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Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung, insbesondere eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung zum Einsatz in Beleuchtungsvorrichtungen und Fahrzeuglampen.
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Es ist bekannt, dass Leuchtdioden eine kleine Baugröße und ein geringes Gewicht aufweisen. So haben diese in größerem Umfang in den modernen Lampen eingesetzt. Allerdings haben die einzelnen Leuchtdioden eine begrenzte Lichtwirkung. Daher ist es bei herkömmlichen Lampen üblich, mehrere Leuchtdioden in ein Leuchtmodul zu integrieren. Zur Erhöhung der Lichtausbeute müssen Leuchtdioden hoher Leuchtstärke verwendet werden. Zur Verbesserung des Beleuchtungsbereichs müssen die Anzahl der angeordneten Leuchtdioden erhöht werden. Ganz egal, in welcher Bauart die Leuchtdioden angeordnet sind, wird Wärme entwickelt. Die Kühlvorrichtungen für die herkömmlichen Lampen sind meist durch Aluminium-Extrusion oder durch Druckguss einstückig gefertigt, wodurch die Dicke und das Gewicht nur schwierig verringert werden können. Daher ist der Materialverbrauch für die herkömmlichen Lampen auch schwierig reduziert, was die Kostenherabsetzung ebenfalls schwierig macht. Darüber hinaus wird das Gewicht erhöht, wenn die oben erwähnte Kühlvorrichtung in die Lampe eingebaut ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung zu schaffen, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Durch die Erfindung wird eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung geschaffen, bei der Wärme und Strom voneinander getrennt sind, wobei eine partitionierende Kühlwirkung zur schnellen und besseren Wärmeabfuhr erfüllt ist, was die Wärmeabführleistung erhöht. Bei dem Kühlmodul sind Kühllamellen modularisiert, was die Wiederverwendbarkeit bewirkt und zur Verringerung von Gewicht führt. Damit ist eine erhebliche Kostensenkung gewährleistet.
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Außerdem wird durch die Erfindung eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung geschaffen, die eine schnelle, bessere Wärmeabfuhr gestattet. Dadurch, dass die Kühlanordnung in einen Mittelbereich zur schnellen Wärmeabfuhr und einen großflächigen Kühlbereich unterteilt ist, ergibt sich eine partitionierende Kühlwirkung, was die Kühlfläche steigert und die Wärmeabführleistung erhöht.
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Des Weiteren wird durch die Erfindung eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung geschaffen, bei der Wärme und Strom voneinander getrennt sind. Dadurch, dass das zur Kühlung eingesetzte Kühlmodul separat angeordnet ist, wird vermieden, dass der elektrische Betrieb des Kühlmoduls und des Steuerschaltungsmoduls durch die bei der Wärmeleitung anfallende Abwärme beeinträchtigt wird.
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Ferner wird durch die Erfindung eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung geschaffen, die sich mit geringem Kostenaufwand herstellen lässt, indem die Kühlanordnung modularisiert und mit leichten, dünnen, aufeinander liegenden Kühllamellen versehen ist. Gegenüber der herkömmlichen Kühlanordnung, die einstückig gefertigt ist, kann die erfindungsgemäße Kühlanordnung einfach montiert/demontiert sowie praktisch ausgewechselt werden. Außerdem ist diese wiederverwendbar, wobei ihr Gewicht gleichzeitig verringert wird, was zur Kostensenkung führt.
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Gemäß der Erfindung wird eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist:
ein Gehäuse, das einerseits mit einem elektrischen Anschluss versehen und andererseits als Öffnung ausgebildet ist;
ein Leuchtmodul, das eine Montageplatte und mehrere Leuchtelemente aufweist, wobei die Montageplatte in der Öffnung des Gehäuses montiert ist, wobei die Leuchtelemente an einer Seite der Montageplatte angeordnet sind;
ein Kühlmodul, das eine Mehrzahl von Kühllamellen aufweist, die auf der anderen Seite der Montageplatte aufeinander liegen und sich im Inneren des Gehäuses befinden, wodurch sich eine Kühlzentrale dort ergibt, wo die Kühllamellen des Kühlmoduls aufeinander liegend angeordnet sind, und wobei jede der Kühllamellen umfangsseitig mit einer Mehrzahl von schräg verlaufenden Seitenflügeln versehen ist, und wobei ein erster Kühlspalt zwischen je zwei links und rechts benachbarten Seitenflügeln der jeweiligen Kühllamellen vorgesehen ist, und wobei die Seitenflügel im oberen Bereich einen anderen Neigungswinkel aufweisen als diejenigen im unteren Bereich, und wobei ein zweiter Kühlspalt zwischen je zwei oben und unten benachbarten Seitenflügeln der jeweiligen Kühllamellen so vorgesehen ist, dass sich eine Erweiterungskühlzone dort ergibt, wo die Seitenflügeln am Umfang des Kühlmoduls ausgebildet sind; und
ein Steuerschaltungsmodul, das sich im Inneren des Gehäuses befindet und dessen beide Enden elektrisch mit der Montageplatte bzw. dem elektrischen Anschluss verbunden sind.
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Auf diese Weise sind Wärme und Strom voneinander getrennt, wobei eine partitionierende Kühlwirkung zur schnellen und besseren Wärmeabfuhr erfüllt ist, was die Wärmeabführleistung erhöht. Bei dem Kühlmodul sind Kühllamellen modularisiert, was die Wiederverwendbarkeit bewirkt und zur Verringerung von Gewicht führt. Damit ist eine erhebliche Kostensenkung gewährleistet.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung;
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1A einen vergrößerten Ausschnitt aus 1, wobei das Zusammenwirken des Kühlmoduls mit dem Leuchtmodul gezeigt ist;
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1B eine Draufsicht auf die erfindungsgemäßen Kühllamellen;
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1C eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Konstruktion gemäß 1;
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2 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung, wobei die in 1 dargestellte Montageplatte als Leiterplatte ausgeführt ist und die im Bereich der Öffnung befindlichen Verriegelungszapfen in jeweiligen Positionierschlitzen aufgenommen sind;
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2A eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Konstruktion gemäß 2;
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3 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Konstruktion gemäß 1, wobei eine Abdeckung und ein Befestigungsring zusätzlich vorgesehen sind;
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3A eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Befestigungsring; und
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4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Konstruktion gemäß 3.
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Wie aus den 1 bis 4 ersichtlich, weist eine Kühlanordnung einer Lampenvorrichtung ein Gehäuse 10, ein Leuchtmodul 20, ein Kühlmodul 30 und ein Steuerschaltungsmodul 40 auf.
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Das Gehäuse 10 ist einerseits mit einem elektrischen Anschluss 12 versehen und andererseits als Öffnung 13 ausgebildet.
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Das Leuchtmodul 20 weist eine Montageplatte 21 und mehrere Leuchtelemente 22 auf. Die Montageplatte 21 ist in der Öffnung 13 des Gehäuses 10 montiert, wobei die Leuchtelemente 22 an einer Seite der Montageplatte 21 angeordnet sind.
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Das Kühlmodul 30 weist eine Mehrzahl von Kühllamellen 31 auf, die auf der anderen Seite der Montageplatte 21 aufeinander liegen und sich im Inneren des Gehäuses 10 befinden, wodurch sich eine Kühlzentrale 30a dort ergibt, wo die Kühllamellen 31 des Kühlmoduls 30 aufeinander liegend angeordnet sind. Außerdem ist jede der Kühllamellen 31 umfangsseitig mit einer Mehrzahl von schräg verlaufenden Seitenflügeln 33 versehen, wobei ein erster Kühlspalt 34b zwischen je zwei links und rechts benachbarten Seitenflügeln 33 der jeweiligen Kühllamellen 31 vorgesehen ist. Die Seitenflügel 33 im oberen Bereich weisen einen anderen Neigungswinkel auf als diejenigen im unteren Bereich. Es ist ein zweiter Kühlspalt 34a zwischen je zwei oben und unten benachbarten Seitenflügeln 33 der jeweiligen Kühllamellen 31 so vorgesehen, dass sich eine Erweiterungskühlzone 30b dort ergibt, wo die Seitenflügeln 33 am Umfang des Kühlmoduls 30 ausgebildet sind.
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Das Steuerschaltungsmodul 40 befindet sich im Inneren des Gehäuses 10 und dessen beide Enden sind elektrisch mit der Montageplatte 21 bzw. dem elektrischen Anschluss 12 verbunden.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das zur Kühlung eingesetzte Kühlmodul 30 so separat angeordnet, dass Wärme- und Stromleiteinheiten voneinander getrennt angeordnet sind. Damit ist die Trennung von Wärme und Strom gewährleistet. Dadurch, dass das Kühlmodul 30 in eine Kühlzentrale 30a und eine Erweiterungskühlzone 30b unterteilt ist, ergibt sich partitionierende Kühlwirkung erreicht. Bei dem Kühlmodul 30 sind die Kühllamellen 31 und deren Seitenflügel 33 modularisiert, was zur Verringerung von Gewicht und Dicke führt. Darüber hinaus ist jede der Kühllamellen 31 wiederverwendbar, wodurch deren Materialkosten eingespart werden können. Überdies sind die erfindungsgemäßen Kühllamellen 31 aus handelsüblichen, in Massenproduktion zur Verfügung gestellten Aluminiumblechen gefertigt, die leicht erhältlich, kostengünstig, einfach herstellbar, leicht in Gewicht sind, wodurch die Herstellungskosten in erheblichem Maße reduziert werden können.
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Wie aus 1, 1A, 1B und 1C ersichtlich, sind die Seitenflügel 33 der Kühllamellen 31 in der Form einer Jakobsmuschel so ausgebildet, dass die zwischen je zwei links und rechts benachbarten Seitenflügeln 33 der Kühllamellen 31 befindlichen, ersten Kühlspalten 34b von innen [bzw. von der Mitte der Kühllamellen 31] nach außen [bzw. zum Außenrand der Seitenflügel 33] hin allmählich konvergieren. Auf diese Weise bilden die senkrecht aufeinander ausgerichteten, ersten Kühlspalten 34b mehrere in Längsrichtung verlaufende Kühlkanäle [nicht gezeigt] für den Luftstrom. Die in unterschiedlicher Stelle befindlichen Seitenflügel 33 des Kühlmoduls 30 haben jeweils einen verschiedenen Neigungswinkel. Je niedriger Seitenflügel 33 der Kühllamellen 31 liegen, desto größeren Neigungswinkel haben sie. Das heißt, sie werden im zunehmenden Winkel nach unten gebogen. Gleichzeitig sind die zwischen je zwei oben und unten benachbarten Seitenflügeln 33 der Kühllamellen 31 befindlichen, zweiten Kühlspalten 34a konvergieren allmählich von außen [bzw. von der Außenseite der Erweiterungskühlzone 30b] nach innen [bzw. zur Kühlzentrale 30a] hin. Auf diese Weise sind die Kühllamellen 31 im Bereich der Kühlzentrale 30a dicht aufeinanderliegend angeordnet, wodurch sich eine kürzeste Kühlungsbahn ergibt, über die die vom Leuchtmodul 20 entwickelte Abwärme abgeführt werden kann. Die Seitenflügel 33 in der Erweiterungskühlzone 30b sind immer weiter voneinander getrennt angeordnet, derart, dass die zwischen je zwei Seitenflügeln 33 befindlichen, zweiten Kühlspalten 34a in Querrichtung verlaufende Kühlkanäle für den Luftstrom bilden. Die oben erwähnten, in Längs- und Querrichtung verlaufenden Kühlkanäle kreuzen sich netzweise, was zur Steigerung der Kühlfläche führt und den Luftstrom begünstigt. Auf diese Weise kann die Abwärme in der Kühlzentrale 30a seitlich abgeführt werden. Damit wird die Kühlwirkung verbessert.
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Nachfolgend wird auf 1, 1A und 1C Bezug genommen. Die Montageplatte 21 weist einen Positionierabschnitt 23 auf, wobei den Kühllamellen 31 jeweils eine nach dem Positionierabschnitt 23 ausgerichtete Durchgangsbohrung 311 zugeordnet ist. Das Kühlmodul 30 weist ferner wenigstens eine Befestigungseinheit 32 auf, die mit einem Durchgang 321 versehen ist. Die Befestigungseinheit 32 ist in den Positionierabschnitt 23 der Montageplatte 21 eingebaut und durch die Durchgangsbohrungen 311 der Kühllamellen 31 hindurchgeführt. Das Steuerschaltungsmodul 40 weist ein Paar von ersten Leitungskabeln 41 und ein Paar von zweiten Leitungskabeln 42 auf. Die ersten Leitungskabel 41 sind durch den Durchgang 321 der Befestigungseinheit 32 und den Positionierabschnitt 23 der Montageplatte 21 hindurchgeführt, um eine elektrische Verbindung mit der Montageplatte 21 herzustellen. Die zweiten Leitungskabel 42 sind elektrisch mit dem elektrischen Anschluss 12 des Gehäuses 10 verbunden. Der Positionierabschnitt 23 ist als Durchgangsbohrung ausgeführt, die für ein schnelles Einsetzen sowie ein zuverlässiges Verrasten der Befestigungseinheit 32 sorgt.
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Gemäß 1A umfasst die Befestigungseinheit 32 einen mit dem Durchgang 321 versehenen Stiftverbinder 322 [wie z. B. Schraube, Bolzen], einen Buchsenverbinder 323 [wie z. B. Schraubenmutter] und eine Unterlegscheibe 324. Ein Ende des Stiftverbinders 322 stützt sich an einer Plattenseite der Montageplatte 21 ab, während das andere Ende des Stiftverbinders 322 durch den Positionierabschnitt 23 der Montageplatte 21 und die Durchgangsbohrungen 311 der Kühllamellen 31 so hindurchgeführt ist, dass der Buchsenverbinder 323 in eine vorgegebene Stellung aufgeschraubt werden kann. Zwischen dem Buchsenverbinder 323 und der Kühllamelle 31 ist die Unterlegscheibe 324 vorgesehen, die für eine feste Verbindung sorgt. Durch die lösbare Verbindung zwischen dem Stiftverbinder 322 und dem Buchsenverbinder 323 kann die Anzahl der Kühllamellen 31 des Kühlmoduls 30 erhöht und verringert werden. Auf diese Weise können mehr Ausführungen des Leuchtmoduls 20 verwendet werden.
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Die Montageplatte 21 weist eine Leiterplatte 211 und eine Stützplatte 212 auf. Die Leiterplatte 211 dient der Aufnahme der Leuchtelemente 22 und ist elektrisch mit der Leiterplatte 211 und den ersten Leitungskabeln 41 des Steuerschaltungsmoduls 40 verbunden. Die Stützplatte 212 ist zwischen der Leiterplatte 211 und der Kühllamelle 31 vorgesehen und befindet sich im Bereich der Öffnung 13. Die Stützplatte 212 ist aus wärmeleitendem Material wie z. B. Aluminium hergestellt, um eine optimale Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Außerdem ist die Leiterplatte 211 mit mehreren Verbindungselementen wie z. B. Schrauben an der Stützplatte 212 befestigt. Hierdurch ergibt sich eine modularisierte Konstruktion, bei der die Leiterplatte 211 einfach montiert/demontiert sowie praktisch ausgewechselt werden kann. Die Leiterplatte 211 und die Stützplatte 212 sind mittig mit nacheinander ausgerichteten Durchgangslöchern versehen, die den Positionierabschnitt 23 der Montageplatte 21 bilden.
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Die erfindungsgemäße Montageplatte 21 soll nicht auf die oben erwähnte Konstruktion beschränkt sein. Wie in 2 und 2A gezeigt, handelt es sich bei der Montageplatte 21 um eine mit Schaltungen versehene Leiterplattenanordnung. Durch die Montageplatte 21 lässt sich die entwickelte Abwärme unmittelbar und schnell auf das Kühlmodul 30 übertragen. Die Montageplatte 21 ist umfangsseitig mit einer Mehrzahl von Positionierschlitzen 213 versehen. Um die Öffnung 13 des Gehäuses 10 herum sind mehrere Verriegelungszapfen 133 vorgesehen, die nach den jeweiligen Positionierschlitzen 213 ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann die Montageplatte 21 schnell im Bereich der Öffnung 13 verriegelt bzw. in ihrer Lage gehalten werden. Es können aber auch die Positionierschlitze 213 im Bereich des Umfangs der Stützplatte 212 angeordnet sein [nicht gezeigt].
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Darüber hinaus befindet sich im Gehäuse 10 ein Aufnahmeraum 11, der mit der Öffnung 13 kommuniziert, sodass ein Abstand zwischen dem Kühlmodul 30 und dem Steuerschaltungsmodul 40 zur Luftzirkulation entsteht. Um den Umfang des Gehäuses 10 herum sind mehrere Kühlschlitze 16 ausgebildet [siehe 1], die ebenfalls mit dem Aufnahmeraum 11 kommunizieren, um eine optimale Zirkulation von Luft inner- und außerhalb des Gehäuses 10 zu gewährleisten. Dies bewirkt eine schnelle Abfuhr von Abwärme nach draußen, die an die Kühlzentrale 30a weitergeleitet wird und in Spalten der Erweiterungskühlzone 30b hinterlassen wird.
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Nachfolgend wird auf 3, 3A und 4 Bezug genommen. Das Gehäuse 10 ist mit einer Abdeckung 14 und einem Befestigungsring 15 verbunden. Die Abdeckung 14 greift randseitig in die Öffnung 13 ein und stützt sich am Umfang der Montageplatte 21 ab. Mit dem Befestigungsring 15 lässt sich die Abdeckung 14 in der Öffnung 13 des Gehäuses 10 verankern. Im Bereich der Öffnung 13 des Gehäuses 10 sind mehrere Nuten 132, wie z. B. Schwalbenschwanznuten und Verriegelungszapfen 133 ausgebildet. Den Nuten 132 ist jeweils ein Ansatz 131 zugeordnet [siehe 1 und 2]. Die Nuten 132 sind nach den jeweiligen Schlitzen der Montageplatte 21 ausgerichtet, um eine feste Positionierung zu gewährleisten. Die Verriegelungszapfen 133 greifen in die jeweiligen Nuten 132 und sind den Ansätzen 131 zugeordnet. Um den Umfang des Befestigungsrings 15 herum sind mehrere Vorsprünge 151, wie z. B. Schwalbenschanzvorsprünge, und Zapfenlöcher 152 ausgebildet, wobei durch die Zapfenlöcher 152 jeweils ein Vorsprung 151 hindurchführbar ist. Die Vorsprünge 151 stehen im Eingriff mit den jeweiligen Nuten 132, derart, dass die Verriegelungszapfen 133 durch die jeweiligen Zapfenlöcher 152 hindurchgehen. Damit ist der Randabschnitt der Abdeckung 14 vom Befestigungsring 15 gesichert.
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Das Gehäuse 10 ist aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Das Gehäuse 10 sowie die Abdeckung 14 und der Befestigungsring 15 sind aus Kunststoff hergestellt, wodurch das Gewicht wirksam verringert werden kann. Der elektrische Anschluss 12 des Gehäuses 10 ist als lösbare Metallhülse, Steckanschluss oder Lötanschluss ausgeführt, um die Verbindung zur externen Stromquelle zu erleichtern. Die vorgenannten Kühllamellen 31 sind aus Aluminium oder Stahl hergestellt. Das Material aus Aluminium gewährleistet die Verringerung von Gewicht. Die Leuchtelemente 22 des Leuchtmoduls 20 sind aus Leuchtdiode ausgeführt. Bei dem Steuerschaltungsmodul 40 handelt es sich um Leiterplatte und mit dieser verbundenen elektronischen Elementen, die für die Versorgung des Leuchtmoduls 20 mit elektrischer Energie sorgt und mit denen die Leuchtelemente 22 aufleuchten und erlöschen lassen.
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Durch den Zusammenbau des Gehäuses 10, des Leuchtmoduls 20, des Kühlmoduls 30 und des Steuerschaltungsmoduls 40 ergibt sich die Trennung von Wärme und Strom. Das Kühlmodul 30 erfüllt die partitionierende Kühlwirkung und erhöht somit die Wärmeabführleistung. Bei dem Kühlmodul 30 sind die Kühllamellen 31 modularisiert, was die Wiederverwendbarkeit bewirkt und zur Verringerung von Gewicht führt. Damit ist eine erhebliche Kostensenkung gewährleistet.
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Die vorstehende Beschreibung stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Ansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 11
- Aufnahmeraum
- 12
- elektrischen Anschluss
- 13
- Öffnung
- 31
- Kühllamelle
- 131
- Ansatz
- 132
- Nut
- 133
- Verriegelungszapfen
- 14
- Abdeckung
- 15
- Befestigungsring
- 151
- Vorsprung
- 152
- Zapfenloch
- 16
- Kühlschlitz
- 20
- Leuchtmodul
- 21
- Montageplatte
- 211
- Leiterplatte
- 212
- Stützplatte
- 213
- Positionierschlitz
- 22
- Leuchtelement
- 23
- Positionierabschnitt
- 30
- Kühlmodul
- 30a
- Kühlzentrale
- 30b
- Erweiterungskühlzone
- 31
- Kühllamelle
- 311
- Durchgangsbohrung
- 32
- Befestigungseinheit
- 321
- Durchgang
- 322
- Stiftverbinder
- 323
- Buchsenverbinder
- 324
- Unterlegscheibe
- 33
- Seitenflügel
- 34a
- zweiter Kühlspalt
- 34b
- erster Kühlspalt
- 40
- Steuerschaltungsmodul
- 41
- erstes Leitungskabel
- 42
- zweites Leitungskabel
