CN209433749U - 一种透明led玻璃显示屏 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光电显示技术领域，提供了一种透明LED玻璃显示屏，包括透明材料层和导电玻璃层，所述的导电玻璃层靠近透明材料层的一侧上设置有多条电路，所述的每条电路上均设置有多个LED灯，所述的电路在导电玻璃层的边缘处设有接线装置，所述的接线装置用于连接控制器和电源，所述透明材料层和导电玻璃层之间设置有用于连接透明材料层和导电玻璃层的粘结层，所述LED灯封装在粘结层中。本实用新型的透明LED玻璃显示屏既能有视频显示效果，还有良好的通透性和良好的视野，在安全性上完全满足幕墙玻璃的技术规范要求，是对现有幕墙玻璃的一个升级，并且也为广告传媒业提供一种新媒体，也为亮化工程提供一种崭新的产品。
Description
技术领域
本实用新型属于光电显示技术领域，涉及玻璃显示屏，特别涉及一种透明LED玻璃显示屏。
背景技术
常规的LED显示屏具有较高的分辨率，也可以拼接成大幅面，并得到了广泛的应用。但在结构上十分庞大，通常与所安装的建筑物的风格不能有良好的协调，显得比较突兀，且是不透明的，严重地影响了建筑物的采光，也完全隔断了从建筑物向外眺望的视野。
为克服常规的LED显示屏的上述缺点，不少企业推出了具有透明效果的透明LED显示屏产品。这些产品大致上有如下几种：
一类是如图1所示LED格栅屏：将常规的PCB裁切成条形PCB板101，把电路蚀刻在PCB平面上，在其纵向切面焊接面发光的平面LED灯102，或是在其纵向平面焊接侧发光的凸起LED灯103。将上述的焊有LED灯的条形PCB板101按一定的间距垂直排列，进行机械固定和电气连接，形成格栅状，将其安装在透明玻璃201的后面，或是夹在两块透明玻璃201之间，如图2所示，形成一个貌似一体的LED透明显示屏。如CN206148085，CN206487033、CN204884455、CN204045153、CN203950510、CN105096759等专利所表述。这类显示屏存在的问题是，在纵向LED的排列间距可以比较小，以LED的外形尺寸为极限，但形成格栅状后两条PCB的间距必须大于组装后PCB板外形尺寸的厚度，否则就没通透度可言。这种显示屏的横向和垂直向的LED发光点的间距通常是不相等的，所以横向和垂直方向的分辨率也是不一致的，还必须通过驱动软件做调整，否则图形还会失真。
另外，这种显示屏的驱动集成电路104和平面LED灯102或凸起LED灯103都安装在条形PCB板101上，所以条形PCB板101必须要有一定的宽度，通常约有10mm，当这些条形PCB板101组成格栅状后，就导致其观察的视野只有在平视的情况下，也就是在观察者202身高的范围内才有良好的视野，在其他情况下视野就因视角的不同而变化，直至完全遮挡视野。如图2，假设：
条形PCB板101的宽度为w，条形PCB板101的格栅间距为h，则人的视角为：
2α＝2tg-1h/w
当视角大于2α时，视野将被条形PCB板101完全遮挡。当格栅间距减小，其视角也随之减小，视野范围也减小；如观察者202离格栅的距离为L时，视野范围为H，当观察者202离格栅的距离为L'时，视野范围为H'，且L'>L时，H'>H，即离格栅屏越远视野范围就越大。所以，这种方案的显示屏有一定的通透度，即透光性，但可视视野范围比较窄。
另外，这种显示屏是裸露在空气中，如果是安装在透明玻璃后的其防护等级为IP00，没有任何防护，如果是安装在两块玻璃之间的其防护等级不会优于IP30。所以这类显示屏的接触保护和外来物保护等级是无防护或防护等级很低，且没有任何防水性能。因此，不能用于户外的安装使用，并且也只能用于室内环境良好、不容易触碰的场合。
另一类是在玻璃表面做透明导电膜的显示屏。通常在玻璃表面溅射电镀ITO透明导电膜，即掺锡氧化铟(Indium Tin Oxide)膜。通过激光蚀刻工艺，在ITO膜上蚀刻出电路，将LED灯用导电胶粘接在蚀刻出的电路上，再敷上钢化玻璃，并在中间灌胶，从而形成一体的LED透明玻璃显示屏。这类显示屏的最大优点是通透性好，仅在贴有LED灯处不通透，通常LED灯的外形尺寸仅为3*3mm-5*5mm。如KR20180011946、CN206649851、CN107481631A、CN205016212U专利。也因为电路是蚀刻在玻璃表面的，夹在中间的LED灯和灌胶后的胶层厚度仅为1.5-2.5mm，因此可视视野比较大。但这类显示屏存在三个问题：
其一，ITO透明导电膜的方阻比较大，通常为数十至数百欧姆量级(101Ω-102Ω)，并且透明度与方阻成正比关系，即透明度越高，方阻值越大。因此导致这类显示屏的工作电压比较高，通常需要48VDC以上的电压，大部分的电压都压降在ITO膜上，而LED正向压降Vf仅为2.7-3.3V，只占很小一部分，ITO膜上的电能转换为大量的发热量，效率很低。
其二，由于ITO膜的方阻比较大，必须加宽ITO膜电路的宽度，使得LED的间距不可能做小，通常LED的间距不能低于30mm。这就使得显示屏的像素不高，分辨率比较低。对此问题虽有专利加以改善，如CN206574745，CN206572245等，但这些专利必然导致结构和加工工艺复杂，在生产中有效地实施是十分困难的。
其三，ITO膜的电路成形是用激光蚀刻工艺，激光蚀刻会伤及玻璃，产生应力，导致钢化玻璃自暴裂的几率大大增加，影响产品的质量和安全性。因此，通常这类显示屏中镀有ITO膜的那片玻璃不采用钢化玻璃，而敷上去的那块是钢化玻璃。虽然，用灌胶工艺把两块玻璃粘接在一起，终因两片玻璃的性能不一致，当外界环境因素变化时，如温度的变化、外力的冲击、风力等的作用会产生不同的应力应变，导致玻璃十分容易破损，安全性令人堪忧。
这类在玻璃表面做导电膜的显示屏技术中还有在玻璃上涂布以石墨烯为主要成分的多种混合介质，用特定制备工艺形成透明导电膜，用激光蚀刻技术形成电路，如CN105601123A专利，也存在同样的问题。
再一类是：用柔性电路板做成灯条状，把LED按一定的间距焊接在柔性电路板上，或者如图3所示，把LED芯片302封装在用冲压工艺加工成的带状电路303所串联成多颗LED支架301上做成一条直连的灯带，然后再把焊有LED柔性电路板或直连灯带一条条的按一定的间距粘贴在钢化玻璃上，并在玻璃两端外把每条灯条用导线做电路连接。再敷上另一块钢化玻璃，在两块玻璃之间做夹胶工艺将两块玻璃粘接，从而形成一体的透明LED玻璃显示屏。这类显示屏的问题是柔性电路板会遮挡相当一部分的通透性，是本文分析中所有显示屏中通透性最差的。并且这两种灯条都是通过粘贴工艺粘在玻璃上，其可靠性都与其粘贴的材料和工艺条件息息相关，要完美地粘贴在玻璃上也是比较困难的。
根据上述分析，这些类型的透明LED玻璃显示屏都存在对应的、特有的问题。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种透明LED玻璃显示屏。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种透明LED玻璃显示屏，包括透明材料层和导电玻璃层，所述的导电玻璃层靠近透明材料层的一侧上设置有多条电路，所述的每条电路上均设置有多个LED灯，所述的电路在导电玻璃层的边缘处设有接线装置，所述的接线装置用于连接控制器和电源，所述透明材料层和导电玻璃层之间设置有用于连接透明材料层和导电玻璃层的粘结层，所述LED灯封装在粘结层中。
本实用新型的工作原理：采用照相蚀刻技术将电路蚀刻在导电玻璃层上，然后将LED灯均匀排列在电路上，电路在导电玻璃层的边缘处设有接线装置，所述的接线装置用于连接控制器和电源。LED灯在导电玻璃层上形成分布均匀的像素点，在透明钢化玻璃和焊接有LED灯等电子元器件的透明导电玻璃之间用夹胶工艺或中空结构将这两种玻璃粘接在一起，将LED灯封装在胶片或中空结构中，形成一个完整的LED透明玻璃显示屏。
优选的，所述电路以直线或折线方式均匀分布在整个导电玻璃层表面，所述LED灯均匀的分布在每条电路上。
优选的，所述粘结层为PVB胶片或SGP胶片。
优选的，所述粘结层包括框架，所述的透明材料层和导电玻璃层通过粘合剂分别固设于框架的两侧，且透明材料层、导电玻璃层和框架围绕形成密闭的空腔。
优选的，所述电路表面有电镀层或油墨层，所述电镀层通过电镀形成，所述油墨层通过丝网印刷形成。
优选的，所述的空腔抽至真空或充入气体，所述气体为干燥空气或惰性气体或彩色气体。
优选的，所述框架的内壁上开设有多个与空腔连通的吸气孔，所述框架的内部还填充有干燥剂。
优选的，所述接线装置为接线端子或引出线。
优选的，所述透明材料层为透明钢化玻璃或镀膜的玻璃，如Low-E玻璃、镀有颜色的玻璃。
优选的，所述电路为铝箔电路、铜箔电路、银箔电路或金箔电路。
优选的，所述LED灯为单色或RGB多色贴片LED。
一种透明LED玻璃显示屏的制作方法，包括以下步骤：
S1、将可导电的金属箔粘贴在钢化玻璃上；
S2、采用照相蚀刻工艺将金属箔按电路图成形在钢化玻璃上，所述电路为直线或折线，每条直线之间间距相同，每条电路在导电玻璃层的边缘处设置接线装置，所述的接线装置用于连接控制器和电源；
S3、将多个LED灯固定在步骤S2所述的电路上，所述LED灯之间间距相同，形成具有电路功能的导电玻璃层；
S4、取一块透明玻璃作为透明材料层，将透明材料层与S3中的导电玻璃层通过胶片或框架粘合在一起，其中，导电玻璃层带有LED灯的一侧被封装在导电玻璃层和透明材料层的中间，最终形成一种透明LED玻璃显示屏。
在钢化玻璃上用特种透明胶水粘贴铜箔，并用照相蚀刻工艺把铜箔按设计的电路图形成在透明玻璃上，在电路上焊接LED灯等电子元器件，电路的控制信号和电源通过焊接在透明导电玻璃的边缘的引出线或是接线端子将电路连接到外部的控制器和电源，实现对玻璃上LED灯的显示控制。在所述的透明钢化玻璃和焊接有LED灯等电子元器件的透明导电玻璃之间用夹胶工艺或中空结构将这两种玻璃粘接在一起，形成一个完整的LED透明玻璃显示屏。
优选的，所述步骤S3中的胶片为PVB胶片或SGP胶片，当使用胶片将透明材料层与导电玻璃层粘合时，采用夹胶工艺，所述夹胶工艺为干法夹胶或湿法夹胶，将PVB胶片或SGP胶片形成透明的胶合层，并将LED灯封装在胶合层中，把透明材料层与导电玻璃层粘接为一体式透明LED玻璃显示屏。
优选的，所述步骤S3中的框架粘合，是采用中空工艺，将框架的两侧涂上粘合剂，使框架粘合固定在透明材料层与导电玻璃层之间，形成密闭的空腔，并将LED封装在空腔中，对空腔内部进行抽真空或充入气体，构成中空的透明LED玻璃显示屏，充入的气体可以是干燥空气或惰性气体或彩色气体。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型的透明LED玻璃显示屏既能有视频显示效果，还有良好的通透性和良好的视野，尤其在安全性上完全满足幕墙玻璃的技术规范要求，是对现有幕墙玻璃的一个升级，并且也为广告传媒业提供一种新媒体，也为亮化工程提供一种崭新的产品。
2、玻璃基PCB的透明导电玻璃层作为LED电路的载体，具有优良的导电性能和焊接性能，不仅有较高的显示密度，也不失有良好的通透度和视野，有较高的机械性能和优良的防护等级，其加工工艺也十分成熟，可以有效的提升产品的生产效率，使得整个显示屏的综合技术性能均优于上述技术背景下所分析的现有的技术方案。
3、本实用新型提供的透明LED玻璃显示屏，解决上述技术背景下各类型透明LED显示屏存在的问题，具有均衡的性能指标。并且可大幅提高产品的生产效率，产品的质量和产品的可靠性，有显著的节能效果，大大地扩大透明LED玻璃显示屏产品的应用领域。
4、玻璃基PCB的透明导电玻璃层是在钢化玻璃上用特种透明胶水粘贴上金、银、铜等导电性好的金属箔，并把金属箔用照相蚀刻工艺将设计后的电路图形成在透明玻璃上，这种工艺适合做成各种形状的异形显示屏，复杂的电路都可以十分容易地在玻璃蚀刻形成。以铜箔为例，铜箔膜层的方阻极低，仅为数毫欧量级(mΩ)，导电性能十分良好(金箔和银箔的导电性能比铜箔更佳)，远比ITO膜好几个数量级，这大大提高显示屏的LED密度，可达10mm以下，并提高了LED的驱动电流，增加了LED发光亮度，并且提高了电源的利用率，减少了在导电线路上的发热量，也减少了显示屏的引线，提高了显示屏的可靠性。
5、蚀刻的电路具有良好的重复可焊性，可以采用SMT技术进行后续加工且能多次修复焊接。用印刷机将锡膏用刮刀漏印到蚀刻的电路的焊盘上，为LED的焊接做准备，用专用贴片机将LED准确地贴装到印刷有锡膏的焊盘位置上，并在透明导电玻璃的两端粘接相应的接线端子或引出线。把上述贴装好LED和接线端子或引出线的透明导电玻璃送入回流焊炉，将焊膏融化，LED、接线端子或引出线与蚀刻的电路牢固地焊接一起，形成电路回路。
6、在焊接好LED灯的透明导电玻璃层上覆上透明材料层，二者之间用夹胶工艺或中空工艺把两片玻璃胶合在一起，形成完整的透明LED玻璃显示屏。
7、框架可为铝合金材质，铝合金密度低，质轻，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。
附图说明
图1是本实用新型技术背景下格栅屏结构示意图；
图2是本实用新型技术背景下格栅屏视野视角分析示意图；
图3是本实用新型技术背景下直连灯条结构示意图；
图4是本实用新型夹胶型透明LED玻璃显示屏结构示意图；
图5是本实用新型导电玻璃层局部放大图；
图6是本实用新型透明LED玻璃显示屏截面图；
图7是本实用新型中空型透明LED玻璃显示屏结构示意图；
图8是本实用新型中空型透明LED玻璃显示屏截面图。
图中，101、条形PCB板；102、平面LED灯；103、凸起LED灯；104、驱动集成电路；201、透明玻璃；202、观察者；301、LED支架；302、LED芯片；303、带状电路；401、导电玻璃层；402、电路；403、LED灯；404、接线端子；405、引出线；421、胶片；431、透明材料层；621、框架；622、吸气孔；623、粘合剂；701、干燥剂；702、空腔。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图所示，一种透明LED玻璃显示屏，包括透明材料层431和导电玻璃层401，导电玻璃层401靠近透明材料层431的一侧上设置有多条电路402，每条电路402上均设置有多个LED灯403，电路402在导电玻璃层401的边缘处设有接线装置，接线装置用于连接控制器和电源，透明材料层431和导电玻璃层401之间设置有用于连接透明材料层431和导电玻璃层401的粘结层，LED灯403封装在粘结层中。
采用照相蚀刻技术将电路402蚀刻在导电玻璃层401上，然后将LED灯403均匀排列在电路402上，电路402在导电玻璃层401的边缘处设有接线装置，接线装置用于连接控制器和电源。LED灯403在导电玻璃层401上形成分布均匀的像素点，在透明钢化玻璃和焊接有LED灯403等电子元器件的透明导电玻璃之间用夹胶工艺或中空结构将这两种玻璃粘接在一起，将LED灯403封装在胶片421或中空结构中，形成一个完整的LED透明玻璃显示屏。
本实用新型的透明LED玻璃显示屏既能有视频显示效果，还有良好的通透性和良好的视野，尤其在安全性上完全满足幕墙玻璃的技术规范要求，是对现有幕墙玻璃的一个升级，并且也为广告传媒业提供一种新媒体，也为亮化工程提供一种崭新的产品。
玻璃基PCB的透明导电玻璃层401作为LED电路402的载体，具有优良的导电性能和焊接性能，不仅有较高的显示密度，也不失有良好的通透度和视野，有较高的机械性能和优良的防护等级，其加工工艺也十分成熟，可以有效的提升产品的生产效率，使得整个显示屏的综合技术性能均优于上述技术背景下所分析的现有的技术方案。
本实用新型提供的透明LED玻璃显示屏，解决上述技术背景下各类型透明LED显示屏存在的问题，具有均衡的性能指标。并且可大幅提高产品的生产效率，产品的质量和产品的可靠性，有显著的节能效果，大大地扩大透明LED玻璃显示屏产品的应用领域。
电路402以直线或折线方式均匀分布在整个导电玻璃层401表面，LED灯403均匀的分布在每条电路402上。蚀刻的电路402具有良好的重复可焊性，可以采用SMT技术进行后续加工且能多次修复焊接。用印刷机将锡膏用刮刀漏印到蚀刻的电路402的焊盘上，为LED的焊接做准备，用专用贴片机将LED准确地贴装到印刷有锡膏的焊盘位置上，并在透明导电玻璃的两端粘接相应的接线端子404或引出线405。把上述贴装好LED和接线端子404或引出线405的透明导电玻璃送入回流焊炉，将焊膏融化，LED、接线端子404或引出线405与蚀刻的电路402牢固地焊接一起，形成电路402回路。
粘结层为PVB胶片或SGP胶片。
粘结层包括框架621，透明材料层431和导电玻璃层401通过粘合剂623分别固设于框架621的两侧，且透明材料层431、导电玻璃层401和框架621围绕形成密闭的空腔702。框架621为铝合金材质，铝合金密度低，质轻，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。
在导电玻璃层401蚀刻成的电路402上用表面贴装技术(SMT)焊接LED灯403，在焊接好LED灯403的透明导电玻璃层401上覆上透明材料层431，二者之间用夹胶工艺或中空工艺把两片玻璃胶合在一起，形成完整的透明LED玻璃显示屏。
电路402表面有电镀层或油墨层，电镀层通过电镀形成，油墨层通过丝网印刷形成。
空腔702抽至真空或充入气体，气体为干燥空气或惰性气体或彩色气体。
框架621的内壁上开设有多个与空腔702连通的吸气孔622，框架621的内部还填充有干燥剂701。
接线装置为接线端子404或引出线405。
透明材料层431为透明钢化玻璃或镀膜的玻璃，如Low-E玻璃、镀有颜色的玻璃。
电路402为铝箔电路402、铜箔电路402、银箔电路402或金箔电路402。玻璃基PCB的透明导电玻璃层401是在钢化玻璃上用特种透明胶水粘贴上金、银、铜等导电性好的金属箔，并把金属箔用照相蚀刻工艺将设计后的电路402图形成在透明玻璃上，这种工艺适合做成各种形状的异形显示屏，复杂的电路402都可以十分容易地在玻璃蚀刻形成。以铜箔为例，铜箔膜层的方阻极低，仅为数毫欧量级(mΩ)，导电性能十分良好(金箔和银箔的导电性能比铜箔更佳)，远比ITO膜好几个数量级，这大大提高显示屏的LED密度，可达10mm以下，并提高了LED的驱动电流，增加了LED发光亮度，并且提高了电源的利用率，减少了在导电线路上的发热量，也减少了显示屏的引线，提高了显示屏的可靠性。
LED灯403为单色或RGB多色贴片LED，可作为单色或彩色的屏幕。
一种透明LED玻璃显示屏的制作方法，包括以下步骤：
S1、将可导电的金属箔粘贴在钢化玻璃上；
S2、采用照相蚀刻工艺将金属箔按电路402图成形在钢化玻璃上，电路402为直线或折线，每条直线之间间距相同，每条电路402在导电玻璃层401的边缘处设置接线装置，接线装置用于连接控制器和电源；
S3、将多个LED灯403固定在步骤S2电路402上，LED灯403之间间距相同，形成具有电路402功能的导电玻璃层401；
S4、取一块透明玻璃作为透明材料层431，将透明材料层431与S3中的导电玻璃层401通过胶片421或框架621粘合在一起，其中，导电玻璃层401带有LED灯403的一侧被封装在导电玻璃层401和透明材料层431的中间，最终形成一种透明LED玻璃显示屏。
在钢化玻璃上用特种透明胶水粘贴铜箔，并用照相蚀刻工艺把铜箔按设计的电路402图形成在透明玻璃上，在电路402上焊接LED灯403等电子元器件，电路402的控制信号和电源通过焊接在透明导电玻璃的边缘的引出线405或是接线端子404将电路402连接到外部的控制器和电源，实现对玻璃上LED灯403的显示控制。在透明钢化玻璃和焊接有LED灯403等电子元器件的透明导电玻璃之间用夹胶工艺或中空结构将这两种玻璃粘接在一起，形成一个完整的LED透明玻璃显示屏。
步骤S3中的胶片421为PVB胶片或SGP胶片，当使用胶片421将透明材料层431与导电玻璃层401粘合时，采用夹胶工艺，夹胶工艺为干法夹胶或湿法夹胶，将PVB胶片或SGP胶片形成透明的胶合层，并将LED灯403封装在胶合层中，把透明材料层431与导电玻璃层401粘接为一体式透明LED玻璃显示屏。
步骤S3中的框架621粘合，是采用中空工艺，将框架621的两侧涂上粘合剂623，使框架621粘合固定在透明材料层431与导电玻璃层401之间，形成密闭的空腔702，并将LED封装在空腔702中，对空腔702内部进行抽真空或充入气体，构成中空的透明LED玻璃显示屏，充入的气体可以是干燥空气或惰性气体或彩色气体。
尽管本文较多地使用了101、条形PCB板；102、平面LED灯；103、凸起LED灯；104、驱动集成电路；201、透明玻璃；202、观察者；301、LED支架；302、LED芯片；303、带状电路；401、导电玻璃层；402、电路；403、LED灯；404、接线端子；405、引出线；421、胶片；431、透明材料层；621、框架；622、吸气孔；623、粘结剂；701、干燥剂；702、空腔等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (1)
1.一种透明LED玻璃显示屏，其特征在于，包括透明材料层(431)和导电玻璃层(401)，所述的导电玻璃层(401)靠近透明材料层(431)的一侧上设置有多条电路(402)，所述的每条电路(402)上均设置有多个LED灯(403)，所述的电路(402)在导电玻璃层(401)的边缘处设有接线装置，所述的接线装置用于连接控制器和电源，所述透明材料层(431)和导电玻璃层(401)之间设置有用于连接透明材料层(431)和导电玻璃层(401)的粘结层，所述LED灯(403)封装在粘结层中，所述电路(402)以直线或折线方式均匀分布在整个导电玻璃层(401)表面，所述LED灯(403)均匀的分布在每条电路(402)上，所述粘结层为PVB胶片或SGP胶片，所述粘结层包括框架(621)，所述的透明材料层(431)和导电玻璃层(401)通过粘合剂(623)分别固设于框架(621)的两侧，且透明材料层(431)、导电玻璃层(401)和框架(621)围绕形成密闭的空腔(702)，所述电路(402)表面有电镀层或油墨层，电镀层通过电镀形成，油墨层通过丝网印刷形成，所述的空腔(702)抽至真空或充入气体，所述气体为干燥空气或惰性气体或彩色气体，所述框架(621)的内壁上开设有多个与空腔(702)连通的吸气孔(622)，所述框架(621)的内部还填充有干燥剂(701)，接线装置为接线端子(404)或引出线(405)，透明材料层(431)为透明钢化玻璃或镀膜的玻璃，电路(402)为铝箔电路或铜箔电路或银箔电路或金箔电路，LED灯(403)为单色或RGB多色贴片LED。
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