LED光源模块及其光照射方法与流程

本发明是有关于一种led光源模块，特别是一种广角型led光源模块。本发明还涉及此led光源模块的光照射方法。

背景技术

当冬季来临时，藤本类植物(如：葡萄等)经常会面临日照不足的问题。为了改善上述的问题，果农通常会在果园中设置植物生长照明灯，如螺旋灯泡等，进行补光，从而使棚架上的葡萄叶面可以获得更为充足的日照。

然而，由于螺旋灯泡发光效率低且耗电量高，故果农通常需要在果园中设置大量的螺旋灯泡；由上述可知，螺旋灯泡不但效率不佳且会大幅的提升成本。

此外，螺旋灯泡发出的光线会朝四周照射，并没有指向性，因此螺旋灯泡发出的光线约有50％会朝地面照射，导致藤本类植物无法有效地利用螺旋灯泡发出的光线。

另外，螺旋灯泡的光谱(550nm及630nm)与植物光合作用光谱(460nm及660nm)并不完全相同，因此螺旋灯泡所产生的能量并无法充分被植物吸收。

再者，由于螺旋灯泡并不具备有防水功能，因此水气容易渗入螺旋灯泡中使螺旋灯泡产生故障或损坏的情况，故不适用于栽种葡萄的露天网室或温网室中。

因此，如何提出一种光源模块，能够有效改善现有技术的螺旋灯泡的各种缺点已成为一个刻不容缓的问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

有鉴于上述现有技术的问题，本发明的其中一个目的就是在提供一种led光源模块及其光照射方法，以解决现有技术中螺旋灯泡的各种问题。

(二)技术方案

根据本发明的其中一个目的，提出一种led光源模块，其可包含灯板、光学反射盘、防水罩及灯杆。灯板可设置有多个led光源。光学反射盘可设置于灯板的上方，其可具有多个光学反射面，该些光学反射面可对应于该些led光源，使得该些led光源可由下往上照射，并可扩展发光角度。防水罩可呈碗状，防水罩的开口端可与灯板连接，光学反射盘可设置于防水罩与灯板之间。灯杆可呈空心状，灯杆的内部可设置电源供应器，灯杆的两端可分别与灯板及电源接头连接。

根据本发明的其中一个目的，再提出一种led光源模块，其可包含灯板、光学反射盘、防水罩及灯杆。灯板可设置有多个led光源。光学反射盘可设置于灯板的下方，其可具有多个光学反射面，该些光学反射面可对应于该些led光源，使得该些led光源可由上往下照射，并可扩展发光角度。防水罩可呈碗状，防水罩的开口端可与灯板连接，光学反射盘可设置于防水罩与灯板之间。灯杆可呈空心状，灯杆的内部可设置电源供应器，灯杆的一端可与电源接头连接，灯杆的另一端可与灯板连接。

根据本发明的其中一个目的，又提出一种光照射方法，其可包含下列步骤：提供多个led光源；提供光学反射盘，光学反射盘的多个光学反射面对应于该些led光源；以及使各个led光源发出的光线由对应的光学反射面。

(三)有益效果

如上所述，根据本发明之led光源模块及其光照射方法，其可具有一个或多个下述优点：

(1)本发明的一实施例中，led光源模块采用led光源，故发光效率高且耗电量低，故果农仅需要在果园中设置少量的led光源模块即可达到所欲达到的功效，因此可有效地降低成本。

(2)本发明的一实施例中，led光源模块具有光学反射盘，光学反射盘可反射led光源模块的led光源所发出的光线，使其具有指向性，因此植物可以更为有效地利用led光源模块发出的光线。

(3)本发明的一实施例中，led光源模块具有光学反射盘，且光学反射盘包含多个光学反射面，其对应于led光源模块的led光源，因此可以扩展led光源模块的光束角，并提升led光源模块在短距离的光照均匀性，进一步增加led光源模块的效能。

(4)本发明的一实施例中，led光源模块的led光源具有特殊的光线配比设计，使其更能符合植物光合作用的光谱，因此led光源模块所产生的能量可充分被植物吸收。

(5)本发明的一实施例中，led光源模块具有特殊的防水设计，因此水气不易渗入led光源模块中，因此可大幅降低led光源模块的故障率，增加led光源模块的使用寿命，故适用于露天网室及温网室中。

(6)本发明的一实施例中，led光源模块具有特殊的结构设计，使其光照射方向可依实际需求改变，因此不但适用于使用棚架的果园，更适合应用于使用土栽的果园，使用上更具弹性。

附图说明

图1是为本发明的led光源模块的一实施例的分解图。

图2是为本发明的led光源模块的一实施例的组合图。

图3a是为本发明的led光源模块的一实施例的俯视图。

图3b～图3c是为本发明的led光源模块的一实施例的光照度分布图。

图4a～图4c是为本发明的led光源模块的一实施例的曲率设计的示意图。

图4d～图4h是为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的照射角度的示意图。

图5a～图5b是为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的照射距离的示意图。

图6是为本发明的led光源模块的一实施例的光学反射盘的仰视图。

图7是为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的位置的示意图。

图8是为本发明的led光源模块的一实施例的流程图。

图9是为本发明的led光源模块的另一实施例的分解图。

图10是为本发明的led光源模块的另一实施例的组合图。。

【符号说明】

1led光源模块

11灯杆

111灯头

12防水罩

121防水胶条

122开口端

123通孔

13光学反射盘

131光学反射面

14灯板

141led光源

15散热底座

b1第一区块

b2第二区块

l1～l2光线

d1、d2、r1、r2距离

c灯板之中心点

h水平面

rl反射光

dl直射光

h、h1～h3照射距离

w、w1～w3照射范围

θm1、θm2夹角

e0～e10量测点

s81～s85步骤流程

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

以下将参照相关附图，说明根据本发明的led光源模块及其光照射方法的实施例，为了清楚与方便附图说明，附图中的各部件在尺寸与比例上可能会被放大或缩小地呈现。在以下描述以及/或权利要求中，当提及组件“连接”或“耦合”至另一组件时，其可直接连接或耦合至该另一组件，或者可存在介入组件；而当提及组件“直接连接”或“直接耦合”至另一组件时，不存在介入组件，用于描述组件或层之间的关系的其他字词应以相同方式解释。为便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。

请参阅图1及图2，其为本发明的led光源模块的一实施例的分解图及组合图。如图所示，led光源模块1可包含灯杆11、防水罩12、光学反射盘13、灯板14及散热底座15。

如1图所示，灯板14可为印刷电路板(pcb)，设置有多个led光源141；在本实施例中，该些led光源141可分别沿内圈及外圈呈同心圆环状排列；在另一较佳的实施例中，该些led光源141也可呈环状排列。

散热底座15则可设置于灯板14下方并与灯板14连接，其可提供散热的功能，以防止灯板14过热而损坏。

光学反射盘13可设置于灯板14的上方，其可具有多个光学反射面131，各个光学反射面131可为具有连续曲面的凹槽，并可对应于至少一个led光源141，该些led光源141由下往上照射，经由该些光学反射面131朝上反射。

防水罩12可呈碗状，其可包含开口端122及通孔123，防水罩12的开口端122可与灯板14连接，而光学反射盘13可设置于防水罩12与灯板14之间。

灯杆11可呈空心状，灯杆11的内部可设置电源供应器(未绘于图中)，灯杆11的一端可穿过防水罩12的通孔123及光学反射盘13的凹槽与灯板14连接，而灯杆11的另一端可包含灯头111，其可与电源接头(未绘于图中)连接，从而即可驱动该些led光源141。

防水罩12可包含多个防水胶条121，以提升led光源模块1的防水效果；在本实施例中，防水胶条121可分别设置在光学反射盘13与防水罩12之间以及防水罩12的开口端122与灯板14的连接处，从而提升led光源模块1的防水效果。

此外，在本实施例中，该些led光源141的白光与红光的配比为1∶1至1∶4；上述特殊的光线配比设计，使led光源模块1发出的光线的光谱更能符合植物光合作用的光谱，因此led光源模块1所产生的能量可充分被植物吸收。

由上述可知，本实施例的led光源模块1采用led光源141，故发光效率高且耗电量低，因此可有效地降低成本；此外，本实施例的led光源模块1具有特殊的结构设计，使其发射出来的光线具有指向性。

请参阅图3a、图3b及图3c；图3a为本发明的led光源模块的一实施例的俯视图；图3b及图3c为本发明的led光源模块的一实施例的光照度分布图。如图3a所示，本实施例的led光源模块1的该些led光源141分别设置在内圈及外圈；其中，沿内圈设置的该些led光源141的数量与外圈的该些led光源141的数量的比例可为2∶1至3∶1，使led光源模块1能有较佳的光照均匀性。

图3b为led光源模块1的光照度分布图，其中沿内圈设置的该些led光源141的数量与外圈的该些led光源141的数量均为15，即沿内圈设置的该些led光源141的数量与外圈的该些led光源141的数量的比例为1∶1；如图3b所示，当led光源模块1的沿内圈设置的该些led光源141的数量与外圈的该些led光源141的数量具有上述之比例时，led光源模块1正上方的照度过强，使得该些led光源141之间的照度不均，造成亮暗区过于明显。

图3c为led光源模块1的光照度分布图，其中沿内圈设置的该些led光源141的数量与外圈的该些led光源141的数量的比例为2∶1至3∶1；如图3c所示，当led光源模块1沿内圈设置的该些led光源141的数量与外圈的该些led光源141的数量具有上述的比例时，led光源模块1正上方的照度较图3b减弱，led光源模块1可达到较佳的光照均匀性。

由上述可知，本实施例的led光源模块1将沿内圈设置的该些led光源141的数量与外圈的该些led光源141的数量的比例设计为2∶1至3∶1确实可以达到使led光源模块1可达到较佳的光照均匀性的功效。

请参阅图4a，其为本发明的led光源模块的一实施例的曲率设计的示意图。如图所示，本实施例将照射面的照射范围w分为10等分，即e0～e9，做为量测点，并分别计算e0～-e9的光强参数；其中照射距离h为60cm；而照射范围w(半径)为200cm；θi表示光线照射角度；θt表示反射光照射角度；θm表示光学反射面131的曲率；反射光照射角度θt如下式(1)所示：

θt＝tan^-1(h/w)..................................................(1)

故光学反射面131的曲率θm可由下式(2)计算而得：

θm=(θi+θt)/2+(90-θi)............................................(2)

本实施例根据式(2)计算光的每个角度的照射点及反射面曲率，再连接该些照射点形成连续曲面，使光线可在预定照度面均匀照射。

请参阅图4b，其为本发明的led光源模块的一实施例的曲率设计的示意图。光学反射面131的曲率会影响led光源141的照射范围；如图所示的直射光dl及反射光rl，若光学反射面131的曲率过大，则反射光rl会朝下(地面)照射，故led光源141的照射范围会远小于w(200cm)。

请参阅图4c，其为本发明的led光源模块的一实施例的曲率设计的示意图。如图所示，若光学反射面131的曲率过小，则反射光rl会朝上照射并非常接近直射光dl，故led光源141的照射范围会远小于w(200cm)。

请参阅图4d，其为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的照射角度的示意图。如图所示，光学反射面131的曲率可以内圈led光源141的中心的正上方为分界分别二个区块，其可包含一区块b1及二区块b2；其中，一区块b1与水平面h的夹角可为θm1，二区块b2与水平面的夹角可为θm2。

请参阅图4e，其为本发明的led光源模块的一实施例的照射角度示意图。如图所示，当θm1的范围为49°＜θm1＜77°，而θm2的范围为41°＜θm2＜49°时，反射光会朝水平方向照射。

请参阅图4f，其为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的照射角度的示意图。如图所示，当θm1的范围为θm1＝90°，θm2＞66°，反射光会与直射光重叠，无法有效地提升照射距离且无法达到扩散效果；此外，led光源141右半部照射出来的光线几乎全为未经光学反射面131反射的直射光。

请参阅图4g，其为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的照射角度的示意图。如图所示，在本实施例中，θm1之范围为56°＜θm1＜84°，而θm2之范围为53°＜θm2＜56°，透过上述的曲率设计，反射光会照射至100cm～200cm处，且不会与直射光重叠，此外，led光源141正上方左半部所照射出来具较强能量的光也能透过光学反射面131反射至远处。

请参阅图4h，其为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的照射角度的示意图。透过上述的机构设计，光学反射面131反射的反射光不会与该些外圈led光源141所发射出来的直射光重叠，且可以将水平方向的光线降到最低。

如图所示，设置于内圈的该些led光源141发射的光线l1可透过该些光学反射面131反射后以一角度向斜上方照射；透过该些光学反射面131，该些led光源141的光束角可由原来的120°增加至160°；另外，设置于外圈的该些led光源141发射之光线l2的一部分可直接向led光源模块1的正上方照射，另一部分可透过该些光学反射面131反射，使led光源模块1的正上方的空间的照度能有效提升，并达到更佳的光照均匀性的目的。因此，上述的结构可进一步提升led光源模块1的光束角、效率及光照均匀性。

请参阅图5a，其为本发明的led光源模块的一实施例之led光源的照射距离的示意图。照射范围能通过改变光学反射面131的曲率变化及led光源141放置位置进行调整；若led光源141与预定照射面的照射距离为60cm，照射范围最大约为200cm；如图所示的直射光dl及反射光rl，若反射光rl角度过大则光会开始朝平面及地面照射，降低光源利用率。

请参阅图5b，其为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的照射距离的示意图。若要增加照射范围，可将led光源141与预定照射面的距离加大；如图所示，当照射距离分别为h1(40cm)、h2(60cm)及h3(100cm)时，照射范围分别为w1(120cm)、w2(200cm)及w3(300cm)。然而，由于照度与距离平方成反比，故预定照射面的照度就会下降。

因此，在本实施例中，灯板14至预定照射面的距离设定为60cm至100cm，使该些led光源141的照射范围可达到为200cm至300cm。

请参阅图6，其为本发明的led光源模块的一实施例的光学反射盘的仰视图。如图所示，光学反射面131可为具有连续曲面的凹槽，而沿内圈设置的led光源141所发射出来的光线l1可透过光学反射面131有效地聚集后再朝向特定的角度，故该些光学反射面131可提供聚光效果使led光源141在水平方向有较大的光束角。

请参阅图7，其为本发明的led光源模块的一实施例的led光源的位置的示意图。如图所示，沿内圈设置的该些led光源141与该灯板14的中心c之间的距离可为d1，沿外圈设置的该些led光源141与灯板14的中心之间的距离可为d2，光学反射盘13的内缘与灯板14的中心c之间的距离为r1，光学反射盘13的外缘与灯板14的中心之间的距离为r2；在本实施例中，r1＜d1＜r2，而r2＜d2＜1.5r2；透过上述的机构设计，led光源模块1可具有较佳的效率。

由上述可知本发明之led光源模块1的一实施例适用于使用棚架的果园，亦可使用于其他场所需要光束照射，以增加光束照射的范围。

值得一提的是，由于现有技术的螺旋灯泡发光效率低且耗电量高，故果农通常需要在果园中设置大量的螺旋灯泡，因此，螺旋灯泡不但效率不佳且会大幅的提升成本。相反的，根据本发明的实施例，led光源模块采用led光源，故发光效率高且耗电量低，故果农仅需要在果园中设置少量的led光源模块即可达到所欲达到的功效，因此可有效地降低成本。

又，现有技术的螺旋灯泡发出的线会朝四周照射，并没有指向性，因此螺旋灯泡发出之光线约有50％会朝地面照射，导致攀爬于棚架上的葡萄叶面无法有效地利用螺旋灯泡发出的光线。相反的，根据本发明的实施例，led光源模块具有光学反射盘，光学反射盘可反射led光源模块的led光源所发出的光线，使其具有指向性，因此植物可以更为有效地利用led光源模块发出的光线。

另外，现有技术的螺旋灯泡的光谱与植物光合作用光谱并不完全相同，因此螺旋灯泡所产生的能量并无法充份被植物吸收。相反的，根据本发明的实施例，led光源模块之led光源具有特殊的光线配比设计，使其更能符合植物光合作用的光谱，因此led光源模块所产生的能量可充份被植物吸收。

此外，由于现有技术的螺旋灯泡并不具备有防水功能，因此水气容易渗入螺旋灯泡中使螺旋灯泡产生故障或损坏的情况，故不适用于露天网室及温网室中。相反的，根据本发明的实施例，led光源模块具有特殊的防水设计，因此水气不易渗入led光源模块中，因此可大幅降低led光源模块的故障率，增加led光源模块的使用寿命，故适用于露天网室及温网室中。

再者，根据本发明的实施例，led光源模块具有光学反射盘，且光学反射盘包含多个光学反射面，其对应于led光源模块的led光源，因此可以扩展led光源模块的光束角，并提升led光源模块在短距离的光照均匀性，进一步增加led光源模块的效能。

请参阅图8，其为本发明之led光源模块的光照方法的一实施例的流程图。本发明的led光源模块的光照射方法可包含下列步骤：

在步骤s81中，提供多个led光源。

在步骤s82中，将该些led光源的白光与红光的配比设定为1∶1至1∶4。

在步骤s83中，将该些led光源分别沿内圈及外圈呈同心圆环状排列。

在步骤s84中，提供光学反射盘，并使光学反射盘的多个光学反射面对应于该些led光源。

在步骤s85中，使各个led光源发出的光线由对应的光学反射面反射。

请参阅图9及图10，其为本发明的led光源模块的另一实施例的分解图及组合图。如图所示，led光源模块1可包含灯杆11、防水罩12、光学反射盘13、灯板14及散热底座15。

如9图所示，灯板14可设置有多个led光源141；在本实施例中，该些led光源141可分别沿内圈及外圈呈同心圆环状排列。

散热底座15则可设置于灯板14上方并与灯板14连接，其可提供散热的功能，以防止灯板14过热而损坏。

光学反射盘13可设置于灯板14的下方，其可具有多个光学反射面131，各个光学反射面131可为具有连续曲面的凹槽，并可对应于至少一个led光源141，该些led光源141由上往下照射，经由该些光学反射面朝下反射。

防水罩12可呈碗状，其可包含开口端122及通孔123，防水罩12的开口端122可与灯板14连接，而光学反射盘13可设置于防水罩12与灯板14之间。

灯杆11可呈空心状，灯杆11的内部可设置电源供应器(未绘于图中)，灯杆11的一端可与灯板14连接，而灯杆11的另一端可包含灯头111，其可与电源接头(未绘于图中)连接，以此方式即可驱动该些led光源141。

防水罩12可包含多个防水胶条121，以提升led光源模块1的防水效果；在本实施例中，防水胶条121可分别设置在光学反射盘13与防水罩12之间以及防水罩12的开口端122与灯板14的连接处，从而提升led光源模块1的防水效果。

根据本实施例，led光源模块1具有特殊的结构设计，使led光源模块1光照射方向可依实际需求改变，因此不但适用于使用棚架的果园，更适合应用于使用土栽的果园，亦可使用于其他场所需要光束照射，以增加光束照射的范围，使用上更具弹性。

而本实施例的led光源模块1的其它组件的细部结构及链接关系与前述实施例相似，故不在此多加赘述。

综上所述，根据本发明的实施例，led光源模块采用led光源，故发光效率高且耗电量低，故果农仅需要在果园中设置少量的led光源模块即可达到所欲达到的功效，因此可有效地降低成本。

根据本发明的实施例，led光源模块具有光学反射盘，光学反射盘可反射led光源模块的led光源所发出的光线，使其具有指向性，因此植物可以更为有效地利用led光源模块发出的光线。

又，根据本发明的实施例，led光源模块具有光学反射盘，且光学反射盘包含多个光学反射面，其对应于led光源模块的led光源，因此可以扩展led光源模块的光束角，并提升led光源模块在短距离的光照均匀性，进一步增加led光源模块的效能。

此外，根据本发明的实施例，led光源模块的led光源具有特殊的光线配比设计，使其更能符合植物光合作用的光谱，因此led光源模块所产生的能量可充份被植物吸收。

另外，根据本发明的实施例，led光源模块具有特殊的防水设计，因此水气不易渗入led光源模块中，因此可大幅降低led光源模块的故障率，增加led光源模块的使用寿命，故适用于露天网室及温网室中。

再者，根据本发明的实施例，led光源模块具有特殊的结构设计，使其光照射方向可依实际需求改变，因此不但适用于使用棚架的果园，更适合应用于使用土栽的果园，亦可使用于其他场所需要光束照射，以增加光束照射的范围，使用上更具弹性。

可见本发明在突破现有技术下，确实已达到所欲增进的功效，且也非熟悉该项技艺者容易想到的，其所具有的进步性、实用性，明显已符合专利的申请要件，故依法提出专利申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励创作，至感德便。

以上所述仅为举例性，而非限制性。其它任何未脱离本发明之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应该包含于本申请的范围中。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。