يقوم حاسوب شدة إشعاع ثنائيات LED فوق البنفسجية من Opsytec Dr. Gröbel بمحاكاة شدة الإشعاع الساقط (mW/cm²) لتجهيزات إنارة LED فوق البنفسجية مباشرةً في متصفحكم – مجاناً ودون الحاجة إلى أي تثبيت. اختاروا مصباح إغراق LED فوق بنفسجي أو تجهيزة إنارة من السلسلة L، وحدّدوا الطول الموجي (من 265 إلى 450 nm)، ومسافة العمل والمساحة المستهدفة، لتحصلوا فوراً على توزيع شدة الإشعاع الساقط في صورة خريطة حرارية، وعرض ثلاثي الأبعاد، ومقاطع عرضية – مع إمكانية استيراد قطعكم الخاصة كنماذج STEP/STL اختيارياً.
تعتمد المحاكاة على خصائص الانبعاث المقاسة لثنائيات LED فوق بنفسجية حقيقية، وتعرض قيماً رئيسية مثل شدة الإشعاع الساقط القصوى والمتوسطة والدنيا لتصميم تطبيقات التصليد بالأشعة فوق البنفسجية، والتطهير بالأشعة فوق البنفسجية، وتطبيقات مقاومة العوامل الجوية والتألق. يمكن تصدير النتائج كملفات CSV وكتقرير محاكاة بصيغة PDF. القيم المحسوبة هي بيانات إرشادية لاختيار المنتج المناسب، ويجب التحقق من مستويات شدة الإشعاع الساقط الملزمة عن طريق القياس، على سبيل المثال باستخدام مقياس إشعاع من Opsytec.
النموذج: مصادر LED (5 مصادر فرعية لكل LED) وفق الخاصية الإشعاعية المقاسة لـ OPSY-LED (θ½ = ±32°) أو اختيارياً نموذج لامبرت I(θ) = I₀·cosᵐθ. تُحسب شدة الإشعاع الساقط E = Σ I(θ_LED)·cos(θ_incidence)/r². نقطة الارتكاز/أصل النموذج تقع على مسافة العمل h أسفل مستوى LED؛ وتكون المساحة الإجمالية مستوية عند z = 0. بالنسبة لنماذج CAD، تُحسب E لكل وجه خارجي (مثلث)؛ وتكون الأوجه الخلفية E = 0. لا تُؤخذ الانعكاسات وخسائر فرينل والتظليل الذاتي بعين الاعتبار.
أساسيات محاكاة الأشعة فوق البنفسجية LED
اختَر أحد تجهيزات إضاءة UV LED المُعرَّفة مسبقاً (مصباح الفيضان SFL أو Series L) والطول الموجي المطلوب — يتم تخزين قيمة التدفّق الإشعاعي المطابقة لكل ثنائي LED عند كل طول موجي. حدِّد مسافة التشغيل بين مستوى ثنائيات LED والهدف، وعرِّف الهدف كمستطيل أو دائرة أو نموذج CAD خاص بك (STEP/STL، تتم معالجته بالكامل محلياً في متصفحكم). يحسب التطبيق توزيع شدة الإشعاع الساقط ويعرضه في صورة عرض ثلاثي الأبعاد تفاعلي وخريطة حرارية ومقاطع عرضية عبر المركز. تُعرَض مباشرة القيم الأساسية مثل الحد الأقصى والمتوسط والحد الأدنى لشدة الإشعاع الساقط والقيمة عند المركز؛ ويمكن تصدير جميع النتائج كملفات CSV أو كتقرير محاكاة بصيغة PDF.
يُمثَّل كل مصباح LED للأشعة فوق البنفسجية كمصدر مدمج مكوّن من خمسة مصادر فرعية موزّعة على الرقاقة. وتُمثّل شدة الإشعاع الساقط عند نقطة على الهدف المجموع غير المتماسك لإسهامات جميع مصابيح LED: E = Σ I(θ) · cos(θinc) / r². وبشكل افتراضي، تُستخدَم خاصية الانبعاث I(θ) وفق نموذج OPSY LED (بزاوية نصفية ±32°)، وقد جرى التحقّق من صحته مقارنةً ببيانات القياس وبمحاكاة تتبّع الأشعة بطريقة مونت كارلو؛ وبديلاً عن ذلك، يتوفّر النموذج الكلاسيكي لامبرتيان I(θ) = I₀·cosᵐθ بزاوية نصفية قابلة للضبط. وكلا النموذجين مُطبَّعان من حيث الطاقة: إذ يساوي التدفّق المتكامل على نصف الكرة تمامًا التدفّق المُهيَّأ لكل LED.
- مسافة العمل: في المجال البعيد تنخفض شدة الإشعاع الساقط وفق 1/r²؛ وفي الوقت نفسه تتداخل مساهمات مصابيح LED الفردية بشكل أكبر مع زيادة المسافة، مما يجعل التوزيع أكثر تجانساً. المسافات القصيرة تعطي قيماً ذروية مرتفعة مع نمط LED مرئي.
- عدد مصابيح LED والتباعد بينها: يؤدي زيادة عدد مصابيح LED وتقليل التباعد بينها إلى زيادة شدة الإشعاع الساقط والتجانس؛ وباتجاه حافة المصفوفة تنخفض شدة الإشعاع الساقط بشكل طبيعي.
- الطول الموجي: يعتمد التدفق الإشعاعي المتاح لكل مصباح LED على الطول الموجي — إذ توفر مصابيح UVC LED (من 265 إلى 280 nm) طاقة أقل بكثير مقارنة بمصابيح UVA LED (من 365 إلى 450 nm).
- ميل الهدف: يتلقى السطح المائل حول المحور X أو Y شدة إشعاع ساقط أقل وفقاً لجيب تمام زاوية السقوط.
تفترض المحاكاة تشعيعًا مباشرًا في نصف فضاء غير معاق: لا تُؤخذ في الاعتبار الانعكاسات من الأسطح المحيطة، وخسائر فرينل عند سطح الجزء، والتظليل الذاتي داخل الأشكال الهندسية المقعّرة؛ وبالنسبة لنماذج CAD، فإن الأوجه المُدارة بعيدًا عن مصابيح LED تتلقّى قيمة صفر. لذلك تُعدّ النتائج بيانات إرشادية لاختيار المنتج وتصميم العملية — دون أي ضمان. ينبغي تحديد قيم شدة الإشعاع الساقط والجرعة الإشعاعية الملزمة عن طريق القياس باستخدام مقياس إشعاع فوق بنفسجي مُعايَر من Opsytec Dr. Gröbel.
جميع المصابيح المحاكاة هي منتجات إنتاج مسلسل من Opsytec Dr. Gröbel GmbH: تقوم مصابيح الإغراق LED فوق البنفسجية من سلسلة SFL بإشعاع مساحات كبيرة بشكل متجانس — من أجل التصليد بالأشعة فوق البنفسجية، وإثارة التفلور، والتطهير — بينما تُولّد مصابيح LED فوق البنفسجية من السلسلة L المدمجة شدة إشعاع ساقط عالية على مساحات صغيرة. تتوفّر كلتا السلسلتين بأطوال موجية من 265 nm إلى 450 nm. يسعدنا مساعدتكم في اختيار وتصميم وحدة التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية المناسبة لتطبيقكم.
الأسئلة الشائعة
تعتمد المحاكاة على خصائص الانبعاث المقاسة لثنائيات الإصدار الضوئي (LED) وتم التحقق من صحتها بالمقارنة مع تتبّع الأشعة بطريقة مونت كارلو. وهي توفّر بيانات إرشادية لاختيار المنتج؛ ولا تشمل الانعكاسات وخسائر فرينل. وينبغي تحديد القيم الملزمة عن طريق القياس باستخدام مقياس إشعاع للأشعة فوق البنفسجية مُعايَر.
تُعظِّم المسافات القصيرة شدة الإشعاع الساقط لكنها تُظهر نمط الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) على شكل عدم انتظام؛ بينما تُنعِّم المسافات الأكبر التوزيع عند شدة إشعاع ساقط أقل. قارنوا بين عدّة مسافات في المحاكاة باستخدام مقاطع الملف الشخصي (profile) العرضية ومؤشر "E average" لإيجاد أفضل حل توفيقي لتطبيقكم.
نعم — يمكنكم تحميل نموذج STEP أو STL لجزئكم. تُحسب شدة الإشعاع الساقط لكل سطح خارجي؛ وتتلقى الأسطح المُبتعدة عن المصابيح الثنائية الباعثة للضوء (LED) قيمة صفرية. تتم معالجة الملف بالكامل محليًا في متصفحكم ولا يتم رفعه إلى الخادم أبدًا.
تشمل عملية المحاكاة الأطوال الموجية 265 و275 و280 و365 و385 و395 و405 و450 nm — من UVC للتطهير إلى UVA/الأزرق للتصليد والفلورة. يتم تخزين التدفق الإشعاعي النموذجي لكل LED عند كل طول موجي واستخدامه تلقائياً في عملية الحساب.
المؤلف: الدكتور مارك بارافيا
الدكتور المهندس مارك بارافيا هو المدير الإداري لشركة Opsytec Dr. Gröbel GmbH في إتلينغن ويرأس مختبر المعايرة المعتمد. بعد أبحاثه حول التفريغات الوميضية بالإكزيمر من الزينون النبضي في معهد تقنية الإضاءة بجامعة KIT، ينصبّ تركيزه الحالي على تقنية قياس الإشعاع البصري. وهو نائب رئيس لجنة المعايير الألمانية DIN FNL 7 «الإشعاع البصري»، وعضو في فريق مشروع DVGW المعني بالتطهير بالأشعة فوق البنفسجية.