Radiometriberegner til UV og lys

Begge enheder beskriver den samme størrelse — irradians E (effekt pr. areal). Da 1 m² = 10 000 cm² og 1 W = 1000 mW:

Formel: 1 W/m² = 0,1 mW/cm² · 1 mW/cm² = 10 W/m²

Eksempel: Et UV-radiometer viser 50 mW/cm² — det svarer til 500 W/m².

Stråleeksponering H (dosis) er energi pr. areal. Omregningsfaktoren er den samme som for irradians:

Formel: 1 J/m² = 0,1 mJ/cm² · 1 mJ/cm² = 10 J/m²

Eksempel: En påkrævet desinfektionsdosis på 400 J/m² svarer til 40 mJ/cm².

Ved konstant irradians vokser dosis lineært med tiden — grundlaget for alle UV-procesdesign (hærdning, desinfektion, ældningstest):

Formel: H = E · t · [mJ/cm²] = [mW/cm²] · [s]

Eksempel: 50 mW/cm² i 20 s giver 1000 mJ/cm² = 1 J/cm².

Det inverse af dosisformlen: hvor længe skal du bestråle for at opnå den krævede dosis?

Formel: t = H / E

Eksempel: 1000 mJ/cm² ved 50 mW/cm² tager 20 s; ved kun 10 mW/cm² tager det allerede 100 s (1:40 min).

Energien i en enkelt foton følger af Plancks konstant h og lysets hastighed c. Jo kortere bølgelængde, desto mere energirig er fotonen — derfor er UV-stråling kemisk mere aggressiv end synligt lys.

Formel: E = h·c / λ · E[eV] ≈ 1239,842 / λ[nm]

Eksempel: En 365 nm foton (UV-A) har en energi på 5,44·10⁻¹⁹ J = 3,40 eV.

Strålingseffekt divideret med energien af en foton giver antallet af fotoner, kilden udsender pr. sekund:

Formel: N = P / E_Photon = P·λ / (h·c)

Eksempel: 1000 mW ved 365 nm svarer til 1,84·10¹⁸ fotoner/s ≈ 3,05 µmol/s.

Den fotosyntetiske fotonfluxdensitet (PPFD) angiver antallet af fotoner mellem 400 og 700 nm, der rammer en kvadratmeter per sekund. Den beregnes fra den spektrale irradians E(λ) ved integration (trapezregel over dine samples; værdier uden for 400-700 nm ignoreres):

Formel: PPFD = ∫ E(λ)·λ dλ / (h·c·N_A)

Eksempel: Et fladt spektrum på 1 W/(m²·nm) over 400-700 nm (300 W/m² PAR) giver ≈ 1379 µmol/(m²·s).

Optisk densitet (absorbans) er den negative decadiske logaritme af transmissionen. Hvert OD-trin betyder en faktor 10 mindre lys:

Formel: OD = −log₁₀(T) · T som brøkdel (10 % = 0,1)

Eksempel: 10 % transmission → OD 1; 1 % → OD 2; 0,1 % → OD 3.

Det omvendte: fra den optiske densitet følger den andel af lys, der passerer et filter eller en prøve:

Formel: T = 10^(−OD) · 100 %

Eksempel: UV-sikkerhedsbriller med OD 4 ved 365 nm transmitterer kun 0,01 % af strålingen.

Når lys passerer flere filtre, vinduer eller linser, multipliceres transmissionerne — de optiske densiteter lægges sammen:

Formel: T_ges = T₁ · T₂ · … · T_n · OD_ges = OD₁ + OD₂ + …

Eksempel: To vinduer på hver 90 % og et filter på 50 % giver 0,9·0,9·0,5 = 40,5 % samlet transmission.

Den fotometriske grænseafstand er den mindste afstand, ud over hvilken en udstrakt lampe kan behandles som en punktkilde — kun da gælder kvadratlovens omvendte forhold (kort nedenfor). Som tommelfingerregel i lys- og UV-metrologi (jf. DIN 5032-1) anvendes ti gange den største lysende dimension; fejlen ved punktkildetilnærmelsen forbliver da under ca. 1 %. Til grove målinger er fem gange ofte tilstrækkeligt (en fejl på et par procent).

Formel: d ≥ 10 · D

Eksempel: Et LED-panel med en diagonal på 200 mm er kun fotometrisk punktformet ud over d = 2000 mm = 2 m.

For en (tilnærmelsesvis) punktformet kilde falder irradiansen med kvadratet på afstanden. Approksimationen gælder i fjernfeltet — uden for den fotometriske grænseafstand (se kort ovenfor); tæt på flademittere falder E langsommere.

Formel: E₂ = E₁ · (d₁ / d₂)²

Eksempel: 100 mW/cm² ved 100 mm bliver 25 mW/cm² ved 200 mm (dobbelt afstand → en fjerdedel).

1 W/m² er lig med 0,1 mW/cm², da 1 m² = 10 000 cm² og 1 W = 1000 mW. En måling på 500 W/m² svarer derfor til 50 mW/cm². Konverteren ovenfor fungerer i begge retninger — den samme faktor gælder for dosis (J/m² ↔ mJ/cm²).

Dosis (stråleeksponering) er produktet af irradians og eksponeringstid: H = E · t. 50 mW/cm² i 20 s giver 1000 mJ/cm² = 1 J/cm². Omvendt følger den nødvendige eksponeringstid for en ønsket dosis af t = H / E.

Irradians er en energetisk størrelse i W/m²; PPFD tæller fotoner mellem 400 og 700 nm i µmol/(m²·s). Omregning mellem dem kræver spektret, fordi en fotons energi afhænger af dens bølgelængde — PPFD-beregneren integrerer dine spektrale data til dette.

Uden for den fotometriske grænseafstand — som tommelfingerregel ti gange lampens største lysende dimension. Først dér kan kilden betragtes som punktformet; fejlen ved punktkildetilnærmelsen forbliver da under ca. 1 %.