UVスペクトラムデータベースエクスプローラは、Opsytec分光データベースの66件の実測・計算スペクトラムを評価します。UVランプおよびUV LEDを選択し、グラフ上に重ね合わせて、放射測定量、光度測定量、光生物学的測定量をまとめて一括計算できます。これには放射照度Ee、CIEによるUV-C、UV-B、UV-A2、UV-A1、可視光域、IR域それぞれの割合、ピーク波長および重心波長、FWHM、240 nm以下のオゾン生成割合、照度、色度座標、相関色温度、演色評価数Ra、さらに活性UV有害性、青色光障害、B. subtilis芽胞およびMS2に対する殺菌効果、紅斑作用、ビタミンD合成作用、メラノピック作用の重み付け量が含まれ、それぞれについて許容照射時間と任意に選択した照射時間に対する積算光量が算出されます。
各スペクトラムは目標値、例えばUV-Aで10 W/m²にスケーリングできるため、同一放射照度でランプの種類を比較することが可能です。.spec、.isd、CSV、TXTまたはXLSX形式の独自の測定データを追加し、同じ計算式で評価することもできます。これらのデータはブラウザのメモリ内でのみ処理され、保存されることはありません。
結果はCSVテーブルまたはPDFレポートとして出力できます。算出された値は目安であり、拘束力があるのはOpsytec Dr. Gröbelが自社の校正機関で構築・校正しているような、校正済み分光放射計による測定のみです。
分光評価の基礎
選択したスペクトルはすべて、データベースのスペクトルでもお客様ご自身の測定データでも、同じ一連の物理量を出力します。
- 放射測定: 放射照度Ee（W/m²）、ピーク波長、重心波長、主線のFWHM、および240 nm未満のオゾン生成割合。
- 各波長域の割合: UV-C、UV-B、UV-A2、UV-A1、UV-A、可視域、IRについて、それぞれ放射照度および全放射に対する割合（%）として表示します。
- 光度測定と色: 照度Ev、放射の視感効果度K（lm/W）、色度x・y、CIE 1976によるu′・v′、相関色温度、演色評価数Ra。
- 光生物学的安全性: 紅斑実効放射照度Esと30 J/m²までの許容露光時間、10,000 J/m²までのUV-A時間、および100 J/m²までの時間を伴う青色光障害EB。
- 作用スペクトル: 殺菌有効放射照度、効率および線量――Bacillus subtilis（sbakt）とエンテロバクテリオファージMS2（sMS2）についてそれぞれ算出――に加え、紅斑効果放射照度、ビタミンD効果放射照度、およびmel-EDIとmel-DERによるメラノピック効果。
- 積算光量: 放射露光量He、および設定した照射時間に対するすべての重み付き積算光量。
算出値は代表曲線についてはタイル形式で、また選択したすべてのスペクトルについては比較表として表示され、いずれもCSVファイルまたはPDFレポートとして出力できます。
すべての積分は、スペクトルの元の測定グリッド上で台形則を用いて計算されます。作用スペクトルはそのグリッドに線形補間され、定義域外ではゼロに設定されます。スペクトル自体は再サンプリングされません。測定範囲が作用スペクトルの定義域を完全にカバーしていない場合、Explorerは該当する量にフラグを付けます。
帯域の境界はCIEの定義に従います：UV-C 100〜280 nm、UV-B 280〜315 nm、UV-A2 315〜340 nm、UV-A1 340〜400 nm、UV-A 315〜400 nm、可視光 380〜780 nm、IR 780 nm超。測光量および色度量は、CIE 1924／ISO 23539によるV(λ)およびCIE 1931（2°）等色関数から算出されます：Ev = 683 lm/W · ∫ E(λ) · V(λ) dλ。相関色温度は、CIE 1960 uv平面におけるプランク軌跡までの最小距離から求められ、色度がそこから大きく外れている場合は空欄のままとなります — これはエキシマランプや狭帯域LEDでは通常のことです。演色評価数Raは、8種類の試験色、フォンクリース順応およびU*V*W*を用いたCIE 13.3-1995に従います。
光生物学的な量には、ICNIRP／EN 14255-1／EN 62471によるS(λ)（アクチニック、限界値30 J/m²）、UV-A限界値10,000 J/m²、EN 62471によるB(λ)（ブルーライト、100 J/m²）、ISO 17166／CIE S 007による紅斑作用スペクトル、CIE 174:2006によるビタミンD作用スペクトル、CIE S 026:2018によるメラノピック作用スペクトル、および2種類の独立した殺菌作用スペクトルが使用されます：Cabajら 2002年（Water Supply 2(3)、175〜181頁、200〜400 nm）によるBacillus subtilis用のsbakt(λ)、およびBeckら 2015年（Water Research 70、27〜37頁、200〜300 nm）による腸内細菌ファージMS2用のsMS2(λ)です — いずれも253.7 nmで正規化されていますが、互いに置き換えることはできません。どの関数がどの出典・定義域と共に保存されているかは、アプリ内の「Calculation basis」カードに表示されます。Opsytecは、基礎となる量について放射計測量および測光量のページで説明しています。
データベースのスペクトルに加えて、独自の測定データを読み込み、同じ計算式で評価することができます。対応形式は、Opsytec SRproソフトウェアの.spec、SpecWinの.isd、および表形式の.csv、.txt、.dat、.xlsxです。表形式ファイルの場合、Explorerが区切り文字、小数点記号、波長列、値の列、単位を自動的に検出します。ファイルに複数の値の列が含まれる場合、各列がそれぞれ独立したスペクトルになります。認識可能な単位は、W/(m²·nm)からmW/cm²/nm、µW/cm²/nmまで幅広く、W m-2 nm-1という表記も含まれます。
ファイルはブラウザのメモリ内でのみ処理されます。すなわち、データの転送や保存は一切行われず、ページを再読み込みすると測定データは失われます。読み込まれたスペクトルは、グラフ、比較表、およびPDFレポートにおいて、データベースのスペクトルと並んで表示されます。
データベースのスペクトルは校正機関の測定距離で記録されているため、その絶対値は距離や試料に依存します。ランプの種類を比較するため、各スペクトルを目標値、例えばUV-Aで10 W/m²、または合計で1 mW/cm²にスケーリングできます。Explorerはすべての値を比例的に変換します。割合と色度値は変化しませんが、放射照度、積算光量、許容照射時間は目標値に応じて変化します。
設定した照射時間から放射露光量He = Ee · tおよび重み付け積算光量が算出されます。逆に、許容照射時間はそれぞれの限度値に達するまでの時間を示します。これらの値は設計の目安であり、作業場所の評価にはEN 14255-1に準拠した測定が必要です。放射計式UVセンサまたは分光放射計を使用します。UV消毒システムについては、OpsytecがUV消毒の安全性の要件をまとめています。
このデータベースには66件のスペクトルが収録されています。15クラスの55種類のランプおよびLEDに加え、11件の参照スペクトルです。
- 低圧水銀ランプは254 nmでほぼ単色光を放射します — UV消毒の定番です。オゾン発生型はさらに185 nmの輝線も持ちます。
- 中圧・高圧水銀ランプは紫外線全域にわたる輝線スペクトルを出力し、UV硬化に使用されます。鉄またはガリウムをドープすると、出力エネルギーがUV-A域にシフトします。
- エキシマランプは172 nm（表面改質、オゾン発生）または222 nm（遠紫外線UV-C）で狭帯域発光します。
- UV LEDには、硬化や蛍光検査向けの365～405 nm付近のUV-Aタイプ、UV-Bタイプ、消毒向けの265～285 nm付近のUV-Cタイプがあります。FWHMは通常10～15 nmです。
- 可視域LED — 標準イルミナントA、D50、Eを再現する青色、緑色、赤色、白色光源 — は可視域全体にわたって測定されるため、色度座標、色温度、演色評価数も得られます。
- 赤外LEDは可視限界を超えた750～950 nm付近で狭帯域発光し、センシング、暗視、分光法に使用されます。そのスペクトルは1045 nmまで測定されます。
- UV蛍光ランプは広帯域のUV-AまたはUV-B領域をカバーし、耐候性試験、光線療法、捕虫器に使用されます。
- キセノンランプおよびメタルハライドランプは太陽光スペクトルに近く、太陽光シミュレーションや耐候性試験に使用されます。
- ハロゲンランプおよび重水素ランプは基準光源として使用されます。ハロゲンは可視域および近赤外域、重水素は紫外域で使用されます。
- 参照スペクトル — 実測太陽光、ASTM G173-03によるAM参照スペクトル、CIE 15による標準イルミナント — は、ランプが昼光や標準イルミナントを再現することを意図している場合の基準として使用されます。これらはOpsytecの校正機関によるものではなく、各項目にその出典が記載されています。これらに加えて、DIN EN ISO 3059による狭帯域365 nm参照条件 — 浸透探傷試験および磁粉探傷試験用のUV-A放射計が校正基準とする放射照度 — があり、これは弊社の校正機関で測定されたものです。
いくつかの選択されたスペクトルはグラフ上に重ねて表示されます — 「ピーク = 1」として形状を比較する場合と、エネルギー的な比較のために共通の目標値にスケーリングする場合があります。すべてのスペクトルの生データは、UVランプおよびUV LEDのスペクトルデータベースからダウンロードできます。
11件はその旨が表示されており、校正機関のデータではありません。放射照度が得られない光源（172 nmエキシマランプおよび標準光源）については、曲線を1 W/m²に正規化しており、形状と比率はそのまま保たれています。その他のスペクトルは各ランプクラスの代表的なサンプルであり、CIE 250:2022に準拠してOpsytec Dr. Gröbel GmbHの校正機関で測定されたものです。サンプルのばらつき、経年劣化、動作温度、安定器および測定距離は、絶対放射照度に影響を与え、分光分布にも程度は小さいものの影響します。算出値は目安であり、受入試験には使用できません。
詳細には、作用スペクトルが測定範囲を超える量にはその旨が表示されます。プランク軌跡から大きく外れた色度については色温度を省略し、|Duv|が0.0054を超える場合はRaを「該当なし」と表示します。拘束力のある値は、計量トレーサビリティのある校正済み機器による測定からのみ得られます。例えば、SR900分光放射計やRM-12 UVメーターがこれに該当し、これらはOpsytecのUVラボラトリーで校正されています。
UVスペクトル評価に関するよくある質問
積算光量は放射照度と時間の積です:H = E・t。Explorerはスペクトルから希望する波長帯の放射照度を積分し、露光時間は左側で設定します。加重量(アクチニック、紅斑、ビタミンD)については、まずスペクトルを作用スペクトルで加重した後に積分し、その後で時間を乗じます。
それぞれの限界値に達するまでの時間を示します。EN 14255-1に基づく紅斑作用露光量は30 J/m²、無加重UV-Aは10,000 J/m²、EN 62471に基づくブルーライトハザードは100 J/m²です。この数値は、表示された放射照度における選択されたスペクトルに適用されるものであり、リスクアセスメントに代わるものではありません。
はい。Explorerは.spec、.isd、CSV、TXT、XLSXファイルをブラウザ上で直接読み込みます。ファイルはお使いのコンピューターから外部に送信されることはなく、保存もされません。ページを再読み込みすると破棄されます。
相関色温度は、色度が黒体軌跡に十分近い場合にのみ意味を持ちます。UV光源、エキシマランプ、狭帯域LEDの場合はそうではないため、Explorerは意味のない数値の代わりにN/Aを表示します。同じ理由で、黒体軌跡との距離が大きくなりすぎると、演色評価数も適用対象外として表示されます。
校正機関の測定距離で測定された、W/(m²·nm)単位の絶対値です。その距離はすべての用途に適しているわけではないため、各スペクトルは目標値に合わせてスケーリングでき、その際もスペクトル形状は変化しません。
これらは異なる試験生物を表しており、そのため結果も異なるためです。sbakt(λ) はバイオドシメトリーの試験生物であるBacillus subtilisの芽胞を表し、sMS2(λ) は中圧システムの検証に用いられる代替生物であるエンテロバクテリオファージMS2を表します。両者は253.7 nmで正規化されており、その波長では定義上一致しますが、他の波長では一致しません。222 nmではsMS2が2.09であるのに対し、sbaktは0.90です。したがって、222 nmのエキシマ光源は、254 nmで同じ放射照度を与えた場合と比較して、MS2に対しては2倍以上強く作用しますが、B. subtilisの芽胞に対してはわずかに弱く作用します。そのためExplorerでは両方の評価を別々に示しています。どちらの曲線も他の生物に転用することはできません。