تحسب محاكاة مصدر النقطة LED فوق البنفسجية من Opsytec Dr. Gröbel مسار الحزمة وشدة الإشعاع الساقط (mW/cm²) لمصادر النقطة LED فوق البنفسجية solo P وSpot P وSpot P short مباشرةً في متصفحكم. اختاروا المنتج والبصريات (Standard أو High Power أو Parallel Beam)، وحدّدوا الطول الموجي (من 365 إلى 450 nm) ومسافة العمل، لتحصلوا فوراً على التوزيع في صورة خريطة حرارية وعرض ثلاثي الأبعاد ومقاطع مستعرضة.
الحساب عبارة عن عملية حساب لانتقال الإشعاع عبر البصريات (تتبّع الأشعة العكسي) بافتراضات مبسّطة، تمت معايرتها وفق مخططات شدة الإشعاع الساقط الواردة في صحائف بيانات المنتجات. يمكن تصدير النتائج كملفات CSV وكتقرير محاكاة بصيغة PDF. القيم المحسوبة هي بيانات إرشادية لاختيار المنتج؛ وينبغي التحقّق من مستويات شدة الإشعاع الساقط الملزمة عن طريق القياس، على سبيل المثال باستخدام مقياس إشعاع (راديومتر) من Opsytec.
النموذج: انتقال إشعاعي حتمي عبر البصريات (تتبّع الأشعة العكسي، E = Σ L·cosθ·dΩ) مع افتراضات مبسّطة، تمت معايرته وفق أنماط شدة الإشعاع الساقط الواردة في صحائف بيانات المنتج (385 nm). المستوى المستهدف عمودي على محور الشعاع عند مسافة العمل من واجهة الهيكل؛ والمساحة الكلية مستوية عند z = 0. تُدرَج خسائر النفاذية للبصريات كعامل إجمالي واحد؛ أما تفاوتات التصنيع، وتشتت الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED)، وتأثيرات درجة الحرارة فلا تُدرَج - وهي قيم إرشادية وليست قياسات.
نموذج وافتراضات محاكاة المصدر النقطي
يتم حساب مصادر البقعة الضوئية باستخدام حساب حتمي لانتقال الإشعاع عبر النظام البصري: لكل نقطة في مستوى الهدف، يتم الحصول على شدة الإشعاع الساقط كتكامل السطوع على فتحة الخروج للنظام البصري،
المعادلة: E = Σ L(u, θ) · T · cos θ · ΔΩ
يتم تتبّع خطوط النظر بشكل عكسي عبر النظام البصري. هذه الطريقة خالية من التشويش وقابلة للتكرار بدقة؛ ويُستفاد من التماثل الدوراني للنظام البصري (الحساب على الأنصاف الأقطار، وتوليف الشبكة).
يُمثَّل مسار الشعاع لكل خيار من خيارات البصريات (Standard وHigh Power وParallel Beam) بواسطة نموذج مبسّط ذي أسطح بصرية مثالية؛ ويدخل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) كمصدر ممتد ذي توزيع مكاني وزاوي مبسّط. ويُعايَر النموذج وفقاً لمخططات شدة الإشعاع الساقط الواردة في صحائف بيانات المنتج (385 nm)، ويحوّل الأطوال الموجية الأخرى عبر تشتت البصريات. وتُدرَج خسائر النفاذية الخاصة بالبصريات كعامل إجمالي واحد. أما التدفق الإشعاعي لكل طول موجي فيُستمد من تحديد معاملات الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)؛ ويُحسب UV-LED solo P باستخدام قدرة مخفّضة للصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، في حين أن Spot P short مطابق بصرياً لـ Spot P (بهيكل أقصر).
- محاكاة إرشادية — لا تشمل تفاوتات التصنيع وتفاوت/تصنيف الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) وتأثيرات درجة الحرارة
- تُحتسب الانعكاسات عند جدار الأنبوب كانعكاس مرآوي بمعامل انعكاس إجمالي (القيمة الافتراضية 15 %، ألومنيوم مؤكسد أنودياً عند الزوايا الحادة) حتى الارتداد الثالث؛ أما التشتت المنتشر فلا يُحتسب
- ترتيبات النقاط المتعددة: جميع النقاط متطابقة (المنتج، البصريات، القدرة)، ومحور الإمالة هو مركز الوجه الأمامي، دون تظليل متبادل؛ ويتم الجمع عبر حقل نقطة واحدة محسوب مسبقاً
- المستوى الهدف عمودي على محور الشعاع (حساب متماثل دورانياً)؛ وبالنسبة لنماذج CAD تُؤخذ زاوية السقوط المحلية بعين الاعتبار، أما التظليل فلا يُؤخذ
الأسئلة الشائعة حول محاكاة المصدر البقعي
المحاكاة حتمية: حساب انتقال إشعاعي عبر النظام البصري، تمت معايرته وفقاً لمنحنيات شدة الإشعاع الساقط الواردة في نشرات بيانات المنتجات عند 385 nm. وهي توفر قيماً إرشادية لاختيار المنتج وتصميمه. لا تشمل المحاكاة تفاوتات التصنيع وتشتت مواصفات LED وتصنيفها الرقمي وتأثيرات درجة الحرارة والتشتت المنتشر. ينبغي تحديد مستويات شدة الإشعاع الساقط الملزمة عن طريق القياس باستخدام مقياس إشعاع للأشعة فوق البنفسجية معايَر.
تعمل بصريات Standard على تركيز إشعاع الـ LED في بقعة بحجم بضعة مليمترات، مع أفضل تركيز عند مسافة عمل تتراوح من 15 إلى 20 mm. أما High Power فتُركّز الإشعاع بصورة أضيق وأقرب إلى الوجه الأمامي (من 4 إلى 8 mm تقريباً) وتبلغ أعلى قيمة لشدة الإشعاع الساقط. وتوفّر Parallel Beam حزمة شبه متوازية بشدة إشعاع ساقط أقل، لكن بعمق مجال كبير لمسافات عمل تبدأ من 30 mm تقريباً. وتُظهر بطاقتا «مقطع الحزمة» و«العرض المقطعي» المقارنة كما في صحيفة البيانات.
يتم قياس مسافة العمل من الوجه الأمامي للهيكل إلى مستوى الهدف، والذي يكون عمودياً على محور الشعاع. بالنسبة لنماذج STEP أو STL، تشير المسافة إلى الحافة العلوية للنموذج. يقوم شريط التمرير بتغيير المسافة؛ وتُظهر الأرقام الرئيسية شدة الإشعاع الساقط في المركز، والمتوسط، والحد الأقصى، وقطر البقعة.
نعم. في قسم "الترتيب" يمكن ترتيب ما يصل إلى 16 مصدرًا نقطيًا في صف أو مربع أو حلقة مع إمكانية ضبط التباعد والميل (عمودي، نحو المركز، نحو نقطة مستهدفة أو بشكل فردي). بعد الضغط على "احسب" يتم جمع شدة الإشعاع الساقط لجميع المصادر النقطية؛ ويعمل المُحسِّن على تحسين التجانس عبر زاوية الميل والتباعد ومسافة العمل. يمكن تصدير الهندسة كجدول، ومنظر علوي مُقاس (PNG)، وملف DXF.
نعم. يمكنكم تحميل نموذج STEP أو STL؛ حيث تُحسب شدة الإشعاع الساقط لكل وجه خارجي مع زاورية السقوط المحلية، وتتلقى الوجوه المُدارة بعيداً عن البقع الضوئية قيمة صفر، ولا يُؤخذ التظليل بعين الاعتبار. تتم معالجة الملف بالكامل محلياً في متصفحكم ولا يتم رفعه أبداً.
تغطي المحاكاة الأطوال الموجية 365 و385 و395 و405 و450 nm. يتم تخزين التدفّق الإشعاعي النموذجي لثنائي LED لكل طول موجي، ويدخل مباشرة في عملية الحساب؛ ويتم تحويل البصريات إلى الطول الموجي المختار عبر تشتّتها.
المؤلف: د. مارك بارافيا
د. م. مارك بارافيا هو المدير التنفيذي لشركة Opsytec Dr. Gröbel GmbH في إتلينغن، ويرأس مختبر المعايرة المعتمَد. بعد أبحاثه حول تفريغات إكسيمر الزينون النبضية في معهد تقنية الإضاءة بجامعة KIT، يتركّز اهتمامه الحالي على تقنية قياس الإشعاع البصري. وهو نائب رئيس لجنة المعايير الألمانية DIN FNL 7 «الإشعاع البصري»، وعضو في مجموعة مشروع DVGW المختصة بالتطهير بالأشعة فوق البنفسجية.