Denne omregneren for radiometriske enheter samler de viktigste beregningene innen UV- og lysmåling: omregning av irradians fra W/m² til mW/cm², stråleeksponering (dose) fra J/m² til mJ/cm², fotonenergi og fotonfluks fra bølgelengde, PPFD fra spektrale data, UV-dose og eksponeringstid, optisk tetthet og transmisjon, samt fotometrisk grenseavstand med den omvendte kvadratlov. Hvert kort beregner live og forklarer formelen sin med et eksempel.
Alle beregnere kjører helt i nettleseren din – ingen registrering, ingen dataoverføring. Typiske anvendelser er utforming av UV-herding og desinfeksjonsprosesser, vurdering av beskyttelsesfiltre via optisk tetthet, omregning mellom energibaserte og fotonbaserte størrelser for veksthusbelysning, og estimering av irradians ved en endret arbeidsavstand.
Bindende resultater kommer alltid fra en måling med et kalibrert radiometer eller spektroradiometer – begge produsert og kalibrert av Opsytec Dr. Gröbel GmbH i eget laboratorium. Beregneren erstatter dermed de typiske manuelle omregningene i UV-laboratoriet: fra irradiansomregning og doseberegning for UVC-desinfeksjon til fotonfluksdensitet for veksthuslys; alle konstanter følger CODATA 2018.
Individuelle kalkulatorer forklart i detalj
Disse beregningene har sin egen side med formelen, et gjennomregnet eksempel, modellens begrensninger og ofte stilte spørsmål:
- Beregn UV-dose – dose fra irradians og tid
- Beregn UV-eksponeringstid – tid fra måldose og irradians
- Beltehastighet og UV-dose – oppholdstid og dose i kontinuerlige prosesser
- Beregn transmisjon og optisk tetthet – OD, transmisjon og flere filtre
- Fotonenergi og fotonfluks – bølgelengde til joule og elektronvolt
Separat, men relatert: UV-spektrumutforskeren plasserer en bølgelengde i de spektrale områdene og setter de vanlige UV-bølgelengdene side ved side.
Formler og eksempler for de tolv kalkulatorene
Begge enhetene beskriver samme størrelse — irradians E (effekt per areal). Siden 1 m² = 10 000 cm² og 1 W = 1 000 mW:
Formel: 1 W/m² = 0,1 mW/cm² · 1 mW/cm² = 10 W/m²
Eksempel: Et UV-radiometer viser 50 mW/cm² — det tilsvarer 500 W/m².
Stråleeksponering H (dose) er energi per areal. Omregningsfaktoren er den samme som for irradians:
Formel: 1 J/m² = 0,1 mJ/cm² · 1 mJ/cm² = 10 J/m²
Eksempel: En påkrevd desinfeksjonsdose på 400 J/m² tilsvarer 40 mJ/cm².
Ved konstant irradians øker dosen lineært med tiden — grunnlaget for enhver UV-prosessdesign (herding, desinfeksjon, aldringstester):
Formel: H = E · t · [mJ/cm²] = [mW/cm²] · [s]
Eksempel: 50 mW/cm² i 20 s gir 1000 mJ/cm² = 1 J/cm².
Det inverse av doseformelen: hvor lenge må du bestråle for å nå en nødvendig dose?
Formel: t = H / E
Eksempel: 1000 mJ/cm² ved 50 mW/cm² tar 20 s; ved kun 10 mW/cm² tar det allerede 100 s (1:40 min).
Energien til et enkelt foton følger av Plancks konstant h og lyshastigheten c. Kortere bølgelengde betyr mer energirikt foton — det er derfor UV-stråling er kjemisk mer aggressiv enn synlig lys.
Formel: E = h·c / λ · E[eV] ≈ 1239,842 / λ[nm]
Eksempel: Et 365 nm foton (UV-A) har en energi på 5,44·10⁻¹⁹ J = 3,40 eV.
Strålingseffekt delt på energien til ett foton gir antall fotoner kilden sender ut per sekund:
Formel: N = P / E_Photon = P·λ / (h·c)
Eksempel: 1 000 mW ved 365 nm tilsvarer 1,84·10¹⁸ fotoner/s ≈ 3,05 µmol/s.
Den fotosyntetiske fotonfluksdensiteten (PPFD) teller fotonene mellom 400 og 700 nm som treffer én kvadratmeter per sekund. Den beregnes fra den spektrale irradiansen E(λ) ved integrasjon (trapesregel over prøvene dine; verdier utenfor 400–700 nm ignoreres):
Formel: PPFD = ∫ E(λ)·λ dλ / (h·c·N_A)
Eksempel: Et flatt spektrum på 1 W/(m²·nm) over 400–700 nm (300 W/m² PAR) gir ≈ 1379 µmol/(m²·s).
Optisk tetthet (absorbans) er den negative dekadiske logaritmen av transmisjonen. Hvert OD-trinn betyr en faktor 10 mindre lys:
Formel: OD = −log₁₀(T) · T som brøkdel (10 % = 0,1)
Eksempel: 10 % transmisjon → OD 1; 1 % → OD 2; 0,1 % → OD 3.
Det omvendte: fra den optiske tettheten følger andelen lys som passerer et filter eller en prøve:
Formel: T = 10^(−OD) · 100 %
Eksempel: UV-vernebriller med OD 4 ved 365 nm slipper bare gjennom 0,01 % av strålingen.
Når lys passerer flere filtre, vinduer eller linser, multipliseres transmisjonene — de optiske densitetene legges sammen:
Formel: T_ges = T₁ · T₂ · … · T_n · OD_ges = OD₁ + OD₂ + …
Eksempel: To vinduer på 90 % hver og et filter på 50 % gir 0,9·0,9·0,5 = 40,5 % total transmisjon.
Den fotometriske grenseavstanden er minsteavstanden utover hvilken en utstrakt lampe kan behandles som en punktkilde — først da gjelder omvendt kvadratlov (kort nedenfor). Som tommelfingerregel innen lys- og UV-metrologi (jf. DIN 5032-1) brukes ti ganger den største lysende dimensjonen; feilen ved punktkildetilnærmingen holder seg da under omtrent 1 %. For grove målinger er fem ganger ofte tilstrekkelig (en feil på noen få prosent).
Formel: d ≥ 10 · D
Eksempel: Et LED-panel med en diagonal på 200 mm er fotometrisk punktlikt først utover d = 2000 mm = 2 m.
For en (tilnærmet) punktformet kilde avtar irradiansen med kvadratet av avstanden. Tilnærmingen gjelder i fjernfeltet — utenfor den fotometriske grenseavstanden (se kortet over); nær flateemittere avtar E langsommere.
Formel: E₂ = E₁ · (d₁ / d₂)²
Eksempel: 100 mW/cm² ved 100 mm blir 25 mW/cm² ved 200 mm (dobbel avstand → en fjerdedel).
Ofte stilte spørsmål om radiometri
1 W/m² tilsvarer 0,1 mW/cm², siden 1 m² = 10 000 cm² og 1 W = 1000 mW. En avlesning på 500 W/m² tilsvarer derfor 50 mW/cm². Konverteren ovenfor fungerer i begge retninger — samme faktor gjelder for dosen (J/m² ↔ mJ/cm²).
Dosen (stråleeksponeringen) er produktet av irradians og eksponeringstid: H = E · t. 50 mW/cm² i 20 s gir 1000 mJ/cm² = 1 J/cm². Omvendt følger eksponeringstiden som kreves for en gitt dose av t = H / E.
Irradians er en energetisk størrelse i W/m²; PPFD teller fotoner mellom 400 og 700 nm i µmol/(m²·s). Konvertering mellom dem krever spekteret, fordi energien til et foton avhenger av bølgelengden — PPFD-kalkulatoren integrerer dine spektraldata for dette.
Utenfor den fotometriske grenseavstanden — som tommelfingerregel ti ganger den største lysende dimensjonen til lampen. Først der kan kilden behandles som punktformet; feilen ved punktkildetilnærmingen holder seg da under omtrent 1 %.
Forfatter: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia er administrerende direktør i Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen og leder det akkrediterte kalibreringslaboratoriet. Etter sin forskning på pulserende xenon-eksimerutladninger ved Institute of Lighting Technology ved KIT, er hans nåværende fokus på optisk stråling målteknikk. Han er nestleder i DIN-standardiseringskomiteen FNL 7 «Optical Radiation», og medlem av DVGW-prosjektgruppen for UV-desinfeksjon.