TWI667430B - 光源裝置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一種光源裝置包括主體、多個光源模組以及處理器。主體具有多個配置區，該些配置區分佈於主體的表面且分別朝向不同的方向。多個光源模組分別位於該些配置區中，每一光源模組包括線路基板以及紫外光發光元件。處理器電性連接於該些光源模組，處理器用以驅動該些光源模組中的該些紫外光發光元件。一種光源裝置的使用方法亦被提出。
Description
本揭露是有關於一種光源裝置及其使用方法。
隨著紫外光發光二極體的發光效率提升以及發光波段增加，多種應用領域的需求也越來越多，例如可以應用於水殺菌、氣體殺菌、食品類殺菌、醫療器材等。而素有殺手之稱的紫外線-C(Ultraviolet-C，UV-C)之光波的波長僅 200 到 280 奈米、能量高，可以穿透病毒、細菌、真菌和塵蟎的薄膜，攻擊去氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid，DNA) 並殲滅這些有害的有機體。
目前使用的深紫外線燈之單位發光密度低、體積大、指向性差、驅動電壓高(110V-220V)，而且含有水銀的深紫外線燈對環境有害。紫外光發光二極體(UV-C LED)之光源的體積小、指向性佳、驅動電壓低並且環保。因此，如何設計出方便使用以及不需特別施工而能安裝好殺菌的光源設備，是本領域技術人員致力於達成的重要目標的其中之一。
本揭露提供一種光源裝置及其使用方法。
本揭露的實施例提供一種光源裝置，其包括主體、多個光源模組以及處理器。主體具有多個配置區，該些配置區分佈於該主體的表面且分別朝向不同的方向。該多個光源模組分別位於該些配置區中，每一光源模組包括線路基板以及紫外光發光元件。紫外光發光元件位於線路基板上且用以提供一紫外光光源。處理器電性連接於該些光源模組，處理器用以驅動每一光源模組中的該紫外光發光元件。
本揭露的實施例提供一種光源裝置的使用方法，包括啟動上述光源裝置中的該處理器，使該處理器驅動該些光源模組中，該每一光源模組的該紫外光發光元件以提供該紫外光光源。
為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本揭露的一實施例的光源裝置及光源模組示意圖。請參考圖1，在本實施例中，光源裝置50包括主體100、多個光源模組200以及處理器300。主體100具有多個配置區110，該些配置區110分佈於主體100的表面且分別朝向不同的方向。在本實施例中，主體100的形狀為一球體，然本揭露不以此為限。主體100可由金屬製作而成，例如鋁(Al)或其他等金屬，如此可提升光源裝置50的散熱效果。該些光源模組200分別位於主體100的該些配置區110中，也就是說，每一配置區110對應一光源模組200於其中。每一光源模組200包括一線路基板210以及一紫外光發光元件220，紫外光發光元件220位於線路基板210上且用以提供一紫外光光源LUV，紫外光發光元件220例如是紫外光發光二極體，然本揭露不以此為限。由於每一光源模組200所發出的紫外光光源LUV趨近垂直於該每一光源模組200所對應的配置區110，因此，光源裝置50所提供的紫外光光源LUV是從主體100的表面朝外且分別朝向不同的方向照射，光源裝置50可提供全周光(360度)的紫外光光源LUV作為殺菌及消毒。處理器300與該些光源模組200電性連接，其中，處理器300用以驅動該些光源模組200中的該些紫外光發光元件220。在其他實施例中，處理器300也可以個別驅動光源模組200，使得光源裝置50部分發光以提供部分的發光角度。
光源模組200的紫外光發光元件220所提供的紫外光光源LUV例如是中波紫外光(Ultraviolet B，UVB，波長範圍為280nm -315nm)、短紫外光(Ultraviolet C，UVC，波長範圍為100nm -280nm)等。其中波長範圍為200奈米至280奈米的短紫外光可以穿透病毒、細菌、真菌和塵蟎的薄膜，因此可做為殺菌、消毒等用途。
在一實施例中，該些光源模組200或部分的該些光源模組200中，每一光源模組200更包括一透光板230，透光板230配置於紫外光發光元件220之上，如此可保護紫外光發光元件220。透光板230的材質例如是石英玻璃或其他透光材料，然本揭露不以此為限。
在一實施例中，該些光源模組200或部分的該些光源模組200中，每一光源模組200更包括一可見光發光元件240，用以提供一可見光LM，可見光發光元件240位於線路基板210上，與紫外光發光元件220配置於同一平面或上下堆疊。可見光發光元件240例如是可見光發光二極體，然本揭露不以此為限。可見光LM所照射的區域與紫外光光源LUV所照射的區域至少部分重疊，如此，使用者透過可見光LM知悉紫外光光源LUV照射的區域。換句話說，使用者依據可見光LM而調整光源裝置50至適當位置後，再啟動光源裝置50的紫外光發光元件220以提供紫外光光源LUV進行殺菌、消毒等。
在一實施例中，該些光源模組200或部分的該些光源模組200中，每一光源模組200更包括一距離感測器250，距離感測器250位於線路基板210上且與紫外光發光元件220配置於同一平面上，距離感測器250用於感測該每一光源模組200至前方照射區域10的一距離D。距離感測器250可為一紅外線距離感測器，然本揭露不以此為限。在一實施例中，距離感測器250首先發射出一感測光線LS至該前方照射區域10，接著，感測光線LS在到達該前方照射區域10之後反射出一反射光線LS’回距離感測器250，因此距離感測器250可以感測到反射光線LS’的光強度，並依據所感測到的反射光線LS’的光強度而產生一感測電流，因而可推算出該每一光源模組200至前方照射區域10的距離D。
在一實施例中，處理器300電性連接距離感測器250，處理器300依據距離感測器250所感測到的距離D調整紫外光發光元件220的發光強度。詳細而言，處理器300依據距離D並透過線路基板210提供對應的驅動電流以驅動紫外光發光元件220並且調整紫外光發光元件220的發光強度。換句話說，當距離D的值較小時，處理器300降低對應的驅動電流；當距離D的值較大時，處理器300提高對應的驅動電流。如此，光源裝置50可提高殺菌和消毒效果與有效運用能源。
舉例而言，光源裝置50中，其中之一光源模組200至其前方照射區域10的距離為距離D，該距離D不等於另一光源模組200至其前方照射區域10的距離，該其中之一光源模組200的發光強度不同於該另一光源模組200的發光強度。也就是說，光源裝置50可同時發出不同方向且不同強度的紫外光光源LUV，亦即每一光源模組200可獨立發射出適當強度的紫外光光源LUV。
在一實施例中，光源裝置50更包括一動作偵測器400。動作偵測器400位於主體100上且適於偵測消毒空間內的一生物體。當光源裝置50為運作狀態時，動作偵測器400偵測消毒空間內存有生物體，光源裝置50即停止運作，以減少紫外光光源LUV對生物體的傷害，並提高光源裝置50使用時的安全性。動作偵測器400的偵測方式例如是感測位移、熱源或影像等，然本揭露不以此為限。
在一實施例中，光源裝置50更包括一警示器500。警示器500位於主體100上且適於發出一警示信號。當光源裝置50為運作狀態時，警示器500發出一警示信號，以警示生物體不要進入消毒空間，以減少紫外光光源LUV對生物體的傷害，並提高光源裝置50使用時的安全性。警示器500例如為警示燈或警示聲，然本揭露不以此為限。
在一實施例中，光源裝置50更包括一收發模組600，使得光源裝置50具有互相偵測功能。詳細而言，收發模組600位於主體100上且包括一發射單元和一接收單元，發射單元發射一訊號例如是無線訊號，接受單元接收另一光源裝置50發出的訊號，藉由接收到的訊號強弱，判斷光源裝置50與該另一光源裝置50的相對位置與距離，因而可偵測兩個光源裝置50是否有互相連結而形成一消毒範圍，所以，光源裝置50具有互相偵測功能。
圖2是依照本揭露的另一實施例的光源裝置示意圖。請參考圖2，本實施例近似於圖1中的實施例，與圖1中的實施例相同或是相似的元件將使用相同或相似的元件標號表示，且同樣的敘述不再重覆。
請參考圖2，在本實施例中，光源裝置60包括主體100’ 、多個光源模組200以及處理器300，主體100’具有多個配置區110’，不同於圖1中的實施例的地方，在於多個配置區110’，在本實施例中，每一配置區110’ 從主體100’的表面向內凹陷而形成一容納凹槽111，該些光源模組200分別嵌於該些配置區110’的容納凹槽111底部。如圖2所示，在配置區110’沿線A-A’的剖面示意圖中，該光源模組200的透光板230的頂面的所在位置為第一水平高度H1，容納凹槽111之開口的頂部的所在位置為第二水平高度H2，第二水平高度H2高於第一水平高度H1，例如，第二水平高度H2高於2.5倍的第一水平高度H1，亦即H2＞2.5H1。如此，可避免透光板230被直接碰觸到而造成破裂。
在一實施例中，每一容納凹槽111的內壁可包括一光觸媒層(未繪示)，此光觸媒層可以加速光化學反應的催化。光觸媒層可為磷化鎵（GaP）、砷化鎵（GaAs）、二氧化鈦(TiO2
)或是任何適當的光催化劑（photocatalyst）。在一實施例中，該容納凹槽111的內壁可包括一反射層(未繪示)，此反射層可以將被射至容納凹槽111之內壁的紫外光光源LUV反射至容納凹槽111的開口之外，以減少紫外光光源LUV的散失進而增加光源裝置60中光源的使用效率。在本實施例中，容納凹槽111的形狀為碗狀，然本揭露不以此為限，容納凹槽111的形狀可依需求而設計成其他形狀。
圖3是依照本揭露的又一實施例的光源裝置示意圖。請參考圖3，本實施例近似於圖1中的實施例，與圖1中的實施例相同或是相似的元件將使用相同或相似的元件標號表示，且同樣的敘述不再重覆。
請參考圖3，在本實施例中，光源裝置70包括主體100、多個光源模組200以及處理器300，主體100具有多個配置區110，不同於圖1中的實施例的地方，在於光源裝置70更包括至少一凸起結構112，該至少一凸起結構112圍繞著光源模組200，並設置於主體100上且從主體100的表面向外突出，光源裝置70形狀類似刺蝟，然本揭露不以此為限。如圖3所示，在配置區110沿線B-B’的剖面示意圖中，光源模組200的透光板230的頂面的所在位置為第一水平高度H1，凸起結構112的頂部的所在位置為第三水平高度H3，第三水平高度H3高於第一水平高度H1，例如，第三水平高度H3高於2.5倍的第一水平高度H1，亦即H3＞2.5H1。如此，可避免透光板230被直接碰觸到而造成破裂。
在一實施例中，每一凸起結構112的表面可包括一光觸媒層(未繪示)，此光觸媒層可以加速光化學反應的催化。光觸媒層可為磷化鎵（GaP）、砷化鎵（GaAs）、二氧化鈦(TiO2
)或是任何適當的光催化劑（photocatalyst）。在一實施例中，每一凸起結構112的表面可包括一反射層(未繪示)，此反射層可以將被射至凸起結構112之表面的紫外光光源LUV反射至凸起結構112之外，以減少紫外光光源LUV的散失進而增加光源裝置70中光源的使用效率。在本實施例中，凸起結構112的形狀為條狀，然本揭露不以此為限，凸起結構112的形狀可依需求而設計成其他形狀。
圖4A至圖4H是依照本揭露的光源裝置的主體的形狀示意圖。如圖4A所示，前述光源裝置50、60及70的主體形狀係以球體為例，然本揭露並不以此為限。在其他實施例中，光源裝置50、60及70之主體的形狀也可以是多面體(polyhedron，三維空間中由平面和直邊組成的幾何形體)，例如，圖4B是三維空間中五邊形與六邊形和直邊組成的幾何形體、或是圖4C之立方體(cube，正六面體)、或是圖4D之長方體(cuboid，由六個長方形構成的柱體)、或是圖4E之十二面體（dodecahedron）等。圖4F所繪示的實施例為十二面體的展開圖，其中圖4E的展開圖繪示於圖4F中。圖4F的光源裝置可應用於平面消毒。圖4G為多邊形的組合。主體的形狀可以被排列成任意組合。在圖4H所繪示的實施例中，主體可由多個連接構件組合成一中空形狀，其類似於富勒烯（fullerene）的形狀。主體的形狀亦可依需求設計成其他不規則形狀。光源裝置50、60及70的主體可由金屬製作而成，例如鋁(Al)或其他等金屬，如此可提升光源裝置50、60及70的散熱效果，然本揭露不以此為限。
圖5是依照本揭露的一實施例的光源裝置的使用方法示意圖。本實施例的使用方法可適用於圖1、2和3中的光源裝置50、60和70。在本實施例中，光源裝置50、60和70的使用方法包括下列步驟：啟動一光源裝置50、60或70中的一可見光發光元件240以提供一可見光LM，使用者透過可見光LM知悉光源裝置50、60或70要照射的區域；以及待調整該光源裝置50、60或70至適當位置並確認照射區域無誤後，使一處理器300啟動一紫外光發光元件220以提供紫外光光源LUV至該照射區域。如此，可防止紫外光光源LUV照射到非照射區域而產生傷害，進而提高在使用光源裝置50、60或70時的安全性。
在本揭露另一實施例中，啟動光源裝置50、60和70的方法包括啟動距離感測器250以感測出光源模組200至前方照射區域10的距離D；依據距離D使處理器300驅動紫外光發光元件220以提供紫外光光源LUV；以及依據距離D，使處理器300調整紫外光發光元件220的發光強度。如此，提高光源模組200的使用效率，也提高光源裝置50、60和70的使用效率和安全性。
在本揭露另一實施例中，啟動光源裝置50、60和70的方法更包括依據使用者的一辨識資料ID，啟動光源裝置50、60或70。換句話說，使用者可利用所對應的辨識資料ID，確認光源裝置50、60或70的使用對象是否正確，在確認使用對象正確無誤之後，才啟動光源裝置50、60或70。如此，對於使用者而言，光源裝置50、60和70進一步提供了適當的確認與保護機制。
在本揭露另一實施例中，光源裝置50、60和70的使用方法更包括下列步驟：依據使用者的一辨識資料ID，下載雲端裝置中的消毒參數PB；以及依據消毒參數PB，使處理器300控制紫外光發光元件220的驅動時間與發光強度。詳細而言，使用者可根據空間環境狀況，提供一指令參數PA至雲端裝置並儲存為可被光源裝置50、60或70辨識的一消毒參數PB，或者可提供使用者的辨識資料ID至雲端裝置以下載使用者的消毒參數PB，進而修改成適當的消毒參數PB。接著，光源裝置50、60或70的處理器300依據此消毒參數PB，調整紫外光發光元件220的驅動時間與發光強度。
在一實施例中，光源裝置50、60和70的使用方法更包括下列步驟：依據處理器300的執行情況，上傳消毒參數PB’至雲端裝置。
在一實施例中，光源裝置50、60和70的使用方法亦可搭配無人機或移動機器使用之。將光源裝置50、60或70放置在無人機上，透過無人機的移動，使光源裝置50、60或70到達適當位置。
圖6A至圖6C是依照本揭露的另一實施例的光源裝置的使用方法示意圖。本實施例的使用方法可適用於圖1、2和3中的光源裝置50、60和70。在本實施例中，利用光源裝置中的收發模組600，使得多個光源裝置具有互相偵測功能，進而達到互相連結而形成一消毒範圍。請參考圖6A，一待消毒面20的上方放置一個光源裝置50、60或70，且光源裝置50、60或70提供一單位消毒面積30，單一個光源裝置50、60或70未接收到其他光源裝置發出的訊號，因而沒有連結消毒範圍，因此光源裝置50、60或70發出一指示訊號例如是閃爍的紅色可見光。當待消毒面20的面積大於單位消毒面積30時，單一個光源裝置並無法一次性的全域消毒。
請參考圖6B，待消毒面20的上方對角線兩角落分別放置一個光源裝置50、60或70，兩個光源裝置50、60或70之間的距離太遠時，光源裝置接收到另一個光源裝置發出較弱的訊號，仍未有連結消毒範圍，亦即，兩個單位消毒面積30沒有重疊，因此光源裝置發出一指示訊號例如是閃爍的紅色可見光，使用者知悉兩個光源裝置沒有連結消毒範圍，是因為兩個光源裝置的相對位置的距離太遠。
請參考圖6C，待消毒面20的上方角落分別放置三個光源裝置50、60或70，三個光源裝置50、60或70之間的距離適中，光源裝置接收到非本身光源裝置發出的訊號，該訊號呈現適中，因而有連結消毒範圍，亦即，三個單位消毒面積30有重疊，因此光源裝置發出一指示訊號例如是閃爍的綠色可見光，使用者知悉三個光源裝置已有連結消毒範圍。由此可知，當待消毒面20的面積較大時，單一個光源裝置提供的單位消毒面積30並無法一次性的全域消毒，但卻可透過多個光源裝置的互相偵測功能，進而互相連結消毒範圍而進行大面積消毒，達到快速且有效消毒效果。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧前方照射區域
20‧‧‧待消毒面
30‧‧‧單位消毒面積
50、60、70‧‧‧光源裝置
100、100’‧‧‧主體
110、110’‧‧‧配置區
111‧‧‧容納凹槽
112‧‧‧凸起結構
200‧‧‧光源模組
210‧‧‧線路基板
220‧‧‧紫外光發光元件
230‧‧‧透光板
240‧‧‧可見光發光元件
250‧‧‧距離感測器
300‧‧‧處理器
400‧‧‧動作偵測器
500‧‧‧警示器
600‧‧‧收發模組
D‧‧‧距離
ID‧‧‧辨識資料
LUV‧‧‧紫外光光源
LM‧‧‧可見光
LS‧‧‧感測光線
LS’‧‧‧反射光線
PA‧‧‧指令參數
PB、PB’‧‧‧消毒參數
H1‧‧‧第一水平高度
H2‧‧‧第二水平高度
H3‧‧‧第三水平高度
圖1是依照本揭露的一實施例的光源裝置及光源模組示意圖。 圖2是依照本揭露的另一實施例的光源裝置示意圖。 圖3是依照本揭露的又一實施例的光源裝置示意圖。 圖4A至圖4H是依照本揭露的光源裝置的主體的形狀示意圖。 圖5是依照本揭露的一實施例的光源裝置的使用方法示意圖。 圖6A至圖6C是依照本揭露的另一實施例的光源裝置的使用方法示意圖。
Claims (23)
- 一種光源裝置，包括：一主體，具有多個配置區，且該些配置區分佈於該主體的表面且分別朝向不同的方向；多個光源模組，分別位於該些配置區中，每一光源模組包括：一線路基板；以及一紫外光發光元件，位於該線路基板上且用以提供一紫外光光源；以及一處理器，電性連接於該些光源模組，該處理器用以驅動該每一光源模組中的該紫外光發光元件，其中，該些光源模組或部分的該些光源模組中，每一光源模組更包括一距離感測器，位於該線路基板上且用以感測該每一光源模組至前方照射區域的一距離。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中該些光源模組或部分的該些光源模組中，每一光源模組更包括一透光板，位於該紫外光發光元件之上。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中該紫外光光源的波長範圍為200奈米至280奈米。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中該主體為球體或是多面體。
- 如申請專利範圍第4項所述的光源裝置，其中該些光源模組提供的多個紫外光光源形成全周光。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中該主體展開後形成一平面。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中該些光源模組或部分的該些光源模組中，每一光源模組更包括一可見光發光元件，該可見光發光元件位於該線路基板上且用以提供一可見光，該可見光照射區域與該紫外光光源照射區域至少部分重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，其中該些配置區從該主體的表面向內凹陷而分別形成多個容納凹槽。
- 如申請專利範圍第8項所述的光源裝置，其中該些容納凹槽的內壁包括一光觸媒層。
- 如申請專利範圍第8項所述的光源裝置，其中該些容納凹槽的內壁包括一反射層。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，更包括至少一凸起結構，位於該主體上且圍繞著該些光源模組。
- 如申請專利範圍第11項所述的光源裝置，其中該至少一凸起結構的表面包括一光觸媒層。
- 如申請專利範圍第11項所述的光源裝置，其中該至少一凸起結構的表面包括一反射層。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，更包括一動作偵測器，位於該主體上且適於偵測消毒空間內的一生物體。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，更包括一警示器，位於該主體上且適於發出一警示信號。
- 如申請專利範圍第1項所述的光源裝置，更包括一收發模組，位於該主體上，其中至少二個該光源裝置透過各自的該收發模組，可偵測該至少二個光源裝置是否有互相連結而形成一消毒範圍。
- 一種光源裝置的使用方法，包括：啟動如申請專利範圍第1項所述的光源裝置中的該處理器，使該處理器驅動該些光源模組中，該每一光源模組的該紫外光發光元件以提供該紫外光光源。
- 如申請專利範圍第17項所述的光源裝置的使用方法，更包括：啟動該光源裝置中的一可見光發光元件以提供一可見光；以及依據該可見光調整該光源裝置至適當位置。
- 如申請專利範圍第17項所述的光源裝置的使用方法，其中啟動該光源裝置的方法，包括：啟動其中之一該些光源模組的該距離感測器，以感測出該其中之一該些光源模組至前方照射區域的該距離；依據該距離使該處理器驅動該其中之一該些光源模組以提供該紫外光光源；以及依據該距離使該處理器調整該其中之一該些光源模組的發光強度。
- 如申請專利範圍第17項所述的光源裝置的使用方法，其中啟動該光源裝置的方法，包括：依據一辨識資料啟動該光源裝置。
- 如申請專利範圍第17項所述的光源裝置的使用方法，更包括：依據一辨識資料下載一雲端裝置中的一消毒參數；以及該處理器依據該消毒參數控制該每一光源模組的驅動時間與發光強度。
- 如申請專利範圍第17項所述的光源裝置的使用方法，更包括：該光源裝置被放置於一移動機器上，透過該移動機器移動該光源裝置至適當空間位置。
- 如申請專利範圍第17項所述的光源裝置的使用方法，更包括：啟動該光源裝置中的一收發模組；依據該收發模組的發射和接收訊號，該光源裝置發出一指示訊號；以及依據該指示訊號可知悉至少兩個該光源裝置是否有互相連結而形成一消毒範圍。
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