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UV LED 3D 복사조도 계산기

Opsytec Dr. Gröbel의 UV LED 복사조도 계산기는 브라우저에서 바로 UV LED 조명기구의 복사조도(mW/cm²)를 시뮬레이션합니다 – 무료이며 설치가 필요하지 않습니다. UV LED 플러드 램프 또는 Series L 조명기구를 선택하고 파장(265~450 nm), 작업 거리 및 대상 영역을 설정하면 복사조도 분포를 히트맵, 3D 뷰 및 단면 프로파일로 즉시 확인할 수 있습니다 – STEP/STL 모델로 가져온 귀사의 부품에도 적용할 수 있습니다.

이 시뮬레이션은 실제 UV LED의 측정된 방사 특성을 사용하며, UV 경화, 자외선 소독, 내후성 및 형광 응용 분야를 설계하기 위한 최대, 평균 및 최소 복사조도와 같은 주요 수치를 제공합니다. 결과는 CSV 파일 및 PDF 시뮬레이션 보고서로 내보낼 수 있습니다. 계산된 값은 제품 선택을 위한 참고 데이터이며, 구속력 있는 복사조도 수준은 예를 들어 Opsytec 복사계를 이용한 측정을 통해 확인되어야 합니다.

모델: 측정된 OPSY-LED 방사 특성(θ½ = ±32°)을 갖는 LED 광원(LED당 5개의 서브 광원) 또는 선택적으로 람베르시안 모델 I(θ) = I₀·cosᵐθ를 사용합니다. 복사조도 E = Σ I(θ_LED)·cos(θ_incidence)/r²로 계산됩니다. 피벗/모델 원점은 LED 평면 아래로 작업 거리 h만큼 떨어진 위치에 있으며, 전체 영역은 z = 0에서 평평합니다. CAD 모델의 경우, E는 외부면(삼각형)별로 계산되며 후면은 E = 0을 받습니다. 반사, 프레넬 손실 및 자체 그림자는 고려되지 않습니다.

UV LED 시뮬레이션의 기초

사전 정의된 UV LED 조명기구(SFL 플러드 램프 또는 Series L)와 원하는 파장을 선택하십시오 — 각 파장에 대해 LED당 해당 복사선속 값이 저장되어 있습니다. LED 평면과 대상 사이의 작업 거리를 설정하고, 대상을 사각형, 원 또는 사용자 지정 CAD 모델(STEP/STL, 브라우저에서 전적으로 로컬로 처리됨)로 정의하십시오. 이 앱은 복사조도 분포를 계산하여 인터랙티브 3D 뷰, 히트맵 및 중심을 지나는 단면 프로파일로 표시합니다. 최대, 평균 및 최소 복사조도와 중심에서의 값과 같은 주요 지표가 바로 표시되며, 모든 결과는 CSV 파일 또는 PDF 시뮬레이션 보고서로 내보낼 수 있습니다.

각 UV LED는 다이(die) 전체에 걸친 5개 서브소스로 구성된 소형 광원으로 모델링됩니다. 대상물 위 한 점에서의 복사조도는 모든 LED가 기여하는 비간섭 합입니다: E = Σ I(θ) · cos(θinc) / r². 기본적으로 발광 특성 I(θ)는 OPSY LED 모델(반각 ±32°)을 사용하며, 이는 측정 데이터 및 몬테카를로 광선추적과 비교하여 검증되었습니다. 대안으로 반각을 조정할 수 있는 고전적 램버시안 모델 I(θ) = I₀·cosᵐθ도 사용할 수 있습니다. 두 모델 모두 에너지 정규화되어 있어, 반구에 대해 적분한 광속은 LED당 설정된 광속과 정확히 일치합니다.

  • 작동 거리: 원거리에서는 복사조도가 1/r²로 감소하며, 동시에 거리가 증가할수록 개별 LED의 기여가 더 많이 겹쳐 분포가 더 균일해집니다. 짧은 거리에서는 LED 패턴이 눈에 띄는 높은 피크값이 나타납니다.
  • LED 개수 및 피치: LED 개수가 많고 피치가 작을수록 복사조도와 균일도가 증가하며, 어레이 가장자리로 갈수록 복사조도는 본질적으로 감소합니다.
  • 파장: LED당 사용 가능한 복사선속은 파장에 따라 달라집니다 — UVC LED(265~280 nm)는 UVA LED(365~450 nm)보다 훨씬 적은 출력을 제공합니다.
  • 대상물 기울기: X축 또는 Y축을 기준으로 기울어진 표면은 입사각의 코사인 값에 따라 더 적은 복사조도를 받습니다.

이 시뮬레이션은 장애물이 없는 반공간에서의 직접 조사(照射)를 가정합니다. 주변 표면에서의 반사, 부품 표면에서의 프레넬 손실 및 오목한 형상 내부에서의 자체 그림자는 고려되지 않습니다. CAD 모델의 경우, LED 반대 방향을 향한 면은 0의 값을 받습니다. 따라서 결과값은 제품 선정 및 공정 설계를 위한 참고 데이터이며, 보증되지 않습니다. 구속력 있는 복사조도 및 조사량 값은 Opsytec Dr. Gröbel의 교정된 자외선(UV) 복사계를 이용한 측정을 통해 확인하시기 바랍니다.

시뮬레이션된 모든 조명은 Opsytec Dr. Gröbel GmbH의 시리즈 제품입니다: SFL 시리즈 UV LED 플러드 램프는 자외선(UV) 경화, 형광 여기 및 소독을 위해 넓은 영역에 균일하게 조사(照射)하며, 컴팩트한 Series L UV LED 조명은 작은 영역에서 높은 복사조도를 발생시킵니다. 두 시리즈 모두 265 nm에서 450 nm까지의 파장으로 제공됩니다. 귀사의 애플리케이션에 적합한 자외선(UV) 조사 장치를 선정하고 설계하는 데 기꺼이 도움을 드리겠습니다.

자주 묻는 질문

이 시뮬레이션은 측정된 LED 방사 특성을 사용하며 몬테카를로 광선 추적법을 기준으로 검증되었습니다. 이는 제품 선정을 위한 참고 데이터를 제공하며, 반사 및 프레넬 손실은 포함되지 않습니다. 확정적인 값은 교정된 UV 복사계를 이용한 측정을 통해 결정되어야 합니다.

작업 거리가 짧으면 복사조도는 최대화되지만 LED 패턴이 불균일하게 나타나며, 거리가 멀어지면 복사조도는 낮아지는 대신 분포가 고르게 됩니다. 시뮬레이션에서 단면 프로파일과 "E average" 지표를 사용하여 여러 거리를 비교함으로써 귀사의 용도에 가장 적합한 절충점을 찾으시기 바랍니다.

가능합니다 — 귀사의 부품에 대한 STEP 또는 STL 모델을 불러오십시오. 복사조도는 외부 면 단위로 계산되며, LED로부터 반대쪽을 향한 면은 0을 받습니다. 파일은 브라우저 내에서 전적으로 로컬로 처리되며 업로드되지 않습니다.

시뮬레이션은 265, 275, 280, 365, 385, 395, 405, 450 nm를 다루며 — 소독용 UVC부터 경화 및 형광용 UVA/블루까지 포함합니다. 각 파장별로 LED당 일반적인 복사속이 저장되어 있으며 계산 시 자동으로 사용됩니다.

저자: Dr. Mark Paravia

Dr.-Ing. Mark Paravia는 에틀링엔 소재 Opsytec Dr. Gröbel GmbH의 대표이사이며 공인 교정기관을 이끌고 있습니다. KIT 조명공학연구소에서 펄스형 크세논 엑시머 방전에 관한 연구를 수행한 이후, 현재는 광학 복사 측정 기술에 주력하고 있습니다. 그는 DIN 표준위원회 FNL 7 "광학 복사" 부위원장이며, DVGW UV 소독 프로젝트 그룹의 위원이기도 합니다.