CN102997082A - 发光二极管型照明模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管型照明模块，能够单独单独实现照明灯功能，或者多个固定在有一定面积的模块固定板上，形成满足所需输出的各种照明灯器材，所述发光二极管型照明模块包括光透射或扩散板、LED基板、通过压铸轻金属类合金制成的散热器、多个散热板、防水环、传导性/高分子散热树脂材料注塑形成的散热型盒体、散热包装和电源供给用转换器。本发明的发光二极管型照明模块可以大幅度提高照明模块自身的散热性能，大大减小各发光二极管型照明模块的整体大小和体积，实现轻型化和小型化，大幅度减少生产成本，防止不必要的浪费，大幅度提高发光二极管型照明模块自身的互换性，配合使用在各种需求的照明灯上。

Description

发光二极管型照明模块
技术领域
本发明涉及数瓦或数十瓦容量的发光二极管型照明模块，更详细的说，涉及使用发热量低，电力消耗低的发光二极管(LED)形成小的LED照明模块，并利用它轻而易举的制作和使用在各种照明器材(如台阶照明灯、投光灯、路灯、保安灯、景观照明灯、房子、畜舍、工厂用照明灯、牌匾间接照明灯灯和射灯等)。所述LED照明模块上设置有散热器和散热板，用于辐射高输出LED产生的热量，所述散热器和在散热器上多段设置的散热板利用轻金属镁(Mg)合金制作，其散热系数比铝高1.7倍，用于传导发光二极管产生的热量，使其向空气多阶段散热，同时，散热器和散热板上面可拆除的固定有给LED供电的含有电源供给用转换器的盒体，所述盒体利用传导性/高分子散热树脂材料制成，从而大大提高高输出照明器材的散热能力，实现照明器材自身的轻型化和小型化。
背景技术
一般现有的保安灯或路灯是使用水银灯或钠灯为光源，这种灯相对亮度，能量消耗大，寿命短，随着时间的推移光量急剧降低，需要周期性管理。
特别是上述的灯是利用水银气体，因此废弃时污染环境。
最近，电力消耗小，寿命长的发光二极管(LED)为光源的照明的陆续被开发。
所述发光二极管(LED：Light Emitting Diode)是利用有着反应快，电力消耗小，寿命长等优点的半导体P-N接合结构注入的少数传导体(电子或阳孔)后再结合这些，比现有的白炽灯及氦灯消耗的电力只有1/10，可以大大节省电能。
特别是，交通信号灯、保安灯、路灯、投光灯、景观照明灯、房屋或畜舍用灯需要的电力大，如果用发光二极管替代这些使用钠灯或水银灯的照明灯，可以得到很大的节电效果。
但是，现有的发光二极管照明器材由于不能解决散热问题，因此主要利用1个的电消耗在1瓦以下的发光二极管。也就是说，使用1瓦以上，主要在2-10瓦的高用量(也叫高能量LED)发光二极管时，将辐射相当大的热量，如果散热效果不恰当，会造成周边装置的损坏，发光二极管寿命会急剧降低，不能实现照明装置的作用。
如上，利用发光二极管的照明器材，如发光二极管型保安灯或路灯等，一般不同于荧光灯式保安灯或路灯，点灯回路简单，需要转换器回路和铁心型问题器，电力消耗小，寿命长，维持费或维修费用少。
但是，如上发光二极管型保安灯或路灯、投光灯、景观照明灯、房屋用或畜舍用照明灯、牌匾间接照明灯等射灯器材的缺点是由于热压力，容易劣化及发生故障。
这是因为让发光二极管动作，需要提供高电流，这就导致产生大量的热，出现故障或特性劣化。
例如，发光二极管型保安灯或路灯、投光灯、景观照明灯、房屋用或畜舍用照明灯、牌匾间接照明灯、射灯及起居室灯控制器(PCB：printedcircuit board)是在PBC上设计有控制多个LED开关的控制回路，及控制从LED外部电源供应装置供应电源的电源回路，控制器由于所述多个LED产生的热量发生误动作或故障。
因此，现有的发光二极管型保安灯或路灯、投光灯、景观照明灯、房屋用或畜舍用照明灯、牌匾间接照明灯、射灯上安装利用导热率良好的金属物质制作如热槽或块的散热板，消除LED发光而产生的热量。但是由于制作散热板的金属材质本身的限制，如果要满足散热效果则需要增加散热板的厚度，从而加大了照明灯器材的大小和重量。
同时，现有的发光二极管型照明模块或路灯器材，只有密封才能阻断外界湿气，但这样就造成设置冷却装置困难，如果安装冷却装置则导致保安灯或路灯、投光灯、景观照明灯、房屋用或畜舍用照明灯受到从外部流入的湿气等各种异物破坏。
如果用铝压铸(die casting)而成适用于发光二极管型照明模块的散热器，则厚度和体积变大，造成生产成本增加，不能实现轻量化，造成比现有的放电灯重好几倍灯柱，照明装置的支柱原价上涨，又要取代原有的灯柱。
如果用发光二极管型保安灯、投光灯代替现有的放电型保安灯、投光灯，由于放电型保安灯、投光灯内部没有放置发光二极管型保安灯、投光灯必要的散热机构的空间，不能直接使用，造成直接废弃的资源浪费问题。
现有的散热结构中，铝挤出或压铸结构的热传导还算优秀，但是在封闭的空间热放射(热扩散或热气放射到大气中)性能急剧下跌。
因此，尽管在现有的笔记本或PC中都不采用的散热结构，在LED照明的大部分散热结构是铝压铸或挤出，导致了整个体积增大，重量增加的问题。
现有的有散热器(又叫无动力热泵)原理的散热装置性能虽好，但是寿命有限，价格高，体积大。这些尽管能用在笔记本等高价产品或一些LED照明设备上，但是造成照明器材的价格太贵。
现有的，利用铝薄膜板加工后叠加成散热结构，虽然能多少提高散热性能，但是在密闭的环境内热扩散有限，且薄膜板间狭窄的空气层反而起到保温作用，因此成为有微小的灰尘或者粉尘多的地方不推荐使用的散热方式。
利用发光二极管型照明模块制作路灯、投光灯、景观照明灯、房屋用或畜舍用照明灯、牌匾间接照明灯、射灯等各种照明器材时，有时需要独立设置各个照明模块电源供给用转换器，有时单独制作大的限流器或颜色控制器和电源供给用转换器，将电源或信号线分别连接多个照明模块上。
但是，上述的两个例子中，各个照明模块上单独设置电源供给用转换器时，现有的转换器是安装在一般合成树脂材质形成的盒体内，其热扩散系数和热传导度较低，因此设置在各个照明模块的电源供给用转换器不能完全辐射自身发出的热量，而且发光二极管发生的热量也需要通过散热器散热，内置电源供给用转换器的发光二极管型照明模块寿命变短。
特别是，例如，个别照明模块为输出是10-20w的高输出照明模块时，各个发光二极管发生的热量非常高，需要很高的放热效率，但是只通过现有的与8w以下的低输出照明模块相同的几个散热棒一体构成的一个散热器散热，造成散热体自身增大，在相同大小下，散热效率低，造成含有发光二极管的照明模块寿命降低。
发明内容
本发明是为了解决上述问题，提供一种LED照明模块，其光效率高，LED配置面积小型化，应用于输出高的LED(Power LED)的光源，利用散热器和多个散热板构成的散热结构给高输出LED散热，所述散热器和散热器上多段设置的散热板利用轻金属类合金镁(Mg)合金加工而成，其散热扩散度比铝高1.7倍，将热立体的多阶段的辐射，使用者不但利用它可轻易制作数十至数百瓦的中高输出照明器材，而且通过散热器和多个散热板多阶段实施散热，大幅度提高高输出LED照明模块自身的散热能力，同时，可以降低针对各个LED高输出照明模块的整体大小和体积，实现轻量化，小型化，大幅度降低产品生产成本，特别可以利用LED照明模块制作投光灯、保安灯等比较高输出的照明灯，保留原有支柱或反射罩、外壳，在反射罩或外壳内部设置必要个数的LED型高输出照明模块，获得希望的照明输出，大幅度降低产品生产成本，防止不必要的资源浪费。
本发明的另一目的在于，提供一种LED型照明模块，在散热器上面直接可拆卸的设置有内置电源供给用转换器的盒体，所述盒体不是用一般合成树脂而成，而是用含有热传导性非常好的碳纳米管管(CNT)的传导性/高分子散热树脂材料通过注塑而成，因此很好的散去所述盒体内的电源供给用转换器产生的热量，同时，通过散热器散出的后剩余的LED残热也能通过盒体辐射，因此可以实现LED型照明模块更廉价，轻而小型。
还有一个目标是，本发明提供了一种LED型照明模块，需要用多个LED型照明模块的大功率照明设备中，如保安灯、路灯、房子或畜舍或工厂用照明，将各个LED型照明模块利用弹性紧固件固定固定在一个模块板上，而在大功率照明装置，如楼梯灯、景观灯、牌匾间接照明灯、射灯等，需要一个LED型照明模块为灯泡形式设置时，在盒体或光透射或扩散板上简单的固定设置螺纹插头或插头兼通风支持器，从而提高LED型照明模块的互换性，满足使用者不同的照明需求，使LED型照明模块可用于各种类型的照明设备中。
(问题解决手段)
为了达到上述目的，本发明提供了一种LED型照明模块，独立作为照明设备，或为达到预期输出，多个LED型照明模块固定在一定面积的模块固定板模块上构成各种照明器材，其包括：光透射或扩散板(又称为透镜)，通过超声波熔合固定在散热器底面，呈四角或圆盘形状，用于透射或扩散LED们产生的光，阻断从外部流入的各种异物和雨水流入；LED基板，通过螺钉固定在散热器底面，被电源供给用转换器控制，产生照明必要的光，所述LED基板上面焊接固定有多个LED；散热器，所述散热器本体上面通过压铸一体凸出形成多个散热棒，底面具有LED基板设置槽兼光透射或扩散板设置槽，所述本体由轻金属类合金制成，便于所述本体上设置多个超声波熔合凸起通过孔，所述散热器用于一次辐射发光二极管产生的热量；防水环，插入设置在所述光透射和扩散板上面的防水环槽内，用于维持所述光透射或扩散板和散热器间的气密；散热板，通过轻金属类合金制成，并呈放射性板体形状，所述散热板与所述散热器本体呈水平，而且多段固定设置在所述散热棒中间部之间，用于二次以上释放发光二极管产生的热量；散热型盒体，为了构成具有盖体的四角盒体形状，所述散热型盒体用传导性/高分子散热树脂材料注塑而成，通过螺钉可拆卸的固定设置在所述散热器的散热棒上部和所述散热板上部，用于辐射设置在所述散热型盒体内部的电源供给用转换器产生的热量和通过所述散热器和散热板传来的LED的一部分余热；防水包装体，设置在所述散热型盒体的上面开口部周边部和盖体的底面之间，用于阻挡包括湿气的各种异物从外部流入散热型盒体内；电源供给用转换器，收容在所述散热型盒体内，用于给设置在LED基板上的LED的驱动提供必要的电源电压。
这时，所述光透射或扩散板是用聚碳酸酯(PC)或丙烯酸系的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)注塑而成。
进一步的，所述光透射或扩散板内侧中央凸出形成有基板变形防止棒，用于防止由于发光二极管产生热，由铝制成的LED基板热膨胀，向所述散热器底面的光透射或扩散板侧凸出变形。
进一步的，所述散热器的散热棒为圆柱形或圆锥形，圆柱形散热棒上形成螺钉孔，用于利用螺钉可拆卸的固定散热型盒体，圆锥型散热棒中一部分散热棒中间部形成散热板支撑台，用于卡住所述散热板中最下端的散热板，其他圆锥形散热棒上部形成散热板支撑台，用于卡住设置在上端的散热板。
进一步的，所述散热板包括：穿孔而设的多个直径大小不同的散热棒和支持棒通过孔和通过槽；多个散热板支持棒，设置在对应散热型盒体底面的圆锥型散热棒的位置上，而且以两段以上的高度凸出形成，所述散热板支持棒用于支持支撑在所述散热棒的散热板支撑台上的多个散热板的上面，维持所述散热板垂直方向上的预定间隔，同时将所述散热板固定在散热器的散热棒和散热型盒体之间；一对螺钉结合片和螺钉孔，设置在对应所述散热棒中圆柱形散热棒的位置上，用于通过螺钉将散热型盒体自身整体固定在散热体的散热棒上。
进一步的，在所述散热棒中，通过散热型盒体的螺钉孔，并用螺钉结合的两个圆柱形散热棒比其他散热棒高，所述散热型盒体还包括散热棒插入槽，设置在与所述两个圆柱形散热棒接触的所述散热型盒体的底面，用于插入所述散热棒的部分端部，防止所述散热型盒体转动。
进一步的，所述散热板的堆积层数由个发光二极管型模块的容量决定。
进一步的，所述散热器和散热板用轻金属类合金制成，所述轻金属类合金包括，热扩散系数为1.3-1.4(cm2/秒)，导热系数为60-90(W/mK)，密度为1.8±0.3(g/cm3)，熔点为595度，比热为1.02-1.05(J/gK)的镁合金。
而且，构成所述散热器和散热板的轻金属类合金包含镁的铍和钛，硬铝和碳-铝复合材料。
进一步的，所述散热器的本体外部表面和散热型盒体表面以一定间距凸出设置有多个散热凸起，用于增大散热表面积。
进一步的，所述散热型盒体的内部底面凸出形成格栅型的肋，用于加强所述散热棒的强度，同时增加散热面积。
进一步的，构成所述散热型盒体和盖体的传导性/高分子散热树脂材料含有热扩散系数为0.75-0.8(cm2/秒)，导热系数为90-150(W/mK)，密度为1.4±0.2(g/cm3)，熔点为105-160度，比热为1.1±0.4(J/gK)的碳纳米管(CNT)。
进一步的，所述电源供给用转换器是在插入所述散热型盒体的盖体的状态下，通过往电源供给用转换器和盖体之间的缝隙里注入粘合剂或环氧树脂胶粘剂的方式整体固定在所述盖体上。
进一步的，在所述散热型盒体的盖体上面的中央，设置螺纹插头，所述螺纹插头利用有绝缘性和胶粘性的胶整体固定在所述散热型盒体内，给所述散热型盒体内设置的电源供给用转换器提供交流电流，实现所述二极管型照明模块跟一般的灯泡一样螺钉式结合在插座上。
进一步的，所述散热器的周边部，以一定间隔或在各角落设置螺钉孔，所述螺钉孔用于所述散热器插入各种照明器材的模块固定板上的散热器通过孔上后，用螺钉把挂在散热器通过孔的周边部的散热器固定住，或者把一定形状的插头兼通风支持器利用螺钉固定在所述散热器的本体上。
进一步的，设置有多个发光二极管型照明模块的模块固定板上面，固定设置有一定形状的插头兼通风支持器，用于所述整体设置有多个发光二极管型照明模块的模块固定板如同一般灯泡一样，可以以螺钉形式结合在各种照明器材上。
这时，所述插头兼通风支持器包括，螺纹插座，所述螺纹插座用于给电源供给用转换器提供交流电压，同时固定有多个发光二极管型照明模块的模块固定板如一般的灯泡一样，实现螺钉式结合在插座上；通风支持器，在所述螺纹插头的底面一体固定设置有本体，所述本体的周边部以一定间距向下凸出形成多个腿，所述腿上形成螺钉孔，所述螺钉孔用于通过螺钉，与所述散热器的本体上的螺钉槽或者模块固定板的螺钉孔结合。
进一步的，当多个发光二极管型照明模块固定设置在模块固定板上来制作各种照明灯器材时，散热型盒体的两侧底部结合有一定形状的弹性固定器，或者一体凸出形成断面为
Figure BDA0000143283860000071
型的固定器结合件，用于结合光调节装置，来调节发光二极管型照明模块的光照射角度。
这时，所述弹性固定器由钢板弯折成有一定宽度和长度，所述弹性固定器包括，设置有“π”形弹性固定片，当所述弹性固定器以上部平板部为中心，插入所述固定器结合件时，所述弹性固定片弹性挂在所述固定器结合件内侧；还包括板弹簧部，设置在所述平板部的外侧，且所述板弹簧部盖住所述固定器结合件外侧，且底端部一部分呈弯折形状，所述板弹簧部弹性密切贴合模块固定板的内侧一部分位置上，在所述板弹簧的上部设置拆解用工具孔，用于利用拆解工具强行拆解。
或者，所述弹性固定器利用钢线弯折而成，包括弹性钩子，设置在所述弹性固定器上部的内侧，所述弹性钩子插入所述固定器结合件内侧，并弹性挂住；平面部，设置在所述弹性固定器的上部，并包围所述固定器结合件的上面的平面部；所述上部平面部的外侧，向下方弯折设置有一对间距维持部，用于维持所述弹性钩子间的间距；还包括弹簧部，在所述间距维持部的底部，过所述固定器结合件的外侧，且底端部一部分呈弯折形状，并弹性接触模块固定板的内侧一部分位置上。
进一步的，所述光角度调节装置，包括，一对弹性紧固件和支持件、固定板，所述一对弹性紧固件利用一个钢板弯折成“U”型而成，且有一定宽度和长度，所述弹性紧固件底部一体形成有结合器固定部，可以插入所述散热型盒体的固定器结合件，可拆卸的结合在所述散热型盒体的固定器结合件上；所述支持件是由一个钢板弯曲呈
Figure BDA0000143283860000081
形状，且有一定宽度和长度，两端部一体弯曲而成的固定片插入所述弹性连接件的自由端部的缝隙内，并通过螺栓和蝴蝶螺母可调节角度的结合，所述固定板可拆卸的固定在支持件的中央，从而实现LED型照明模块和光角度调节装置可拆卸的固定在如墙的固定器上。
这时，利用所述发光二极管型照明模块制作的各种照明器材包括，投光灯、路灯、保安灯、景观照明灯、房子、畜舍或者工厂用照明灯、台阶照明灯、牌匾间接照明灯灯和射灯等。
(发明效果)
根据本发明提供的LED型照明模块，光效率高，配置面积小，应用于需要高输出量的高输出LED(power LED)的光源，形成散热器和多个散热板，用于辐射由高输出LED产生的热量，所述散热器和在所述散热器多段设置的散热板所述散热器和散热器上多段设置的散热板利用轻金属类合金镁(Mg)合金加工而成，其散热扩散度比铝高1.7倍，将热立体的多阶段的辐射，使用者不但利用它可轻易制作数十至数百瓦的中高输出照明器材，而且通过散热器和多个散热板多阶段实施散热，大幅度提高高输出LED照明模块自身的散热能力，同时，可以降低针对各个LED高输出照明模块的整体大小和体积，实现轻量化，小型化，大幅度降低产品生产成本，特别可以利用LED照明模块制作投光灯、保安灯等比较高输出的照明灯，保留原有支柱或反射罩、外壳，在反射罩或外壳内部设置必要个数的LED型高输出照明模块，获得希望的照明输出，大幅度降低产品生产成本，防止不必要的资源浪费。
同时，本发明的LED型照明模块，在散热器上面直接可拆卸的设置有内置电源供给用转换器的盒体，所述盒体不是用一般合成树脂而成，而是用含有热传导性非常好的碳纳米管管(CNT)的传导性/高分子散热树脂材料通过注塑而成，因此很好的散去所述盒体内的电源供给用转换器产生的热量，同时，通过散热器散出的后剩余的LED残热也能通过盒体辐射，因此可以实现LED型照明模块更廉价，轻而小型。
同时，本发明的LED型照明模块，需要用多个LED型照明模块的大功率照明设备中，如保安灯、路灯、房子或畜舍或工厂用照明，将各个LED型照明模块利用弹性紧固件固定固定在一个模块板上，而在大功率照明装置，如楼梯灯、景观灯、牌匾间接照明灯、射灯等，需要一个LED型照明模块为灯泡形式设置时，在盒体或光透射或扩散板上简单的固定设置螺纹插头或插头兼通风支持器，从而提高LED型照明模块的互换性，满足使用者不同的照明需求，使LED型照明模块可用于各种类型的照明设备中。
附图说明
图1是本发明的发光二极管型照明模块示意图；
图2是本发明的发光二极管型照明模块的分解图；
图3是本发明的散热器盒体结合状态底面示意图；
图4的(a)(b)是本发明的发光二极管型照明模块正面截面图和侧面截面图；
图5是本发明的多个发光二极管型照明模块构成的照明器材相互连接有交流电源线的部分放大正面图；
图6的(a)(b)是本发明的弹性紧固件的一实施方式示意图，并利用它固定发光二极管型照明模块的部分放大正面图；
图7的(a)(b)是本发明的弹性紧固件的另一实施方式的示意图，并利用它固定发光二极管型照明模块的部分放大正面图；
图8是本发明的发光二极管型照明模块上面直接固定螺纹插头的照明器材示意图；
图9是本发明的发光二极管型照明模块上面结合插头兼通风支持器，形成单一照明器材的分解图；
图10是本发明的多个发光二极管型照明模块固定在固定板上，并结合插头兼通风支持器形成高输出照明器材的示意图；
图11是本发明的另一实施方式的发光二极管型照明模块结合光角度调节装置的照明器材分解示意图；
图12是利用本发明的光角度调节装置调节照明器材的广角的状态侧面图；
图13的(a)(b)是利用本发明的发光二极管型照明模块制造的有圆形反射罩的投光灯(如：工厂及高天花板固定灯等)和四角形投光灯(如：运动场或高尔夫球场、港口、舞台照明等)底面图；
图14的(a)(b)是本发明的发光二极管型照明模块作为路灯和保安灯的底面图。
(图标记说明)
1：光透射或扩散板1a：防水环槽1b：超声波熔合凸起1c：基板变形防止棒2：LED基板2a：LED 3：散热器3a：本体3b：LED基板设置槽兼光透射或扩散板设置槽3c：散热棒3d：超声波熔合凸起通过孔3e：螺钉孔3f：散热板支撑台3g：散热凸起3h：螺钉槽4：防水环5：电源供给用转换器6：散热型盒体6a：散热板支持棒6b：螺钉结合片6c：螺钉孔6d：散热棒插入槽6e：肋6f：散热凸起6g：固定器结合件6l：盖体7：防水包装体8：模块固定板8a：散热器通过孔9：散热板9a：散热棒和支持棒通过孔9a：散热棒和支持棒通过槽11：螺纹插头12：插头兼通风支持器12a：螺纹插头12b：通风支持器12b-1：本体12b-2：腿12b-3：螺钉孔13：弹性固定器13a：弹性固定片13d：平板部13c：板簧部13d：工具结合孔13e：弹性钩子13f：平面部13g：间距维持部13h：弹簧部14：光角度调节装置14a：弹性紧固件14b：结合器固定部14c：支持件14c-1：固定片14d：固定板14e：螺栓14f：蝴蝶螺母
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式和效果进行详细的说明。
首先，如图1和2所示，本发明提供了一种LED型照明模块，可以独立作为照明设备，或多个LED型照明模块固定在模块固定板8上，构成不同输出的各种照明器材，其中所述LED型照明模块包括：一个光透射或扩散板1；LED基板2，上面焊接固定多个有规定间隔的LED；散热器3，由轻金属系合金压铸而成；防水环4；多个散热板9，由轻金属系合金制成；散热型盒体6，由传导性/高分子聚合物树脂注塑而成；防水包装体7；电源供给用转换器5。
这时，光传输或扩散板1是由聚碳酸酯(PC)或基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)注塑而成，而且是一个方形或磁盘形状，在所述光传输或扩散板1的上面设置一个防水环槽1a和多个超声波熔合凸起1b，用于光传输或扩散板1整体固定在散热器3的底面时，不用螺钉，而是多个超声波熔合凸起1b通过超声波加热而熔合的方式，如图1的放大图，所述光传输或扩散板1可以传输或扩散自身LED2a产生的光，防止从外部流入的各种异物或雨水。
此外，如果有必要，光传输或扩散板1的内侧中央基板上设置基板变形防止棒1c，当光传输或扩散板1固定在散热器3的底面时，如图4(a)(b)，基板变形防止棒1c支持LED基板2的中央部，防止由于LED2a的产生的热量，用铝制成的LED基板2发生热膨胀，从散热器3的底面向光传输或扩散板1侧凸出变形。
LED基板2上根据需要的发光强度以一定间距的焊接多个LED2a。LED基体2安装在散热器3本体3a底面的LED基板设置槽兼光透射或扩散板设置槽3b上，并通过多个螺钉固定，同时通过设置在散热型盒体6内的电源供给用转换器5获得电源电压，产生必要的光。
同时，不同于传统的用铝制成的散热器，所述散热器3由轻金属类合金压铸而成，热扩散系数比铝高约1.7倍，比重至少低30％。散热器3的本体3a的上面凸出形成多个锥形或圆柱形散热棒3c，底面形成LED基板设置槽兼光传输或扩散板设置槽3b，其周边部或各角落形成多个超声波熔合凸起通过孔3d，所述散热器3与所述LED基板2一同包围光透射或扩散板1的上面，其主要功能是辐射从LED 2a产生的热量。
在这种情况下，所述散热器3上的散热棒3c中，部分圆柱形散热棒3c上设置螺钉孔3e，用于将散热型盒体6通过螺丝可拆卸的固定，部分圆锥形散热棒3c的中间部位设置散热板支撑台3f，用于支撑最下端的散热板9，其他的圆锥形散热棒3c的上部设置散热板支撑台3f，用于支撑位于上端的散热板9。
和散热器3一样，所述散热板9由轻金属类合金制成，并呈现放射性板状，所述散热板上穿孔设置多个直径不同的散热棒和支持棒通过孔9a和通过槽9b，并与所述散热器3的本体3a水平，且多段固定设置，从而散热器3一次辐射的LED的热量进行2-3次辐射。
在这种情况下，构成所述散热器3和散热板9的轻金属类合金是，不同于热扩散系数为0.84(cm2/秒)，导热系数为220-240(W/mK)，密度为2.7(g/cm3)，熔点为600-660(℃)，比热为0.9(J/gK)的铝，而是由包含热扩散系数为1.3-1.4(cm2/秒)，导热系数为60-90(W/mK)，密度为1.8±0.3(g/cm3)，熔点为595度，比热为1.02-1.05(J/gK)的镁的铍和钛，硬铝和碳-铝复合材料中的一个复合材料构成。
这样，当散热器3和辐射板9由包含镁合金或铍和钛，硬铝和碳-铝复合材料的轻金属类合金形成，当由镁合金构成的时，散热器3的密度为1.8±0.3(g/cm3)，比热为1.02-1.05(J/gK)，低于铝合金具有密度2.7(g/cm3)和比热0.9(J/gK)，且热扩散系数为1.3-1.4(cm2/秒)，高于铝具有热扩散系数0.84(cm2/秒)，导热系数为60-90(W/mK)，低于铝具有的导热系数220-240(W/mK)。因此，比起用铝制成的散热器，散热器3利用更小的表面积实现更高的散热性能，而且可以大幅度的降低重量和大小。
再者，在本发明中，当散热器3是由镁合金压铸时，如果有必要，所述散热器3的本体3a外周面，以一定间隔凸出形成多个散热凸起3g，这样，大幅度增加散热表面积，相同散热条件下，散热器3可以降低自身体积，更有利于LED型照明模块的小型化。
进一步的，所述散热板9的设计个数因本发明中LED型照明模块的设计目的或结构，即LED型照明模块的容量的不同而不同。比如，当功耗是8(W)时，只要有设置多个散热棒的散热器3足以充分散热，不用设置散热板9；当功耗为9至10(W)时，只要设置1张散热板9即可；当功耗为10-12(W)时，设置2张散热板9；当功耗是14(W)时，设置三张散热板即可。
因此，在设计LED型照明模块时，针对各种照明器材的容量，选择设置在所述散热器3上的散热板9个数，同时决定所述散热器3的散热棒和散热型盒体6的形状。
进一步的，防水环4由橡胶或硅制成，并插入防水环槽1a，所述防水环槽1a在光传输或扩散板1上面的周边部。所述防水环4密封所述光传输或扩散板1的上面和散热器3本体3a的的底面之间的缝隙，防止从外部流入的包括湿气的雨水和各种异物。
与此同时，如图3所示，所述散热型盒体6由传导性/高分子散热树脂材料注塑加工成方形盒体，并包括一个盖体61。所述散热型盒体6通过螺钉可拆卸的固定在所述散热器3的散热棒3c上部和散热板9的上部，辐射设置在所述盒体内的电源供给用转换器5发生的热量和通过散热器3和散热板9传导的LED2a的残余热量。
再者，在本发明，为了所述散热型盒体6能灵活的固定在散热器3的散热棒3c上，同时为了能完美的固定散热板9，所述散热型盒体6底面设置有多个散热板支持棒6a，所述散热板支持棒6a在对应所述散热型盒体6底面的圆锥形散热棒3c的位置。如图4(a)(b)所示，所述散热板支持棒6a用于支持支撑在所述散热棒3c的散热板支撑台3f上的多个散热板9的上面。这样，所述散热板9垂直方向可以维持预定的间隔，同时固定在散热器3的散热棒3c和散热型盒体6之间。所述散热板支持棒6a以两段以上的高度凸出而成。同时，所述散热型盒体6上，对应所述圆柱形散热棒3c的位置，设置一对螺钉结合片6b和螺钉孔6c，用于通过螺钉将散热型盒体6自身整体固定在散热体3的散热棒3c上。
再者，在本发明所述散热棒3c中，通过散热型盒体6的螺钉孔6c和螺钉结合的两个圆柱形散热棒3c设置的比其他散热棒高。与所述两个圆柱形散热棒3c接触的所述散热型盒体6的底面(有螺钉孔6c的底面)形成散热棒插入槽6d，用于插入所述散热棒3c的端部，使所述散热型盒体6不会旋转，这使得散热型盒体6安装到散热器3时，不会发生旋转，便于安装。
在这种情况下，当所述散热型盒体6的底面薄时，散热效果会降低，且强度也会下降，因此，本发明中，为了保证所述散热型盒体6内部底面的散热板支持棒6a的强度，同时增加散热面积，所述散热型盒体6还设置有格栅形肋6e。
进一步，所述电源供给用转换器5连接到所述散热型盒体6内的盖体61上，给设置在LED基板2上的LED2a的驱动电源。
与此同时，所述散热型盒体6和盖体61是由含有碳纳米管(CNT)的传导性/高分子散热树脂材料注塑而成，所述碳纳米管管(CNT)密度为1.4±0.2(g/cm3)，比热为1.1±0.4(J/gK)，比密度为2.7(g/cm3)，比热为0.9(J/gK)的铝小，并有一个热扩散系数为0.75-0.8(cm2/秒)，是类似于铝具有的热扩散系数0.84(cm2/秒)。因此，与铝制成散热型盒体6相比，更小的表面积和体积下能提高热电子的辐射性能，且碳纳米管(CNT)的传导性/高分子散热树脂材料提供了散热作用，比铝制板材或铁制板材更轻更小，节省成本。
此外，在本发明，所述散热型盒体6用含有碳纳米管(CNT)的传导性/高分子散热树脂材料注塑而成时，如果有必要，在所述散热型盒体6的表面以一定间距设置散热凸起6f，这样可以减小所述散热型盒体6的体积，从而进一步降低LED型照明模块的大小和重量。
进一步的，防水包装体7是由橡胶或硅制成，且以环状设置在所述散热型盒体6的上面开口部周边部和盖体61的底面周边部之间。因此，所述防水包装体7可以防止各种对外材料以及水进入散热型盒体6的内部，大大提高所述电源供给用转换器5的绝热性。
以下列表1是所述铝和铝合金对比镁合金材料、含有碳纳米管(CNT)的传导性/高分子散热树脂材料的一般的物料特性，如热扩散系数、热导率、密度、熔点、比热等，的对比表。
【表1】
Figure BDA0000143283860000151
在这里，热导率是指在物质没有移动的情况下，从高温区域到与之挨着的低温区域传递热量的现象。热传输速率与身体温度梯度(单位长度的温度差)成正比，但变化取决于这种材料。
进一步而言，如上述列表1，一般的材料性能显示的数值，解释它们对材料的散热作用和散热性能起到的影响：热扩散系数越高越好，因为有利于减小散热表面积；导热率也是越高越好，因为电子运动和热接触热所需要的截面面积可以降低；而密度和比热是越低越有利的，因为能下降表面面积、体积和重量的辐射结构(即散热器和散热型盒体)。
进一步，简要说明材料列表1规定的数值，“含碳纳米管的传导性/高分子散热树脂材料”最早是由美国的杜邦公司商业上应用的，然后日本的Denka公司和Unitika公司等，韩国的NEXTEC公司以及EcolGreen等公司开发商用化，目前是受到广泛关注的一种新型材料。“镁合金”已被普遍应用于汽车、自行车、飞机和航空领域，而后，由于合金开发技术和成型加工技术、表面处理技术的发展，大大降低成本了，用于各种要求轻重量的散热结构体上，但是在LED照明领域由于热导率低，使用的较少。
由于“铝”和“铝合金”是常用的散热资料，省略描述。然而，铝合金相比纯铝可以形成各种形状，相反，比热(J/gK)大，热扩散系数(向空气散热)低，体积和重量增加。
“碳-铝复合材料”开发和商业化的公司是美国太空技术公司和日本的AM Technology公司。“碳-铝复合材料”是通过将铝融化浸到碳块内形成的，具有较高的散热性能，但由于价格高，只被高档产品采用。然而，预测价格必大大下降，应用范围也将扩大，因为韩国的POSCO、台湾和中国的少数公司已经开始开发和商用化。
例如，像铜或铁导电体导热特别快，但硫磺、塑料或其它类似的电气绝缘体导热非常缓慢，同时，液体或气体导热慢。这一现象的原因可能是由于传热机理每种材料都是不同的。材料的导热系数是指，稳定传热条件下，1cm厚的材料，两侧表面的温差为1℃，在1秒内，通过1平方厘米面积传递的热量。
一般来说，一种材料的导热性能的变化主要取决于温度，但可能是取决于材料常数。在1853年，G.H.Bidemann和R.Frantz发现这个事实，一个金属的热导率与电导率成一定比例关系，在同样的温度下，其比例与金属的种类无关，有一定的值，这就是所谓的“Bidemann-Frantz定律”。
金属内的热传导是自由电子将热量从一种高温区向低温区以动能形式移动才发生的。因为这个原因，金属的导热率高，导热率与导电率有相互关联。众所周知，当温度变得高，导热率降低，因为自由电子的运动受热震动晶格的影响。与此同时，不具有所述自由电子的绝缘体，通过热量其部分原子和分子震动产生波浪，从表面反射形成一个固定波，固定波的能量均匀的提高内部能量，从而传递热量。
在本发明中，为了减少实现散热作用的散热器3和散热板9的重量、尺寸和生产成本，采用导热率高的镁合金。为了提高热导率的上升效果，热传导通路的截面积比铝合金增加40～60(％)，由于热扩散度好，表面积比铝散热机构降低30～50(％)，为了提高通风性，360度空气可进出，整个模块结构散热作用部分都露在外部。
与此同时，在本发明中，当LED型照明模块单独用为如一般灯泡那种螺钉式结合在插座上，如图8，在所述散热型盒体6的盖体61中央，设置螺纹插头11，所述螺纹插头11利用有绝缘性和胶粘性的胶整体固定在所述散热型盒体6内，这样，不但可以提供所述散热型盒体6内设置的电源供给用转换器5交流电流，也可以跟一般灯泡那种，螺钉式结合在插座上，将LED型照明模块用于楼梯的灯、牌匾间接照明灯、射灯等照明领域。
再者，在本发明中，所述散热器3的本体3a周边部以一定间隔或在各角落设置螺钉槽3h。
也就是，LED型照明模块的散热器3的本体部分插入各种照明器材(例如含有多个LED型照明模块的投光灯、保安灯、景观照明灯、房屋或畜舍，或工厂用照明灯)的模块固定板8上的散热器通过孔8a上，如图5所示，再用螺钉将挂在散热器通过孔8a的周边部的散热器3的本体3a固定住。或者如图9所示，或者在所述散热器3的本体上面以一定间隔在各角落设置螺钉槽3h，再利用螺钉把有一定形状的插头兼通风支持器12固定在散热器3上。
在这种情况下，如图9、10所示，所述插头兼通风支持器12由螺纹插头12a和通风支持器12b构成，所述通风支持器12b用合成树脂和金属制成，所述螺纹插头12a给电源供给用转换器5提供交流电源。单一LED型照明模块或多个LED型照明模块整体固定在模块固定板8上，实现如一般灯泡那种螺钉式结合在插座上。所述通风支持器12b的底面一体固定设置本体12b-1，所述本体12b-1的周边部以一定的间距向下凸出形成多个腿12b-2，所述腿12b-2底端部形成螺钉孔12b-c，用于将所述插头兼通风支持器12用螺钉固定在所述散热器或模块固定板8上。
因此，所述插头兼通风支持器12自身不会给散热器3和散热型盒体6的散热性能产生影响(也就是不会妨碍空气流动)。而且，单一LED型照明模块或多个LED型照明模块整体固定在于模板固定板8上，与一般灯泡一样实现螺钉式结合在插座上。因此，如图9所示，设置有所述插头兼通风支持器12的LED型照明模块以单独照明器材广泛使用于台阶照明灯或牌匾间接照明灯、射灯等照明器材的灯，而且，多个LED型照明模块整体固定在模块固定板8上，如图10或图13(a)(b)所示，应用于需要高输出的照明里，如投光灯、保安灯、景观照明灯、房屋或畜舍、工厂用照明灯。
也就是说，如图9所示，设置有所述插头兼通风支持器12的LED型照明模块以单独照明器材使用于台阶照明灯或牌匾间接照明灯、射灯等照明器材的灯，而且，多个LED型照明模块整体固定在模块固定板8上，如图10所示，应用于需要高输出的照明里，如投光灯、保安灯、景观照明灯、房屋或畜舍、工厂用照明灯。
与此同时，在本发明的散热型盒体6的两侧底部，一体凸出形成断面为
Figure BDA0000143283860000181
型的固定器结合件6g。当多个LED型照明模块整体固定在模块固定板8上，应用于需要高输出的照明里时，如投光灯、保安灯、景观照明灯、房屋或畜舍、工厂用照明灯，如图8(a)(b)和图7(a)(b)，将有一定形状的弹性固定器13固定在固定器结合件6g上，实现LED型照明模块整体固定在模块固定板8上。或者，如11(a)(b)所示，还可以结合光角度调节装置14，用于调节LED照明模块的光照射角度。
在这种情况下，如图6所示，所述弹性固定器由钢板弯折成有一定宽度和长度，所述弹性固定器包括，呈“π”形弹性的固定片13a和平板部13b、弹簧部13c，且一体成型。或者，如图7所示，所述弹性固定器13包括一对弹性钩子13e和平面部13f，一对间距维持部13g和弹簧部13h，且一体成型。
在两种类型的弹性紧固器13中，如图6(a)所示，利用钢板弯折成有一定宽度和长度的弹性固定器13，设置有“π”形弹性固定片13a，当所述弹性固定器13以上部平板部13b为中心，其插入所述固定器结合件6g时，所述弹性固定片13a弹性挂在所述固定器结合件6g内侧，还包括板弹簧部13c，设置在所述平板部13b的外侧，且所述板弹簧部13c盖住所述固定器结合件6g外侧，且底端部一部分呈弯折形状，如图6(b)所示，所述板弹簧部13c弹性密切贴合模块固定板8的内侧一部分位置上，这时，根据需要，在所述板弹簧13c的上部设置拆解用工具孔13d，用于利用拆解工具强行拆解。
利用所述形状的弹性固定器13，把LED型照明模块的散热器3插入模块固定板8的散热器安装孔8a，然后“π”形弹性部分的弹性固定器13a插入所述散热型盒体6两侧的固定器结合件6g的内侧，所述“π”形弹性固定片13a的挂钩弹性挂在固定器结合件6g底面的两侧，同时，所述弹性固定器13的平板部13b外侧的弯曲形成的板弹簧部13c盖住所述固定器结合件6g的外侧，且底端部一部分呈弯折形状，如图6(b)所示，所述板弹簧部13c弹性密切贴合模块固定板8的内侧一部分位置上，也把LED型照明模块固定在模块固定板8上。
进一步的，所述两种实施方式中，如图7(a)所示，利用钢线弯折成有一定宽度和长度的弹性固定器13包括，上部的内侧设置有一对弹性钩子13e，所述弹性钩子插入所述固定器结合件6g内侧，并弹性挂住；平面部，设置在所述弹性固定器的上部，并包围所述固定器结合件的上面的平面部；上部平面部的外侧，向下方弯折设置有一对间距维持部13g，用于维持所述弹性钩子13e间的间距；还包括弹簧部13h，在所述间距维持部13g的底部，过所述固定器结合件6g的外侧，且底端部一部分呈弯折形状，并弹性接触模块固定板8的内侧一部分位置上。
利用所述的钢板弹簧形状的弹性固定器13，把LED型照明模块固定在模块固定板8时，一对弹性钩子13e插入散热型盒体6的固定器结合件6g的内侧，一对弹性钩子13e和固定器结合件6g的底面分别弹性钩住并固定，同时，所述弹性固定器13的平面部的外侧弯折形成的一对间距维持部13g，弹簧部13h的一部分盖住所述固定器结合件6g的外侧，如图7(b)所示，剩余部分弹性密切接触模块固定板8的内侧一部分位置上。因此不但可以将LED型照明模块固定在模块固定板上，而且该操作非常方便。
与此同时，如图11所示，所述光角度调节装置14，包括，一对弹性紧固件14a和支持件14c、固定板14d，所述一对弹性紧固件14a利用一个钢板弯折成“U”型而成，且有一定宽度和长度，所述弹性紧固件14a底部一体形成有结合器固定部14b，可以插入所述散热型盒体6的固定器结合件6g，可拆卸的结合在所述散热型盒体6的固定器结合件6g上。
另外，所述支持件14c是由一个钢板弯曲呈
Figure BDA0000143283860000191
形状，且有一定宽度和长度，两端部一体弯曲而成的固定片14c-1插入所述弹性连接件14a的自由端部的缝隙内，并通过螺栓和蝴蝶螺母14f可调节角度的结合，所述固定板14d可拆卸的固定在支持件14c的中央，从而实现LED型照明模块和光角度调节装置14可拆卸的固定在如墙的固定器上。
这样，如图12所示，所述光角度调节装置14是通过松开设置在一对弹性连接件13a和支持件14c的连接部的蝴蝶螺母14f后，以螺栓14e为铰链，所述LED型照明模块可以按照需要的角度调节，调节完毕后再拧紧蝴蝶螺母14f来固定。因此，本发明的LED型照明模块可以应用在牌匾照明灯或景观照明灯上。
与此同时，图13a是利用本发明的LED型照明模块制作的有圆形反射罩的工厂和高天花板用的投光灯的底面图；图13b是利用本发明的LED型照明模块制作的有方形投光灯底面图，如运动场、高尔夫球场、港口或舞台照明灯灯。
进一步的，如图14(a)是本发明的LED型照明模块设计成180w级路灯的实施方式；图14(b)是本发明的LED型照明模块设计成100w级保安灯的实施方式。
本发明并不限于所述的特定实施方式上。在不超过本发明权利要求保护范围的前提下，任何人利用本领域通常的技术对其进行的多种变化都在本发明的权利范围内。

Claims (12)

1.一种发光二极管型照明模块，其特征在于，单独实现照明灯功能，或者多个固定在有一定面积的模块固定板上，用于形成满足所需输出的各种照明灯器材，包括，
光透射或扩散板，通过超声波熔合固定在散热器底面，用于透射或扩散LED们产生的光，阻断从外部流入的各种异物和雨水流入；
LED基板，通过螺钉固定在散热器底面，被电源供给用转换器控制，产生照明必要的光；
散热器，所述散热器本体上面通过压铸一体凸出形成多个散热棒，底面具有LED基板设置槽兼光透射或扩散板设置槽，所述本体由轻金属类合金制成，便于所述本体上设置多个超声波熔合凸起通过孔，所述散热器用于一次辐射发光二极管产生的热量；
防水环，用于维持所述光透射或扩散板和散热器间的气密；
散热板，通过轻金属类合金制成，并呈放射性板体形状，所述散热板与所述散热器本体呈水平，而且多段固定设置在所述散热棒中间部之间，用于二次以上释放发光二极管产生的热量；
散热型盒体，为了构成具有盖体的四角盒体形状，所述散热型盒体用传导性/高分子散热树脂材料注塑而成，通过螺钉可拆卸的固定设置在所述散热器的散热棒上部和所述散热板上部，用于辐射设置在所述散热型盒体内部的电源供给用转换器产生的热量和通过所述散热器和散热板传来的LED的一部分余热；
防水包装体，设置在所述散热型盒体的上面开口部周边部和盖体的底面之间，用于阻挡包括湿气的各种异物从外部流入散热型盒体内；
电源供给用转换器，收容在所述散热型盒体内，用于给设置在LED基板上的LED的驱动提供必要的电源电压。
2.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，所述光透射或扩散板是用聚碳酸酯(PC)或丙烯酸系的聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)注塑而成。
3.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，所述光透射或扩散板内侧中央凸出形成有基板变形防止棒，用于防止由于发光二极管产生热，由铝制成的LED基板热膨胀，向所述散热器底面的光透射或扩散板侧凸出变形。
4.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，所述散热器的散热棒为圆柱形或圆锥形，圆柱形散热棒上形成螺钉孔，用于利用螺钉可拆卸的固定散热型盒体，圆锥型散热棒中一部分散热棒中间部形成散热板支撑台，用于卡住所述散热板中最下端的散热板，其他圆锥形散热棒上部形成散热板支撑台，用于卡住设置在上端的散热板。
5.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，所述散热板包括：
穿孔而设的多个散热棒和支持棒通过孔和通过槽；
多个散热板支持棒，设置在对应散热型盒体底面的圆锥型散热棒的位置上，而且以两段以上的高度凸出形成，所述散热板支持棒用于支持支撑在所述散热棒的散热板支撑台上的多个散热板的上面，维持所述散热板垂直方向上的预定间隔，同时将所述散热板固定在散热器的散热棒和散热型盒体之间；
一对螺钉结合片和螺钉孔，设置在对应所述散热棒中圆柱形散热棒的位置上，用于通过螺钉将散热型盒体自身整体固定在散热体的散热棒上。
6.根据权利要求5所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，在所述散热棒中，通过散热型盒体的螺钉孔，并用螺钉结合的两个圆柱形散热棒比其他散热棒高，所述散热型盒体还包括散热棒插入槽，设置在与所述两个圆柱形散热棒接触的所述散热型盒体的底面，用于插入所述散热棒的部分端部，防止所述散热型盒体转动。
7.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，所述散热器和散热板用轻金属类合金制成，所述轻金属类合金包括，热扩散系数为1.3-1.4cm2/秒，导热系数为60-90W/mK，密度为1.8±0.3g/cm3，熔点为595度，比热为1.02-1.05J/gK的镁合金。
8.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，构成所述散热型盒体和盖体的传导性/高分子散热树脂材料含有热扩散系数为0.75-0.8cm2/秒，导热系数为90-150W/mK，密度为1.4±0.2g/cm3，熔点为105-160度，比热为1.1±0.4J/gK的碳纳米管(CNT)。
9.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，在所述散热型盒体的盖体上面的中央，设置螺纹插头，所述螺纹插头利用有绝缘性和胶粘性的胶整体固定在所述散热型盒体内，给所述散热型盒体内设置的电源供给用转换器提供交流电流，实现所述二极管型照明模块跟一般的灯泡一样螺钉式结合在插座上。
10.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，所述散热器的周边部，以一定间隔或在各角落设置螺钉孔，所述螺钉孔用于所述散热器插入各种照明器材的模块固定板上的散热器通过孔上后，用螺钉把挂在散热器通过孔的周边部的散热器固定住，或者把一定形状的插头兼通风支持器利用螺钉固定在所述散热器的本体上。
11.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，设置有多个发光二极管型照明模块的模块固定板上面，固定设置有一定形状的插头兼通风支持器，用于所述整体设置有多个发光二极管型照明模块的模块固定板如同一般灯泡一样，以便以螺钉形式结合在各种照明器材上。
12.根据权利要求1所述的发光二极管型照明模块，其特征在于，当多个发光二极管型照明模块固定设置在模块固定板上来制作各种照明灯器材时，散热型盒体的两侧底部结合有一定形状的弹性固定器，或者一体凸出形成断面为
Figure FDA0000143283850000031
型的固定器结合件，用于结合光调节装置调节发光二极管型照明模块的光照射角度。
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