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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, die ein Gehäuse mit einem darin untergebrachten Treiber aufweist, welcher Treiber mit mindestens einem Kontaktstift verbunden ist, wobei der mindestens eine Kontaktstift zum Bilden eines Stiftsockels durch das Gehäuse geführt ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Halbleiterretrofitlampen, insbesondere mit Stiftsockel, insbesondere vom Typ MR16.
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Eine LED-Retrofitlampe wird bisher aus mehreren Bauteilen aufwändig in mehreren Arbeitsschritten in einer Fertigungslinie oder mit der Hand zusammengebaut. Einige LED-Retrofitlampen weisen einen Stiftsockel auf. Zu ihrer Herstellung werden die Kontaktstifte oder Pins der LED-Lampe während einer Bestückung eines elektronischen Treibers angelötet. Bei einer Endmontage der LED-Retrofitlampe wird der Treiber in ein Gehäuse eingesteckt, und die Kontaktstifte werden durch dafür vorgesehene Löcher oder Durchführungen aus dem Gehäuse geführt. Die Kontaktstifte sind danach nur formschlüssig an das Gehäuse angebunden. Diese formschlüssige Verbindung ist nicht geeignet, Kräfte aufzunehmen, welche während eines Einsteckvorgangs der LED-Retrofitlampe in eine Fassung auf den Treiber wirken. Somit wird eine Kraft („Einsteckkraft”), die auf die Kontaktstifte wirkt, beim Einstecken der LED-Retrofitlampe direkt auf den Treiber übertragen. Um die Einsteckkraft abzufangen, bevor sie über den Treiber auf noch andere Bauteile der LED-Lampe wirkt (z. B. auf einen Gehäusedeckel, einen Kühlkörper, eine sog. Light Engine, eine Optik usw.), sind kostenintensive und hochgenaue Konstruktionslösungen zur Befestigung bzw. Fertigungszusatzschritte nötig. Ohne Verhinderung der Übertragung der Einsteckkraft auf den Treiber kann die LED-Lampe beim Einsteckvorgang in den Lampensockel zerstört werden.
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Zur Verhinderung der Übertragung der Einsteckkraft auf den Treiber, ist es bekannt, diesen in dem Gehäuse zu vergießen oder zu „potten”. Das Einfüllen der Vergussmasse stellt einen zeitintensiven Produktionsschritt dar. Zudem ergeben sich lange Wartezeiten zum Aushärten der Verguss- bzw. Pottingmasse von bis zu 8 Stunden. Auch wird ein Gewicht der Lampe signifikant erhöht. Das Durchführen des Pottings ist zudem aufgrund der dabei auftretenden erhöhten Temperaturen nachteilig. Darüber hinaus ist eine Lebensdauer der Bindung mit dem Gehäuse durch das Potten nicht bekannt. Ferner sind die Kosten für das Potten hoch.
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Es ist auch bekannt, die Kontaktstifte zu rändeln, um deren Oberflächenhaftung in den Durchführungen des Gehäuses zu verbessern. Dies ergibt Zusatzkosten sowie Probleme mit der Dichtigkeit an der Durchführung.
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Es ist auch bekannt, ein lichterzeugendes Element wie eine sog. „Light Engine” mit dem Gehäuse zu verschrauben. Dadurch dient die Light Engine als fester Anschlag für den Treiber gegen ein Herausdrücken. Jedoch können sich hohe Biegespannungen und/oder Verbiegungen des Treibers beim Einsetzen der Lampe in eine Fassung ergeben. Auch sind Zusatzkosten für die Schrauben vorzusehen, und es ist ein aufwendiges Kunststoffteil als schraubfähige Halterung der Light Engine notwendig.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zur Verringerung einer Kraftaufbringung auf einen Treiber bei einem Einführen der Leuchtvorrichtung in einen elektrischen Anschluss bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend ein Gehäuse mit einem darin untergebrachten Treiber, welcher Treiber mit mindestens einem Kontaktstift verbunden ist, wobei der mindestens ein Kontaktstift zum Bilden eines Stiftsockels durch das Gehäuse geführt ist und wobei mindestens ein Kontaktstift an dem Gehäuses mittels eines auf den Kontaktstift aufgezogenen Sicherungselements gehalten wird.
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Die Vorteile dieser Leuchtvorrichtung umfassen beispielsweise eine Kostenreduzierung im Vergleich zum Potten, da kein Pottingmaterial mehr benötigt wird. Auch entfallen die Einfüllzeit und die Wartezeit zu Aushärten des Pottings, was einen Montageaufwand deutlich verringert. Ferner ergibt sich eine Kostenreduzierung der Bauteile der Leuchtvorrichtung, da Toleranzen gröber ausgeführt werden können. Es wird ein sicheres und hochwertiges Festhalten des Treibers mit hohen Haltekräften erreicht. Sicherungselemente sind zudem sehr kostengünstig und in vielen Varianten erhältlich. Es sind zum Halten des Treibers usw. in dem Gehäuse keine Zusatzbefestigungen wie Schnapper oder Schrauben und keine Bearbeitungsschritte wie das Rändeln mehr notwendig.
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Es brauchen nicht alle Kontaktstifte mit einem Sicherungselement versehen zu sein, was einen Montageaufwand weiter reduziert. So ist es eine besonders preiswerte Ausgestaltung, dass genau ein Kontaktstift mittels eines Sicherungselement gehalten wird.
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Es ist eine für eine besonders effektive Sicherung des Treibers vorteilhafte Ausgestaltung, dass jeder der Kontaktstifte mittels eines jeweiligen Sicherungselements gehalten wird bzw. alle Kontaktstifte mit einem Sicherungselement versehen sind.
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Das mindestens eine Sicherungselement ist insbesondere außenseitig an dem Gehäuse angeordnet. Es ist eine Weiterbildung, dass das Sicherungselement nicht direkt mit dem Gehäuse verbunden bzw. nicht direkt an dem Gehäuse befestigt ist, sondern nur über den Kontaktstift daran gehalten wird.
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Das Sicherungselement mag beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff bestehen. Metall weist eine besonders hohe Festigkeit auf, während Kunststoff elektrisch isolierend sein mag.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Sicherungselement ein Klemmelement ist, was eine besonders einfache Montage ermöglicht, da der Kontaktstift nicht weiter bearbeitet zu werden braucht. Die Halterung zwischen Kontaktstift und Klemmelement geschieht dann also zumindest mittels Klemmens, ggf. zusätzlich durch einen Formschluss.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass das Klemmelement eine Klemmscheibe ist. Eine Klemmscheibe ist ein sehr preiswertes Normteil, das zudem hohe Haltekräfte z. B. in einem Bereich von 200 N erzeugen kann. Eine auf die Kontaktstifte ausgeübte Kraft bei Einstecken der Leuchtvorrichtung in eine zugehörige Fassung kann durch die Klemmscheibe(n) auf das Gehäuse abgeleitet werden.
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Die Klemmscheibe kann über einen jeweiligen Kontaktstift gezogen sein und an dem Gehäuse anliegen, was sich einfach und automatisiert in einer Fertigungslinie umsetzen lässt.
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Es brauchen nicht alle Kontaktstifte mit einer Klemmscheibe versehen zu sein, was einen Montageaufwand weiter reduziert. Für eine besonders effektive Sicherung des Treibers sind alle Kontaktstifte mit einer Klemmscheibe versehen.
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Das Sicherungselement mag zusätzlich oder alternativ ein zumindest formschlüssig haltendes Sicherungselement sein, z. B. eine Sicherungsscheibe oder ein Seeger-Halbmondring. Dazu mag der zugehörige Kontaktstift außenseitig eine Raststruktur aufweisen, z. B. eine umlaufende Ringnut oder mindestens eine Kerbe. Dadurch verschlechtert sich eine Dichtigkeit nicht. Der Aufwand zur Einbringung einer Raststruktur an einem Kontaktstift ist deutlich geringer als der Aufwand für eine Rändelung. Ein solches Sicherungselement mag den Kontaktstift formschlüssig oder formschlüssig und kraftschlüssig halten.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Gehäuse außenseitig im Bereich einer Durchführung für mindestens einen Kontaktstift eine Vertiefung zum Einlegen des Sicherungselements aufweist. Durch die Vertiefung wird der Vorteil erreicht, dass sie einen Anschlag gegenüber einer seitlichen Bewegung des Sicherungselements bilden kann, was noch höhere Toleranzen zulässt und eine mechanische Sicherung noch weiter verbessert. Beispielsweise kann so eine seitliche Verbiegung eines Kontaktstifts und damit ein ggf. auftretender Kontakt zweier Sicherungselemente bei einem gewaltsamen fehlerhaften Einsetzen der Leuchtvorrichtung in eine Fassung verhindert werden.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Sicherungselement ein integraler Bestandteil des Gehäuses ist. Das Sicherungselement ist also als ein Gehäusebereich ausgebildet. Dadurch kann auf separat hergestellte und/oder zu montierende Sicherungselemente verzichtet werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das in das Gehäuse integrierte Sicherungselement ein oder mehrere in einen Pfad des zugehörigen Kontaktstifts ragende elastisch biegbare Laschen oder Zungen aufweist. Diese können sich mit Einführen des Kontaktstifts biegen und halten so diesen Kontaktstift. So lässt sich eine Befestigung z. B. ähnlich einer Klemmscheibe erreichen.
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Das Gehäuse mit dem darin integrierten Sicherungselement oder Sicherungsbereich mag z. B. mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden.
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Es ist eine für eine besonders feste Verbindung vorteilhafte Ausgestaltung, dass der Kontaktstift eine in Richtung seiner Längserstreckung verlaufende Verzahnung aufweist. Dann können z. B. eine oder mehrere Laschen eines Sicherungselements, z. B. einer Klemmscheibe, auch als Rastzungen verwendet werden. So wird, ggf. zusätzlich zu einer Klemmpassung, eine einfach montierbare Rastverbindung bereitgestellt. Mit Aufschieben des Kontaktstifts auf ein zugehöriges Sicherungselement (oder umgekehrt) findet also eine schrittweise Verrastung (z. B. ähnlich eines Kabelbinders) statt, die sich besonders schwer wieder lösen lässt.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Stiftsockel ein Bipin-Sockel ist, insbesondere von einem G-Typ, insbesondere von einem GU-Typ, insbesondere vom Typ GU5, insbesondere vom Typ GU5.3. Die Leuchtvorrichtung mag insbesondere eine MR16-Retrofitlampe sein.
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Die Leuchtvorrichtung mag z. B. eine Lampe oder ein Beleuchtungsmodul sein.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Halbleiter-Retrofitlampe ist. Sie weist dazu mindestens eine Halbleiterlichtquelle auf und ist als Ersatz für eine herkömmliche Lampe, z. B. eine Glühlampe oder eine Halogenlampe, ausgebildet. Die Leuchtvorrichtung mag beispielsweise als Ersatz für eine MR16-Lampe ausgebildet sein.
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Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z. B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z. B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z. B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein (”Remote Phosphor”). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z. B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen mindestens eines Sicherungselements auf einem Träger, b) Einbringen eines mit mindestens einem Kontaktstift versehenen Treibers in das Gehäuse unter Durchführen des mindestens einen Kontaktstifts durch eine Durchführung oder Loch des Gehäuses, und c) Aufschieben des mindestens einen Sicherungselements von Außen auf den mindestens einen Kontaktstift bis zu einem Anschlag mit dem Gehäuse. Dies ergibt eine besonders einfache Montage. Das Verfahren kann analog zu der Leuchtvorrichtung ausgestaltet werden und ergibt die gleichen Vorteile.
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So mag das Sicherungselement eine Klemmscheibe sein.
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Dabei ist es grundsätzlich unerheblich, ob die Kontaktstifte und/oder das mindestens eine Sicherungselement bewegt werden.
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Die Schritte b) und c) können auch gemeinsam durchgeführt werden, indem beispielsweise mit Durchführen des mindestens einen Kontaktstifts durch eine Durchführung dieser auf das zugehörige Sicherungselements aufgesteckt wird. Dabei mag z. B. das Sicherungselement in Schritt b) an einer Außenseite des Gehäuses aufliegen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Gehäuse einer Leuchtvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Form einer Retrofitlampe 1 zum Ersatz einer herkömmlichen MR16-Lampe.
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Die Retrofitlampe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches an seiner Vorderseite offen ist und an seiner Rückseite zwei Durchführungen 3 aufweist. In dem Gehäuse 2 ist ein Treiber 4 in Form einer Treiberelektronik untergebracht. An dem Treiber 4 sind zwei Kontaktstifte 5 befestigt, z. B. angelötet, die teilweise durch die Durchführungen 3 nach Außen ragen. Die Kontaktstifte 5 bilden zusammen mit einem rückwärtigen Bereich 6 des Gehäuses 2 einen Sockel vom GU5.3-Typ. Dieser Sockel 5, 6 ist zum Einsatz in eine passende Fassung geeignet.
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Eine vorderseitige offene Seite 7 des Gehäuses 2 ist mittels eines Deckels 8 abgedeckt, auf welchem außenseitig ein Substrat 9 für Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs 10 angeordnet ist. Die LEDs 10 strahlen hier ihr Licht in einen vorderen Halbraum ab. Nicht gezeigt, aber vorhanden sein mag eine lichtdurchlässige (transparente oder opake) Abdeckung für die LEDs 10.
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Über die Kontaktstifte 5 können elektrische Signale, z. B. eine Versorgungsspannung, z. B. in Höhe von 12 Volt, zu dem Treiber 4 gelangen. Der Treiber 4 wandelt diese elektrischen Signale in Betriebssignal zum Betreiben der LEDs 10 um. Die Betriebssignale können über nicht gezeigte elektrische Leitungen zu dem als Leiterplatte dienenden Substrat 9 und weiter zu den LEDs 10 geleitet werden.
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Um bei Einsetzen des Sockels 5, 6 auf die Kontaktstifte 5 übertragene Einsteckkräfte in Richtung des Treibers 4 aufzunehmen, ohne den Treiber 4 mechanisch zu belasten, sind beiden Kontaktstiften 5 von außen Sicherungselemente in Form von z. B. metallischen Klemmscheiben 11 auf- oder übergezogen worden. Eine der Klemmscheiben 11 ist, wie durch den geraden Pfeil angedeutet, auch alleinstehend in Draufsicht dargestellt. Die Klemmscheiben 11 liegen auf dem Gehäuse 2 auf und weisen eine Haltekraft von z. B. 200 N auf. Dies bedeutet, dass sich bei einem Aufbringen einer Einsteckkraft in Längsrichtung die Klemmscheiben 11 bis zu einer Einsteckkraft von ca. 200 N nicht auf den Kontaktstiften 5 verschieben. Vielmehr wird durch die Klemmscheiben 11 die auf die Kontaktstifte 11 aufgebrachte Einsteckkraft auf das als Auflage dienende Gehäuse 2 übertragen. Eine mechanische Belastung des Treibers 4 wird verhindert.
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2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Retrofitlampe 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Retrofitlampe 21 ist ähnlich zu der Retrofitlampe 1 aufgebaut. Das Gehäuse 2 weist nun außenseitig im Bereich beider Durchführungen 3 jeweils eine ringförmige Vertiefung 23 zum Einlegen einer jeweiligen Klemmscheibe 11 auf. Die Vertiefungen 23 dienen so erstens zum Versenken der Klemmscheiben 11 und zweitens als seitlicher Anschlag für die Klemmscheiben 11. Durch ihre Funktion als seitlicher Anschlag wird z. B. die Lötverbindung zwischen Kontaktstift 5 und Treiber 4 noch besser gesichert. Auch können so z. B. größere Toleranzen der Durchführungen 3 ermöglicht werden.
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Zum Aufziehen der Klemmscheibe 11 kann diese, wie durch den Pfeil P angedeutet, einfach über den Kontaktstift 5 bis in die Vertiefung 23 geschoben werden. Dabei ist es grundsätzlich egal, ob die Klemmscheibe 11 und/oder der Kontaktstift 5 bewegt werden. So mögen zur Befestigung der Klemmscheiben 11 diese in die jeweilige Vertiefung 23 eingelegt werden, dort zunächst mit einer Kraft von mehr als 200 N gehalten werden und dann der Treiber 4 in dass Gehäuse 22 eingesetzt werden. Mit dem Einsetzen des Treibers 4 werden die Kontaktstifte 5 durch die jeweiligen Durchführungen 3 und weiter durch die Klemmscheiben 11 geführt. Diese Bewegung des Treibers 4 wird so lange weitergeführt, bis er z. B. von innen an dem Gehäuse 22 anschlägt.
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3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Gehäuse 32 einer Retrofitlampe 31 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Retrofitlampe 31 kann ähnlich zu den Retrofitlampen 1 oder 21 aufgebaut sein. Sie weist keine separat hergestellten Klemmscheiben 11 auf, sondern mehrere in einen Pfad des zugehörigen Kontaktstifts (entsprechend der Durchführungen 33) ragende, elastisch biegbare Laschen 34, die einen integralen Teil des Gehäuses 32 darstellen. Die Laschen 34 stellen in einem Schritt mit dem restlichen Gehäuse 32 hergestellte Gehäusebereiche dar. Das Gehäuse 2 mag mit seinen Laschen 34 beispielsweise in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt worden sein.
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Die Laschen 34 sind dazu als ausgehend von einer Innenseite der Durchführungen 33 in die Durchführungen 33 ragende Vorsprünge ausgebildet. Die Laschen 34 liegen insbesondere flächenbündig an einer Außenseite des Gehäuses 32 an, insbesondere flächenbündig zu der Außenseite.
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Mit Einführen der Kontaktstifte 5 in die Durchführungen 33 biegen sich die Laschen 34 elastisch nach außen und üben eine Rückstellkraft auf die Kontaktstifte 5 aus. Die Rückstellkraft dient der klemmenden Halterung der Kontaktstifte 5.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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So mögen die Kontaktstifte 5 außenseitig eine Kontaktstruktur aufweisen, z. B. in Längserstreckung der Kontaktstifte eingebrachte Stufen.
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Allgemein kann unter ”ein”, ”eine” usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von ”mindestens ein” oder ”ein oder mehrere” usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z. B. durch den Ausdruck ”genau ein” usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Retrofitlampe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Durchführung durch das Gehäuse
- 4
- Treiber
- 5
- Kontaktstift
- 6
- Rückwärtiger Bereich des Gehäuses
- 7
- Vorderseitige offene Seite des Gehäuses
- 8
- Deckel
- 9
- Substrat
- 10
- LED
- 11
- Klemmscheibe
- 21
- Retrofitlampe
- 22
- Gehäuse
- 23
- Vertiefung
- 31
- Retrofitlampe
- 32
- Gehäuse
- 33
- Durchführung
- 34
- Lasche
- P
- Pfeil
