Simulace ozařovací komory Opsytec vypočítává prostorovou ozářenost v UV a UV-LED ozařovacích komorách. Simulace zobrazuje rozložení ozářenosti, homogenitu a dávku UV záření v závislosti na komoře, spektrálním rozsahu, výkonu a poloze měřicí roviny. Zahrnuje UV ozařovací komory řady BS s nízkotlakými rtuťovými výbojkami pro UVA, UVB a UVC, jakož i UV-LED ozařovací komory řady BSL s vlnovými délkami od 365 do 450 nm.
Pro každou komoru se ozářenost vypočítává na výškově nastavitelné měřicí rovině – od dna komory až téměř k rovině lamp nebo LED. Rozložení ozářenosti je zobrazeno jako mapa v nepravých barvách a jako profily řezů; klíčové hodnoty, jako je maximální a průměrná hodnota, umožňují přímé srovnání homogenity osvětlení. Z průměrné ozářenosti simulace dále vypočítává dávku UV záření a dobu ozařování potřebnou k dosažení cílové dávky – včetně chování lamp a LED při zapnutí. Vlastní vzorky a komponenty lze načíst jako STEP nebo STL soubory; simulace zohledňuje jejich stínění na měřicí rovině. Všechny výsledky lze exportovat jako CSV soubor nebo PDF zprávu o simulaci. Výpočet probíhá zcela v prohlížeči.
To umožňuje odhadnout – ještě před nákupem nebo experimentem – která UV ozařovací komora dosahuje požadované ozářenosti a homogenity a jaká doba ozařování vede k požadované dávce UV záření. Simulace je vhodná pro aplikace od UV vytvrzování a testů degradace nebo stárnutí až po dezinfekci a ozařování buněčných kultur.
Model: ozařovací komory řady BS (lampy T8 jako izotropní lineární zdroje) a řady BSL (mřížka UV-LED s naměřenými emisními modely OPSY). Všechny 4 boční stěny odrážejí metodou obrazových zdrojů (odrazivosti přizpůsobené naměřeným rozložením); uspořádání zdrojů je zjednodušené. Výsledek simulace bez záruky.
Základy simulace ozařovací komory
Simulace věrně zobrazuje každou ozařovací komoru UV s jejími skutečnými vnitřními rozměry. Lampy a LED jsou modelovány jako zdroje záření; odrazy na zrcadlových bočních stěnách vstupují do výpočtu pomocí metody obrazových zdrojů. Pro každý bod měřicí roviny simulace sečte příspěvky všech zdrojů a jejich zrcadlových obrazů, čímž získá prostorové rozložení ozářenosti uvnitř komory.
Po výběru komory, spektrálního rozsahu (UVA, UVA+, UVB nebo UVC pro komory BS, vlnová délka LED 365–450 nm pro komory BSL) a výkonu simulace vypočítá ozářenost v mW/cm² nebo W/m². Volitelně lze kombinovat dvě skupiny lamp nebo vlnové délky LED se samostatnými posuvníky výkonu — například pro smíšené ozařování UVA a UVB.
Rozdělení ozářenosti v měřicí rovině je zobrazeno jako mapa v nepravých barvách, doplněná relativními průřezovými profily středem komory. Klíčové hodnoty jako E max a E mean vyjadřují homogenitu osvětlení. Kliknutím na mapu lze umístit měřicí body a odečíst ozářenost v jednotlivých pozicích — například v místech vzorků.
Výška měřicí roviny je volně nastavitelná — od dna komory až těsně pod zdroje záření. Při menší vzdálenosti od lamp nebo LED diod ozářenost narůstá podle zákona převrácených čtverců, zatímco homogenita obvykle klesá. Simulace tento kompromis zviditelňuje a pomáhá najít správnou výšku vzorku pro rovnoměrné ozařování.
Z průměrné ozářenosti měřicí roviny simulace vypočítá dávku UV záření jako časový integrál. Po zadání cílové dávky v mJ/cm² zobrazí ozářenost v čase a okamžik vypnutí – včetně chování při zapnutí: nízkotlaké rtuťové výbojky se rozbíhají pomalu, UV LED dosáhnou svého výkonu během několika sekund.
Vlastní vzorky a komponenty lze do komory nahrát jako soubory STEP nebo STL. Model je umístěn na měřicí rovině vycentrovaný, považuje se za neprůhledný a vrhá stín; příspěvky odražené od stěn a stropu jsou odpovídajícím způsobem redukovány. Soubory jsou zpracovávány výhradně lokálně v prohlížeči — nejsou nahrávány ani ukládány.
Zrcadlové boční stěny ozařovacích komor výrazně zvyšují ozářenost i homogenitu; simulace je zohledňuje metodou zrcadlových zdrojů (image-source) s hodnotami odrazivosti specifickými pro jednotlivé stěny — dveře a strop odrážejí slaběji než boční stěny. Výpočet navíc u každého příspěvku zdroje zohledňuje úhel dopadu (cos θ) a zákon převrácených čtverců, tedy pokles s druhou mocninou vzdálenosti.
Řada BS používá nízkotlaké rtuťové výbojky T8, analyticky integrované jako izotropní liniové zdroje — pro UVA, UVA+, UVB a UVC. Řada BSL používá UV-LED pole; jejich emisní charakteristiky vycházejí z naměřených modelů LED pro vlnové délky od 365 do 450 nm. Oboustranný BS-05 je simulován se samostatnými horními a dolními skupinami lamp.
Vnitřní uspořádání zdrojů je ve výpočtu zjednodušeno; difuzní složky odrazu, odrazy od podlahy, Fresnelovy ztráty na povrchu ozařovaného objektu, spektrální vlivy a stárnutí zdrojů nejsou v modelu zohledněny. Podrobnosti k tomu naleznete v popisu modelu uvedeném výše. Výsledky představují orientační údaje určené pro plánování a vzájemné porovnání — nenahrazují skutečné měření a jsou poskytovány bez záruky.
Se sériemi BS-02 až BS-05 pokrývá řada BS komory od kompaktních až po velkoobjemové; BS-05 ozařuje z obou stran. Řada BSL nabízí UV-LED komory v několika velikostech a výkonových třídách (HO, ECO, ECO+) s modely BSL-01i až BSL-04. Simulace usnadňuje přímé porovnání; technické údaje a příslušenství naleznete na stránce produktu Opsytec ozařovací komory.
Často kladené otázky o simulaci ozařovací komory
Řada BS s nízkotlakými rtuťovými lampami pokrývá klasické spektrální rozsahy UVA, UVA+, UVB a UVC a je vhodná pro testy zvětrávání, dezinfekci a testy stárnutí. Řada BSL s UV LED (365–450 nm) okamžitě spíná, je jemně stmívatelná a poskytuje vysokou ozářenost — ideální pro UV vytvrzování a reprodukovatelné dávkové experimenty. Simulace umožňuje obě řady přímo porovnat.
Simulace poskytuje orientační údaje: uspořádání zdrojů je zjednodušené a model odrazu je přizpůsoben naměřeným rozložením. Závazné je pouze měření v reálné komoře, například pomocí radiometru Opsytec.
Zadejte cílovou dávku v mJ/cm² v řízení dávky a času. Simulace integruje střední ozářenost v čase – včetně náběhového chování lamp nebo LED – a zobrazí okamžik vypnutí a ozářenost jako funkci času.
Ano — nahrajte model ve formátu STEP nebo STL; ten je umístěn na středu měřicí roviny a vrhá stín, přičemž se sníží i příspěvky odražené od stěn a stropu. Soubor je zpracován výhradně lokálně v prohlížeči a není nahráván ani ukládán.
Autor: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia je jednatelem společnosti Opsytec Dr. Gröbel GmbH v Ettlingenu a vede akreditovanou kalibrační laboratoř. Po svém výzkumu pulzních xenonových excimerových výbojů na Institutu osvětlovací techniky KIT se v současnosti zaměřuje na měřicí techniku optického záření. Je místopředsedou normalizační komise DIN FNL 7 „Optické záření" a členem projektové skupiny DVGW pro UV dezinfekci.
Výpočet ozářenosti v komoře
Pro výpočet ozářenosti komory potřebujete tři údaje: model, osazení lampami a vzdálenost k rovině vzorku. Výše uvedený simulátor tyto údaje zpracuje a zobrazí také rozložení po celé misce.
Vypočtená ozářenost nenahrazuje měření – ale ještě před nákupem ukáže, zda se požadovaná dávka nashromáždí v přiměřené době.