Zodra de vereiste UV-dosis vaststaat en de bestralingssterkte van de installatie bekend is, blijft er nog één grootheid open: hoe lang moet er belicht worden. Deze rekentool geeft precies daarop antwoord. Ze neemt de streefdosis in mJ/cm² en de gemeten bestralingssterkte in mW/cm² en berekent de vereiste tijd in seconden en als minuten:seconden.
Dit is de meest voorkomende berekening bij het opzetten van een UV-proces. De leverancier van de lijm specificeert een dosis, het datasheet van de lamp of een meting levert de bestralingssterkte – de cyclustijd is wat u zoekt. Dezelfde berekening laat ook zien of een proces überhaupt binnen de bedoelde cyclustijd past: als de bestralingssterkte te laag is, wordt de tijd onrealistisch en heeft u een sterkere bron of een kortere werkafstand nodig.
Het resultaat geldt voor een bestralingssterkte die tijdens de periode op de positie van het werkstuk constant blijft. Beweegt het onderdeel langs de bron, dan is niet de cyclustijd van belang, maar de verblijftijd in de bestraalde zone. Een ontwerp wordt pas bindend door een meting met gekalibreerde instrumenten – vervaardigd en gekalibreerd door Opsytec in het eigen laboratorium.
De omgekeerde berekening – dosis uit tijd en bestralingssterkte – vindt u in de UV-dosisrekentool; alle twaalf radiometrische rekentools zijn verzameld in de radiometrierekentool.
Deze berekening is bedoeld voor technische oriëntatie. Ze geldt voor een bestralingssterkte die tijdens de bestralingstijd op de meetpositie constant blijft en houdt geen rekening met opwarmtijd, veroudering of spectrale overeenstemming. Procesvrijgaven moeten worden geverifieerd door gekalibreerde metingen onder reële omstandigheden.
Basisprincipes
De bestralingstijd volgt uit de dosisvergelijking H = E · t door herschikking: t = H / E. Door de gewenste dosis H in mJ/cm² en de bestralingssterkte E in mW/cm² in te voeren, wordt t direct in seconden verkregen — de eenheden vallen tegen elkaar weg omdat mJ = mW · s. In SI-eenheden is dit H in J/m² gedeeld door E in W/m². De calculator geeft de tijd ook weer als min:s, omdat cyclustijden in de productie meestal zo worden aangegeven.
Een coating vereist 500 mJ/cm², de installatie levert een gemeten 50 mW/cm² bij het werkstuk. t = 500 mJ/cm² ÷ 50 mW/cm² = 10 s. Als een grotere werkafstand de bestralingssterkte halveert tot 25 mW/cm², verdubbelt de tijd tot 20 s.
Voor bewegende processen heeft u de verblijftijd in de bestraalde zone nodig, niet de cyclustijd — deel de bestraalde lengte door de bandsnelheid. Voor gepulste bronnen voert u de gemiddelde bestralingssterkte in, niet de piekwaarde. En net als bij de dosiscalculator: een voldoende tijd op papier garandeert niets als het spectrum van de bron niet overeenkomt met de fotoinitiator of de testtaak.
Veelgestelde vragen
Streefdosis gedeeld door bestralingssterkte: t = H / E. Bij een streefdosis van 500 mJ/cm² en 50 mW/cm² is dat 10 seconden. Beide waarden moeten betrekking hebben op hetzelfde spectrale bereik.
De gemeten waarde op de positie van het werkstuk. Waarden uit het datasheet gelden voor een gedefinieerde afstand en een nieuwe lamp; na installatie is de werkelijke waarde vaak aanzienlijk lager door afstand, vervuiling en veroudering.
Omdat de bestralingssterkte over het oppervlak varieert. De berekende tijd geldt voor de ingevoerde waarde; waar de bestralingssterkte lager is, wordt de dosis later bereikt. Gebruik voor een veilig ontwerp de laagste waarde binnen het werkgebied.
Via een onderhoudsfactor: ontwerp met de bestralingssterkte aan het einde van het vervangingsinterval, niet die van een nieuwe lamp. Hoe sterk UV-lampen en UV-LED's afnemen, wordt beschreven in UV-bronnen & levensduur.
Slechts indirect. Daar is de verblijftijd in de bestraalde zone bepalend, dat wil zeggen de bestraalde lengte gedeeld door de bandsnelheid. De meetpraktijk wordt beschreven in UV-meting voor transportsystemen.
Drie hefbomen: een kortere werkafstand, een sterkere of extra bron, of een bron met een beter aansluitend spectrum. Hoe afstand en opstelling van invloed zijn, kunt u verkennen in de UV LED-simulatie.
Auteur: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia is directeur van Opsytec Dr. Gröbel GmbH in Ettlingen en leidt het geaccrediteerde kalibratielaboratorium. Na zijn onderzoek naar gepulseerde xenon-excimerontladingen aan het Institute of Lighting Technology van het KIT ligt zijn huidige focus op optische stralingsmeettechniek. Hij is vicevoorzitter van de DIN-normcommissie FNL 7 "Optical Radiation" en lid van de DVGW-projectgroep UV-desinfectie.
