Opsytec Dr. Gröbelin UV-LED-pistelähdesimulaatio laskee UV-LED-pistelähteiden solo P, Spot P ja Spot P short säteilyprofiilin ja irradianssin (mW/cm²) suoraan selaimessanne. Valitkaa tuote ja optiikka (Standard, High Power tai Parallel Beam), asettakaa aallonpituus (365–450 nm) ja työskentelyetäisyys, ja saatte välittömästi jakauman lämpökarttana, 3D-näkymänä ja poikkileikkausprofiileina.
Laskenta on säteilynsiirtolaskenta optiikan läpi (taustavalosäteenjäljitys) yksinkertaistetuin oletuksin, kalibroitu tuotteiden datalehtien irradianssiprofiileihin. Tulokset voidaan viedä CSV-tiedostoina ja PDF-simulaatioraporttina. Lasketut arvot ovat suuntaa-antavia tietoja tuotevalintaa varten; sitovat irradianssitasot on varmistettava mittaamalla, esim. Opsytec-radiometrillä.
Malli: deterministinen säteilynsiirto optiikan läpi (taustapäin suuntautuva säteenjäljitys, E = Σ L·cosθ·dΩ) yksinkertaistetuin oletuksin, kalibroitu tuotteiden tietolomakkeiden irradianssiprofiileihin (385 nm). Kohdetaso on kohtisuorassa säteen akselia vastaan työskentelyetäisyydellä kotelon etuosasta; koko alue on tasainen kohdassa z = 0. Optiikan läpäisyhäviöt sisältyvät kokonaiskertoimena; valmistustoleransseja, LED-hajontaa ja lämpötilavaikutuksia ei ole otettu huomioon – arvot ovat suuntaa-antavia, ei mittaustuloksia.
Pistelähdesimuloinnin malli ja oletukset
Pistelähteet lasketaan deterministisellä säteilynsiirtolaskennalla optiikan läpi: kohdetason kussakin pisteessä irradianssi saadaan optiikan poistumisaukon yli lasketun radianssi-integraalin avulla,
Kaava: E = Σ L(u, θ) · T · cos θ · ΔΩ
Näköviivat jäljitetään taaksepäin optiikan läpi. Menetelmä on kohinaton ja täysin toistettavissa; optiikan pyörähdyssymmetriaa hyödynnetään (laskenta säteillä, hilan synteesi).
Kunkin optiikkavaihtoehdon (Standard, High Power, Parallel Beam) säteilyreitti esitetään yksinkertaistetulla mallilla, jossa optiset pinnat on idealisoitu; LED syötetään malliin laajennettuna lähteenä, jolla on yksinkertaistettu spatiaalinen ja kulmajakauma. Malli on kalibroitu tuotteiden datalehtien irradianssiprofiileihin (385 nm) ja muuntaa muut aallonpituudet optiikan dispersion avulla. Optiikan transmissiohäviöt sisällytetään yhtenä kokonaiskertoimena. Aallonpituuskohtainen säteilyteho saadaan LED:n parametroinnista; UV-LED solo P lasketaan pienennetyllä LED-teholla, ja Spot P short on optisesti identtinen Spot P:n kanssa (lyhyempi kotelo).
- Suuntaa antava simulaatio — valmistustoleransseja, LED-hajontaa/binnausta ja lämpötilavaikutuksia ei ole huomioitu
- Putken seinämän heijastukset on sisällytetty peilimäisinä kokonaisheijastuskertoimella (oletusarvo 15 %, anodisoitu alumiini jyrkissä kulmissa) kolmanteen heijastukseen asti; diffuusia sirontaa ei ole huomioitu
- Monipiste-järjestelmät: kaikki pisteet identtisiä (tuote, optiikka, teho), kallistuksen kiertopiste = etupinnan keskipiste, ei keskinäistä varjostusta; summaus ennalta laskettua yksittäispistekenttää käyttäen
- Kohdetaso kohtisuorassa säteen akseliin nähden (pyörähdyssymmetrinen laskenta); CAD-malleissa paikallinen tulokulma otetaan huomioon, varjostusta ei
Usein kysyttyjä kysymyksiä pistelähdesimulaatiosta
Simulaatio on deterministinen: se on optiikan läpi tehtävä säteilynsiirtolaskenta, joka on kalibroitu tuotteiden datalehtien irradianssiprofiileihin aallonpituudella 385 nm. Se antaa suuntaa-antavia arvoja tuotevalintaa ja suunnittelua varten. Valmistustoleransseja, LED-hajontaa ja binnausta, lämpötilavaikutuksia ja diffuusia sirontaa ei ole otettu huomioon. Sitovat irradianssitasot on määritettävä mittaamalla kalibroidulla UV-radiometrillä.
Standard-optiikka kohdistaa LED-säteilyn muutaman millimetrin kokoiseen pisteeseen, jonka paras tarkennus on noin 15–20 mm työetäisyydellä. High Power tarkentaa tiukemmin ja lähemmäs etupintaa (noin 4–8 mm) ja saavuttaa korkeimman irradianssin. Parallel Beam tuottaa lähes yhdensuuntaisen säteen, jonka irradianssi on pienempi mutta syväterävyysalue suuri työetäisyyksillä alkaen noin 30 mm:stä. "Beam profile"- ja "Section view"-kortit näyttävät vertailun tietolehden mukaisesti.
Työskentelyetäisyys mitataan kotelon etupinnasta kohdetasoon, joka on kohtisuorassa säteilyakseliin nähden. STEP- tai STL-malleissa etäisyys viittaa mallin yläreunaan. Liukusäädin muuttaa etäisyyttä; tunnusluvut näyttävät keskipisteen irradianssin, keskiarvon, maksimin ja pisteen halkaisijan.
Kyllä. "Arrangement"-osiossa enintään 16 pistettä voidaan järjestää riviin, neliöön tai renkaaseen säädettävällä välillä ja kallistuksella (kohtisuoraan, keskipistettä kohti, kohdepistettä kohti tai yksilöllisesti). "Calculate"-toiminnon jälkeen kaikkien pisteiden irradianssi lasketaan yhteen; optimointityökalu parantaa tasaisuutta kallistuskulman, välin ja työetäisyyden avulla. Geometria voidaan viedä taulukkona, mitoitettuna pohjakuvana (PNG) ja DXF-muodossa.
Kyllä. Ladatkaa STEP- tai STL-malli; irradianssi lasketaan joka ulkopinnalle paikallisen tulokulman mukaan, spoteista poispäin kääntyneet pinnat saavat arvon nolla, varjostumista ei oteta huomioon. Tiedosto käsitellään kokonaan paikallisesti selaimessanne eikä sitä ladata palvelimelle.
Simulaatio kattaa aallonpituudet 365, 385, 395, 405 ja 450 nm. LEDin tyypillinen säteilyteho tallennetaan aallonpituuskohtaisesti ja se siirtyy suoraan laskentaan; optiikka muunnetaan valitulle aallonpituudelle sen dispersion avulla.
Kirjoittaja: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia on Opsytec Dr. Gröbel GmbH:n toimitusjohtaja Ettlingenissä ja johtaa akkreditoitua kalibrointilaboratoriota. KIT:n valaistustekniikan instituutissa tehdyn pulssitettuja ksenoni-eksimeerikaasupurkauksia käsitelleen tutkimuksensa jälkeen hänen tämänhetkinen painopisteensä on optisessa säteilyn mittaustekniikassa. Hän toimii DIN-standardointikomitea FNL 7 "Optische Strahlung" -komitean varapuheenjohtajana ja on DVGW:n UV-desinfiointia käsittelevän projektiryhmän jäsen.