JP4193935B2 - LIGHTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents
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Description
本発明は、例えば工場等において製品検査等に用いられる照明装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a lighting device used for product inspection or the like in a factory, for example, and a manufacturing method thereof.
従来より、プリント基板や半導体等の工業製品の品質、例えば、はんだ付けの不良、欠損、異物の付着等、および飲用缶の製造日等の印字ミス等を製造ライン上で検査する方法として、CCDカメラ等による撮像を利用する方法が用いられている。この方法は、部品の特定箇所を撮像し、正常な部品の撮像結果と比較することにより異常の有無を検査するというものである。このような検査方法においては、CCDカメラの撮像部位を照明する必要があり、そのための照明装置として、例えばリング型照明装置等が用いられている。 Conventionally, CCD has been used as a method for inspecting the quality of industrial products such as printed circuit boards and semiconductors, for example, defective soldering, defects, adhesion of foreign substances, etc., and printing errors such as the production date of drinking cans on the production line. A method using imaging by a camera or the like is used. This method is to inspect the presence / absence of an abnormality by imaging a specific part of the component and comparing it with the imaging result of a normal component. In such an inspection method, it is necessary to illuminate the imaging region of the CCD camera, and for example, a ring illumination device or the like is used as the illumination device.
上述のようなリング型照明装置では、屈曲可能な、且つ切り欠きを有する円環状のプリント配線基板を平面状態に保持した上で、スルーホールに発光ダイオード(以下LEDという)のリードを挿入してはんだ付けし、その後プリント配線基板の両端部同士を接合し、その後プリント配線基板を湾曲させてリング状(切頭円錐形状)に構成していた。
しかしながら、上記特許文献に記載の照明装置では、湾曲するプリント配線基板のLED実装面の裏面に放熱構造を設けることは極めて難しく、そのためLED実装面の裏面には何等放熱部材は設けられていなかった。その結果、LEDからの発熱が放熱されずLEDの温度が上昇し、LEDの発光効率が低下してしまうため、照明装置の光出力が低下し所望の照度が得られないという問題が生じていた。また、アルミ放熱フィン等、別個な放熱部材をLED実装面の裏面等に設けたとしても、放熱部材の大きさの分だけ筐体ケースを大きくしなければならず、その結果、照明装置が大型化してしまうという問題も生じていた。 However, in the illumination device described in the above-mentioned patent document, it is extremely difficult to provide a heat dissipation structure on the back surface of the LED mounting surface of the curved printed wiring board. Therefore, no heat dissipation member is provided on the back surface of the LED mounting surface. . As a result, the heat generated from the LED is not dissipated and the temperature of the LED rises and the light emission efficiency of the LED decreases, resulting in a problem that the light output of the illuminating device decreases and the desired illuminance cannot be obtained. . Moreover, even if a separate heat radiating member such as an aluminum heat radiating fin is provided on the back surface of the LED mounting surface, the housing case has to be enlarged by the size of the heat radiating member. There has also been a problem that it has become.
また、例えばリング型の照明装置を製造する際、まず屈曲可能なプリント配線基板を平面状態に保った上で多数のLEDをはんだ付けで実装し、その後プリント配線基板の一方の端部に配置されたLEDのリードが他方の端部におけるスルーホールに挿入されるように重ね合わせ、LEDのリードとスルーホールの導電ランドとをはんだ付けさせてプリント配線基板をリング状に形成していたため、照明装置の製造が複雑になり、且つ手作業であるため非常に手間がかかっていた。 For example, when manufacturing a ring-type lighting device, a flexible printed wiring board is first maintained in a flat state, and then a number of LEDs are mounted by soldering, and then placed on one end of the printed wiring board. Since the LED leads are superposed so that they are inserted into the through holes at the other end, the LED leads and the conductive lands of the through holes are soldered to form a printed circuit board in a ring shape, The manufacturing of the system is complicated, and it takes a lot of work because it is a manual work.
本発明は、このような従来技術が有していた問題を解決しようとするものであり、その目的とするところは、従来のような放熱部材を用いることなくLEDの発熱に対して大きな放熱効果が得られ、安定した照度が得られる照明装置を提供することにある。 The present invention is intended to solve such problems of the prior art, and the object of the present invention is to provide a large heat dissipation effect against the heat generated by the LED without using a conventional heat dissipation member. Is to provide a lighting device capable of obtaining stable illuminance.
また、本発明の他の目的は、製造が容易に行える照明装置の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lighting device that can be easily manufactured.
本発明は、上記目的を達成するために、窓孔が設けられた絶縁性ケースと、該ケースに装着したシート状基板と、該シート状基板に装着したLEDと、からなる照明装置において、前記シート状基板は、前記LEDと電気的に接続される配線パターンからなる照射領域と、前記配線パターンと電気的且つ熱伝的に接続された導電性放熱パターンを設けた熱放散領域とを備え、前記照射領域は前記シート状基板の一側に配設され、また前記熱放散領域は前記シート状基板の他側に配設され、前記導電性放熱パターンには、前記配線パターンに外部電源からの電力を供給する端子部が設けられ、
前記外部電源から前記端子部を介して供給される電力は、前記導電性放熱パターン及び前記配線パターンを介して前記LEDに供給され、また、前記LEDの発熱は前記配線パターンを介して前記導電性放熱パターンに伝熱され、前記導電性放熱パターンから大気に放熱されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an illumination device comprising an insulating case provided with a window hole, a sheet-like substrate attached to the case, and an LED attached to the sheet-like substrate. The sheet-like substrate includes an irradiation region composed of a wiring pattern electrically connected to the LED, and a heat dissipation region provided with a conductive heat radiation pattern electrically and thermally conductively connected to the wiring pattern . The irradiation region is disposed on one side of the sheet-like substrate, the heat dissipation region is disposed on the other side of the sheet-like substrate, and the conductive heat radiation pattern is connected to the wiring pattern from an external power source. A terminal part for supplying power is provided,
Electric power supplied from the external power source through the terminal portion is supplied to the LED through the conductive heat radiation pattern and the wiring pattern, and heat generation of the LED is conducted through the wiring pattern. Heat is transferred to the heat dissipation pattern, and is radiated from the conductive heat dissipation pattern to the atmosphere .
また、本発明の第2の発明は、前記熱放散領域は、前記ケースから外部に露出してなることを特徴とし、第3の発明は、前記照射領域の中央部には前記ケースの窓孔に対向する多角形状の貫通口が設けられ、前記LEDがこの貫通口周縁部に配置されていることを特徴とし、第4の発明は、前記シート状基板は可撓性を有する薄板から構成したことを特徴とし、第5の発明は、前記可撓性を有する薄板の前記貫通口周縁部には突片が設けられ、前記突片は一方に折曲されて前記窓孔の内周面上に装着され、前記突片の表面には前記LEDが配置されることを特徴とし、第6の発明は、前記照射領域は、前記貫通口周縁部に実装した前記LEDの配置位置の異なる前記シート状基板を複数枚重合して構成したことを特徴とする。 Further, the second invention of the present invention is characterized in that the heat dissipation region is exposed to the outside from the case, and the third invention is a window hole of the case in the central portion of the irradiation region. And the LED is disposed at the periphery of the through-hole. According to a fourth aspect of the invention, the sheet-like substrate is formed of a flexible thin plate. According to a fifth aspect of the present invention, a protruding piece is provided at a peripheral edge portion of the through hole of the flexible thin plate, and the protruding piece is bent to one side on the inner peripheral surface of the window hole. is attached to, the surface of the protrusion and wherein the LED is disposed, the sixth invention, the irradiation region, the sheet having different arrangement positions of the LED that is mounted on the through-hole peripheral portion It is characterized in that a plurality of substrate-like substrates are superposed.
また、本発明は、照射領域と熱放散領域とを備えた可撓性のシート状基板の該照射領域に多角形状の貫通口を設ける工程と、該照射領域にLEDが電気的に接続される配線パターンを設ける工程と、前記熱放散領域に前記配線パターンと電気的且つ熱伝的に接続される導電性放熱パターンを設ける工程と、前記貫通口周縁部の前記配線パターンに前記LEDを実装する工程と、前記シート状基板を、窓孔が設けられた絶縁性ケースに前記貫通口が前記窓孔に対向するよう装着する工程と、前記LEDの発熱が前記配線パターンから前記導電性放熱パターンに伝熱されて前記導電性放熱パターンから大気に放熱させるために前記熱放散領域を前記絶縁性ケースから外部へ露出する工程と、前記シート状基板の前記貫通口周縁部を一方に折曲して前記LEDを前記窓孔の内周面上に装着する工程とを含むことを特徴とする。 The present invention also provides a step of providing a polygonal through-hole in the irradiation region of a flexible sheet-like substrate having an irradiation region and a heat dissipation region, and the LED is electrically connected to the irradiation region. A step of providing a wiring pattern; a step of providing a conductive heat radiation pattern electrically and thermally conductively connected to the wiring pattern in the heat dissipation region; and mounting the LEDs on the wiring pattern at the periphery of the through-hole A step of attaching the sheet-like substrate to an insulating case provided with a window hole so that the through-hole faces the window hole; and heat generation of the LED from the wiring pattern to the conductive heat dissipation pattern A step of exposing the heat dissipating region from the insulating case to the outside in order to dissipate heat from the conductive heat dissipation pattern to the atmosphere, and bending the peripheral edge of the through hole of the sheet-like substrate in one side Characterized in that the serial LED and a step of mounting on the inner peripheral surface of the window opening.
本発明の照明装置によると、LEDの発熱に対して大きな放熱効果が得られるため、LEDの発光効率が上昇し、照明装置の安定した照度が得られ、また照明装置を小型化できる。さらに、シート状基板から直接大気へ放熱させるため、従来のように照明装置の筐体ケースを熱伝導性の高い金属で構成して筐体ケースに放熱機能を持たせなくても、LEDからの発熱を放熱できるので、筐体ケースを安価な樹脂等で形成することもできる等、筐体ケースの材質の選択範囲が広がる効果がある。 According to the illuminating device of the present invention, a large heat dissipation effect can be obtained with respect to the heat generated by the LED. Therefore, the luminous efficiency of the LED increases, the stable illuminance of the illuminating device can be obtained, and the illuminating device can be downsized. Furthermore, in order to dissipate heat directly from the sheet-like substrate to the atmosphere, the housing case of the lighting device is made of a metal having high heat conductivity as in the past, and the case case does not have a heat dissipation function. Since the heat generation can be dissipated, there is an effect that the selection range of the material of the casing case can be widened such that the casing case can be formed of an inexpensive resin or the like.
また、本発明の照明装置の製造方法によると、可撓性を有するシート状基板を用いているため、シート状基板を折り曲げる等の加工が容易となり、その結果製造の容易な照明装置の製造方法が得られる。 Moreover, according to the manufacturing method of the illuminating device of the present invention, since the flexible sheet-like substrate is used, the processing such as bending the sheet-like substrate becomes easy, and as a result, the manufacturing method of the illuminating device that is easy to manufacture. Is obtained.
以下、本発明に係る照明装置の一実施例を図1乃至図5を用いて説明する。図1は、本発明による照明装置を示す概略斜視図、図2は、図1におけるM−M’線断面図、図3は、本発明の照明装置に使用する第1シート状基板を示す平面図、図4は、本発明の照明装置に使用する第2シート状基板を示す平面図、図5は本発明による照明装置の分解斜視図である。 Hereinafter, an embodiment of a lighting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a schematic perspective view showing a lighting device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line MM ′ in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view showing a first sheet-like substrate used in the lighting device of the present invention. 4 is a plan view showing a second sheet-like substrate used in the lighting device of the present invention, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the lighting device according to the present invention.
図1に示すように、本発明の照明装置Lは、樹脂等からなる絶縁性のケース1と、ケース1に装着されたフレキシブル薄板からなる第1シート状基板10及びフレキシブル薄板からなる第2シート状基板20と、これらのシート状基板10、20のそれぞれに電気的に接続(すなわち実装)された複数のチップLED3とで構成される。
As shown in FIG. 1, the lighting device L of the present invention includes an
樹脂等からなる絶縁性のケース1は、上方から見て長方形の板体から構成され、また長手方向における片寄った部分に八角形の窓孔11が設けられている。そして、この窓孔11の内周面は鉛直方向に対して少し傾斜して構成されている(図2参照)。さらに、ケース1の四隅には、第1シート状基板10及び第2シート状基板20(後述する)をケース1上に固定するための固定ピン2(後述する)が挿入される固定孔12(図5参照)がそれぞれ設けられている。
The
第1シート状基板10は、チップLED3と電気的に接続される配線パターン101からなる照射領域102と、配線パターン101と電気的且つ熱伝的に設けられ、チップLED3の発熱が配線パターン101から伝熱されてこれを大気中に放熱させる導電性放熱パターン103からなる熱放散領域104と、から構成され、しかも全体を可撓性を有するシート状のフレキシブル薄板で構成してある。(図3参照)。
The first sheet-
フレキシブル薄板から構成した第1シート状基板10は、ポリイミド樹脂からなるベースフィルムと、銅箔等の配線パターンと、カバーコート材としての薄膜レジスト材とから構成されている。フレキシブル薄板は可撓性を有しているため、折り曲げなどの加工が容易に行えるのが特徴である。
The 1st sheet-like board |
照射領域102には配線パターン101が配置されており、この配線パターン101にチップLED3が実装されている。照射領域102の中央部には多角形状の貫通口105が設けられている。貫通口105の具体的な形状としては、矩形状の貫通口105の四辺から中心に向かってそれぞれ突片106が延出された形状に構成されている。そして、この各突片106、すなわち貫通口周縁部106における配線パターン101にはチップLED3が計12個実装されている(図3参照)。
A
熱放散領域104には、配線パターン101と電気的且つ熱伝的に設けられた導電性放熱パターン103を多数本密に且つ蛇行状に配置して、放熱面積を大きくしてある。但し、図1、図3、及び図5では、熱放散領域104は点線で囲まれた領域であり、また導電性放熱パターン103は、この点線で囲まれた領域内に実線で模式的に図示している。チップLED3からの発熱が配線パターン101を介して導電性放熱パターン103に伝熱され、この熱を導電性放熱パターン103の表面から大気中へ放熱させる。この導電性放熱パターン103のそれぞれの端部には、チップLED3に電力を供給するための外部電源(図示せず)からのリード線(図示せず)が電気的に接続される端子部107が複数個設けられている。
In the
また、第1シート状基板10には、第1シート状基板10及び第2シート状基板20のそれぞれの配線パターン101、201同士を電気的に接続するための第1接続端子108が設けられている。さらに、第1シート状基板10の照射領域102の四隅には、第1シート状基板10をケース1に固定するための固定ピン2が挿入される固定孔109がそれぞれ設けられている。
The first sheet-
第2シート状基板20は、可撓性を有するシート状のフレキシブル薄板で構成され、第1シート状基板10と同様にチップLED3が電気的に接続される配線パターン201からなる照射領域202と、配線パターン201と電気的且つ熱伝的に設けられ、チップLED3の発熱が配線パターン201から伝熱されてこれを大気中に放熱させる導電性放熱パターン208からなる熱放散領域209とを備えている。また、照射領域202の中央部には多角形状の貫通口203が設けられているが、貫通口周縁部204に実装したチップLED3は、第1シート状基板10とは異なった配置位置を構成している(図4参照)。つまり、貫通口203の具体的な形状としては、矩形状の貫通口203の各頂点部分から中心に向かってそれぞれ突片204(すなわち貫通口周縁部204)が延出された形状に構成されている。そして、この各突片204における配線パターン201にはチップLED3が計12個実装されている。
The second sheet-
熱放散領域209には、配線パターン201と電気的且つ熱伝的に設けられた導電性放熱パターン208を多数本密に且つ蛇行状に配置して、放熱面積を大きくしてある。但し、図1、図3、及び図5では、熱放散領域209は点線で囲まれた領域であり、また導電性放熱パターン208は、この点線で囲まれた領域内に実線で模式的に図示している。チップLED3からの発熱が配線パターン201を介して導電性放熱パターン208に伝熱され、この熱を導電性放熱パターン208の表面から大気中へ放熱させる。この導電性配線パターン208のそれぞれの端部には、チップLED3に電力を供給するための外部電源からのリード線が電気的に接続される端子部207が複数個設けられている。
In the
さらに、第2シート状基板20には、第1シート状基板10及び第2シート状基板20のそれぞれの配線パターン101、201同士を電気的に接続するための第2接続端子205が設けられている。また、第2シート状基板20の四隅には、第2シート状基板20をケース1に固定するための固定ピン2が挿入される固定孔206がそれぞれ設けられている。さらに、第2シート状基板20の長手方向の長さは、第1シート状基板10の長手方向の長さよりも長く構成してある。
Further, the second sheet-
ここで、本発明の照明装置Lの製造方法について図1乃至図5に基づいて説明する。但し、図1、図3乃至図5では、配線パターン101、201はその一部のみを図示してある。また、チップLED3以外の電子回路部品(抵抗等)は図示しない。
Here, the manufacturing method of the illuminating device L of this invention is demonstrated based on FIG. 1 thru | or FIG. However, in FIGS. 1, 3 to 5, only a part of the
予め、照射領域102及び熱放散領域104を備えた第1シート状基板10と、照射領域202及び熱放散領域209を備えた第2シート状基板20とを製造しておく。具体的には、まず、第1シート状基板10及び第2シート状基板20の、それぞれの照射領域102、202の中央部にそれぞれ多角形状の貫通口105、203を設けておき、さらに、照射領域102、202にそれぞれ所定の配置を有する配線パターン101、201を設ける。そして、第1シート状基板10及び第2シート状基板20の熱放散領域104、209にそれぞれ、該配線パターン101、201とそれぞれ電気的且つ熱伝的に接続される導電性放熱パターン103、208を構成し、配線パターン101、201の所定箇所にそれぞれチップLED3を、電子部品実装装置等を用いてはんだ付けにより実装する。この時、導電性放熱パターン103、208はそれぞれ、蛇行(屈曲)させる等して熱放散領域104、209の全領域に亘り密に配置させるのが好ましい。さらに、照射領域102、202のそれぞれの四隅には、固定孔109、206をそれぞれ設ける。さらにまた、導電性放熱パターン103、208のそれぞれの端部には、端子部107、207を設ける。
The first sheet-
次に、ケース1、第1シート状基板10、及び第2シート状基板20のそれぞれの4つの固定孔12、109、206の位置が略合致するように、ケース1上に第2シート状基板20、第1シート状基板10の順で重合し載置する(図5参照)。この時、貫通口105、203はそれぞれ窓孔11に対向し、またチップLED3の実装されている面が上面となるようにする。そして、4つの固定ピン2を4つの固定孔12のそれぞれに挿嵌し、第1シート状基板10及び第2シート状基板20をケース1に固定する。またこの時、第1シート状基板10及び第2シート状基板20のそれぞれの第1、第2接続端子108、205同士が電気的に接続され、その結果、第1シート状基板10及び第2シート状基板20のそれぞれの配線パターン101、201同士が電気的に接続される。さらに、各シート状基板10、20の長手方向の長さがそれぞれ異なるため、各シート状基板10、20を重合した際に、熱放散領域209は第1シート状基板10に覆われることなく、大気中に露出される。
Next, the second sheet-like substrate is placed on the
次に、第1シート状基板10及び第2シート状基板20の、それぞれの貫通口周縁部106、204、すなわち突片106、204をケース1の窓孔11内部に折り曲げ、この突片106、204を窓孔11の内周面上にテープや接着剤(図示せず)等を用いて固定する。この時、各チップLED3は窓孔11の内周面上のほぼ全周域に亘って配置される。
Next, the through-hole
そして、第1シート状基板10及び第2シート状基板20の導電性放熱パターン103、208に設けられた端子部107、207にそれぞれ、外部電源(図示せず)から引き出され、電力を各チップLED3に供給するためのリード線(図示せず)をはんだ付けやネジ止め等にて電気的に接続する。
Then, the
以上のようにして構成された照明装置Lの動作について説明する。外部電源からリード線を介して端子部107、207へ電力が供給されると、該電力は第1シート状基板10及び第2シート状基板20の導電性放熱パターン103、208及び配線パターン101、201を介して各チップLED3に供給され、第1シート状基板10及び第2シート状基板20の各チップLED3が発光する。こうして、窓孔11の内周面上から、窓孔11の中心を通る鉛直線上の一点(各シート状基板10、20が設けられている側)に向かって各チップLED3からの光が照射される。各チップLED3の発光に伴い、各チップLED3は発熱するが、この熱が第1シート状基板10及び第2シート状基板20の配線パターン101、201を介して導電性放熱パターン103、208に伝熱されて、導電性放熱パターン103、208の表面から大気中へと放熱される。第1シート状基板10及び第2シート状基板20の熱放散領域104、209はそれぞれケース1の外部に露出して(すなわち大気中に露出されて)設けられるため、熱がケース1上で篭もることがなく、効果的に放熱が行える。
The operation of the illumination device L configured as described above will be described. When power is supplied from the external power source to the
本発明の照明装置Lを用いた画像処理検査方法について、図6を用いて簡単に説明する。照明装置Lの窓孔11の下方にワーク5が位置し、且つ各チップLED3からの照明光がそれぞれワーク5の表面に向くべく照明装置Lを設置し、ワーク5の斜め上方よりワーク5の表面を照明する。ワーク5の上部にはCCDカメラ6が設置されており、CCDカメラ6を用いて照明されたワーク5を撮像し、撮像して得た画像信号をパソコン等(図示せず)へ送信して画像処理検査を行う。
An image processing inspection method using the illumination device L of the present invention will be briefly described with reference to FIG. The illumination device L is installed so that the
上記実施例は本発明の単に一例に過ぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正を加えても、本願の特許請求の範囲に包含されることは明らかである。例えば、本実施例ではシート状基板を2枚重合して使用したが、1枚のみで、あるいは3枚以上重合して使用してもよい。 The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and it is obvious that modifications and modifications as appropriate within the spirit of the present invention are included in the claims of the present application. For example, in the present embodiment, two sheet-like substrates are superposed and used, but only one or three or more may be superposed.
また、貫通口周縁部を折り曲げる角度を調整してチップLEDの照射方向を可変できる角度可変手段をケースに設けてもよい。具体的には、図7に示すように、窓孔11の内周部に蝶番4の一方の蝶片を取付け、この蝶番4の他方の蝶片に第1シート状基板10及び第2シート状基板20のそれぞれの突片106、204を固定する。そして、所望の照射角度が得られるように、蝶番4の開度を調整する。
Moreover, you may provide the case with the angle variable means which can change the irradiation direction of chip | tip LED by adjusting the angle which bends a periphery of a through-hole. Specifically, as shown in FIG. 7, one hinge piece of the hinge 4 is attached to the inner peripheral portion of the window hole 11, and the first sheet-
L 照明装置
1 ケース
11 窓孔
12、109、206 固定孔
2 固定ピン
3 チップLED
4 蝶番
5 ワーク
6 CCDカメラ
10 第1シート状基板
101、201 配線パターン
102、202 照射領域
103、208 導電性放熱パターン
104、209 熱放散領域
105、203 貫通口
106、204 貫通口周辺部、突片
107、207 端子部
108 第1接続端子
20 第2シート状基板
205 第2接続端子
4
Claims (7)
前記外部電源から前記端子部を介して供給される電力は、前記導電性放熱パターン及び前記配線パターンを介して前記LEDに供給され、また、前記LEDの発熱は前記配線パターンを介して前記導電性放熱パターンに伝熱され、前記導電性放熱パターンから大気に放熱されることを特徴とする照明装置。 In an illuminating device including an insulating case provided with a window hole, a sheet-like substrate attached to the case, and an LED attached to the sheet-like substrate, the sheet-like substrate is electrically connected to the LED. And a heat dissipation region provided with a conductive heat radiation pattern electrically and thermally conductively connected to the wiring pattern , the irradiation region on one side of the sheet-like substrate The heat dissipation area is disposed on the other side of the sheet-like substrate, and the conductive heat dissipation pattern is provided with a terminal portion for supplying power from an external power source to the wiring pattern,
Electric power supplied from the external power source through the terminal portion is supplied to the LED through the conductive heat radiation pattern and the wiring pattern, and heat generation of the LED is conducted through the wiring pattern. A lighting device characterized in that heat is transferred to a heat dissipation pattern and is radiated from the conductive heat dissipation pattern to the atmosphere .
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