Radiometriecalculator voor UV en licht

Beide eenheden beschrijven dezelfde grootheid — bestralingssterkte E (vermogen per oppervlakte). Aangezien 1 m² = 10.000 cm² en 1 W = 1000 mW:

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

Voorbeeld: Een UV-radiometer geeft 50 mW/cm² aan — dat komt overeen met 500 W/m².

Stralingsexpositie H (dosis) is energie per oppervlakte. De omrekeningsfactor is dezelfde als voor bestralingssterkte:

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

Voorbeeld: Een vereiste desinfectiedosis van 400 J/m² komt overeen met 40 mJ/cm².

Bij constante bestralingssterkte neemt de dosis lineair toe met de tijd — de basis van elk UV-procesontwerp (uitharding, desinfectie, verouderingstests):

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

Voorbeeld: 50 mW/cm² gedurende 20 s geeft 1000 mJ/cm² = 1 J/cm².

De omgekeerde dosisformule: hoe lang moet u bestralen om een vereiste dosis te bereiken?

Formule: t = H / E

Voorbeeld: 1000 mJ/cm² bij 50 mW/cm² duurt 20 s; bij slechts 10 mW/cm² duurt dit al 100 s (1:40 min).

De energie van een enkel foton volgt uit de constante van Planck h en de lichtsnelheid c. Hoe korter de golflengte, hoe energierijker het foton — daarom is UV-straling chemisch agressiever dan zichtbaar licht.

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

Voorbeeld: Een foton van 365 nm (UV-A) heeft een energie van 5,44·10⁻¹⁹ J = 3,40 eV.

Stralingsvermogen gedeeld door de energie van één foton geeft het aantal fotonen dat de bron per seconde uitzendt:

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

Voorbeeld: 1000 mW bij 365 nm komt overeen met 1,84·10¹⁸ fotonen/s ≈ 3,05 µmol/s.

De fotosynthetische fotonenfluxdichtheid (PPFD) telt het aantal fotonen tussen 400 en 700 nm dat per seconde op één vierkante meter valt. Deze wordt berekend uit de spectrale bestralingssterkte E(λ) door middel van integratie (trapeziumregel over uw meetwaarden; waarden buiten 400–700 nm worden genegeerd):

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

Voorbeeld: Een vlak spectrum van 1 W/(m²·nm) over 400–700 nm (300 W/m² PAR) levert ≈ 1379 µmol/(m²·s) op.

Optische dichtheid (absorbantie) is de negatieve decimale logaritme van de transmissie. Elke OD-stap betekent een factor 10 minder licht:

Formule: OD = −log₁₀(T) · T als breuk (10 % = 0,1)

Voorbeeld: 10 % transmissie → OD 1; 1 % → OD 2; 0,1 % → OD 3.

Het omgekeerde: uit de optische dichtheid volgt het aandeel licht dat een filter of monster doorlaat:

Formule: T = 10^(−OD) · 100 %

Voorbeeld: UV-veiligheidsbril met OD 4 bij 365 nm laat slechts 0,01 % van de straling door.

Wanneer licht door meerdere filters, vensters of lenzen gaat, vermenigvuldigen de transmissies zich — de optische dichtheden worden opgeteld:

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

Voorbeeld: Twee vensters van elk 90 % en een filter van 50 % geven 0,9·0,9·0,5 = 40,5 % totale transmissie.

De fotometrische limietafstand is de minimumafstand waarboven een uitgebreide lamp als een puntbron kan worden beschouwd — alleen dan geldt de omgekeerde-kwadratenwet (kaart hieronder). Als vuistregel in de licht- en UV-meettechniek (vgl. DIN 5032-1) wordt tien keer de grootste lichtgevende afmeting gebruikt; de fout van de puntbronbenadering blijft dan onder ongeveer 1 %. Voor ruwe metingen is vijf keer vaak voldoende (een fout van enkele procenten).

Formule: d ≥ 10 · D

Voorbeeld: Een LED-panel met een diagonaal van 200 mm is fotometrisch pas puntvormig vanaf d = 2000 mm = 2 m.

Bij een (bij benadering) puntbron neemt de bestralingssterkte af met het kwadraat van de afstand. De benadering geldt in het verre veld — voorbij de fotometrische grensafstand (zie kaart hierboven); dicht bij vlakke stralers neemt E langzamer af.

Formule: E₂ = E₁ · (d₁ / d₂)²

Voorbeeld: 100 mW/cm² op 100 mm wordt 25 mW/cm² op 200 mm (dubbele afstand → een kwart).

1 W/m² is gelijk aan 0,1 mW/cm², aangezien 1 m² = 10.000 cm² en 1 W = 1000 mW. Een meetwaarde van 500 W/m² komt daarom overeen met 50 mW/cm². De converter hierboven werkt in beide richtingen — dezelfde factor geldt voor de dosis (J/m² ↔ mJ/cm²).

De dosis (stralingsexpositie) is het product van bestralingssterkte en bestralingstijd: H = E · t. 50 mW/cm² gedurende 20 s geeft 1000 mJ/cm² = 1 J/cm². Omgekeerd volgt de benodigde bestralingstijd voor een gewenste dosis uit t = H / E.

Bestralingssterkte is een energetische grootheid in W/m²; de PPFD telt fotonen tussen 400 en 700 nm in µmol/(m²·s). Het omrekenen tussen beide vereist het spectrum, omdat de energie van een foton afhankelijk is van de golflengte — de PPFD-calculator integreert hiervoor uw spectrale gegevens.

Vanaf de fotometrische grensafstand — als vuistregel tien keer de grootste lichtgevende afmeting van de lamp. Alleen daar mag de bron als puntvormig worden beschouwd; de fout van de puntbronbenadering blijft dan onder circa 1 %.