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Die Erfindung betrifft eine Leuchtröhre, mit einem wenigstens teilweise transparenten Gehäuse, und mit zumindest einem im Gehäuse angeordneten LED-Leuchtmittel.
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LEDs (Light Emitting Diodes) werden zunehmend auf allen Feldern eingesetzt, wo es darum geht, eine langlebige Beleuchtung mit hoher Lichtausbeute zur Verfügung zu stellen. So kennt man durch die gattungsbildende
WO 2010/063492 A2 eine derartige Leuchtröhre, die im Innern mit einer Vielzahl von in Richtung der Längsachse der Röhre angeordneten Punktlichtquellen in Gestalt von LEDs ausgerüstet ist. Dadurch kann eine herkömmliche Gasentladungsstrecke prinzipiell ersetzt werden.
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Um das punktuell von den einzelnen und in einer Vielzahl vorgesehenen LEDs abgestrahlte Licht diffus erscheinen zu lassen, ist bei der gattungsbildenden Leuchtröhre eine Streuschicht vorgesehen. Diese kann dadurch realisiert werden, dass das transparente Gehäuse in diesem Bereich mit Sand oder anderen geeigneten Partikeln bestrahlt wird.
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Der Nachteil einer solchen Streuschicht ist jedoch darin zu sehen, dass hierdurch die hohe Lichtausbeute von LEDs zugunsten einer diffusen Abstrahlung größtenteils verloren geht. Denn solche Streuschichten weisen typischerweise eine Absorption von über 10% der emittierten Leuchtstärke auf, das heißt, das von den LEDs abgestrahlte Licht wird wenigstens um diesen Betrag abgeschwächt. Hinzu kommt, dass in der Praxis ein durchgängig diffuser Lichteindruck auch mit einer solchen Streuschicht nicht oder kaum erreicht werden kann. Hier setzt die Erfindung ein.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Leuchtröhre so weiter zu entwickeln, dass ein optisch homogener Leuchteindruck unter Berücksichtigung eines konstruktiv einfachen Aufbaus und mit möglichst geringen Energiekosten erreicht wird.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Leuchtröhre im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Leuchtmittel als wenigstens ein an die Gehäuselänge angepasster einstückiger und durchgängiger LED-Leuchtstreifen ausgebildet ist.
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Im Rahmen der Erfindung ist das Gehäuse wenigstens teilweise transparent ausgebildet. Hier hat es sich bewährt, mit einem transparenten Streifen im Gehäuse zu arbeiten, welcher sich typischerweise über die gesamte Gehäuselänge erstreckt. Als Folge hiervon verfügt auch der erfindungsgemäß realisierte wenigstens eine LED-Leuchtstreifen über eine entsprechende Länge. Denn diese ist im Allgemeinen an die Länge des transparenten Streifens und folglich die Gehäuselänge angepasst. Außerdem ist der LED-Leuchtstreifen einstückig ausgebildet, setzt sich also nicht aus Punktlichtquellen wie der Stand der Technik zusammen. Vielmehr fungiert der gesamte LED-Leuchtstreifen als Flächenstrahler. Der LED-Leuchtstreifen als Flächenstrahler. Der LED-Leuchtstreifen ist zu diesem Zweck zusätzlich durchgängig – als ohne Unterbrechung – gestaltet.
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Um eine möglichst großflächige Lichtabstrahlung mit entsprechendem Abstrahlwinkel zu erreichen, strahlt sich der transparente Streifen im Gehäuse im Regelfall mit einem Winkel von wenigstens 100° bis meistens 180° ab, wenn man von einem im Querschnitt kreisförmigen oder nahezu kreisförmigen Gehäuse ausgeht. Diese Lösung kann beispielsweise so realisiert werden, dass das Gehäuse zweiteilig mit einem metallischen Unterteil und einem transparenten Oberteil ausgebildet ist. Bei dem transparenten Oberteil kann es sich um eine transparente Röhre handeln, die das metallische Unterteil zur Halterung des LED-Leuchtmittels in ihrem Innern aufnimmt.
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Im Regelfall sind jedoch zwei Gehäuseteile realisiert, die lösbar miteinander gekoppelt werden. An dieser Stelle kann mit einer Schubverbindung, einer Rastverbindung, einer Spannverbindung etc. gearbeitet werden. Auch Kombinationen sind denkbar. Die beschriebene Verbindung ist jeweils an Längsrädern der beiden Gehäuseteile vorgesehen.
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Meistens ist die Auslegung so getroffen, dass sich das Gehäuse aus dem im Querschnitt überwiegend halbkreisförmigen metallischen Unterteil und dem ebenfalls überwiegend halbkreisförmigen transparenten Oberteil zusammensetzt, die jeweils an ihren Längsrändern aneinander anschließen und dort über die bereits angesprochene lösbare Verbindung miteinander gekoppelt sind.
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Das Unterteil kann aus Aluminium und/oder Kunststoff hergestellt werden. Für das Oberteil empfiehlt die Erfindung den Einsatz eines transparenten Kunststoffes. Grundsätzlich kann auch mit Glas gearbeitet werden. Dann wird man jedoch typischerweise auf ein Glasrohr zurückgreifen, welches in seinem Innern das metallische Unterteil aufnimmt. Sofern ein transparenter Kunststoff zur Realisierung des Oberteils zum Einsatz kommt, hat sich an dieser Stelle ein lebensmittelverträglicher Kunststoff besonders bewährt. Tatsächlich kommt hier meistens PMMA (Polyoxymethacrylat) zum Einsatz, wenngleich natürlich auch der Rückgriff auf transparentes Polyethylen (PE) möglich ist und von der Erfindung umfasst wird.
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Der Einsatz von einem lebensmittelverträglichen Kunststoff zur Realisierung des transparenten Oberteils ermöglicht einen universellen Einsatz der erfindungsgemäßen Leuchtröhre. Diese kann nicht nur als Ersatz herkömmlicher Leuchtstoffröhren Verwendung finden, sondern lässt sich auch und insbesondere zur Beleuchtung von Lebensmitteln in beispielsweise Kühltheken einsetzen. Dabei versteht es sich, dass der transparente Kunststoff gegebenenfalls eingefärbt wird, um die Farbe des vom LED-Leuchtmittel abgestrahlten Lichtes zu verändern. Das kann prinzipiell auch durch eine entsprechende Auslegung des LED-Leuchtmittels erfolgen, bei dem es sich regelmäßig um ein Weißlicht-LED-Leuchtmittel bzw. einen entsprechenden Weißlicht-LED-Leuchtstreifen handelt. Tatsächlich wird das Weißlicht hierbei durch eine Farbmischung von roten, grünen und blauen LEDs erzeugt. Je nach deren Zusammensetzung und Lichtstärke ist es denkbar, das emittierte Weißlichtspektrum wunschgemäß zu verändern, und zwar ohne dass mit einem eingefärbten transparenten Oberteil gearbeitet werden muss.
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Dadurch kann die Erfindung generell auf ein transparentes und insbesondere glasklares Oberteil zurückgreifen und ist aufgrund des flächigen und durchgängigen Charakters des erfindungsgemäß eingesetzten und an die Gehäuselänge angepassten LED-Leuchtstreifens der zusätzliche Einsatz einer Streuschicht oder anderer Streumaßnahmen entbehrlich. Dadurch steht ausgangsseitig der erfindungsgemäßen Leuchtröhre die volle Leuchtkraft des eingesetzten LED-Leuchtmittels ohne Abschwächung zur Verfügung.
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Hinzu kommt, dass der durchgängig flächige Charakter des erfindungsgemäß realisierten LED-Leuchtstreifens ein homogenes Lichtfeld erzeugt und insbesondere der bei herkömmlichen Leuchtröhren auf LED-Basis beobachtete punktuelle Leuchtcharakter vermieden wird. Das alles gelingt, ohne dass zusätzliche diffuse Streumittel erforderlich wären und folglich eine Abschwächung der abgestrahlten Lichtstärke bewirken.
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Als Folge hiervon kann der LED-Leuchtstreifen im Vergleich zu einer Leuchtröhre gleicher Länge sowie einer Vielzahl im Innern angeordneter LEDs mit verminderter Energie betrieben werden, und zwar bei gleicher Lichtausbeute und zugleich verbesserter homogener Lichtabstrahlung. Das führt darüber hinaus zu einem verbesserten Wärmehaushalt.
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Dem trägt die Erfindung dadurch Rechnung, dass nach vorteilhafter Ausgestaltung das LED-Leuchtmittel, ein Träger und gegebenenfalls zumindest ein Spannungswandler als in das Gehäuse einsetzbare Baueinheit ausgebildet sind. Der Spannungswandler oder gegebenenfalls die mehreren Spannungswandler sind dabei meistens endseitig des Trägers angeordnet. Regelmäßig findet sich der Spannungswandler an einer Unterseite des Trägers, wohingegen das LED-Leuchtmittel bzw. der eine oder die mehreren LED-Leuchtstreifen an der Oberseite des Trägers angeordnet sind.
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Bei dem Träger handelt es sich meistens um eine Leiterplatte. Um die zuvor beschriebene topologische Anordnung zu realisieren, ist das LED-Leuchtmittel nach der Erfindung vorteilhaft als SMD-LED-Leuchtmittel ausgebildet, lässt sich folglich auf der Oberfläche des Trägers bzw. der Leiterplatte unmittelbar anbringen und kontaktieren (SMD = Surface Mounted Device). Auf diese Weise steht die Unterseite des Trägers beispielsweise für die Anbringung des einen oder der mehreren Spannungswandler zur Verfügung.
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Bei dem Spannungswandler handelt es sich meistens um einen elektronischen Spannungswandler, welcher die typischerweise zur Versorgung solcher Leuchtröhren vorhandene Wechselspannung in eine Niedervolt-Gleichspannung zur Ansteuerung des LED-Leuchtmittels bzw. des einen oder der mehreren LED-Leuchtstreifen umwandelt. Dabei können beispielsweise zwei LED-Leuchtstreifen realisiert sein, die zusammen mit einer mittigen Kontaktbahn insgesamt das LED-Leuchtmittel bilden. Meistens arbeitet die Erfindung jedoch mit einem einzigen einstückigen und durchgängigen LED-Leuchtstreifen, der an die Gehäuselänge angepasst ist. Dieser Leuchtstreifen lässt sich auf dem Träger bzw. der Leiterplatte meistens nur mit lediglich zwei Lötpunkten in der bereits angesprochenen SMD-Technik kontaktieren. Das hat zur Folge, dass erhebliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung beobachtet werden im Vergleich zu der Situation, dass die Leiterplatte respektive der Träger mit einer Vielzahl an LEDs ausgerüstet werden muss, wie dies im Stand der Technik nach der
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Hinzu kommt, dass der diffuse und homogene Leuchtcharakter des erfindungsgemäßen LED-Leuchtmittels bzw. des wenigstens einen LED-Leuchtstreifens über praktisch die gesamte Lebensdauer beibehalten wird. Das ist bei Leuchtröhren mit einer Vielzahl an in der Längsrichtung hintereinander angeordneten LEDs oftmals nicht der Fall. Denn wenn beispielsweise eine oder mehrere dieser LEDs ausfallen, wird sofort der optische Gesamteindruck durch entsprechende dunkle Stellen im Leuchtbild getrübt. Hieran ändert auch die zusätzlich vorgesehene Streuschicht nichts.
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Wie bereits erläutert, ist das Gehäuse meistens im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Außerdem hat es sich bewährt, wenn das Gehäuse von seiner Größe, Auslegung und Länge her an vielfältig eingesetzte Leuchtstoffröhrengehäuse angepasst ist, so dass die erfindungsgemäße Leuchtröhre derartige und bisher häufig eingesetzte Leuchtstoffröhren unmittelbar ersetzen kann. Hierzu trägt ergänzend der Umstand bei, dass das Gehäuse jeweils endseitig mit Anschlussstücken ausgerüstet ist, die denjenigen bei Leuchtstoffröhren entsprechen.
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Das LED-Leuchtmittel bzw. der wenigstens eine LED-Leuchtstreifen teilt das Gehäuse im Innern in etwa mittig. Auf diese Weise wird der Träger mit dem metallischen Unterteil in eine wärmeleitende Verbindung gebracht. Bei Bedarf kann hier zusätzlich mit einem wärmeleitenden Material zwischen dem Träger und dem metallischen Unterteil gearbeitet werden. Jedenfalls fungiert das metallische Unterteil als gleichsam Wärmesenke für den Träger. Dabei ist die Auslegung meistens so getroffen, dass der Träger insgesamt auf zwei Längsrändern des metallischen Unterteils aufliegt. Im Bereich der Längsränder kann beispielsweise eine jeweilige Nut vorgesehen werden, um den Träger zu platzieren und zu haltern.
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Es versteht sich, dass das LED-Leuchtmittel bzw. der LED-Leuchtstreifen wärmeleitend mit dem Träger bzw. der Leiterplatte verbunden ist, die ihrerseits wiederum in wärmeleitendem Kontakt mit dem metallischen Unterteil ist, um ihre beschriebene Funktion als Wärmesenke ausfüllen zu können. Aufgrund des insgesamt geringen Energiebedarfs reicht das metallische Unterteil als Wäremsenke aus, zumal über dessen gesamte Oberfläche Wärme abgestrahlt werden kann. Tatsächlich verfügt das metallische Unterteil im Querschnitt über die bereits angesprochene halbkreisförmige Gestalt, so dass über die gesamte Länge dieser Halbkreiszylinderfläche Wärme abgestrahlt und auch durch Konvektion abgegeben werden kann. Das gilt selbst für den Fall, dass die Leuchtröhre in einem geschlossenen Leuchtengehäuse oder sonst wie thermisch ungünstig verbaut wird.
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Im Ergebnis wird eine Leuchtröhre zur Verfügung gestellt, die aufgrund der homogenen und großflächigen Lichtabstrahlung des wenigstens einen eingesetzten LED-Leuchtstreifens auf Maßnahmen zur optischen Lichtstreuung bewusst verzichten kann. Dadurch werden hiermit zwangsläufig verbundene Effizienzverluste vermieden. Zugleich ist die Herstellung dadurch vereinfacht, weil die Anbringung oder Ausprägung einer zusätzlichen Streuschicht entbehrlich ist.
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Gleichzeitig wird ein homogener und großflächiger optischer Lichteindruck mit großem Abstrahlwinkel beobachtet, der auch im Laufe seiner Lebensdauer keine Beeinträchtigungen erfährt. Hinzu kommt, dass die Abstrahlcharakteristik des eingesetzten LED-Leuchtstreifens bei Bedarf selbstverständlich geändert werden kann. Dazu liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das LED-Leuchtmittel mit einer vorgeschalteten Optik ausgerüstet wird. Genauso gut kann das transparente Oberteil bei Bedarf eingefärbt werden, um einen bestimmten Beleuchtungseindruck zur Verfügung zu stellen.
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Alternativ hierzu lässt sich über die beschriebene Farbmischung bei der Weißlichterzeugung ein gewünschtes Spektrum elektronisch realisieren, so dass Maßnahmen zur Einfärbung des transparenten Oberteils nicht unbedingt erforderlich sind. Der Rückgriff auf insgesamt unbedenkliche Materialien bei der Herstellung ermöglicht einen universellen Einsatz der erfindungsgemäßen Leuchtröhre und erlaubt zugleich einen flächendeckenden Ersatz herkömmlicher Leuchtstoffröhren. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
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1 die erfindungsgemäße Leuchtröhre schematisch in einer Perspektive und teilweise mit aufgebrochenem Oberteil und
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2 einen Querschnitt durch die Leuchtröhre nach 1.
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In den Figuren ist eine Leuchtröhre dargestellt, die mit einem wenigstens teilweise transparenten Gehäuse 1, 2 ausgerüstet ist. Entsprechend der Schnittdarstellung nach 2 erkennt man, dass das Gehäuse 1, 2 zweiteilig mit einem transparenten Oberteil 1 und einem intransparenten bzw. opaken Unterteil 2 ausgerüstet ist. Das Unterteil 2 ist vorliegend metallisch ausgelegt und besteht aus Aluminium.
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Das metallische Unterteil 2 mag als Strangpressprofil oder Rollprofil aus Aluminium hergestellt sein. Bei dem transparenten Oberteil 1 handelt es sich dagegen regelmäßig um ein Kunststoffspritzgussteil. Beide Gehäuseteile 1, 2 sind vorliegend als halbkreisförmige Zylinderschalen ausgebildet, die im Bereich ihrer Längsränder 3 lösbar miteinander gekoppelt werden können. Zur Kopplung an den korrespondierenden Längsrändern 3 beider Gehäuseteile 1, 2 sind verschiedene Verbindungsmethoden denkbar.
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So können beide Gehäuseteile 1, 2 über beispielsweise eine Schubverbindung miteinander gekoppelt werden. In diesem Fall mag das transparente Oberteil 1 mit Zungen im Bereich der Längsränder 3 in zugehörige Nuten im metallischen Unterteil 2 schiebend eingreifen. Auch eine Rastverbindung oder allgemein eine Spannverbindung oder andere lösbare Verbindungen sind an dieser Stelle möglich und werden von der Erfindung umfasst.
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Jeweils endseitig des Gehäuses 1, 2 sind Anschlussstücke 4 realisiert, die mit Kontaktstiften 5 ausgerüstet sind. Das jeweilige Anschlussstück 4 kann bei Bedarf um eine Längsachse der dargestellten Leuchtröhre gedreht werden, um den Einbau in eine vorhandene Fassung für Leuchtstoffröhren als deren Ersatz zu erleichtern. Über die Kontaktstifte 5 wird die dargestellte Leuchtröhre mit einer Versorgungsspannung betrieben, bei der es sich im Allgemeinen um eine Wechselhochspannung handelt.
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Diese Wechselhochspannung an den Kontaktstiften 5 wird in einem Spannungswandler 6 in eine Niedervolt-Gleichspannung umgewandelt. Dazu arbeitet der Spannungswandler 6 typischerweise elektronisch. Mit Hilfe der Niedervolt-Gleichspannung wird ein LED-Leuchtmittel 7 im Innern des Gehäuses 1, 2 mit elektrischer Energie versorgt.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem LED-Leuchtmittel 7 um wenigstens einen an die Gehäuselänge angepassten LED-Leuchtstreifen 7. Tatsächlich sind nach dem Ausführungsbeispiel und entsprechend der Darstellung in 1 zwei in Längserstreckung des Gehäuses 1, 2 verlaufende LED-Leuchtstreifen 7 realisiert, die von ihrer Länge her der gesamten Gehäuselänge L entsprechen bzw. dieser Länge L nahezu entsprechen. Zwischen den beiden äquidistant zueinander angeordneten LED-Leuchtstreifen 7 ist noch ein Kontaktstreifen 8 angeordnet. Das ist selbstverständlich nicht zwingend, weil auch nur mit einem einzigen durchgängigen LED-Leuchtstreifen 7 gearbeitet werden kann. Jedenfalls ist der LED-Leuchtstreifen 7 einstückig und durchgängig ausgebildet.
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Das LED-Leuchtmittel 7 bzw. der eine oder die beiden LED-Leuchtstreifen 7 sind an einer Oberseite eines Trägers 8 angeordnet. An der Unterseite des fraglichen Trägers 8 findet sich der Spannungswandler 6. Tatsächlich mag der Spannungswandler 6 endseitig des Gehäuses 1, 2 angeordnet sein, findet sich vorliegend im Innern des Anschlussstückes 4.
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Bei dem Träger 8 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Leiterplatte. Das LED-Leuchtmittel 7 ist vorliegend als SMD-LED-Leuchtmittel 7 ausgelegt und kann folglich auf der Oberseite des Trägers bzw. der Leuchtleiterplatte 8 unschwer kontaktiert werden. Dadurch steht die Unterseite der Leiterplatte bzw. des Trägers 8 für die Anbringung und Platzierung des Spannungswandlers 6 wie beschrieben zur Verfügung.
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Nicht dargestellt ist die Möglichkeit, das LED-Leuchtmittel 7 mit einer vorgeschalteten Optik auszurüsten. Ebenfalls nicht dargestellt sind etwaige wärmeleitende Materialien oder Verbindungen, im einfachsten Fall sogenannte Wärmeleitpaste, mit deren Hilfe ein durchgängiger Wärmefluss von dem LED-Leuchtmittel 7 respektive dem Spannungswandler 6 über den Träger respektive die Leiterplatte 8 bis hin zum Unterteil 7 aus Metall zur Verfügung gestellt wird. Tatsächlich wird diese wärmeleitende Verbindung zwischen dem Träger respektive der Leiterplatte 8 und dem Unterteil 2 im Ausführungsbeispiel dadurch zur Verfügung gestellt, dass der Träger bzw. die Leiterplatte 8 die Längsränder 3 des Unterteils 2 überspannt bzw. auf diesen Längsrändern 3 aufliegt. Dadurch kann das metallische Unterteil 2 als Wärmesenke fungieren und über seine nach außen hin gerichtete Oberfläche etwaige entstehende Verlustwärme abgeben.
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Im Ausführungsbeispiel bilden der Spannungswandler 6, der Träger bzw. die Leiterplatte 8 und das LED-Leuchtmittel 7 eine Baueinheit 6, 7, 8. Diese Baueinheit 6, 7, 8 lässt sich insgesamt in das Gehäuse 1, 2 einsetzen. Dadurch wird die Montage und der Zusammenbau erleichtert und werden besondere Kostenvorteile beobachtet. Außerdem ist die Auslegung so getroffen, dass der Träger 8 das Gehäuse 1, 2 im Innern in etwa mittig teilt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/063492 A2 [0002, 0018]
