מחשבון עצמת הקרינה הנופלת של נוריות UV LED מאת Opsytec Dr. Gröbel מדמה את עצמת הקרינה הנופלת (mW/cm²) של גופי תאורה מבוססי UV LED ישירות בדפדפן שלכם – ללא תשלום וללא צורך בהתקנה. בחרו מקרן שטח UV LED או גוף תאורה מסדרה L, הגדירו את אורך הגל (265 עד 450 nm), את מרחק העבודה ואת שטח היעד, וקבלו מיד את התפלגות עצמת הקרינה הנופלת כמפת חום, כתצוגה תלת-ממדית וכפרופילי חתך – ובאופן אופציונלי גם על החלקים שלכם, המיובאים כמודלי STEP/STL.
הסימולציה מתבססת על מאפייני הפליטה הנמדדים של נוריות UV LED אמיתיות ומדווחת על נתוני מפתח כגון עצמת קרינה נופלת מרבית, ממוצעת ומזערית, לצורך תכנון יישומים של הקשיה בקרינת UV, חיטוי ב-UV, בליית מזג אוויר ופלואורסצנציה. ניתן לייצא את התוצאות כקובצי CSV וכדוח סימולציה בפורמט PDF. הערכים המחושבים הם נתונים מנחים לבחירת מוצר; רמות עצמת קרינה נופלת מחייבות יש לאמת במדידה, למשל באמצעות רדיומטר של Opsytec.
מודל: מקורות LED (5 מקורות-משנה לכל LED) עם מאפיין הפליטה הנמדד של OPSY-LED (θ½ = ±32°) או לחלופין המודל הלמברטיאני I(θ) = I₀·cosᵐθ. עצמת הקרינה E = Σ I(θ_LED)·cos(θ_incidence)/r². נקודת הציר/מקור המודל נמצאת במרחק עבודה h מתחת למישור ה-LED; השטח הכולל שטוח ב-z = 0. במודלי CAD, E מחושב עבור כל פאה חיצונית (משולש); לפאות אחוריות מוקצה E = 0. השתקפויות, אובדני פרנל והצללה עצמית אינם נלקחים בחשבון.
עקרונות הבסיס של סימולציית UV LED
בחרו גוף תאורת LED מסוג UV מוגדר מראש (מנורת ההצפה SFL או סדרת L) ואת אורך הגל הרצוי — שטף הקרינה המתאים לכל LED שמור עבור כל אורך גל. הגדירו את מרחק העבודה בין מישור ה-LED למטרה, וקבעו את המטרה כמלבן, כמעגל או כדגם CAD משלכם (STEP/STL, המעובד כולו באופן מקומי בדפדפן שלכם). האפליקציה מחשבת את התפלגות עצמת הקרינה ומציגה אותה כתצוגה תלת-ממדית אינטראקטיבית, כמפת חום ופרופילי חתך דרך המרכז. נתונים עיקריים כגון עצמת הקרינה המקסימלית, הממוצעת והמינימלית והערך במרכז מוצגים ישירות; ניתן לייצא את כל התוצאות כקבצי CSV או כדוח סימולציה בפורמט PDF.
כל נורית LED של UV מדומה כמקור קומפקטי המורכב מחמישה תת-מקורות על פני השבב. עצמת הקרינה הנופלת בנקודה על המטרה היא הסכום הבלתי-קוהרנטי של כל תרומות ה-LED: E = Σ I(θ) · cos(θinc) / r². כברירת מחדל, מאפיין הפליטה I(θ) הוא מודל OPSY LED (זווית חצי ±32°), שאומת כנגד נתוני מדידה ומעקב קרניים בשיטת מונטה-קרלו; לחלופין, זמין המודל הקלאסי של למברט I(θ) = I₀·cosᵐθ עם זווית חצי הניתנת להתאמה. שני המודלים מנורמלים אנרגטית: השטף המשולב על פני חצי הכדור שווה בדיוק לשטף המוגדר לכל LED.
- מרחק עבודה: בשדה הרחוק עצמת הקרינה יורדת לפי 1/r²; במקביל, תרומות הנוריות (LED) הבודדות חופפות יותר ככל שהמרחק גדל, מה שהופך את ההתפלגות לאחידה יותר. מרחקים קצרים נותנים ערכי שיא גבוהים עם דפוס LED נראה לעין.
- מספר הנוריות ומרווח ביניהן (pitch): יותר נוריות ומרווח קטן יותר מגדילים את עצמת הקרינה ואת האחידות; לקראת קצה המערך עצמת הקרינה יורדת באופן טבעי.
- אורך גל: שטף הקרינה הזמין לכל נורית תלוי באורך הגל — נוריות UVC (265–280 nm) מספקות הספק נמוך משמעותית מנוריות UVA (365–450 nm).
- הטיית המטרה: משטח המוטה סביב ציר X או Y מקבל פחות עצמת קרינה בהתאם לקוסינוס של זווית הפגיעה.
הסימולציה מניחה הקרנה ישירה במרחב חצי פתוח וללא הפרעות: החזרות ממשטחים סובבים, אובדני פרנל על פני השטח של החלק והצללה עצמית בתוך גיאומטריות קעורות אינם נלקחים בחשבון; במודלי CAD, פאות הפונות הרחק מנוריות ה-LED מקבלות ערך אפס. לפיכך, התוצאות הן נתונים אינדיקטיביים לבחירת מוצר ולתכנון תהליך — ללא אחריות. יש לקבוע ערכי עצמת קרינה ומנת קרינה מחייבים באמצעות מדידה בעזרת רדיומטר UV מכויל מבית Opsytec Dr. Gröbel.
כל התאורות המדומות הן מוצרי סדרה של Opsytec Dr. Gröbel GmbH: מנורות שיטפון UV LED מסדרת SFL מקרינות בצורה הומוגנית על שטחים גדולים — להקשיה בקרינת UV, לעירור פלואורסצנציה ולחיטוי — בעוד תאורות UV LED מסדרה L הקומפקטיות מייצרות עצמת קרינה גבוהה על שטחים קטנים. שתי הסדרות זמינות באורכי גל מ-265 nm עד 450 nm. נשמח לסייע לכם בבחירה ובתכנון יחידת ההקרנה ה-UV המתאימה ליישום שלכם.
שאלות נפוצות
הסימולציה משתמשת במאפייני פליטה נמדדים של LED ומאומתת בהשוואה למעקב קרניים בשיטת מונטה-קרלו. היא מספקת נתונים אינדיקטיביים לבחירת מוצרים; השתקפויות ואובדני פרנל אינם נכללים בה. ערכים מחייבים יש לקבוע באמצעות מדידה עם רדיומטר UV מכויל.
מרחקים קצרים ממקסמים את עצמת הקרינה הנופלת אך חושפים את דגם ה-LED כחוסר אחידות; מרחקים גדולים יותר מחליקים את ההתפלגות בעצמת קרינה נמוכה יותר. השוו כמה מרחקים בסימולציה באמצעות פרופילי החתך והנתון "E average" כדי למצוא את הפשרה הטובה ביותר עבור האפליקציה שלכם.
כן — יש לטעון מודל STEP או STL של החלק שלכם. עצמת הקרינה הנופלת מחושבת עבור כל פאה חיצונית; פאות הפונות בכיוון מנוגד ל-LED מקבלות עצמת קרינה של אפס. הקובץ מעובד באופן מקומי לחלוטין בדפדפן שלכם ואינו מועלה לשום שרת.
הסימולציה מכסה 265, 275, 280, 365, 385, 395, 405 ו-450 nm — מ-UVC לחיטוי ועד UVA/כחול להקשיה ולפלואורסצנציה. עבור כל אורך גל נשמר שטף הקרינה האופייני של ה-LED והוא נעשה בו שימוש אוטומטי בחישוב.
מחבר: ד"ר מארק פאראביה
ד"ר-אינג' מארק פאראביה הוא המנהל המנהל (CEO) של Opsytec Dr. Gröbel GmbH באטלינגן ועומד בראש מעבדת הכיול המוכרת. בהמשך למחקרו על פריקות אקסיימר קסנון פועמות במכון לטכנולוגיית תאורה של KIT, הוא מתמקד כיום בטכנולוגיית מדידת קרינה אופטית. הוא סגן יו"ר ועדת התקינה DIN FNL 7 "קרינה אופטית", וחבר בצוות הפרויקט של DVGW לחיטוי UV.