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UVチャンバー放射照度計算ツール

Opsytec照射チャンバーシミュレーションは、UVおよびUV-LED照射チャンバー内の空間放射照度を計算します。本シミュレーションは、チャンバー、スペクトル範囲、出力、および測定面の位置に応じた放射照度分布、均一性、積算光量を表示します。対象は、UVA、UVB、UVC用の低圧水銀ランプを備えたBSシリーズのUV照射チャンバー、および波長365〜450 nmのBSLシリーズのUV-LED照射チャンバーです。

各チャンバーについて、放射照度は高さ調整可能な測定面上で計算されます - チャンバー底面からランプまたはLED面のすぐ下までの範囲です。放射照度分布は疑似カラーマップおよび断面プロファイルとして表示され、最大値や平均値などの主要な数値により、照射の均一性を直接比較できます。平均放射照度から、シミュレーションは積算光量、および目標の積算光量に到達するために必要な照射時間も計算します - ランプおよびLEDの点灯特性も考慮されます。お客様ご自身の試料や部品はSTEPまたはSTLファイルとして読み込むことができ、シミュレーションは測定面上でのそれらの遮蔽も考慮します。すべての結果はCSVファイルまたはPDFシミュレーションレポートとしてエクスポートできます。計算はすべてブラウザ内で実行されます。

これにより、購入や実験を行う前に、どのUV照射チャンバーが必要な放射照度と均一性を達成できるか、また、どの照射時間で目的の積算光量が得られるかを見積もることができます。本シミュレーションは、UV硬化や劣化・耐候性試験から、消毒、細胞培養の照射に至るまで、幅広い用途に適しています。

モデル:BSシリーズ(等方性線状光源としてのT8ランプ)およびBSLシリーズ(測定されたOPSY発光モデルを用いたUV-LEDグリッド)の照射チャンバー。4面すべての側壁は鏡像法により反射をシミュレートしており(反射率は測定分布に基づいてフィッティング)、光源配置は簡略化されています。シミュレーション結果であり、保証するものではありません。

照射チャンバーシミュレーションの基礎

本シミュレーションは、それぞれのUV照射チャンバーを実際の内寸で再現します。ランプとLEDは放射源としてモデル化され、鏡面仕上げの側壁における反射は鏡像法により計算に取り込まれます。測定平面上の各点について、シミュレーションはすべての放射源とその鏡像の寄与を合算し、チャンバー内部における放射照度の空間分布を求めます。

チャンバー、分光範囲(BSチャンバーの場合はUVA、UVA+、UVBまたはUVC、BSLチャンバーの場合はLED波長365〜450 nm)、および出力を選択すると、シミュレーションによって放射照度が mW/cm² または W/m² で算出されます。オプションとして、個別の出力スライダーを備えた2つのランプグループまたはLED波長を組み合わせることも可能です — 例えばUVAとUVBの混合照射などです。

測定平面上の放射照度分布は疑似カラーマップとして表示され、チャンバー中心を通る相対断面プロファイルによって補完されます。E max や E mean などの主要な数値は、照射の均一性を定量化します。ヒートマップ上をクリックすることで測定点を配置し、例えば試料位置など、個々の位置における放射照度を読み取ることができます。

測定面の高さはチャンバー床面から光源直下まで自由に調整可能です。ランプまたはLEDまでの距離を小さくすると、逆二乗則に従って放射照度は増加しますが、均一性は通常低下します。シミュレーションによりこのトレードオフが可視化され、均一な照射のための適切な試料高さを見つけるのに役立ちます。

測定面の平均放射照度から、シミュレーションはUV積算光量を時間積分として算出します。目標積算光量を mJ/cm² で入力すると、時間経過に伴う放射照度と切断ポイントが表示されます。これには点灯特性も含まれます。低圧水銀ランプはゆっくりと立ち上がり、UV LEDは数秒で所定の出力に達します。

お客様独自の試料や部品をSTEPまたはSTLファイルとしてチャンバー内に読み込むことができます。モデルは測定面の中央に配置され、不透明とみなされ、影を落とします。それに応じて、壁や天井からの反射光の寄与が減少します。ファイルはブラウザ内でローカルにのみ処理され、アップロードや保存は行われません。

照射チャンバーの鏡面側壁は放射照度と均一性を大幅に向上させます。シミュレーションでは、壁ごとの反射率を用いたイメージソース法によってこれを再現しており、ドアと天井は側壁よりも反射率が低くなっています。さらに、計算では各光源寄与について入射角(cos θ)と逆二乗則が考慮されています。

BSシリーズはT8低圧水銀ランプを使用しており、等方性線光源として解析的に統合されています — UVA、UVA+、UVBおよびUVC用です。BSLシリーズはUV-LEDアレイを使用しており、その発光特性は365〜450 nmの波長に対する実測LEDモデルに基づいています。両面照射型のBS-05は、上下のランプ群を別々にしてシミュレートされています。

内部の光源配置は簡略化されており、拡散反射成分、床面での反射、対象面におけるフレネル損失、分光特性の影響、および光源の経年劣化は考慮されておりません。詳細については上記のモデル説明をご参照ください。結果は計画および比較のための参考データであり、測定の代替とはならず、保証なしで提供されるものです。

BS-02からBS-05まで、BSシリーズはコンパクトから大容量までのチャンバーをカバーしており、BS-05は両面から照射します。BSLシリーズは、BSL-01iからBSL-04まで、複数のサイズと出力クラス(HO、ECO、ECO+)のUV-LEDチャンバーを提供します。シミュレーションにより直接比較が容易になります。技術データとアクセサリーについては、Opsytec irradiation chambers製品ページをご覧ください。

照射チャンバーシミュレーションに関するよくある質問

低圧水銀ランプを使用したBSシリーズは、UVA、UVA+、UVBおよびUVCという古典的な分光範囲をカバーしており、耐候性試験、消毒試験および劣化試験に適しています。UV LED(365~450 nm)を使用したBSLシリーズは瞬時に切り替わり、細かく調光可能で、高い放射照度を実現します — UV硬化および再現性の高い積算光量実験に理想的です。このシミュレーションにより、両者を直接比較することができます。

本シミュレーションは目安となるデータを提供するものです。光源配置は簡略化されており、反射モデルは実測分布に基づいて調整されています。拘束力を持つのは、例えばOpsytec放射計を用いた実際のチャンバーでの測定のみです。

積算光量・時間制御に目標積算光量を mJ/cm² 単位で入力します。シミュレーションは、ランプまたはLEDの点灯挙動を含め、平均放射照度を時間積分し、消灯時点と放射照度の時間変化を表示します。

はい。STEPまたはSTLモデルを読み込むと、測定平面の中心に配置されて影を落とし、壁面および天井からの反射寄与も低減されます。ファイルはブラウザ内でのみ処理され、アップロードや保存は行われません。

著者:Dr. Mark Paravia

Dr.-Ing. Mark Paraviaは、エトリンゲンにあるOpsytec Dr. Gröbel GmbHの代表取締役であり、認定校正機関を統括しています。KITの照明工学研究所においてパルスキセノンエキシマ放電に関する研究に従事した後、現在は光放射測定技術に注力しています。同氏はDIN規格委員会FNL 7「光放射」の副委員長を務め、DVGWのUV消毒プロジェクトグループのメンバーでもあります。

チャンバー内の放射照度の計算

チャンバーの放射照度を計算するには、機種、ランプ構成、試料面までの距離という3つの情報が必要です。上記のシミュレーターはこれらを取り込み、トレー全体の分布も表示します。

計算された放射照度は測定の代わりにはなりませんが、購入前に、必要な積算光量が妥当な時間で蓄積されるかどうかを示します。