CN109323147A - 一种均匀照度的高寿命led照明光源 - Google Patents

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Abstract

本发明属于LED光源系统领域，具体涉及一种满足城市条件下均匀照度同时能够进一步提高光源寿命的均匀照度的高寿命LED照明光源。本发明由LED芯片阵列1、光源支架平板2、PCB板3、LED芯片微透镜4、照明光源透镜5组成，所述的LED芯片阵列由若干LED芯片按照规律均匀分布安装在光源支架平板上，LED芯片阵列的阴极和阳极与光源支架平板背面的PCB板连接。本发明的通路将风扇设计在照明光源透镜的两侧，同时在光源支架平板和盖板上设置有通孔，支架平板背面安装有风扇，形成了比较系统的降温通风通道，该设计与其他通道不同的是，进风首先从两侧进入芯片所在位置，然后进入PCB板，最后从盖体吹出，保证了经过芯片的空气温度是最低的，首先保证了芯片的使用效率。

Description

一种均匀照度的高寿命LED照明光源
技术领域
本发明属于LED光源系统领域，具体涉及一种满足城市条件下均匀照度同时能够进一步提高光源寿命的均匀照度的高寿命LED照明光源。
背景技术
随着全球经济的飞速发展，能源储量不足和环境污染问题变得更加突出，低碳经济发展已成为全球共识。近些年来全球对于淘汰低效能照明产品的反应不断提高，部分国家已经做出了表率，如欧美、加拿大、美国等已经取消了白炽灯的使用，用环保的节能灯替代。国内也做出了相应决定，在未来5年内逐步取消白炽灯的使用。在照明产品中，LED作为绿色照明光源，具有寿命长、体积小、直流无频闪、低碳、高效节能、稳定、环保等诸多优点，被公认为目前最具有前景的照明产业。LED属于电致发光器件，由III-V族化合物，如砷化镓、氮化镓、磷化镓、磷砷化镓、氮化铝镓铟等半导体制成，核心为PN结。当正向偏压施加到PN结时，PN结的势垒降低，P区和N区的多数载流子向对方扩散，由于电子比空穴的迁移率大得多，构成对P区的少数载流子注入，导带的电子跃迁到价带与空穴相复合并发光。与传统光源相比不但具有较高的光电转换效率、快速的响应速度和良好的显色牲，还具有污染小、寿命长、易控制等优点，近年来的市场渗透率已达到20-30％。但是，作为一种新型的照明光源，大功率LED光源从芯片制备到封装和光源制造仍存在许多问题；
首先，大功率LED的光效有较大的提升空间。LED内部PN结处量子阱的光电转换效率接近100％，但由于外延层和衬底的折射率远高于空气折射率，大部分光线将在材料界面产生全反射无法逸出，造成LED的光提取效率较低。在LED芯片外部设计微透镜阵列是有效提高LED光提取效率的一种有效方式。同时LED为朗伯光源，光源的光强呈余弦分布，照度分布从中心往外的光强是递减的，易产生眩光，且照明光斑达不到理想光斑，出光光型和能量分布难以适应多数照明场合的需要，因此需要对LED进行二次光学设计实现光源特定的功能性照明需求。再次，LED芯片未出射光线最终转换成热能，由于LED芯片的体积很小，这就会产生极高的体生热率并导致结温上升。光源散热性能的好坏至关重要，LED结温上升会导致发光效率降低，发光波长和色温产生变化，影响正向电压和注入电流，并造成寿命急剧下降，需要对大功率LED光源的系统级散热结构进行优化，因此为使LED真正发挥其优点，实现高质量的照明效果，需对其中的技术问题进行进一步的分析和优化设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种满足城市条件下均匀照度要求，同时能够进一步提高光源寿命的均匀照度的高寿命LED照明光源。
一种均匀照度的高寿命LED照明光源，由LED芯片阵列1、光源支架平板2、PCB板3、LED芯片微透镜4、照明光源透镜5组成，所述的LED芯片阵列由若干LED芯片按照规律均匀分布安装在光源支架平板上，LED芯片阵列的阴极和阳极与光源支架平板背面的PCB板连接，所述的PCB板上集成有电源控制电路、钳位保护电路、功率因数校正电路、EMI滤波电路、输出电路和反馈电路，PCB板背面设置有盖板6，盖板将PCB板扣合在光源支架平板上，所述的盖板背面还安装有翅片管9；每个LED芯片上设置有LED芯片微透镜，光源支架平板上扣合有照明光源透镜10；所述的光源支架平板上相邻两个LED芯片之间设有通气孔11，照明光源透镜内部位于光源支架平板的两侧位置均匀安装有两排散热风扇12，所述的光源支架平板背面也安装有风扇13，所述的两排散热风扇总体流量与照明光源透镜内部空气温度的关系满足：
其中ω1为照明光源透镜处风扇流速，ω2为光源支架平板处风扇流速，C2为光源支架平板处定压比热容，C1为照明光源透镜处定压比热容，t2为光源支架平板处的温度，t1为照明光源透镜处的温度，t2＜56℃，t′为该照明光源的标准工作温度。
所述的翅片管为圆形翅片管，所述翅片管的参数设置为：
其中xo为翅片管内径，xj为翅片管外径，r为翅片管整体板材热传导率，Ro为翅片管内每米表面积，Rj为翅片管外每米表面积，R2为翅片管所挂翅片的每米表面积，R1为翅片管未挂翅片的每米管表面积，δ2为翅片的换热效率，IO为翅片管内传热系数，Ij为翅片管外管基准传热系数，IO为管内流体换热系数，Ij为管外流体换热系数，eo为管内流体热阻，λj为管外流体热阻，t0为照明光源使用地的年平均温度。
所述的光源支架平板为氧化铅陶瓷板，LED芯片通过玻璃基层14封装在光源支架平板上，玻璃基层内壁镀有锡金共晶合金内膜，LED芯片微透镜为封装在玻璃基层上的聚二甲基硅氧烷透镜。
所述的LED芯片阵列的实际温度等于光源支架平板处的温度t2，
t2＝t1+N·Ph·Rt·T，
Rt为LED芯片阵列到PCB板的总热阻，Ph为LED芯片产生的热量，N为LED芯片个数，T为LED芯片工作时间；
Rj为LED芯片到LED芯片与PCB板连接点之间的热阻，Rs为PCB板热阻与翅片管热阻之和，Ra为LED芯片与PCB板连接点到PCB板之间的热阻，N为LED芯片个数，ω为芯片的光电转换效率平均值，Pp为单个芯片的电功率。
所述的LED芯片阵列以菱形为基本阵列单位，在每个角的位置设置一个LED芯片，基本阵列单位长对角线上两个LED芯片的距离为D，短对角线上两个LED芯片的距离为d，LED芯片阵列所在平面到照明光源透镜最高点的距离为S，满足：
所述的LED芯片采用并联的方式焊接在PCB板上。
所述的LED芯片之间通气孔的面积为St，光源支架平板的总面积为S0，则
Nt为气孔数量，所述的气孔为椭圆形，以气孔的中心为原点，其形状满足：
其长轴为b，短轴为a，x、y为气孔边缘在坐标轴上的坐标，
所述的LED芯片微透镜采用圆形光斑透镜和环形光斑透镜形式组合设置而成，其中相邻的两个LED芯片采用不同的透镜形式。
所述的LED芯片微透镜与玻璃基板的接触角为θ，
r1为玻璃基板和空气之间的表面张力系数，r2为透镜和玻璃基板之间的表面张力系数，r3为透镜和空气之间的表面张力系数；
rx＝r0(1-Tr)n，x＝1、2、3，
n＝1.25，为普适值，r0为物质参数，通过REFPROP数据库查询，
所述的照明光源透镜与水平方向的接触角等于θ。
本发明的有益效果在于：本发明的通路将风扇设计在照明光源透镜的两侧，同时在光源支架平板和盖板上设置有通孔，支架平板背面安装有风扇，形成了比较系统的降温通风通道，该设计与其他通道不同的是，进风首先从两侧进入芯片所在位置，然后进入PCB板，最后从盖体吹出，这样保证了经过芯片的空气温度是最低的，首先保证了芯片的使用效率。最重要的，本发明设定了两组风扇的转速关系，通过该关系的设定保证了空气的顺畅流通，不会出现一组风扇导入空气，但由于通风通道不顺畅，空气入场率底的问题。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为本发明背板结构示意图；
图3为本发明LED芯片结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明做进一步描述。
本发明涉及的是一种均匀照度的高寿命LED照明光源，该光源可以用于各种开放式或者封闭式的环境使用，用于照明由LED芯片阵列、光源支架平板、PCB板、LED芯片微透镜、照明光源透镜组成，所述的LED芯片阵列由若干LED芯片按照规律均匀分布安装在光源支架平板上，LED芯片阵列的阴极和阳极与光源支架平板背面的PCB板连接，所述的PCB板上集成有电源控制电路、钳位保护电路、功率因数校正电路、EMI滤波电路、输出电路和反馈电路，由于上述电路是PCB板的基本电路模式，且市场上能够实现控制LED芯片阵列的电路较为成熟，通过现有文献和产品的查询检索可以得到一系列的电路设计和结构，而该内容也不是本发明的实质和重点，因此在这里不做进一步详细的说明。
本发明的照明光源和传统结构大致相似，PCB板背面设置有盖板，盖板将PCB板扣合在光源支架平板上，这样照明光源透镜、盖板配合PCB板将LED芯片阵列封装在一个密闭空间中，本发明的与传统结构相区别的地方在于：所述的盖板背面还安装有翅片管，背板的侧面设置有通风孔；每个LED芯片上设置有LED芯片微透镜，光源支架平板上扣合有照明光源透镜；所述的光源支架平板上相邻两个LED芯片之间设有通气孔，照明光源透镜内部位于光源支架平板的两侧位置均匀安装有两排散热风扇，所述的光源支架平板背面也安装有风扇，所述的两排散热风扇总体流量与照明光源透镜内部空气温度的关系满足：
其中ω1为照明光源透镜处风扇流速，ω2为光源支架平板处风扇流速，C2为光源支架平板处定压比热容，C1为照明光源透镜处定压比热容，t2为光源支架平板处的温度，t1为照明光源透镜处的温度，t2＜56℃，t′为该照明光源的标准工作温度。为了满足光源对于LED的需求，LED的功率和发光效率都在不断提高，LED在施加正向电压时破坏PN的载流子动态平衡，使得P区产生电子的少子注入而跃迁发光。外加的电能，一部分让电子空穴对福射复合产生光能，但大多数光线无法出射而变成热能，剩余的则产生无辐射复合的晶格震荡转化为热能。因此输入功率的70-80％以热能的形式散发，光电转换效率只有不到30％。LED芯片的表面积较小，且为了满足照明的需求，大功率LED照明光源往往要求多个LED组合而成，导致密集排列的芯片发热密度极高。在大功率LED中，散热是个大问题，若产生的热量无法及时导出，大功率LED芯片的温度会急速上升并严重影响其性能。具体来说，发热会导致降低器件的发光效率；导致主波长和色温的变化；降低芯片的寿命和加速封装失效。因此如何解决LED照明光源的降温问题是未来该领域的一大创新重点。本发明首先创造性的设计了外环境气流冷却通路，传统的LED照明光源很少有为芯片降温特意设置通风通路，即使有个别设计添加了风扇，其大致功能主要可以归纳为两点：1.将光源中聚集的热空气导出到灯具外；2.象征性导入冷空气，体现了貌似有冷空气导入的假象。但是上述设计存在的问题在于：单纯的导出热空气，而不设计冷空气的流入实际上是一种“假”的导出，真正的热量会一直聚集在PCB板和芯片上，效果不佳。本发明的通路将风扇设计在照明光源透镜的两侧，同时在光源支架平板和盖板上设置有通孔，支架平板背面安装有风扇，形成了比较系统的降温通风通道，该设计与其他通道不同的是，进风首先从两侧进入芯片所在位置，然后进入PCB板，最后从盖体吹出，这样保证了经过芯片的空气温度是最低的，首先保证了芯片的使用效率。最重要的，本发明设定了两组风扇的转速关系，通过该关系的设定保证了空气的顺畅流通，不会出现一组风扇导入空气，但由于通风通道不顺畅，空气入场率底的问题。
同时，为了进一步降低本发明结构的整体温度，在盖板处设计了所述的翅片管为圆形翅片管，所述翅片管的参数设置为：
其中xo为翅片管内径，xj为翅片管外径，r为翅片管整体板材热传导率，Ro为翅片管内每米表面积，Rj为翅片管外每米表面积，R2为翅片管所挂翅片的每米表面积，R1为翅片管未挂翅片的每米管表面积，δ2为翅片的换热效率，IO为翅片管内传热系数，Ij为翅片管外管基准传热系数，IO为管内流体换热系数，Ij为管外流体换热系数，eo为管内流体热阻，λj为管外流体热阻，t0为照明光源使用地的年平均温度。该翅片管是根据所述照明光源的设定温度设计的，由于不同地区、不同海拔和不同季节的影响，使用本发明的翅片管的参数可以满足照明光源的基本降温需求，传统的降温翅片管大多为过渡设计，即使用的管材和粗细过于冗余，浪费成本、电能的同时还无助于降温效果。
进一步的，将本发明的部分材料设计为：所述的光源支架平板为氧化铅陶瓷板，LED芯片通过玻璃基层封装在光源支架平板上，玻璃基层内壁镀有锡金共晶合金内膜，LED芯片微透镜为封装在玻璃基层上的聚二甲基硅氧烷透镜。
进一步的，在设计LED芯片的阵列排布时要求所述的LED芯片阵列的实际温度等于光源支架平板处的温度t2，
t2＝t1+N·Ph·Rt·T，
Rt为LED芯片阵列到PCB板的总热阻，Ph为LED芯片产生的热量，N为LED芯片个数，T为LED芯片工作时间；
Rj为LED芯片到LED芯片与PCB板连接点之间的热阻，Rs为PCB板热阻与翅片管热阻之和，Ra为LED芯片与PCB板连接点到PCB板之间的热阻，N为LED芯片个数，ω为芯片的光电转换效率平均值，Pp为单个芯片的电功率。改参数是对LED芯片的热阻进行设计，因为上述的通风通路和翅片管只有在LED芯片满足上述关系时效率最好，例如芯片总热阻高于本发明的设计值，通路和翅片管将不能够满足保证LED芯片的正常工作温度，LED芯片的衰减将大幅提速。
进一步的，所述的LED芯片阵列以菱形为基本阵列单位，在每个角的位置设置一个LED芯片，基本阵列单位长对角线上两个LED芯片的距离为D，短对角线上两个LED芯片的距离为d，LED芯片阵列所在平面到照明光源透镜最高点的距离为S，满足：
该设计是为了满足空气通路在照明光源透镜内有较大的空间灌入，进行换热而设计的。
进一步的，为了满足LED芯片的工作效率，所述的LED芯片采用并联的方式焊接在PCB板上。
此外，为了满足LED芯片的光源支架平板和盖板的通风顺畅，所述的LED芯片之间通气孔的面积为St，光源支架平板的总面积为S0，则
Nt为气孔数量，所述的气孔为椭圆形，以气孔的中心为原点，其形状满足：
其长轴为b，短轴为a，x、y为气孔边缘在坐标轴上的坐标，
进一步的，通过设置LED芯片微透镜的接触角，我们能够使LED的出射光更多的透射出PN结，经过实验验证，该结构可以使光透射率提高12％，该值虽然看似较小，实际上是很大的改进，通过实验我们发现，其总体热量释放能够降低13-15％。所述的LED芯片微透镜采用圆形光斑透镜和环形光斑透镜形式组合设置而成，其中相邻的两个LED芯片采用不同的透镜形式。这样能够使本发明光源的照度更加均匀，避免了传统LED芯片中心亮两边暗的照明弱点。
所述的LED芯片微透镜与玻璃基板的接触角为θ，
r1为玻璃基板和空气之间的表面张力系数，r2为透镜和玻璃基板之间的表面张力系数，r3为透镜和空气之间的表面张力系数；
rx＝r0(1-Tr)n，x＝1、2、3，
n＝1.25，为普适值，r0为物质参数，通过REFPROP数据库查询，
最后，为了配合LED芯片微透镜，将所述的照明光源透镜与水平方向的接触角设计等于θ。
需要说明的是，虽然上述实施例已经详细描述了本发明的结构，但本发明并不限于上述实施例，凡是本领域技术人员从上述实施例中不经过创造性劳动就可以想到的替换结构，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种均匀照度的高寿命LED照明光源，由LED芯片阵列、光源支架平板、PCB板、LED芯片微透镜、照明光源透镜组成，所述的LED芯片阵列由若干LED芯片按照规律均匀分布安装在光源支架平板上，LED芯片阵列的阴极和阳极与光源支架平板背面的PCB板连接，所述的PCB板上集成有电源控制电路、钳位保护电路、功率因数校正电路、EMI滤波电路、输出电路和反馈电路，PCB板背面设置有盖板，盖板将PCB板扣合在光源支架平板上，其特征在于：所述的盖板背面还安装有翅片管，背板的侧面设置有通风孔；每个LED芯片上设置有LED芯片微透镜，光源支架平板上扣合有照明光源透镜；所述的光源支架平板上相邻两个LED芯片之间设有通气孔，照明光源透镜内部位于光源支架平板的两侧位置均匀安装有两排散热风扇，所述的光源支架平板背面也安装有风扇，所述的两排散热风扇总体流量与照明光源透镜内部空气温度的关系满足：
其中ω1为照明光源透镜处风扇流速，ω2为光源支架平板处风扇流速，C2为光源支架平板处定压比热容，C1为照明光源透镜处定压比热容，t2为光源支架平板处的温度，t1为照明光源透镜处的温度，t2＜56℃，t′为该照明光源的标准工作温度。
2.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的翅片管为圆形翅片管，所述翅片管的参数设置为：
其中xo为翅片管内径，xj为翅片管外径，r为翅片管整体板材热传导率，Ro为翅片管内每米表面积，Rj为翅片管外每米表面积，R2为翅片管所挂翅片的每米表面积，R1为翅片管未挂翅片的每米管表面积，δ2为翅片的换热效率，IO为翅片管内传热系数，Ij为翅片管外管基准传热系数，IO为管内流体换热系数，Ij为管外流体换热系数，eo为管内流体热阻，λj为管外流体热阻，t0为照明光源使用地的年平均温度。
3.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的光源支架平板为氧化铅陶瓷板，LED芯片通过玻璃基层封装在光源支架平板上，玻璃基层内壁镀有锡金共晶合金内膜，LED芯片微透镜为封装在玻璃基层上的聚二甲基硅氧烷透镜。
4.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的LED芯片阵列的实际温度等于光源支架平板处的温度t2，
t2＝t1+N·Ph·Rt·T，
Rt为LED芯片阵列到PCB板的总热阻，Ph为LED芯片产生的热量，N为LED芯片个数，T为LED芯片工作时间；
Rj为LED芯片到LED芯片与PCB板连接点之间的热阻，Rs为PCB板热阻与翅片管热阻之和，Ra为LED芯片与PCB板连接点到PCB板之间的热阻，N为LED芯片个数，ω为芯片的光电转换效率平均值，Pp为单个芯片的电功率。
5.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的LED芯片阵列以菱形为基本阵列单位，在每个角的位置设置一个LED芯片，基本阵列单位长对角线上两个LED芯片的距离为D，短对角线上两个LED芯片的距离为d，LED芯片阵列所在平面到照明光源透镜最高点的距离为S，满足：
6.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的LED芯片采用并联的方式焊接在PCB板上。
7.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的LED芯片之间通气孔的面积为St，光源支架平板的总面积为S0，则
Nt为气孔数量，所述的气孔为椭圆形，以气孔的中心为原点，其形状满足：
其长轴为b，短轴为a，x、y为气孔边缘在坐标轴上的坐标，
8.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的LED芯片微透镜采用圆形光斑透镜和环形光斑透镜形式组合设置而成，其中相邻的两个LED芯片采用不同的透镜形式。
9.根据权利要求1所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的LED芯片微透镜的接触角为θ，
r1为玻璃基板和空气之间的表面张力系数，r2为透镜和玻璃基板之间的表面张力系数，r3为透镜和空气之间的表面张力系数；
rx＝r0(1一Tr)n，x＝1、2、3，
n＝1.25，为普适值，r0为物质参数，通过REFPROP数据库查询，
10.根据权利要求9所述的一种均匀照度的高寿命LED照明光源，其特征在于：所述的照明光源透镜与水平方向的接触角等于θ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112664880A (zh) * 2020-12-28 2021-04-16 安徽明威照明器材有限公司 一种便于拆装维修的景观灯

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2851842Y (zh) * 2005-12-07 2006-12-27 江苏江旭电子有限公司 Led照明装置
CN202150487U (zh) * 2011-06-25 2012-02-22 佛山市利升光电有限公司 一种led散热器
EP2623859A1 (en) * 2012-01-09 2013-08-07 Tai-Her Yang Electric luminous body having heat dissipater with axial and radial air aperture
CN103867913A (zh) * 2012-12-10 2014-06-18 西安君协光电科技有限公司 Led灯具
CN204313044U (zh) * 2014-12-01 2015-05-06 东莞勤上光电股份有限公司 一种散热器及具有该散热器的led灯具
CN105276552A (zh) * 2014-07-18 2016-01-27 豪雅冠得股份有限公司 光照射装置
CN205430717U (zh) * 2015-10-23 2016-08-03 西宁月光太阳能科技有限公司 一种高效白光led驱动系统
CN106195653A (zh) * 2016-07-03 2016-12-07 彭曙光 多功能智能led灯
CN106369331A (zh) * 2015-08-28 2017-02-01 中山诺顿科研技术服务有限公司 一种带散热器的led灯
CN106939972A (zh) * 2017-05-10 2017-07-11 胡玲 一种装卸方便的led灯机构

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2851842Y (zh) * 2005-12-07 2006-12-27 江苏江旭电子有限公司 Led照明装置
CN202150487U (zh) * 2011-06-25 2012-02-22 佛山市利升光电有限公司 一种led散热器
EP2623859A1 (en) * 2012-01-09 2013-08-07 Tai-Her Yang Electric luminous body having heat dissipater with axial and radial air aperture
CN103867913A (zh) * 2012-12-10 2014-06-18 西安君协光电科技有限公司 Led灯具
CN105276552A (zh) * 2014-07-18 2016-01-27 豪雅冠得股份有限公司 光照射装置
CN204313044U (zh) * 2014-12-01 2015-05-06 东莞勤上光电股份有限公司 一种散热器及具有该散热器的led灯具
CN106369331A (zh) * 2015-08-28 2017-02-01 中山诺顿科研技术服务有限公司 一种带散热器的led灯
CN106439511A (zh) * 2015-08-28 2017-02-22 中山诺顿科研技术服务有限公司 一种散热型led灯具
CN205430717U (zh) * 2015-10-23 2016-08-03 西宁月光太阳能科技有限公司 一种高效白光led驱动系统
CN106195653A (zh) * 2016-07-03 2016-12-07 彭曙光 多功能智能led灯
CN106939972A (zh) * 2017-05-10 2017-07-11 胡玲 一种装卸方便的led灯机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
程婷: "大功率白光LED照明器件中散热问题的研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112664880A (zh) * 2020-12-28 2021-04-16 安徽明威照明器材有限公司 一种便于拆装维修的景观灯

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