennoch spannungsfrei, so dass die Gefahr eines elektrischen Schlags nicht gegeben ist. Das Einsetzen der Leuchtröhren ist somit gefahrlos möglich.
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Bei einer Lampe, in der eine Leuchtstoffröhre mit einem EVG betrieben wird, ist es dagegen notwendig, bei einer LED-Leuchtröhre beide Anschlusssockel mit der Ansteuerschaltung für die LEDs zu verbinden, da – bedingt durch den internen Aufbau und die Verschaltung des EVG – eine Betriebsspannung für die Leuchtröhre nur aus beiden Anschlusssockeln bereitgestellt werden kann. Entsprechend müsste bei einer LED-Leuchtröhre eine Verbindung von beiden Anschlusssockeln zu der integrierten Ansteuerschaltung für die LEDs erfolgen. Beim Einsetzen einer solchen LED-Leuchtröhre besteht dann die Gefahr, dass die Kontaktstifte eines noch nicht eingesetzten Anschlusssockels über die integrierte Ansteuerschaltung durch den gegenüberliegenden und bereits in die Fassung eingesetzten und eingedrehten Anschlusssockels mit einer gefährlichen Spannung beaufschlagt sind. Es besteht folglich die Gefahr eines elektrischen Schlags aufgrund der beidseitigen elektrischen Verbindung der Anschlusssockel mit der Ansteuerschaltung für die LEDs.
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Um diese Gefahr zu bannen, muss bislang aus Sicherheitsgründen eine mit einem EVG ausgestattete Lampe vor Verwendung einer LED-Leuchtröhre zunächst so umgerüstet werden, dass eine Stromzufuhr auch hier wie beim KVG über nur einen Anschlusssockel möglich ist. In dem Fall können wiederum LED-Leuchtröhren eingesetzt werden, bei denen keine interne elektrische Verbindung zwischen den Anschlusssockeln vorliegt. Der notwendige Umbau der Lampen ist jedoch mit einem großen Zeit- und Kostenaufwand verbunden, was einer einfachen und schnellen Umrüstung dieses Lampentyps im Wege steht.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine LED-Leuchtröhre bereitzustellen, die zur gefahrlosen Nachrüstung von Lampen mit elektronischem Vorschaltgerät eingesetzt werden kann, ohne dass aufwändige Umrüstmaßnahmen an der Lampe durchgeführt werden müssen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Leuchtröhre der eingangs genannten Art mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Leuchtröhre weist eine Mehrzahl von LEDs als Leuchtmittel, eine integrierte Ansteuerschaltung für die LEDs und zwei an gegenüberliegenden Seiten der Leuchtröhre angeordnete Anschlusssockel mit je zwei Kontaktstiften zur elektrischen Kontaktierung in einer jeweiligen Fassung auf. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest einer der Anschlusssockel eine Schalteinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Kontaktstifte des Anschlusssockels elektrisch mit der Ansteuerschaltung zu verbinden, wenn der Anschlusssockel in eine Fassung eingesetzt ist.
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Eine Beaufschlagung der Kontaktstifte mit Spannung über die Ansteuerschaltung geschieht dadurch erst dann, wenn die Kontaktstifte in die Fassung eingesetzt und somit eine Berührung verhindert ist. Auf diese Weise besteht auch dann keine Gefahr eines elektrischen Schlags an freiliegenden Kontaktstiften, wenn die Leuchtröhre an der gegenüberliegenden Seite mit dem dortigen Anschlusssockel eingesetzt und eingedreht ist, so dass dort bereits ein Kontakt zum Wechselspannungsnetz vorliegt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Leuchtröhre ist benachbart zu den Kontaktstiften ein Schaltstift angeordnet, der mit der Fassung wechselwirkt, und der mit einem Schalter der Schalteinrichtung verbunden ist. Auf diese Weise kann einfach und zuverlässig ein Einsetzen in die Fassung erfasst werden. Besonders bevorzugt ist der Schaltstift dabei mit einem Drehring verbunden, wobei der Schalter abhängig von einer Drehstellung des Drehrings geschaltet wird. So wird erst nach korrektem Einschieben der Kontaktstifte in einen entsprechenden Aufnahmeschlitz der Fassung und anschließendem Verdrehen die Schalteinrichtung betätigt. Ein Freiliegen mit Spannung beaufschlagter Kontaktstifte ist so besonders zuverlässig ausgeschlossen.
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Das Merkmal, dass der Anschlusssockel eine Schalteinrichtung aufweist, ist dabei nicht so zu verstehen, dass zwingend alle Komponenten der Schalteinrichtung innerhalb des Anschlusssockels positioniert sind. Beispielsweise ist eine Schalteinrichtung mit einem Schaltstift, der an einem Anschlusssockel angeordnet ist, und der mit einem Schaltorgan gekoppelt ist, das innerhalb der Ansteuerschaltung positioniert ist, ebenfalls im Sinne der Anmeldung eine Schalteinrichtung des Anschlusssockels.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Leuchtröhre sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Nachfolgend wird die Leuchtröhre anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von fünf Figuren näher erläutert.
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Die Figuren zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Leuchtröhre,
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2 ein Blockschaltbild der internen Verschaltung der Leuchtröhre gemäß 1
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3 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts der Leuchtröhre gemäß 1,
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4 und 5 eine schematische Schnittdarstellung des Abschnitts der Leuchtröhre gemäß 3.
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1 zeigt eine anmeldungsgemäße LED-Leuchtröhre in einer perspektivischen schematischen Darstellung. Die Leuchtröhre umfasst einen im Wesentlichen starren Rohrkörper 1, der sich aus einem in etwa halbschalenförmigen Tragkörper 2 sowie einer darauf aufgesetzten transparenten Lichtaustrittsabdeckung 3 zusammensetzt. Die Lichtaustrittsabdeckung 3 ist bei der 1 im mittleren Bereich gebrochen dargestellt, um den inneren Aufbau der Leuchtröhre zu verdeutlichen.
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Im Inneren des Rohrkörpers 1 ist unterhalb der Lichtaustrittsabdeckung 3 ein LED-Träger 4 mit einer Mehrzahl von beabstandet auf dem LED-Träger 4 aufgebrachten LEDs 5 angeordnet. Der LED-Träger 4 ist beispielsweise eine Platine (PCB-printed circuit board), auf die die LEDs 5 aufgelötet sind, bevorzugt in Form von SMD (surface mounted device)-Bauelementen. Gegebenenfalls können Vorwiderstände für die LEDs 5 ebenfalls auf dem LED-Träger 4 vorgesehen sein. Unterhalb des LED-Trägers 4, der ebenfalls aufgebrochen dargestellt ist, ist eine Ansteuerschaltung 6 im Rohrkörper 1 angeordnet, die wiederum auf einer Platine aufgebaut ist. Die Ansteuerschaltung 6 umfasst einen Spannungswandler zur Umwandlung einer zugeführen Netzwechselspannung in eine zum Betrieb der LEDs 5 geeignete Gleichspannung. Die Ansteuerschaltung 6 weist einen flexiblen Eingangsspannungsbereich auf, so dass auch eine von einem EVG bereitgestellte Wechselspannung als Eingangsspannung in die geforderte Gleichspannung umgewandelt werden kann.
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An beiden Enden des Rohrkörpers 1 ist dieser jeweils durch einen Anschlusssockel 7 abgeschlossen, der je zwei Kontaktstifte 8 aufweist. Die Leuchtröhre ist bezüglich ihrer Form, ihrer Abmessungen und der Lage und Anordnung der Kontaktstifte 8 einer handelsüblichen Leuchtstoffröhre, beispielsweise einer T8-Leuchtstoffröhre nachempfunden.
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Anmeldungsgemäß ist an zumindest einer, bevorzugt an beiden Seiten der Leuchtröhre im Anschlusssockel 7 eine Schalteinrichtung vorgesehen, die beim Einsetzen der Leuchtröhre in eine Fassung betätigt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der 1 ist dazu benachbart zu den Kontaktstiften 8 ein Schaltstift 9 angeordnet, der mit der Fassung wechselwirkt und Schaltkontakte betätigt, wenn die Leuchtröhre mit dem entsprechenden Anschlusssockel 7 in die Fassung eingesetzt ist. In der 1 ist der Bereich des Anschlusssockels 7, in dem der Schaltstift 9 angeordnet ist, in Form eines Ausschnitts vergrößert wiedergegeben.
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2 zeigt in Form eines Blockschaltbilds schematisch den inneren Aufbau der Leuchtröhre und verdeutlich damit die Funktion der genannten Schalteinrichtung.
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In der schematischen Darstellung der 2 ist beispielhaft lediglich eine LED 5 eingezeichnet, die mit der Ansteuerschaltung 6 verbunden ist. In der 2 ist zudem nur einer von zwei Anschlusssockeln 7 wiedergegeben, wobei der zweite Anschlusssockel 7 analog ausgeführt und auf gleiche Weise mit der Ansteuerschaltung 6 verbunden sein kann, wie der dargestellte Anschlusssockel 7.
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Die beiden Kontaktstifte 8 sind über einen hier zweipolig ausgeführten Schalter 10 mit der Ansteuerschaltung 6 verbunden. Zur Betätigung ist der Schalter 10 mit dem Schaltstift 9 mechanisch gekoppelt. Die Kopplung ist dabei so ausgeführt, dass der Schalter 10 in seiner Ruhestellung geöffnet ist, also die Kontaktstifte 8 von der Ansteuerschaltung 6 und damit letztlich von den Kontaktstiften des gegenüberliegenden Anschlusssockels getrennt sind. Ganz unabhängig davon, ob die Ansteuerschaltung 6 mit Netzspannung beaufschlagt ist, ist ein Berühren der Kontaktstifte 8 ungefährlich, wenn der Schaltstift 9 nicht betätigt ist und folglich der Schalter 10 nicht eingeschaltet ist. Entsprechend besteht auch dann keine Gefahr eines elektrischen Schlags an freiliegenden Kontaktstiften 8, wenn die Leuchtröhre an der hier nicht dargestellten, gegenüberliegenden Seite mit dem dortigen Anschlusssockel eingesetzt und eingedreht ist, so dass bereits ein Kontakt zum Wechselspannungsnetz vorliegt.
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Erst wenn der dargestellte Anschlusssockel 7 in eine Fassung eingesetzt ist, wird der Schaltstift 9 betätigt und damit der Schalter 10 geschlossen. Eine Beaufschlagung der Kontaktstifte 8 mit Spannung über die Ansteuerschaltung 6 geschieht somit erst dann, wenn die Kontaktstifte 8 in die Fassung eingesetzt und somit eine Berührung verhindert ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 umfasst die Schalteinrichtung den Schalter 10, der mechanisch über den Schaltstift 9 betätigt wird. Es ist jedoch ebenso denkbar, eine Schalteinrichtung auf andere Weise zu betätigen, beispielsweise kann ein optischer, kapazitiver oder induktiver Sensor vorgesehen sein, um zu erkennen, ob der Anschlusssockel 7 in eine Fassung eingesetzt ist. Die Schalteinrichtung kann anstelle eines Schalters mit Kontaktpaaren auch einen Halbleiterschalter zur Trennung bzw. zur Verbindung der Kontaktstifte mit der Ansteuerschaltung 6 aufweisen.
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In 3 ist der Endbereich der Leuchtröhre der 1 nochmals detaillierter dargestellt. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in dieser wie in den folgenden Figuren gleiche bzw. gleichwirkende Elemente wie in den voranstehenden Figuren.
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Der Anschlusssockel 7 weist die beiden zuvor genannten Kontaktstifte 8 auf und den Schaltstift 9. Dieser ist auf einem in dieser Darstellung nur teilweise sichtbaren Drehring 11 angeordnet. Der Schaltstift 9 steht über den Drehring 11 mit Schaltkontakten des im Inneren des Anschlusssockels 7 angeordneten, hier nicht sichtbaren Schalters 10 in einer Wirkverbindung. Eine Betätigung des Schalters 10 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Drehung des Drehrings 11.
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In der in der 3 gezeigten Ruhelage des Schalters 10 liegen die Kontaktstifte 8 und der Schaltstift 9 im Wesentlichen in einer Ebene auf einer Linie hintereinander. In dieser Ruhestellung ist der Schalter 10 geöffnet, die Kontaktstifte 8 sind also nicht mit der Ansteuerschaltung 6 der Leuchtröhre verbunden. Ein Schließen des Schalters 10 und damit einhergehendes Verbinden der Kontaktstifte 8 mit der Ansteuerschaltung 6 erfolgt, wenn der Schaltstift 9 aus der Ebene der Kontaktstifte 8 heraus um ca. 90° verdreh t wird.
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Beim Einsetzen des Anschlusssockels 7 in eine Fassung werden die Kontaktstifte 8 und nachfolgend der Schaltstift 9 zunächst in die schlitzförmige Aufnahme der Fassung eingeschoben. Beim Verdrehen der Leuchtröhre in der Fassung wird der Schaltstift 9 vom äußeren Bereich der Fassung relativ zu dieser in seiner Position gehalten, wohingegen sich die Kontaktstifte 8 mitsamt der Leuchtröhre und dem mittleren, drehbaren Teil der Fassung relativ zu der Fassung gedreht werden. Dieses resultiert in einer Drehung des Drehrings 11 relativ zum Rohrkörper 1, wodurch bei eingesetzter und kontaktierter Leuchtröhre der Schalter 10 geschlossen wird. Bevorzugt sind wiederum beide Anschlusssockel 7 der Leuchtröhre mit einem entsprechenden Schaltmechanismus versehen. Bezüglich der Drehrichtungen der Drehringe sind die beiden Anschlusssockel 7 spiegelsymmetrisch ausgeführt.
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Die 4 und 5 zeigen einen Endabschnitt der Leuchtröhre gemäß 3 in einer Schnittdarstellung. Der Schnitt ist dabei entlang der Längsachse der Leuchtröhre durch die beiden Kontaktstifte 8 ausgeführt. 4 zeigt die Leuchtröhre mit dem Schaltstift 9 in der Ruhestellung, wohingegen 5 die Betriebsstellung wiedergibt, in der die Leuchtröhre in eine Fassung eingesetzt und eingedreht ist.
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In dem Anschlusssockel 7 sind zwei Kontaktfedern 12 festgelegt, die, in der Figur nicht sichtbar, elektrisch über Kabel mit der Ansteuerschaltung 6 verbunden sind. Die Kontaktfedern 12 liegen an ihrem jeweiligen freien äußeren Ende auf erhöhten Bereichen (Nocken) des Drehrings 11 auf. Die Kontaktstifte 8 enden im Inneren der Leuchtröhre mit frei liegenden Kontaktflächen im Bereich der Federkontakte 12, berühren diese jedoch in der Ruhestellung des Drehrings 11 nicht. In der dargestellten Ruhestellung besteht also keine elektrische Verbindung von den Kontaktstiften 8 über die Kontaktfedern 12 und damit zur Ansteuerschaltung 6.
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Wie in 5 zu erkennen ist, liegen die freien Enden der Kontaktfedern 12 in der Betriebsstellung des Drehrings 11 auf flacheren, nicht erhöhten Bereichen des Drehrings 11 auf. Die Kontaktfedern 12 werden entsprechend nicht von den Kontaktstiften 8 abgehoben und kontaktieren diese. In der Betriebsstellung sind die Kontaktstifte 8 somit mit der Ansteuerschaltung 6 verbunden.
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Bei dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Kontaktflächen der Kontaktstifte 8 sowie die Kontaktfedern 12 somit Schaltkontakte eines Schalters der Schalteinrichtung, wobei diese Schaltkontakte über die Nocken des Drehrings 11 betätigt werden. Dabei sind die Nocken so ausgeführt, dass die Federkraft der Kontaktfedern 12 ein Drehmoment auf den Drehring 11 in Richtung seiner Ruhestellung ausübt, damit die Schalteinrichtung nicht versehentlich bei einem Anschlusssockel 7, der nicht in eine Fassung eingesetzt ist, in der Betriebsstellung verbleibt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Rückstellfeder vorgesehen sein, die ein Drehmoment in Richtung der Ruhestellung auf den Drehring 11 ausübt.
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In alternativen Ausgestaltungen der Leuchtröhre kann eine alternative Anordnung des Schaltstiftes 9 und/oder ein alternatives Zusammenwirken des Schaltstiftes 9 mit einer Fassung vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Betätigung des Schaltstiftes 9 und damit eine Aktivierung der mit ihm verbundenen Schalteinrichtung bei einem Eindrücken des Schaltstiftes 9 in die Fassung erfolgen und nicht wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Eindrehen der Leuchtröhre in die Fassung. Relevant ist, dass ein Einsetzen in eine Fassung erkannt wird und zur Betätigung der Schalteinrichtung führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohrkörper
- 2
- Tragkörper
- 3
- Lichtaustrittsabdeckung
- 4
- LED-Träger
- 5
- LED
- 6
- Ansteuerschaltung
- 7
- Anschlusssockel
- 8
- Kontaktstift
- 9
- Schaltstift
- 10
- Schalter
- 11
- Drehring
- 12
- Federkontakt
