Symulacja punktowego źródła UV LED firmy Opsytec Dr. Gröbel oblicza profil wiązki i natężenie napromienienia (mW/cm²) punktowych źródeł UV LED solo P, Spot P i Spot P short bezpośrednio w Państwa przeglądarce. Wystarczy wybrać produkt i optykę (Standard, High Power lub Parallel Beam), ustawić długość fali (od 365 do 450 nm) oraz odległość roboczą, aby natychmiast uzyskać rozkład w postaci mapy cieplnej, widoku 3D i profili przekrojowych.
Obliczenia opierają się na obliczeniach transferu promieniowania przez optykę (backward ray tracing) z uproszczonymi założeniami, skalibrowanych na podstawie profili natężenia napromienienia z kart katalogowych produktów. Wyniki można eksportować jako pliki CSV oraz jako raport symulacji w formacie PDF. Obliczone wartości mają charakter orientacyjny i służą do doboru produktu; wiążące wartości natężenia napromienienia należy zweryfikować pomiarem, np. za pomocą radiometru Opsytec.
Model: deterministyczny transfer promieniowania przez optykę (śledzenie promieni wstecz, E = Σ L·cosθ·dΩ) z uproszczonymi założeniami, wzorcowany na profilach natężenia napromienienia z kart katalogowych produktów (385 nm). Płaszczyzna docelowa jest prostopadła do osi wiązki w odległości roboczej od przedniej ściany obudowy; cały obszar jest płaski przy z = 0. Straty transmisji optyki są uwzględnione jako współczynnik zbiorczy; tolerancje produkcyjne, rozrzut LED oraz efekty temperaturowe nie są uwzględnione – wartości orientacyjne, a nie pomiarowe.
Model i założenia symulacji źródła punktowego
Źródła punktowe są obliczane za pomocą deterministycznego obliczenia transferu promieniowania przez optykę: dla każdego punktu płaszczyzny docelowej natężenie napromienienia jest otrzymywane jako całka radiancji po aperturze wyjściowej optyki,
Wzór: E = Σ L(u, θ) · T · cos θ · ΔΩ
Linie widzenia są śledzone wstecz przez optykę. Metoda jest wolna od szumów i dokładnie odtwarzalna; wykorzystywana jest symetria obrotowa optyki (obliczenia na promieniach, synteza siatki).
Bieg promieni każdej opcji optyki (Standard, High Power, Parallel Beam) jest odwzorowany za pomocą uproszczonego modelu z wyidealizowanymi powierzchniami optycznymi; dioda LED jest reprezentowana jako źródło rozciągłe o uproszczonym rozkładzie przestrzennym i kątowym. Model jest skalibrowany na podstawie profili natężenia napromienienia z kart katalogowych produktów (385 nm) i przelicza inne długości fali za pomocą dyspersji optyki. Straty transmisji optyki są uwzględnione jako pojedynczy współczynnik zbiorczy. Strumień promienisty dla poszczególnych długości fali pochodzi z parametryzacji diody LED; UV-LED solo P jest obliczane przy zredukowanej mocy diody LED, natomiast Spot P short jest optycznie identyczny ze Spot P (krótsza obudowa).
- Symulacja poglądowa — tolerancje produkcyjne, rozrzut/binowanie LED oraz efekty temperaturowe nie są uwzględnione
- Odbicia od ścianki tubusu są uwzględniane jako kierunkowe z uśrednionym współczynnikiem odbicia (domyślnie 15 %, aluminium anodowane przy kątach ostrych) do trzeciego odbicia; rozproszenie dyfuzyjne nie jest uwzględniane
- Układy wielopunktowe: wszystkie punkty identyczne (produkt, optyka, moc), punkt obrotu przechylenia = środek przedniej powierzchni, brak wzajemnego zacieniania; sumowanie odbywa się poprzez wcześniej obliczone pole pojedynczego punktu
- Płaszczyzna docelowa prostopadła do osi wiązki (obliczenia symetryczne obrotowo); w przypadku modeli CAD uwzględniany jest lokalny kąt padania, zacienianie nie jest uwzględniane
Najczęściej zadawane pytania dotyczące symulacji źródła punktowego
Symulacja jest deterministyczna: obliczenia transferu promieniowania przez układ optyczny, skalibrowane na podstawie profili natężenia napromienienia z kart katalogowych produktów przy 385 nm. Dostarcza ona wartości orientacyjnych do doboru i projektowania produktów. Tolerancje produkcyjne, rozrzut i binning diod LED, efekty temperaturowe oraz rozproszenie dyfuzyjne nie są uwzględnione. Wiążące wartości natężenia napromienienia należy wyznaczyć poprzez pomiar za pomocą wzorcowanego radiometru UV.
Optyka Standard skupia promieniowanie LED w plamce o średnicy kilku milimetrów, z najlepszym ogniskowaniem przy odległości roboczej wynoszącej ok. 15–20 mm. High Power skupia promieniowanie ciaśniej i bliżej powierzchni czołowej (ok. 4–8 mm) i osiąga najwyższe natężenie napromienienia. Parallel Beam zapewnia niemal równoległą wiązkę o niższym natężeniu napromienienia, ale za to o dużej głębi ostrości dla odległości roboczych od ok. 30 mm. Karty „Beam profile" i „Section view" pokazują porównanie zgodnie z kartą katalogową.
Odległość robocza jest mierzona od przedniej powierzchni obudowy do płaszczyzny docelowej, która jest prostopadła do osi wiązki. W przypadku modeli STEP lub STL odległość odnosi się do górnej krawędzi modelu. Suwak zmienia odległość; kluczowe wartości pokazują natężenie napromienienia w centrum, wartość średnią, maksymalną oraz średnicę plamki.
Tak. W sekcji „Arrangement" można ułożyć do 16 punktów w rzędzie, kwadracie lub pierścieniu, z regulowanym odstępem i nachyleniem (prostopadle, w kierunku środka, w kierunku punktu docelowego lub indywidualnie). Po kliknięciu „Calculate" natężenie napromienienia wszystkich punktów jest sumowane; optymalizator poprawia jednorodność poprzez kąt nachylenia, odstęp i odległość roboczą. Geometria może zostać wyeksportowana jako tabela, zwymiarowany widok z góry (PNG) oraz DXF.
Tak. Wczytaj model STEP lub STL; natężenie napromienienia jest obliczane dla każdej powierzchni zewnętrznej z uwzględnieniem lokalnego kąta padania, powierzchnie odwrócone od punktów źródłowych otrzymują wartość zero, zacienienie nie jest uwzględniane. Plik jest przetwarzany całkowicie lokalnie w Państwa przeglądarce i nigdy nie jest przesyłany na serwer.
Symulacja obejmuje 365, 385, 395, 405 i 450 nm. Typowy strumień promieniowania diody LED jest zapisany dla każdej długości fali i wchodzi bezpośrednio do obliczeń; optyka jest przeliczana na wybraną długość fali za pomocą jej dyspersji.
Autor: dr inż. 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 Instytucie Techniki Świetlnej na KIT, obecnie koncentruje się na technice pomiaru promieniowania optycznego. Jest wiceprzewodniczącym Komitetu Normalizacyjnego DIN FNL 7 „Promieniowanie optyczne" oraz członkiem Grupy Projektowej DVGW ds. Dezynfekcji UV.