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Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Lampe nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Derartige LED-Lampen bzw. LED-Lampen mit E27-Sockel sind bekannt.
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Eine weitere Bauart von LED-Leuchten ist beispielsweise aus der
AT 508 013 A4 bekannt. Dort sind die LED's auf Trägerflächen an mehreren Trägerringen angeordnet, wobei die Trägerflächen verschiedene Neigungen besitzen und die Trägerringe übereinanderliegend, verdrehbar und mit sich verkleinerndem Durchmesser nach unten hin ausgebildet sind, so dass sich eine kegelstumpfförmige Gestalt der LED-Leuchte ergibt. Durch Verdrehen der Trägerringe und dem damit verbundenen Positionieren unterschiedlich geneigter LED's kann die Ausleuchtung durch diese LED-Leuchte verändert werden. Allerdings müssen dazu eine Mehrzahl von Trägerringen verdreht werden und die Vielzahl unterschiedlich geneigter LED's berücksichtigt werden. Insgesamt eine sehr komplizierte Einstellarbeit. Einen Edison-Sockel hat die LED-Leuchte nach dieser Druckschrift nicht.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine LED-Lampe der eingangs genannten Art zu schaffen, die als Austauschmittel für beispielsweise bekannte Außenleuchten mit Hochdruckentladungslampen geeignet ist und die eine sehr einfache Einstellbarkeit der Ausleuchtung ermöglicht.
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Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Schutzanspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß Schutzanspruch 1 umfasst die erfindungsgemäße LED-Lampe, die insbesondere als Austauschlampe für Außen- oder Straßenleuchten vorgesehen ist, einen Sockel mit einem Edisongewinde, ein Gehäuse, sowie eine Optik zur Lichtlenkung, die einen Lichtgenerator umgibt und die mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei zwischen dem Sockel und dem Gehäuse ein Drehgelenk vorgesehen ist, um die Hauptausstrahlungsrichtung der Optik koaxial und rund um eine Lampenlängsachse einstellbar auszubilden. Durch das Vorsehen der Drehbarkeit der Optik relativ zum Sockel kann die Lichtausstrahlung der LED-Lampe optimal auf den Einsatzort und -zweck ausgerichtet werden, und zwar mit einfachsten Mitteln.
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Gemäß Anspruch 2 kann die erfindungsgemäße LED-Lampe mit dem Gehäuse relativ zum Sockel und relativ zur Lampenlängsachse zusätzlich neigbar ausgebildet werden. Dadurch kann die LED-Lampe zum Beispiel Einsatz in Kofferleuchten finden. Die erweiterte Einstellbarkeit der Optik eröffnet neue Freiräume in der Anwendung bei Außen- und Straßenleuchten, jedoch auch im Innenraum, zum Beispiel als Hallenbeleuchtung.
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Zur weiteren Optimierung der Lichtlenkung kann die Optik nach Anspruch 3 zumindest einen Reflektor und/oder zumindest einen Refraktor aufweisen.
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Bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen LED-Lampe nach Anspruch 4 eine Lichtsteuerungseinrichtung vorgesehen, die die Lichtfarbe und/oder den Lichtstrom steuert. Die Lichtsteuerung kann präsenzabhängig (z. B. Personen) oder zeitgesteuert erfolgen.
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Nach Anspruch 5 umfasst die erfindungsgemäße LED-Lampe zumindest ein Bedienelement zur Einstellung der Lichtfarbe und/oder des Lichtstroms, wobei vorzugsweise und nach Anspruch 6 dieses zumindest eine Bedienelement ein Kodier- und/oder Drehschalter ist. Damit kann ein Monteur die Eigenschaften der LED-Lampe bei der Montage oder Wartung einfach einstellen.
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Da die LED-Lampe im Betrieb entsprechende Wärme erzeugt, ist nach Anspruch 7 eine Temperaturüberwachungseinrichtung vorgesehen, die einen integrierten Lüfter ansteuert.
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Nach Anspruch 8 können bei der vorliegenden LED-Lampe verschiedene Sensoren zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel ein Sensor als Eingang für die Lichtsteuerungseinrichtung, der die Stärke des Umgebungslichtes und/oder die Anwesenheit von Personen oder Objekten detektiert, wobei vorzugsweise und nach Anspruch 9 dieser Sensor ein Lichtstärkesensor oder ein Bewegungssensor oder ein Radarsensor oder ein Infrarotsensor ist.
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Zur Kopplung mit einer vorhandenen Straßenlichtsteuerung ist ein Lichtleiteradapter nach Anspruch 10 vorgesehen, so dass die erfindungsgemäße LED-Lampe über diese Straßenlichtsteuerung steuerbar ist.
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Gemäß Anspruch 11 ist das Gehäuse der erfindungsgemäßen LED-Lampe mehrteilig ausgeführt und besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuseboden, aus einem Gehäusedeckel, aus einem Lufteinlassgehäuse sowie aus einem Luftauslassdeckel. Die Montage der vorliegenden LED-Lampe wird durch die Mehrteiligkeit vereinfacht und auch bei Wartungsarbeiten ist die Zugänglichkeit zu internen Bauteilen leicht möglich.
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Bei der erfindungsgemäßen LED-Lampe sind die LED's auf zumindest einem Schaltungsträger angeordnet, der wiederum auf zumindest einem Kühlkörper angeordnet ist. Gemäß dieser Ausführung nach Anspruch 12 werden die Schaltungsträger individuell je nach Anwendungsfall bestückt, getestet und auf den Kühlkörpern sicher vor Überhitzung befestigt.
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Vorzugsweise sind nach Anspruch 12 in einer LED-Lampe bis zu vier Schaltungsträger vorgesehen, die dann auf bis zu vier Kühlkörpern angeordnet sind, wobei nach Anspruch 13 die vier Kühlkörper bevorzugt jeweils im rechten Winkel zueinander angeordnet sind und der Innenquerschnitt zwischen den Kühlkörpern quadratisch oder rechteckig ausgebildet ist. Dadurch wird ein möglichst großer Innenraum zwischen den Kühlkörpern geschaffen, durch den die Kühlluft strömt, die bevorzugt von dem Lüfter erzeugt wird. Allerdings ist auch eine Ausführungsform mit passiver Kühlung, d. h. freier Konvektion möglich.
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Eine besonders einfache Montage der LED-Lampe nach Anspruch 15 ergibt sich, wenn die Kühlkörper im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und an den Verbindungskanten über eine Nut- und Federgeometrie verfügen. Über diese Nut- und Federgeometrie werden die Kühlkörper in Richtung der Lampenlängsachse jeweils mit- und aneinander befestigt.
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Um die erfindungsgemäße LED-Lampe stoßunempfindlich auszugestalten, ist nach Anspruch 16 zwischen dem Sockel und dem Gehäuse ein elastisches Dämpfungselement vorgesehen. Selbst wenn die LED-Lampe an einer hohen Außenleuchte installiert ist und eine Person unten am Lampenmast Kräfte einleitet, die zu starken Schwingungen an der LED-Lampe oben am Mast führen, kann durch das Dämpfungselement die Betriebssicherheit der LED-Lampe sicher gestellt werden.
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Das Drehgelenk ist nach Anspruch 17 denkbar einfach aufgebaut, nämlich aus einer Gelenkhülse, aus einer Gelenksicherung sowie aus einer Sicherungsscheibe. Diese Bauteile sind mit- und untereinander und mit dem Gehäuseboden in einer Öffnung dort verrastbar ausgebildet, so dass ohne Werkzeug eine Montage möglich ist.
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Der Zugang zu dem mindestens einen Bedienelement der erfindungsgemäßen LED-Lampe nach Anspruch 18 erfolgt durch eine lösbare Abdeckung im Gehäuse. Zum einen kann eine Person keine stromführenden Teile erreichen, wenn die Abdeckung an Ort und Stelle im Gehäuse platziert ist; zum anderen kann ein Monteur diese Abdeckung einfach entfernen und wiedereinsetzen, wenn Einstellungen an dem Bedienelement erforderlich sind. Diese Abdeckung ist optional: das Bedienelement, zum Beispiel ein Einstell-Drehknopf, kann derart ausgeführt sein, dass keine spannungsführenden Teile berührbar sind, so dass die Abdeckung auch weggelassen werden kann.
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Eine besonders einfache Möglichkeit, um die erfindungsgemäße LED-Lampe relativ zum Sockel zu verdrehen und/oder zu neigen, ist nach Anspruch 19 vorgesehen. Das Drehgelenk ist hier als Kugelgelenk ausgebildet.
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Die vorstehende Aufgabe, die Merkmale und Vorteile nach der vorliegenden Erfindung können unter Berücksichtigung der folgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verstanden werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
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1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen LED-Lampe;
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2 eine Seitenansicht der LED-Lampe nach der 1; und
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3 eine teilweise Querschnittansicht der LED-Lampe nach den 1 und 2.
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Die erfindungsgemäße LED-Lampe ist in der 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, wobei von einem Edisongewinde 1 aus eine Lampenlängsachse L durch die Lampe nach oben in der 1 bis zu einem Luftauslassdeckel 15 verläuft.
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Entlang dieser Lampenlängsachse L sind die Folgenden wesentlichen Bauteile angeordnet bzw. in der Explosionsdarstellung gezeigt: ein Edisongewinde 1, eine Gelenkhülse 2, ein Gehäuseboden 3, eine Sicherungsscheibe 20, eine Gelenksicherung 4, ein Schaltungsträger 5, ein Gehäusedeckel 8, ein Lüfter 9, ein Refraktor 13, ein Halter 16, sowie der Luftauslassdeckel 15.
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Im zusammengebauten Zustand der erfindungsgemäßen LED-Lampe werden diese Bauteile u. a. mittels der mehreren Schrauben 17, die durch den Gehäuseboden 3 eingesteckt und verschraubt werden sowie mittels der mehreren Schrauben 18, die durch den Luftauslassdeckel 15 eingesteckt und verschraubt werden, miteinander fest verbunden. Weitere Schrauben zum Verbinden der Bauteile sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Zeichnungen nicht dargestellt.
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Das Edisongewinde 1 ist fest mit der Gelenkhülse 2 verbunden. Das Edisongewinde 1 und die Gelenkhülse 2 überlappen (siehe 3) sich, wobei beide Bauteile eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen und die Gelenkhülse 2 in dem Edisongewinde 1 steckt.
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Die Gelenkhülse 2 wiederum ist durch eine mittige Öffnung in dem Gehäuseboden 3 gesteckt und mittels der Gelenksicherung 4 und der Sicherungsscheibe 20 dort fixiert. Diese drei Bauteile verfügen jeweils über Rastnasen, die eine Verrastung der Bauteile untereinander möglich machen, einmal zusammengesteckt.
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Oberhalb des Gehäusebodens 3 befindet sich der Gehäusedeckel 8, der eine im Wesentlichen zylindrische Grundform aufweist und der mittels der Schrauben 17 mit dem Gehäuseboden 3 verschraubt ist. Innerhalb des Gehäusedeckels 8 ist ein Schaltungsträger 5 angeordnet. Dieser Schaltungsträger 5 trägt vorzugsweise auf einer Leiterplatte einen Teil der elektronischen Bauteile der erfindungsgemäßen LED-Lampe.
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Am rechten Ende des Schaltungsträgers 5 in der 1 ist ein Bedienelement 6 vorgesehen, welches über eine Abdeckung 7, die am Gehäusedeckel 8 vorgesehen ist, zugänglich ist. Die Abdeckung 7 kann von dem Gehäusedeckel 8 abgenommen werden und wieder eingebaut werden. Unter der Abdeckung 7 ist das Bedienelement 6 derart angeordnet, dass ein Monteur das Bedienelement 6, welches zum Beispiel als Drehschalter oder Kodierschalter ausgeführt ist, bedienen und verstellen kann.
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In Lampenlängsachse L oberhalb des Gehäusedeckels 8 ist das Lufteinlassgehäuse 10 angeordnet. In diesem Lufteinlassgehäuse 10 ist eine Mehrzahl von Lufteinlassschlitzen ausgebildet, so dass Umgebungsluft in das Gehäuse hinein strömen kann. Zu diesem Zweck ist in dem Lufteinlassgehäuse 10 der Lüfter 9 eingebaut, der die Umgebungsluft über die Lufteinlassschlitze ansaugt und in Richtung des Luftauslassdeckels 15 nach oben leitet. Diese Orientierungsangabe „oben” richtet sich nach der 1; dort ist „oben” bei dem Luftauslassdeckel 15 und „unten” bei dem Edisongewinde 1.
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Weiter oberhalb des Lufteinlassgehäuses 10 befindet sich, entlang der Lampenlängsachse L gesehen, der Teil der erfindungsgemäßen LED-Lampe, der die Optik, bestehend aus Reflektor(en) 12 und Refraktor(en) 13, sowie zumindest einen Schaltungsträger 14 und zumindest einen zugehörigen Kühlkörper 11 umfasst. Dieser Aufbau wird weiter unten noch beschrieben werden.
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Zwischen der Optik der erfindungsgemäßen LED-Lampe und dem Luftauslassdeckel 15 ist noch ein Halter 16 vorgesehen, der im Wesentlichen die Kühlkörper 11, die in der Ausführungsform nach der 1 mit vier Stück vorgesehen sind, zu halten.
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Die Schrauben 18 werden durch (Abdeck-)Kappen 19 ergänzt.
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Auf den Schaltungsträgern 14 – in der gezeigten Ausführungsform werden vier Schaltungsträger benutzt – befinden sich die LED's (schematisch in der 1 gezeigt). Diese Schaltungsträger 14 sind jeweils auf einem Kühlkörper 11 verschraubt oder dort anderweitig befestigt. Die Kühlkörper 11 sind plattenförmig ausgebildet und auf der Seite, die dem Schaltungsträger 14 zugewandt ist, eben und flach ausgebildet, so dass der Schaltungsträger 14 flächig daran anliegt und die Wärme, die in dem Schaltungsträger 14 bei Betrieb der LED's entsteht, möglichst optimal an den Kühlkörper 11 abzugeben. Auf der abgewandten Seite ist der Kühlkörper 11 mit einer Vielzahl von Rippen versehen, um die Wärme an die umgebende Luft abzuführen.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die vier Kühlkörper 11 im Querschnitt gesehen, also in einer Ebene senkrecht zur Lampenlängsachse L, im Rechteck angeordnet, das heisst, dass jeder Kühlkörper 11 im Querschnitt gesehen eine Seite des Rechtecks darstellt. An einem Ende in Richtung der Lampenlängsachse L gesehen, sind die Kühlkörper 11 mit dem Lüfter 9 verschraubt, während am anderen Ende die Kühlkörper 11 mit dem Halter 16 verschraubt sind. An den Stoßkanten der Kühlkörper 11, also den Kanten, die in Richtung der Lampenlängsachse L verlaufen, sind die Kühlkörper 11 mittels eines Nut- und Federsystems miteinander fest verbunden.
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Im montierten Zustand der erfindungsgemäßen LED-Lampe fördert der Lüfter 9 einen Luftstrom vom Lufteinlassgehäuse 10 in Richtung des Innenraums zwischen den Kühlkörpern 11 und durch den Luftauslassdeckel 15 nach außen. Die Wärme, die an den LED's am Schaltungsträger 14 entsteht, wenn die LED-Lampe betrieben wird, wird mittels der Kühlkörper 11 in diesen Innenraum abgeführt, dort von der vorbeistreichenden Luft aufgenommen und nach außerhalb der LED-Lampe durch den Luftauslassdeckel 15 abgeführt.
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Da die Gelenkhülse 2 mit dem Gehäuseboden 3 lediglich derart verrastet ist, dass eine axiale Beweglichkeit der beiden Bauteile zueinander verhindert ist, lässt sich die Gelenkhülse 2 und damit das Edisongewinde 1 relativ zum Gehäuseboden 3 (und dem ganzen Gehäuse der LED-Lampe) verdrehen. Wenn die erfindungsgemäße LED-Lampe in ein entsprechendes Gewinde beispielsweise einer Straßenleuchte eingeschraubt ist, dann kann durch Verdrehen der LED-Lampe relativ zum Sockel bzw. dem Edisongewinde 1, die Optik, bestehend aus Reflektor(en) und/oder Refraktor(en) ausgerichtet werden, um eine optimale Beleuchtung der Umgebung der Straßenleuchte zu erreichen.
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Vorzugsweise kann das Gehäuse relativ zum Sockel und relativ zur Lampenlängsachse L zusätzlich neigbar (nicht dargestellt in den Zeichnungen) ausgebildet sein. Das heisst, dass die LED-Lampe relativ zur Lampenlängsachse L neigbar ist, um die Ausleuchtung noch optimaler einstellen zu können. Zum Beispiel könnte das Gelenk bzw. Drehgelenk als Kugelgelenk ausgebildet sein, um die Neigbarkeit gegenüber der Lampenlängsachse L zu verwirklichen.
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Die vorliegende Erfindung kann mit einem Sockel mit dem Edisongewinde 1, welches zum Beispiel in den Größen E27 oder E40 ausgeführt ist, verwirklicht werden. Der Gehäuseboden 3 dient zur Aufnahme elektronischer Betriebseinrichtungen. Ein elektronischer Schaltungsträger 5, auf dem sich die elektronische Schaltung zum Betrieb und der Steuerung der LED's an der vom Sockel her zugeführten Netzspannung befindet, ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem manuell bedienbaren Kodierschalter, in einer anderen bevorzugten Ausführungsform mit einem Buchsenelement (nicht gezeigt) zur Aufnahme eines Lichtleiters ausgestattet. Sowohl der Kodierschalter als auch das Buchsenelement sind Teil eines umfassenden Steuerungskonzepts, welches zahlreiche Möglichkeiten der Steuerung des von den LED's abgestrahlten Lichts, zum Beispiel des Lichtstroms, der Lichtfarbe oder der kombinierten Steuerung von Lichtstrom und Lichtfarbe im zeitlichen Ablauf ermöglicht.
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Darüber hinaus kann die Lichtsteuerungseinrichtung eine Einrichtung zur Überwachung der Temperatur der LED's enthalten und es sind dann Steuerungsalgorithmen zum Schutz der LED's vor Übertemperaturschäden implementiert. Beispielsweise kann die Drehzahl des Lüfters 9 und damit der Luftdurchsatz durch den Innenraum zwischen den Kühlkörpern 11 erhöht werden, um die LED's abzukühlen.
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Weiterhin kann die Lichtsteuerungseinrichtung mit Sensoren ausgestattet sein, die in einer bevorzugten Ausführungsform die umgebende Beleuchtungsstärke detektieren. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Sensor in Form eines Passiven Infrarotsensors (PRI) oder eines Radarsensors und entsprechende Steuerungsalgorithmen zur präsenzabhängigen Steuerung des Lichts implementiert sein.
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Der Schaltungsträger 5 mit der elektronische Lichtsteuerungseinrichtung ist durch den Gehäusedeckel 8 vor Berührung nach außen geschützt, wobei der Bereich der manuell bedienbaren Bedienelemente 6 durch eine Abdeckung 7 vor der Berührung spannungsführender Teile geschützt ist.
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Der Gehäusedeckel 8 ist nach oben in Richtung der Lampenlängsachse L gesehen mit einer Geometrie ausgeführt, die die Ansaug-Luftströmung des Lüfters 9 über seitlich angeordnete Schlitze im Lufteinlassgehäuse 10 begünstigt. Im Gehäusedeckel 8 sind Führungselemente (nicht gezeigt) in Form von Kanälen für die Führung der elektrischen Verbindungsleitungen vorgesehen. Die Kanäle und diese Verbindungsleitungen verlaufen zwischen der Lichtsteuerungseinrichtung, dem Lüfter 9 und den Schaltungsträgern 14.
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Die vom Lüfter 9 ausgestoßene Luft durchströmt den Innenquerschnitt der Anordnung aus den in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt senkrecht zur Lampenlängsachse L rechtwinklig angeordneten und über die Nut-und-Federgeometrie sowie den zwei oben (nur der obere Halter ist in der 1 dargestellt) und unten angeordneten Haltern 16 miteinander verbundenen vier Kühlkörpern 11, die vorzugsweise als Aluminium-Extrusionsprofil ausgeführt sind, um dabei einen großen Teil der durch den Betrieb der LED's entstehenden Wärmeenergie durch den Luftauslassdeckel 15 nach außen abzuführen.
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Je nach Ausführungsform können 1, 2, 3 oder 4 Kühlkörper 11 mit einem (LED-)Schaltungsträger 14 versehen sein, welche je nach Bedarf mit unterschiedlichen Arten und Mengen von LED's, auf unterschiedlichen Leiterplattenmaterialien aufgebaut sein können.
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Zum Schutz vor der Berührung spannungsführender Teile sowie zur Streuung des von den LED's emittierten Lichts, ist die Anordnung aus Kühlkörper 11 und Schaltungsträger 14 mit einem Refraktor 13 nach außen abgedeckt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen dem (LED-)Schaltungsträger 14 und dem Refraktor 13 jeweils ein Reflektor 12 angeordnet sein, welcher wiederum je nach Ausführungsform unterschiedliche räumliche Lichtstärkeverteilungen des emittierten Lichts bewirkt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind an den Ober- und Unterseiten des Reflektors 12 und des Refraktors 13 Öffnungen vorgesehen, welche den Einlass von Luft, die in der Folge über die Oberfläche des (LED-)Schaltungsträgers 14 nach oben streicht sowie den Austritt der dabei erwärmten Luft gewährleisten sollen.
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Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Schutzansprüche und die Zeichnungen verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Edisongewinde
- 2
- Gelenkhülse
- 3
- Gehäuseboden
- 4
- Gelenksicherung
- 5
- Schaltungsträger
- 6
- Bedienelement
- 7
- Abdeckung
- 8
- Gehäusedeckel
- 9
- Lüfter
- 10
- Lufteinlassgehäuse
- 11
- Kühlkörper
- 12
- Reflektor
- 13
- Refraktor
- 14
- Schaltungsträger (für die LED's)
- 15
- Luftauslassdeckel
- 16
- Halter
- 17
- Schraube
- 18
- Schraube
- 19
- Kappe
- 20
- Sicherungsscheibe
- L
- Lampenlängsachse L
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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