Kalkulator natężenia napromienienia UV LED firmy Opsytec Dr. Gröbel symuluje natężenie napromienienia (mW/cm²) opraw UV LED bezpośrednio w Państwa przeglądarce – bezpłatnie, bez konieczności instalacji. Wybierają Państwo naświetlacz UV LED typu flood lub oprawę Series L, ustawiają długość fali (od 265 do 450 nm), odległość pracy oraz obszar docelowy i natychmiast otrzymują rozkład natężenia napromienienia w postaci mapy cieplnej, widoku 3D oraz profili przekroju – opcjonalnie na własnych elementach zaimportowanych jako modele STEP/STL.
Symulacja wykorzystuje zmierzone charakterystyki emisji rzeczywistych diod UV LED i podaje kluczowe wartości, takie jak maksymalne, średnie i minimalne natężenie napromienienia, do projektowania aplikacji utwardzania UV, dezynfekcji UV, testów starzenia oraz fluorescencji. Wyniki można eksportować jako pliki CSV oraz jako raport symulacji w formacie PDF. Obliczone wartości mają charakter orientacyjny do doboru produktu; wiążące poziomy natężenia napromienienia należy zweryfikować pomiarem, np. za pomocą radiometru Opsytec.
Model: źródła LED (5 podźródeł na LED) z mierzoną charakterystyką emisji OPSY-LED (θ½ = ±32°) lub opcjonalnie model Lamberta I(θ) = I₀·cosᵐθ. Natężenie napromienienia E = Σ I(θ_LED)·cos(θ_incidence)/r². Punkt odniesienia/początek modelu leży w odległości roboczej h poniżej płaszczyzny LED; cała powierzchnia jest płaska przy z = 0. Dla modeli CAD wartość E jest obliczana dla każdej zewnętrznej ściany (trójkąta); ściany tylne otrzymują E = 0. Odbicia, straty Fresnela i samocieniowanie nie są uwzględniane.
Podstawy symulacji UV LED
Proszę wybrać predefiniowaną oprawę LED UV (lampa punktowa SFL lub seria L) oraz żądaną długość fali — dla każdej długości fali zapisany jest odpowiedni strumień promienisty na diodę LED. Proszę ustawić odległość roboczą między płaszczyzną LED a celem i zdefiniować cel jako prostokąt, okrąg lub własny model CAD (STEP/STL, przetwarzany w całości lokalnie w przeglądarce). Aplikacja oblicza rozkład natężenia napromienienia i wyświetla go jako interaktywny widok 3D, mapę cieplną oraz profile przekrojów przechodzących przez środek. Kluczowe wartości, takie jak maksymalne, średnie i minimalne natężenie napromienienia oraz wartość w środku, są wyświetlane bezpośrednio; wszystkie wyniki można eksportować jako pliki CSV lub jako raport symulacji PDF.
Każda dioda LED UV jest modelowana jako zwarte źródło pięciu podźródeł na chipie. Natężenie napromienienia w punkcie na celu jest niekoherentną sumą wszystkich wkładów LED: E = Σ I(θ) · cos(θinc) / r². Domyślnie charakterystyka emisji I(θ) to model OPSY LED (kąt połówkowy ±32°), zwalidowany na podstawie danych pomiarowych i śledzenia promieni metodą Monte Carlo; alternatywnie dostępny jest klasyczny model Lamberta I(θ) = I₀·cosᵐθ z regulowanym kątem połówkowym. Oba modele są znormalizowane energetycznie: strumień scałkowany po półkuli odpowiada dokładnie skonfigurowanemu strumieniowi na diodę LED.
- Odległość robocza: w polu dalekim natężenie napromienienia maleje z 1/r²; jednocześnie wraz ze wzrostem odległości wkłady poszczególnych diod LED nakładają się na siebie w większym stopniu, co sprawia, że rozkład staje się bardziej jednorodny. Krótkie odległości dają wysokie wartości szczytowe z widocznym wzorem diod LED.
- Liczba diod LED i rozstaw: większa liczba diod LED i mniejszy rozstaw zwiększają natężenie napromienienia i jednorodność; w kierunku krawędzi matrycy natężenie napromienienia w naturalny sposób spada.
- Długość fali: dostępny strumień promienisty na diodę LED zależy od długości fali — diody UVC LED (265–280 nm) dostarczają znacznie mniej mocy niż diody UVA LED (365–450 nm).
- Nachylenie celu: powierzchnia nachylona wokół osi X lub Y otrzymuje mniejsze natężenie napromienienia zgodnie z cosinusem kąta padania.
Symulacja zakłada bezpośrednie napromieniowanie w niezakłóconej półprzestrzeni: odbicia od powierzchni otaczających, straty Fresnela na powierzchni części oraz samozacienianie wewnątrz wklęsłych geometrii nie są uwzględniane; w przypadku modeli CAD powierzchnie odwrócone od diod LED otrzymują wartość zerową. Wyniki stanowią zatem dane orientacyjne do doboru produktu i projektowania procesu — bez gwarancji. Wiążące wartości natężenia napromienienia i dawki powinny zostać wyznaczone poprzez pomiar za pomocą wzorcowanego radiometru UV firmy Opsytec Dr. Gröbel.
Wszystkie symulowane oprawy są produktami seryjnymi firmy Opsytec Dr. Gröbel GmbH: naświetlacze powierzchniowe UV LED serii SFL napromieniowują duże powierzchnie w sposób jednorodny — do utwardzania UV, wzbudzania fluorescencji i dezynfekcji — natomiast kompaktowe oprawy UV LED serii L generują wysokie natężenie napromienienia na małych powierzchniach. Obie serie są dostępne w zakresie długości fali od 265 nm do 450 nm. Chętnie pomożemy Państwu w doborze i zaprojektowaniu odpowiedniego urządzenia do napromieniowania UV dla Państwa aplikacji.
Najczęściej zadawane pytania
Symulacja wykorzystuje zmierzone charakterystyki emisji LED i jest walidowana metodą śledzenia promieni Monte Carlo. Dostarcza danych orientacyjnych do doboru produktu; odbicia i straty Fresnela nie są uwzględniane. Wartości wiążące powinny zostać ustalone poprzez pomiar za pomocą wzorcowanego radiometru UV.
Krótkie odległości maksymalizują natężenie napromienienia, ale pokazują wzór LED jako niejednorodność; większe odległości wygładzają rozkład przy niższym natężeniu napromienienia. Proszę porównać kilka odległości w symulacji, korzystając z profili przekroju poprzecznego oraz wskaźnika "E average", aby znaleźć najlepszy kompromis dla Państwa zastosowania.
Tak — proszę wczytać model STEP lub STL swojej części. Natężenie napromienienia jest obliczane dla każdej powierzchni zewnętrznej; powierzchnie odwrócone od diod LED otrzymują wartość zerową. Plik jest przetwarzany całkowicie lokalnie w przeglądarce i nigdy nie jest przesyłany na serwer.
Symulacja obejmuje 265, 275, 280, 365, 385, 395, 405 i 450 nm — od UVC do dezynfekcji po UVA/niebieski do utwardzania i fluorescencji. Typowy strumień promieniowania na diodę LED jest zapisany dla każdej długości fali i automatycznie wykorzystywany w obliczeniach.
Autor: dr Mark Paravia
Dr inż. Mark Paravia jest dyrektorem zarządzającym Opsytec Dr. Gröbel GmbH w Ettlingen i kieruje akredytowanym laboratorium wzorcującym. Po prowadzeniu badań nad pulsacyjnymi wyładowaniami ekscymerowymi w ksenonie w Institute of Lighting Technology na KIT, jego obecnym obszarem zainteresowań jest technika pomiaru promieniowania optycznego. Jest wiceprzewodniczącym Komitetu Normalizacyjnego DIN FNL 7 „Promieniowanie optyczne" oraz członkiem Grupy Projektowej DVGW ds. Dezynfekcji UV.