Słownik wielkości optycznych

Co to jest długość fali, jak opisuje się widmo i jakie wartości charakterystyczne z niego wynikają.

Długość fali (λ) w nm

Długość fali to odległość między dwiema kolejnymi identycznymi fazami fali, wyrażana w nanometrach. Jest związana z częstotliwością wzorem λ = c/ν i determinuje działanie promieniowania: długość fali UV-C ok. 254 nm dezaktywuje mikroorganizmy, 365 nm wzbudza fluorescencję, 395 nm utwardza powłoki. Podział na UV-C, UV-B, UV-A, światło widzialne i podczerwień jest zgodny z DIN/ISO 20473.

Nie należy mylić z: Sama długość fali nie opisuje źródła. „LED 365 nm" emituje w paśmie o szerokości ok. 10 nm; tylko szczytowa długość fali, długość fali centroidalnej i szerokość widma na poziomie połowy maksimum wspólnie ją opisują.

Zgodnie z: DIN/ISO 20473 · DIN 5031-7

Promieniowanie optyczne obejmuje UV-C, światło widzialne i podczerwień. Granice przy 280, 315 i 400 nm są zgodne z DIN/ISO 20473.

Częstotliwość (ν) w Hz

Częstotliwość określa, ile cykli fali przechodzi przez punkt w ciągu jednej sekundy. W próżni ν = c/λ, gdzie c = 299 792 458 m/s. Światło widzialne leży w zakresie ok. 400 do 790 THz, UV-C ok. 1200 THz. W przeciwieństwie do długości fali, częstotliwość nie zmienia się, gdy promieniowanie przechodzi do innego środowiska.

Nie należy mylić z: W metrologii optycznej podaje się prawie zawsze długość fali. Częstotliwość pojawia się tam, gdzie potrzebna jest energia fotonu: E = h·ν.

Zgodnie z: DIN 5031-1

Liczba falowa (ṽ) w cm⁻¹

Liczba falowa to liczba długości fali na centymetr: ṽ = 1/λ. Długość fali 250 nm odpowiada 40 000 cm⁻¹. Ponieważ liczba falowa jest proporcjonalna do energii fotonu, widma wibracyjne i molekularne wykreśla się w cm⁻¹.

Nie należy mylić z: Liczby falowe są rzadko stosowane w metrologii UV i światła; pojawiają się przy przenoszeniu danych ze spektroskopii IR i Ramana.

Zgodnie z: DIN 5031-1

Energia fotonu (E_p) w eV

Energia fotonu wynika z równania E = h·ν = h·c/λ. W praktyce E[eV] ≈ 1239,84 / λ[nm]. Foton o długości fali 254 nm niesie 4,88 eV, przy 365 nm – 3,40 eV, przy 550 nm tylko 2,25 eV. Ponieważ typowe wiązania C–C mają energię 3,6 eV, a wiązania C–H 4,3 eV, UV-C działa fotochemicznie tam, gdzie światło widzialne nie ma żadnego wpływu.

Nie należy mylić z: Energia fotonu określa, czy reakcja jest w ogóle możliwa – nie to, jak szybko przebiega. Za to odpowiada liczba fotonów, czyli strumień fotonów.

Zgodnie z: DIN 5031-1

Im krótsza długość fali, tym więcej energii niesie foton. Tylko poniżej ok. 290 nm energia jest wystarczająca, aby rozerwać wiązania C–H.

Rozkład widmowy (S(λ)) w W/(m²·nm)

Rozkład widmowy S(λ) określa, jak promieniowanie źródła jest rozłożone w funkcji długości fali. Podaje się go albo w wartościach absolutnych, wtedy jest to widmowe natężenie napromienienia w W/(m²·nm), albo znormalizowany względem swojego maksimum. Każda wielkość wyprowadzona wynika z S(λ) poprzez całkowanie i ważenie: natężenie napromienienia przez całkowanie, luminancja świetlna przez ważenie z V(λ), chromatyczność przez ważenie z funkcjami dopasowania barw, efektywne natężenie napromienienia przez ważenie z widmem działania.

Nie należy mylić z: Radiometr szerokopasmowy podaje jedną liczbę, spektroradiometr cały rozkład. Gdy porównuje się źródła różnych technologii lub widmo przesuwa się w wyniku starzenia, nie ma sposobu, aby obejść S(λ).

Zgodnie z: DIN 5031-1 · CIE 015

Rozkład widmowy jest punktem wyjścia: po zintegrowaniu daje natężenie napromienienia, po zważeniu z V(λ) – luminancję świetlną, z funkcjami dopasowania barw – chromatyczność, z s(λ) – efektywne natężenie napromienienia.

Widmowe natężenie napromienienia (E_λ) w W/(m²·nm)

Widmowe natężenie napromienienia jest kwocientem natężenia napromienienia w wąskim przedziale długości fali i szerokości tego przedziału. Jest to absolutna forma rozkładu widmowego. Całkowanie po zakresie długości fali daje natężenie napromienienia tego zakresu: E = ∫ E_λ dλ.

Nie należy mylić z: Wartość liczbowa zależy od jednostki przedziału. 1 W/(m²·nm) odpowiada 1000 W/(m²·µm) – najczęstszy błąd o czynnik 1000 przy przenoszeniu danych z zewnętrznych kart katalogowych.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · CIE 015

Widmowa luminancja energetyczna (L_λ) w W/(m²·sr·nm)

Widmowa luminancja energetyczna opisuje, jaką moc emituje powierzchnia w przeliczeniu na kąt przestrzenny i na przedział długości fali. Jest to wielkość, w której wzorcuje się kule całkujące jako wzorce luminancji energetycznej, oraz podstawa oceny rozciągłych źródeł zgodnie z IEC 62471.

Nie należy mylić z: W przeciwieństwie do widmowego natężenia napromienienia jest niezależna od odległości – opisuje źródło, a nie odbiornik.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · IEC 62471

Szczytowa długość fali (λ_p) w nm

Szczytowa długość fali to długość fali o najwyższym widmowym natężeniu napromienienia. Jest łatwa do odczytania i dlatego stanowi zwykłe oznaczenie typu diod UV LED. Przesuwa się ze zmianą temperatury złącza i prądu zasilania: dla diod UV LED typowa jest zmiana od 1 do 3 nm w dozwolonym zakresie temperatur.

Nie należy mylić z: Dla widm asymetrycznych lub wielopikowych szczytowa długość fali niewiele mówi o efekcie działania. Bardziej rzetelną wartością jest tam długość fali centroidalnej – a dla wrażenia barwy dominująca długość fali.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · CIE 127

Szczytowa, centroidalna i dominująca długość fali tej samej zielonej diody LED: trzy wartości, trzy różne liczby. Szerokość widma na poziomie połowy maksimum mierzy szerokość widma na wysokości połowy maksimum.

Długość fali centroidalnej (λ_c) w nm

Długość fali centroidalnej to średnia długość fali ważona widmowym natężeniem napromienienia: λ_c = ∫λ·E_λdλ / ∫E_λdλ. Dla diod UV LED leży ona zwykle o kilka nanometrów powyżej szczytowej długości fali, ponieważ długofalowy skłon spada wolniej.

Nie należy mylić z: Kto porównuje odczyty z dwóch przyrządów, powinien sprawdzić, którą z tych dwóch wartości podaje karta katalogowa – to zamieszanie wyjaśnia wiele rzekomych odchyleń.

Zgodnie z: CIE 127

Szerokość widma na poziomie połowy maksimum (Δλ) w nm

Szerokość widma na poziomie połowy maksimum to odległość między dwiema długościami fali, przy których widmowe natężenie napromienienia spadło do połowy swojej wartości maksymalnej. Diody UV LED leżą typowo między 9 a 15 nm, lasery znacznie poniżej, źródła średniociśnieniowe i ksenonowe znacznie powyżej.

Nie należy mylić z: Szerokości widma na poziomie połowy maksimum źródła nie należy mylić z rozdzielczością widmową przyrządu – przyrząd rozszerza wąskie linie o swoją własną szerokość pasma.

Zgodnie z: CIE 127

Promieniowanie ocenione energetycznie, niezależnie od tego, czy jest widzialne dla oka – podstawa każdego pomiaru UV.

Strumień promienisty (Φ_e) w W

Strumień promienisty, nazywany również moc promienistą, to całkowita ilość energii emitowanej przez źródło w jednostce czasu we wszystkich kierunkach. Mierzy się go za pomocą kuli całkującej. Żarówka o mocy 60 watów emituje jako strumień promienisty około 57 W, rozłożonych na widmo widzialne i podczerwone.

Nie mylić z: Strumień promienisty nie jest pobieraną mocą elektryczną. Między nimi znajduje się wydajność elektrooptyczna, która w przypadku diod UV LED wynosi od kilku do kilkudziesięciu procent, w zależności od długości fali.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

To samo promieniowanie, cztery odniesienia: w sumie (Φ), na kąt przestrzenny (I), na powierzchnię odbiornika (E) oraz na kąt przestrzenny i rzutowaną powierzchnię źródła (L).

Natężenie promieniowania (I_e) w W/sr

Natężenie promieniowania to iloraz strumienia promienistego emitowanego w danym kierunku i elementu kąta przestrzennego. Dioda LED o strumieniu promienistym 1 W emitowanym w kąt 0,1 sr osiąga 10 W/sr. Natężenie promieniowania opisuje więc rozkład kierunkowy przedstawiany na wykresach charakterystyk wiązki.

Nie mylić z: Natężenie napromienienia wynika z natężenia promieniowania jedynie poprzez prawo odwrotnych kwadratów E = I/r² – a to obowiązuje tylko powyżej fotometrycznej odległości granicznej.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

Natężenie napromienienia (E_e) w W/m²

Natężenie napromienienia to iloraz mocy promienistej padającej na element powierzchni i wielkości tego elementu. Jest to centralna wielkość procesowa każdego zastosowania UV i mierzy się je za pomocą radiometru. W bezchmurny dzień słońce osiąga na powierzchni Ziemi około 1000 W/m².

Nie mylić z: Natężenie napromienienia jest wielkością odbiornika i zależy od odległości; luminancja energetyczna jest wielkością źródła i nie zależy od odległości. Karty katalogowe często podają natężenie napromienienia bez odległości – bez niej wartość ta jest bezwartościowa.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

Luminancja energetyczna (L_e) w W/(m²·sr)

Luminancja energetyczna to iloraz emitowanego strumienia promienistego i iloczynu elementu powierzchni oraz kąta przestrzennego. Opisuje, ile źródło emituje na jednostkę powierzchni i kąta przestrzennego, i pozostaje stała w miarę oddalania się od źródła. W ocenie źródeł rozciągłych zgodnie z IEC 62471 jest to wielkość decydująca.

Nie mylić z: Dla uwolnienia procesu decydujące jest natężenie napromienienia w punkcie działania; dla oceny ryzyka źródeł rozciągłych decydująca jest luminancja energetyczna. Te dwie wielkości odpowiadają na różne pytania.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · IEC 62471

Napromienienie (dawka) (H_e) w J/m²

Napromienienie jest całką czasową natężenia napromienienia. Przy stałym natężeniu napromienienia H = E · t. Jest to wielkość decydująca o sukcesie procesu UV: utwardzanie, dezynfekcja i starzenie są procesami dawkowymi. Natężenie napromienienia decyduje tylko o tym, jak szybko zostanie osiągnięta dawka.

Nie mylić z: Sam czas nie jest dowodem. Obie wielkości – natężenie napromienienia i dawka – powinny być odnotowane w dokumentacji odrębnie, ponieważ starzejąca się lampa dostarcza ten sam czas przy niższej dawce.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

Dawka to powierzchnia pod krzywą natężenia napromienienia w czasie. Starzejąca się lampa potrzebuje więcej czasu, aby osiągnąć tę samą dawkę.

Energia promienista (Q_e) w J

Energia promienista to całka czasowa strumienia promienistego: Q = ∫Φ dt. Jest to wielkość podstawowa, z której wynikają inne wielkości radiometryczne poprzez odniesienie do czasu, powierzchni i kąta przestrzennego. Dla lamp błyskowych i systemów impulsowych jest to naturalna wartość na impuls.

Nie mylić z: Energia promienista opisuje źródło jako całość, natomiast napromienienie opisuje to, co dociera do określonej powierzchni.

Zgodnie z: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

Fluencja i szybkość fluencji (H₀, E₀) w J/m², W/m²

Szybkość fluencji to moc promienista na jednostkę powierzchni przekroju odniesiona do małej kuli; fluencja jest jej całką czasową. W przeciwieństwie do napromienienia, które odnosi się do płaskiej powierzchni i uwzględnia promieniowanie padające pod kątem z wagą cosinusową, tutaj promieniowanie ze wszystkich kierunków liczy się w pełni. W dezynfekcji UV fluencja jest fizycznie prawidłową wielkością dawki dla mikroorganizmu w wodzie.

Nie mylić z: W kierunkowym polu promieniowania fluencja i napromienienie są zgodne; w polu rozproszonym fluencja może być znacznie większa niż napromienienie zmierzone na płaskiej powierzchni.

Zgodnie z: DVGW W 294 · DIN 19294

Płaska powierzchnia uwzględnia promieniowanie padające pod kątem z wagą cosinusową, mała kula odbiera je w pełni ze wszystkich kierunków. W rozproszonym polu reaktora wodnego fluencja jest zatem większa niż napromienienie.

Te same wielkości ważone funkcją skuteczności świetlnej oka V(λ): lumen, luks, kandela.

Strumień świetlny (Φ_v) w lm

Strumień świetlny to moc promienista ważona funkcją skuteczności świetlnej V(λ), mierzona w lumenach. Obejmuje wszystkie kierunki i jest dlatego miarą całkowitej jasności źródła światła. Żarówka o mocy 60 W emituje około 900 lm; lampa LED o tej samej jasności potrzebuje około 10 W.

Nie mylić z: Dla promieniowania UV strumień świetlny nie ma znaczenia: V(λ) wynosi zero poniżej 380 nm. Źródło UV ma zero lumenów niezależnie od swojej mocy.

Regulowane przez: DIN 5031-3 · ISO 80000-7

Światłość (I_v) w cd

Światłość jest ilorazem strumienia świetlnego emitowanego w jednym kierunku i elementu kąta bryłowego. Mierzona jest w kandelach, podstawowej jednostce SI fotometrii. Silna latarka osiąga 1000 cd wzdłuż wiązki.

Nie mylić z: Kandela opisuje jeden kierunek, lumen całe źródło. Lampa o wysokiej wartości w kandelach może mieć niewiele lumenów, jeśli jest wąsko skupiona.

Regulowane przez: DIN 5031-3 · ISO 80000-7

Natężenie oświetlenia (E_v) w lx

Natężenie oświetlenia jest ilorazem padającego strumienia świetlnego i powierzchni, mierzonym w luksach. Jest fotometrycznym odpowiednikiem natężenia napromienienia. W biurach zalecane jest około 500 lx; na zewnątrz w słoneczny dzień osiąga się 100 000 lx.

Nie mylić z: Luksów na ogół nie można przeliczyć na W/m². Współczynnik zależy od widma – przeliczenie jest dopuszczalne tylko dla znanego źródła o zmierzonym rozkładzie widmowym.

Regulowane przez: DIN 5031-3 · DIN EN 12464-1

Luminancja (L_v) w cd/m²

Luminancja jest ilorazem emitowanego strumienia świetlnego i iloczynu elementu powierzchni oraz kąta bryłowego. Jest jedyną wielkością fotometryczną, która bezpośrednio odpowiada wrażeniu jasności, i jest niezależna od odległości. Ekran komputera ma zwykle wartość 300 cd/m².

Nie mylić z: Pomiary luminancji zależą od kąta pola pomiarowego: zbyt duża plamka uśrednia tło i daje zaniżony wynik.

Regulowane przez: DIN 5031-3 · ISO 80000-7

Ekspozycja świetlna (H_v) w lx·s

Ekspozycja świetlna jest całką czasową natężenia oświetlenia i tym samym fotometrycznym odpowiednikiem napromienienia. Pojawia się wszędzie tam, gdzie zmiana wywołana światłem jest kumulacyjna: w badaniach fotostabilności farmaceutycznej, w oświetleniu muzealnym i przy blaknięciu kolorów.

Nie mylić z: ICH Q1B wymaga dodatkowo dawki UV wynoszącej co najmniej 200 W·h/m² w bliskim UV – same lx·h nie wystarczą.

Regulowane przez: DIN 5031-3 · ICH Q1B

Skuteczność świetlna (η) w lm/W

Skuteczność świetlna jest ilorazem strumienia świetlnego i pobieranej mocy elektrycznej. Żarówki osiągają około 15 lm/W, świetlówki od 60 do 100 lm/W, białe diody LED obecnie ponad 150 lm/W. Teoretyczna górna granica wynosi 683 lm/W dla promieniowania monochromatycznego przy 555 nm.

Nie mylić z: Skuteczność świetlna lampy odnosi się do mocy elektrycznej, skuteczność świetlna promieniowania do strumienia promienistego – dwie różne wartości o tej samej jednostce.

Regulowane przez: DIN 5031-3

Funkcja skuteczności świetlnej (V(λ))

V(λ) opisuje spektralną czułość oka przy widzeniu fotopowym. Osiąga maksimum przy 555 nm, spada niemal do zera przy 380 i 780 nm i jest definiowana przez CIE od 1924 roku. V′(λ) dotyczy widzenia skotopowego z maksimum przy 507 nm. Każda wielkość fotometryczna jest wersją odpowiadającej jej wielkości radiometrycznej ważoną funkcją V(λ).

Nie mylić z: To, jak dokładnie luksomierz odwzorowuje V(λ), opisuje niedopasowanie widmowe f₁′. Przy świetle LED słabe dopasowanie ma silniejszy wpływ niż przy świetle żarówkowym.

Regulowane przez: CIE 018 · DIN 5031-3

Wielkości fotometryczne ważą promieniowanie skutecznością świetlną oka. Poniżej 380 nm V(λ) wynosi zero – źródło UV ma zatem praktycznie zerowy strumień świetlny, a luksomierz nie mierzy UV.

Stała skuteczności świetlnej (K_m) w lm/W

K_m = 683 lm/W to współczynnik przeliczeniowy między mocą promienistą a strumieniem świetlnym w maksimum funkcji skuteczności świetlnej przy 555 nm. Strumień świetlny wynika z Φ_v = K_m · ∫Φ_e,λ·V(λ)dλ. Od rewizji układu SI w 2019 roku kandela jest definiowana za pomocą tej wartości liczbowej.

Nie mylić z: 683 lm/W dotyczy tylko 555 nm. Dla każdego rzeczywistego źródła współczynnik przeliczeniowy jest niższy i zależy od widma.

Regulowane przez: SI-Einheitensystem · CIE 018

Fotometryczna odległość graniczna (r_min) w m

Fotometryczna odległość graniczna to minimalna odległość, powyżej której błąd prawa odwrotności kwadratu pozostaje poniżej określonej granicy. Zgodnie z regułą praktyczną wynosi ona od pięciu do dziesięciu razy największy wymiar świetlny; dla granicy błędu 1 % jest to dziesięciokrotność. Poniżej tej odległości źródło nie jest już źródłem punktowym.

Nie mylić z: W obrębie odległości granicznej – bezpośrednio pod matrycą diod LED UV lub oprawą powierzchniową – natężenie napromienienia spada znacznie wolniej niż 1/r². Zastosowanie tam prawa odwrotności kwadratu jest znacznie błędne.

Regulowane przez: DIN 5032-1

Chromatyczność, temperatura barwowa, oddawanie barw – co spektroradiometr mówi o barwie źródła światła.

Wartości trójchromatyczne (X, Y, Z)

Wartości trójchromatyczne powstają przez ważenie rozkładu widmowego trzema funkcjami dopasowania barw x̄(λ), ȳ(λ) i z̄(λ) oraz całkowanie: X = k·∫S(λ)·x̄(λ)dλ, analogicznie dla Y i Z. Y jest zdefiniowane tak, aby odpowiadało jasności – dla źródeł światła Y jest proporcjonalne do natężenia oświetlenia. Każda inna wielkość kolorymetryczna jest przekształceniem z X, Y i Z.

Nie mylić z: Dwa widma o identycznych wartościach trójchromatycznych wyglądają podobnie, choć fizycznie się różnią – to jest metameryzm. Dlatego sama chromatyczność nie wystarcza do oceny źródła światła; oddawanie barw musi jej towarzyszyć.

Regulowane przez: CIE 015 · DIN 5033-2

Obserwator standardowy (2° i 10°) (CIE 1931 / CIE 1964)

Obserwator standardowy 2° (CIE 1931) opisuje widzenie barwne w polu dwustopniowym, jak przy patrzeniu na mały obszar z normalnej odległości. Obserwator standardowy 10° (CIE 1964) dotyczy większych pól i lepiej opisuje rozległe obszary. Oba dają nieco różne chromatyczności dla tego samego widma; różnica jest największa dla wąskopasmowych widm LED.

Nie mylić z: Chromatyczności, temperatury barwowe i różnice barw z różnych obserwatorów nie mogą być porównywane. Informacja, który z nich zastosowano, powinna znaleźć się w każdym protokole pomiarowym.

Regulowane przez: CIE 015 · DIN 5033-2 · ISO/CIE 11664-1

Obserwator 2° (CIE 1931) dotyczy małych pól, obserwator 10° (CIE 1964) dużych. Wartości barwy są porównywalne tylko wtedy, gdy podano zastosowanego obserwatora.

Współrzędne chromatyczności (x, y)

Współrzędne chromatyczności powstają przez normalizację wartości trójchromatycznych do ich sumy: x = X/(X+Y+Z), y = Y/(X+Y+Z). Ta para opisuje chromatyczność niezależnie od jasności i jest przedstawiana na charakterystycznym w kształcie podkowy wykresie chromatyczności. Punkty bieli leżą w okolicy x = 0,33, y = 0,33.

Nie mylić z: Wykres chromatyczności nie jest jednorodny percepcyjnie: w obszarze zieleni ta sama odległość geometryczna oznacza znacznie mniejszą postrzeganą różnicę niż w obszarze niebieskim. Do oceny odległości należy zamiast tego stosować u′v′ lub CIELAB.

Regulowane przez: CIE 015 · DIN 5033-3

Wykres chromatyczności x, y i wykres UCS u′, v′ pokazują te same barwy. W u′, v′ jednakowe odległości odpowiadają bardziej równym postrzeganym różnicom barwy.

Chromatyczność CIE 1960 UCS (u, v)

Wykres CIE 1960 UCS wynika z przekształcenia u = 4X/(X+15Y+3Z) i v = 6Y/(X+15Y+3Z). Został zastąpiony przez u′v′ w 1976 roku, ale nadal jest potrzebny: skorelowana temperatura barwowa i odległość Δuv od lokusu Plancka są do dziś definiowane na tym wykresie.

Nie mylić z: u jest identyczne na obu wykresach, v nie: v′ = 1,5·v. Pomylenie tych wartości daje błędną temperaturę barwową.

Regulowane przez: CIE 015 · DIN 5033-3

Chromatyczność CIE 1976 UCS (u′, v′)

Chromatyczność na wykresie CIE 1976 UCS wynika z u′ = 4X/(X+15Y+3Z) i v′ = 9Y/(X+15Y+3Z). Wykres jest znacznie bardziej jednorodny niż wykres xy: odległość Δu′v′ wynosząca 0,0054 odpowiada w przybliżeniu progowi rozróżnialności w każdym miejscu. Jest to standardowa miara rozrzutu partii LED oraz specyfikacji tolerancji opraw oświetleniowych.

Nie mylić z: Jednorodność nie oznacza dokładności: również u′v′ jest tylko przybliżeniem percepcji. Dla barw powierzchni CIELAB jest dokładniejszym wyborem.

Regulowane przez: CIE 015 · ISO/CIE 11664-5

Przestrzeń barw CIELAB (L*, a*, b*)

Przestrzeń barw CIELAB odwzorowuje wartości trójchromatyczne na trzy osie za pomocą funkcji pierwiastka sześciennego: L* dla jasności od 0 do 100, a* dla czerwieni w stosunku do zieleni, b* dla żółci w stosunku do błękitu. Przekształcenie wymaga bieli odniesienia, zwykle iluminanta standardowego D65 lub D50. Odległość euklidesowa między dwoma punktami to różnica barwy ΔE*ab.

Nie mylić z: CIELAB opisuje barwy powierzchni pod danym oświetleniem, nie samo źródło światła. Dla źródeł światła odpowiednimi wielkościami są chromatyczność, temperatura barwowa i oddawanie barw.

Regulowane przez: ISO/CIE 11664-4 · DIN EN ISO 11664-4

Na płaszczyźnie a*b* chroma C* jest odległością od początku układu, a kąt barwy h – kierunkiem. Różnica barwy ΔE*ab jest odległością między dwoma punktami w przestrzeni L*a*b*.

Przestrzeń barw DIN99 (Lab99) (L99, a99, b99)

Przestrzeń barw DIN99 zgodna z DIN 6176 zniekształca CIELAB w taki sposób, aby osiągnąć jednorodność percepcyjną bez skomplikowanych funkcji ważenia stosowanych w ΔE00. Różnica barwy jest wówczas po prostu odległością euklidesową ΔE99. Stosowana jest przede wszystkim w przemyśle lakierniczym, tekstylnym i motoryzacyjnym.

Nie mylić z: Istnieje kilka wariantów (DIN99, DIN99b, DIN99c, DIN99d). Zastosowany wariant musi być podany, w przeciwnym razie wartości liczbowe nie są porównywalne.

Regulowane przez: DIN 6176

Różnica barwy (ΔE)

Różnica barwy jest odległością między dwiema chromatycznościami w jednorodnej przestrzeni barw. ΔE*ab to odległość euklidesowa w CIELAB, ΔE00 – ulepszona formuła CIEDE2000 z funkcjami ważenia dla jasności, chromy i odcienia. ΔE równe 1 uznaje się za ledwo dostrzegalną różnicę; w praktyce przemysłowej ΔE poniżej 3 uważa się zazwyczaj za wystarczające.

Nie mylić z: Musi być podane, która formuła została zastosowana: ΔE*ab, ΔE94, ΔE00 i ΔE99 dają różne liczby dla tych samych dwóch barw.

Regulowane przez: ISO/CIE 11664-4 · ISO/CIE 11664-6 · DIN 6176

Temperatura barwowa i skorelowana temperatura barwowa (T, T_n) w K

Temperatura barwowa T to temperatura promiennika Plancka, którego chromatyczność odpowiada chromatyczności źródła. Ponieważ w przypadku rzeczywistych lamp niemal nigdy nie jest to dokładnie spełnione, stosuje się skorelowaną temperaturę barwową T_n (CCT): temperaturę promiennika Plancka w punkcie najmniejszej odległości na wykresie CIE 1960 UCS. Barwa ciepłobiała mieści się w zakresie od około 2700 do 3000 K, neutralnobiała przy 4000 K, dziennego światła powyżej 5300 K.

Nie mylić z: Skorelowana temperatura barwowa ma sens tylko wtedy, gdy chromatyczność leży blisko lokusu Plancka – zwykłym kryterium jest |Δuv| ≤ 0,005. Przy większej odległości dwa źródła o tej samej CCT mogą opisywać wyraźnie różne barwy.

Regulowane przez: DIN 5031-8 · CIE 015 · ANSI C78.377

Skorelowaną temperaturę barwową odczytuje się z izotermy, Δuv podaje odległość od lokusu Plancka. Dwa źródła o tej samej CCT mogą wyglądać zielonkawo lub różowawo.

Odległość od lokusu Plancka (Δuv)

Δuv to prostopadła odległość chromatyczności od lokusu Plancka na wykresie CIE 1960 UCS, ze znakiem: wartości dodatnie leżą powyżej lokusu i wyglądają zielonkawo, ujemne poniżej i wyglądają różowawo. Norma ANSI C78.377 ogranicza dopuszczalne odchylenie dla białych produktów LED do ±0,006.

Nie mylić z: Dwie lampy o tej samej temperaturze barwowej mogą znacznie różnić się wartością Δuv i wtedy wyglądać wyraźnie inaczej. Podanie CCT bez Δuv jest niepełne.

Regulowane przez: ANSI C78.377 · DIN 5031-8

Ogólny wskaźnik oddawania barw (R_a)

Ogólny wskaźnik oddawania barw według CIE 13.3:1995 porównuje chromatyczności ośmiu znormalizowanych barw testowych pod badanym źródłem z tymi pod źródłem odniesienia o tej samej temperaturze barwowej – promiennikiem Plancka poniżej 5000 K, iluminantem dziennym powyżej. Ze średniej różnicy barwy wynika R_a = 100 − 4,6·ΔE̅. Wartości powyżej 90 uznaje się za bardzo dobre, poniżej 80 za niewystarczające dla pomieszczeń.

Nie mylić z: R_a jest średnią z ośmiu słabo nasyconych barw. LED może osiągnąć R_a 85 i mimo to oddawać nasyconą czerwień matowo – do tego służy R9. Dla źródeł wąskopasmowych metoda TM-30 jest bardziej informatywna.

Regulowane przez: CIE 13.3:1995 · DIN 6169

Ra jest średnią wskaźników specjalnych R1 do R8: osiem umiarkowanie nasyconych barw testowych, każda porównana pod światłem odniesienia i badanym.

Specjalne wskaźniki oddawania barw (R1 do R15)

R1 do R8 to osiem słabo nasyconych barw testowych, z których uśredniany jest R_a. R9 do R15 są dodatkowe: R9 nasycona czerwień, R10 nasycona żółć, R11 nasycona zieleń, R12 nasycony błękit, R13 jasny odcień skóry, R14 zieleń liścia, R15 azjatycki odcień skóry. R9 jest wartością krytyczną: dla białych LED-ów o słabym udziale czerwieni często spada poniżej 20, mimo że R_a nie ulega wyraźnemu pogorszeniu.

Nie mylić z: Wskaźniki specjalne mogą przyjmować wartości ujemne. Ktoś oceniający mięso, tekstylia lub skórę powinien zapytać o R9, R13 i R15, zamiast polegać wyłącznie na R_a.

Regulowane przez: CIE 13.3:1995 · DIN 6169

Wysokie Ra może ukrywać słabe R9. Nasycona czerwień w ogóle nie wchodzi do średniej.

Wskaźnik wierności IES TM-30 (R_f)

R_f według IES TM-30-15 ocenia, jak dokładnie źródło światła oddaje barwy w porównaniu z odniesieniem. W przeciwieństwie do R_a wskaźnik opiera się na 99 próbkach barw, które równomiernie obejmują rzeczywiste powierzchnie i całą przestrzeń barw, a obliczenia wykonywane są w jednorodnej przestrzeni CAM02-UCS. Skala rozciąga się od 0 do 100.

Nie mylić z: R_f i R_a to nie ta sama liczba i nie można ich przeliczać między sobą. R_f wypada zwykle nieco niżej dla źródeł wąskopasmowych i lepiej odpowiada percepcji.

Regulowane przez: IES TM-30-15 · ANSI/IES TM-30-20 · CIE 224:2017

Rf ocenia wierność barw na podstawie 99 barw testowych, Rg – nasycenie. Wektorowy wykres barwy pokazuje, w których przedziałach odcienia źródło przesuwa barwy.

Wskaźnik gamutu IES TM-30 (R_g)

R_g porównuje obszar rozpięty przez 99 barw testowych w przestrzeni barw pod źródłem badanym i odniesienia. Wartości powyżej 100 oznaczają, że barwy wydają się bardziej nasycone, wartości poniżej – że wydają się bledsze. Zazwyczaj R_g mieści się w przedziale od 60 do 140.

Nie mylić z: Sam R_g nie jest miarą jakości: wysoka wartość może wynikać z przesyconej czerwieni, która przyciąga wzrok, ale nie jest wierna. Dopiero R_f i R_g razem z wektorowym wykresem barwy dają pełny obraz.

Regulowane przez: IES TM-30-15 · ANSI/IES TM-30-20

Nasycenie i chroma (S, C*)

Chroma C* to odległość barwy od osi neutralnej: C*ab = √(a*² + b*²) w CIELAB. Nasycenie S odnosi tę chromę do jasności, S = C*/L*, opisując w ten sposób wrażenie barwy niezależnie od jej jasności. Razem z kątem barwy h daje ono biegunową reprezentację przestrzeni CIELAB.

Nie mylić z: Chroma i nasycenie są w codziennym użyciu traktowane jako to samo, jednak nie są tożsame: dwie powierzchnie o jednakowym nasyceniu, lecz różnej jasności, mają różną chromę.

Regulowane przez: ISO/CIE 11664-4 · DIN 5033-1

Kąt barwy (h) w °

Kąt barwy to kąt biegunowy barwy na płaszczyźnie a*b* przestrzeni CIELAB: h_ab = arctan(b*/a*), podawany w zakresie od 0 do 360 stopni. Oddziela on odcień od jasności i chromy i jest dlatego wielkością, o której mówi się, gdy mówi się o barwie: „nieco bardziej żółtawy" oznacza większy kąt barwy.

Nie mylić z: W pobliżu osi neutralnej kąt barwy staje się niejednoznaczny: przy bardzo niskiej chromie silnie się waha, mimo że wrażenie barwy się nie zmienia.

Regulowane przez: ISO/CIE 11664-4 · DIN 5033-1

Dominująca długość fali (λ_d) w nm

Dominująca długość fali wyznaczana jest geometrycznie: od punktu bieli przez chromatyczność źródła prowadzi się linię prostą, przedłużaną do lokusu spektralnego na wykresie chromatyczności. Długość fali punktu przecięcia to λ_d. Opisuje ona postrzegany odcień i jest dlatego decydującą wielkością sortowania (binningu) dla kolorowych LED-ów.

Nie mylić z: Szczytowa długość fali i dominująca długość fali to nie to samo i mogą się różnić o kilka nanometrów dla LED-a: λ_p wynika z fizyki widma, λ_d z percepcji. Dla barw purpurowych nie ma punktu przecięcia; podaje się wtedy uzupełniającą długość fali.

Regulowane przez: CIE 015 · DIN 5033-3

Linia od punktu bieli przez chromatyczność spotyka lokus spektralny w punkcie dominującej długości fali. To, jak daleko na tej linii leży chromatyczność, jest czystością kolorymetryczną.

Czystość barwy (p_e) w %

Czystość barwy to stosunek odległości punkt bieli–chromatyczność do odległości punkt bieli–lokus spektralny wzdłuż tej samej linii, która wyznacza dominującą długość fali. Biel ma 0%, czysta barwa spektralna 100%. Razem z λ_d opisuje ona wrażenie barwy w pełni, poza jasnością.

Nie mylić z: Istnieją dwie definicje: czystość pobudzenia poprzez wykres chromatyczności i czystość kolorymetryczna poprzez wartości trójchromatyczne. Wartości liczbowe się różnią.

Regulowane przez: CIE 015 · DIN 5033-3

Elipsa MacAdama (SDCM) w Stufen

Elipsy MacAdama opisują obszary na wykresie chromatyczności, w obrębie których dwóch chromatyczności nie da się rozróżnić. Jeden stopień (1 SDCM, standard deviation of colour matching) to elipsa odpowiadająca temu progowi rozróżnialności. Oprawy oświetleniowe są zazwyczaj dostarczane z tolerancją 3- lub 5-stopniową; wymagające zastosowania wymagają 3 stopni lub mniej.

Nie mylić z: Wartość stopniowa dotyczy chromatyczności, nie oddawania barw. Dwa LED-y w tym samym 3-stopniowym przedziale binningu mogą znacznie różnić się wartością R9.

Regulowane przez: ANSI C78.377 · IEC 60081

W obrębie elipsy 1-stopniowej różnice barwy są ledwo dostrzegalne. Karty katalogowe LED podają często tolerancję binningu jako 3 lub 5 stopni.

Nie energia, lecz liczba cząstek – takie podejście stosuje się w fotochemii i oświetleniu ogrodniczym.

Strumień fotonów (Φ_p) w µmol/s

Strumień fotonów zlicza kwanty światła, a nie ich energię. Wynika ze strumienia promieniowania na podstawie Φ_p = Φ_e·λ/(h·c·N_A). Wszędzie, gdzie reakcja przebiega na jeden zaabsorbowany foton – w fotochemii, fotopolimeryzacji i fotosyntezie – liczba fotonów jest właściwym odniesieniem, a nie wat.

Nie mylić z: Przeliczenie między watami a µmol zależy od długości fali: foton o długości 660 nm ma tylko połowę energii fotonu o długości 330 nm. Bez znanego widma przeliczenie nie jest jednoznaczne.

Regulowane przez: DIN 5031-1

Gęstość strumienia fotonów fotosyntetycznie aktywnych (PPFD) (PPFD) w µmol/(m²·s)

Gęstość strumienia fotonów fotosyntetycznie aktywnych określa, ile fotonów w zakresie od 400 do 700 nm pada na jeden metr kwadratowy w ciągu sekundy. Jest odpowiednikiem natężenia napromienienia w liczeniu fotonów i mierzy się ją za pomocą czujnika kwantowego. Światło słoneczne w południe osiąga do 2000 µmol/(m²·s); oświetlenie szklarniowe wynosi zwykle od 200 do 800.

Nie mylić z: Przeliczanie PPFD na luksy jest niedopuszczalne: luks jest ważony czułością oka, które praktycznie nie rejestruje czerwieni i błękitu – właśnie tam, gdzie działają rośliny.

Regulowane przez: ASABE S640

Jeden wat światła czerwonego zawiera więcej fotonów niż jeden wat światła niebieskiego. Dla roślin liczy się liczba fotonów, dlatego PPFD mierzy się w µmol/(m²·s), a nie w W/m².

Promieniowanie fotosyntetycznie aktywne (PAR) (PAR)

PAR oznacza zakres widmowy od 400 do 700 nm, w którym chlorofil wykorzystuje fotony do fotosyntezy. PAR nie jest więc wartością pomiarową, lecz zakresem, do którego odnoszą się PPFD, PPF i DLI. Rozszerzone definicje stosują ePAR do 750 nm, aby uwzględnić efekt Emersona w dalekiej czerwieni.

Nie mylić z: „Waty PAR" to niejednoznaczna wielkość: zwykle oznacza natężenie napromienienia w zakresie PAR, a nie gęstość strumienia fotonów. Porównując oprawy, warto sprawdzić, o którą z tych dwóch wielkości chodzi.

Regulowane przez: ASABE S640

Efektywny strumień fotonów (YPF) (YPF) w µmol/s

YPF waży każdy foton według względnej krzywej wydajności kwantowej McCree'a, która osiąga maksimum w czerwieni wokół 620 nm i spada w zieleni. Opisuje wydajność fotosyntetyczną dokładniej niż nieważony PPF, ale jest podawany rzadziej, ponieważ krzywa została wyznaczona na podstawie krótkotrwałych pomiarów listków poszczególnych gatunków.

Nie mylić z: YPF i PPFD nie są porównywalne. Porównując oprawy, należy stosować tę samą wielkość.

Regulowane przez: ASABE S640

Dobowa suma światła (DLI) (DLI) w mol/(m²·d)

Dobowa suma światła jest całką czasową PPFD w ciągu 24 godzin, podawaną w molach fotonów na metr kwadratowy i dobę. Przy stałym oświetleniu DLI = PPFD · t / 10⁶, gdzie t jest w sekundach. Sałata wymaga od 12 do 17 mol/(m²·d), pomidory ponad 20.

Nie mylić z: DLI odnosi się do PPFD tak, jak dawka odnosi się do natężenia napromienienia: tę samą dobową wartość można osiągnąć dużą ilością światła w krótkim czasie lub małą ilością światła w długim czasie – biologicznie nie jest to zawsze równoważne.

Regulowane przez: ASABE S640

Dobowa suma światła to powierzchnia pod krzywą PPFD w ciągu 24 godzin, wyrażona w mol/(m²·d).

Wydajność kwantowa (Φ)

Wydajność kwantowa to iloraz liczby przekształconych molekuł do liczby zaabsorbowanych fotonów. Wartości poniżej jedności są regułą; w reakcjach łańcuchowych, takich jak radykalna fotopolimeryzacja, może być znacznie wyższa. Łączy zmierzoną dawkę z przemianą chemiczną i wyjaśnia, czemu dwie formulacje utwardzają się w różnym stopniu przy tej samej dawce.

Nie mylić z: Wydajność kwantowa jest właściwością układu fotoinicjator–matryca–długość fali – nie można jej odczytać z przyrządu i nie można jej przenosić z jednego zastosowania na inne.

Regulowane przez: IUPAC Gold Book

Promieniowanie ważone widmem działania: rumieniotwórcze, bakteriobójcze, aktyniczne.

Widmo działania (s(λ))

Widmo działania waży długości fali według ich skuteczności biologicznej lub chemicznej, znormalizowanej do wartości maksymalnej. Dobrze znanymi przykładami są widmo działania rumieniotwórczego, widmo działania bakteriobójczego, funkcja zagrożenia aktynicznego z IEC 62471 oraz funkcja skuteczności świetlnej V(λ) – ona również jest widmem działania, mianowicie dla widzenia.

Nie mylić z: Symbol S(λ) jest używany podwójnie: w IEC 62471 oznacza funkcję zagrożenia aktynicznego, w radiometrii – rozkład widmowy źródła. Kontekst musi jasno wskazywać, o które znaczenie chodzi.

Regulowane przez: IEC 62471 · ISO/CIE 17166 · CIE 015

Efektywne natężenie napromienienia powstaje przez pomnożenie widma źródła przez widmo działania, długość fali po długości fali. Pozostaje tylko część, w której oba się pokrywają.

Natężenie napromienienia efektywne (E_eff) w W/m²

Efektywne natężenie napromienienia powstaje przez ważenie widmowego natężenia napromienienia widmem działania i całkowanie: E_eff = ∫E_λ·s(λ)dλ. Tylko w ten sposób można porównywać źródła o różnych widmach pod względem danego efektu. Niemal każda dopuszczalna wartość ekspozycji zawodowej i wymagania dotyczące dawki w dezynfekcji UV odnoszą się do takiej wielkości ważonej; wyjątkiem jest nieważony limit UV-A.

Nie mylić z: Efektywne natężenie napromienienia bez podania widma działania jest bezużyteczne. Ta sama lampa ma trzy różne wartości: rumieniotwórczą, bakteriobójczą i aktyniczną.

Regulowane przez: IEC 62471 · DIN EN 14255-1 · OStrV

Rumieniotwórcze natężenie napromienienia i wskaźnik UV (E_er, UVI) w W/m²

Rumieniotwórcze natężenie napromienienia waży promieniowanie widmem działania rumieniotwórczego według ISO/CIE 17166, którego szczyt przypada na UV-B i które spada o kilka rzędów wielkości w UV-A. Wskaźnik UV to wartość odniesiona do 25 mW/m²: UVI = E_er[W/m²] · 40. Wskaźnik UV równy 8 odpowiada 0,2 W/m² rumieniotwórczo efektywnego natężenia napromienienia.

Nie mylić z: Wskaźnik UV dotyczy słońca na wolnym powietrzu. Nie ma zastosowania do sztucznych źródeł UV w miejscu pracy – tam obowiązują graniczne wartości ekspozycji niemieckiego rozporządzenia OStrV.

Regulowane przez: ISO/CIE 17166 · DIN EN 14255-1

Widmo działania rumieniotwórczego spada o trzy do czterech rzędów wielkości od UV-B do UV-A. Wskaźnik UV wynika z natężenia napromienienia ważonego rumieniotwórczo.

Bakteriobójczo efektywne napromienienie (H_germ) w J/m²

Bakteriobójczo efektywne napromienienie to dawka ważona widmem działania bakteriobójczego, którego maksimum leży blisko szczytu absorpcji DNA przy około 260 nm. Wytyczne DVGW W 294 oraz DIN 19294 wymagają co najmniej 400 J/m² (40 mJ/cm²) jako fluencji dla dezynfekcji wody pitnej, potwierdzonej metodą biodozymetryczną.

Nie mylić z: W przypadku diod UV-C o długości 265 lub 275 nm ważenie ma decydujące znaczenie: pomiar wzorcowany przy 254 nm daje zaniżony wynik dla diody 275 nm, jeśli nie uwzględni się niedopasowania widmowego.

Regulowane przez: DVGW W 294 · DIN 19294 · ÖNORM M 5873

Efekt bakteriobójczy odpowiada absorpcji DNA z maksimum przy 265 nm. Zarówno linia Hg przy 254 nm, jak i dioda UV-C przy 275 nm leżą blisko maksimum.

Luminancja ważona światłem niebieskim (L_B) w W/(m²·sr)

L_B waży widmową luminancję funkcją B(λ), której szczyt przypada między 400 a 500 nm, oceniając w ten sposób fotochemiczne zagrożenie dla siatkówki. Z L_B oraz dopuszczalnego czasu ekspozycji wynika klasyfikacja lampy do grupy zwolnionej lub do grup ryzyka od 1 do 3.

Nie mylić z: Dla małych źródeł i krótkich czasów obserwacji zamiast luminancji stosuje się natężenie napromienienia ważone światłem niebieskim E_B. Która wielkość ma zastosowanie, zależy od kąta widzenia źródła.

Regulowane przez: IEC 62471 · DIN EN 62471

Aktyniczne zagrożenie UV (E_S) w W/m²

Aktyniczne zagrożenie UV waży natężenie napromienienia funkcją S(λ) z IEC 62471 i ICNIRP, która łączy fotokeratitis i zaczerwienienie skóry. Jest to wielkość, wobec której sprawdzana jest graniczna wartość ekspozycji 30 J/m² na dzień roboczy, oraz zwykły punkt wyjścia każdej oceny ryzyka dotyczącej urządzeń UV.

Nie mylić z: Ocena aktyniczna obejmuje UV-A tylko częściowo. Dodatkowo obowiązuje odrębny, nieważony limit dla UV-A.

Regulowane przez: IEC 62471 · ICNIRP · TROS IOS

Natężenie napromienienia UV-A (E_UVA) w W/m²

E_UVA to natężenie napromienienia scałkowane bez ważenia w zakresie od 315 do 400 nm. Graniczna wartość ekspozycji dla oka wynosi 10 000 J/m² na dzień roboczy; przy 10 W/m² daje to dopuszczalny czas około 17 minut. W badaniach metodą fluorescencyjną i penetracyjną to właśnie ta wartość jest ograniczająca, a nie ocena aktyniczna.

Nie mylić z: Granice zakresu różnią się w zależności od normy: DIN 5031-7 i CIE określają UV-A na od 315 do 400 nm, DIN/ISO 20473 na od 315 do 380 nm, źródła amerykańskie od 320 nm. Przy porównywaniu odczytów należy podawać zastosowaną granicę.

Regulowane przez: TROS IOS · ICNIRP · DIN/ISO 20473

Graniczna wartość ekspozycji (H_eff) w J/m²

Graniczna wartość ekspozycji ogranicza narażenie pracowników w ciągu ośmiogodzinnego dnia roboczego. Dla niekoherentnego promieniowania UV obowiązuje H_eff = 30 J/m² ważone aktynicznie, dodatkowo 10 000 J/m² dla UV-A. Ze zmierzonego E_eff wynika dopuszczalny czas przebywania t = H_eff/E_eff – przy 1 W/m² aktynicznym jest to 30 sekund.

Nie mylić z: Wartość graniczna nie jest wartością docelową, lecz górną granicą. Dotyczy dziennej sumy wszystkich ekspozycji, a nie pojedynczego zdarzenia.

Regulowane przez: OStrV · TROS IOS · RL 2006/25/EG · ICNIRP

Wartość graniczna 30 J/m² (ważona aktynicznie) podzielona przez efektywne natężenie napromienienia daje dopuszczalny czas ekspozycji na dzień roboczy.

Dawka utwardzania (H_UV) w mJ/cm²

Dawka utwardzania to napromienienie wymagane do pełnego usieciowania, odniesione do zakresu absorpcji zastosowanego fotoinicjatora. Typowe wartości mieszczą się między 200 a 2000 mJ/cm². Ponieważ fotoinicjatory absorbują w wąskich pasmach, zakres długości fali pomiaru zawsze musi towarzyszyć wartości dawki.

Nie mylić z: Wartość dawki bez podania pasma jest bezwartościowa: 500 mJ/cm² UV-A i 500 mJ/cm² UV-C opisują zupełnie różne procesy. Dlatego radiometry taśmowe mierzą w oddzielnych kanałach.

Regulowane przez: DIN EN 13523-25

Co ginie na drodze od źródła do celu: transmisja, odbicie, absorpcja.

Współczynnik transmisji (τ)

Współczynnik transmisji to stosunek mocy promienistej przechodzącej do mocy promienistej padającej, τ = Φ_t/Φ₀. Zależy od długości fali: krzemionka topiona przepuszcza UV-C, szkło borokrzemianowe niemal wcale, a zwykłe szkło okienne w ogóle. W procesie UV współczynnik transmisji rury ochronnej lub okna bezpośrednio determinuje natężenie napromienienia w punkcie działania.

Nie mylić z: Zmierzony współczynnik transmisji obejmuje straty odbicia na obu powierzchniach. Czysty udział materiału – wewnętrzny współczynnik transmisji – jest wyższy.

Regulowane przez: DIN 5036-3 · DIN EN 410

Zgodnie z prawem Lamberta-Beera współczynnik transmisji maleje wykładniczo wraz z długością drogi. Każda jednostka gęstości optycznej zmniejsza go do jednej dziesiątej.

Współczynnik odbicia (ρ)

Współczynnik odbicia to stosunek mocy promienistej odbitej do padającej. W zakresie UV materiały różnią się znacznie: PTFE i siarczan baru osiągają ponad 95% dyfuzyjnego odbicia nawet poniżej 250 nm, anodowane aluminium znacznie mniej, a zwykłe białe farby zawodzą w UV. W komorach napromieniowania odbicie w istotnym stopniu wpływa na natężenie napromienienia.

Nie mylić z: Należy rozróżnić odbicie kierunkowe i rozproszone: lustro odbija promieniowanie kierunkowo, powierzchnia PTFE równomiernie w całą półprzestrzeń. Tylko odbicie rozproszone jest wykorzystywane w kulach całkujących.

Regulowane przez: DIN 5036-3 · CIE 130

Współczynnik absorpcji (α)

Współczynnik absorpcji to stosunek mocy promienistej pochłoniętej do padającej. Wraz z transmisją i odbiciem obowiązuje bilans energii τ + ρ + α = 1. Promieniowanie pochłonięte jest jedynym promieniowaniem, które może wywołać efekt fotochemiczny – to, co zostało przepuszczone lub odbite, nie działa.

Nie mylić z: Współczynnik absorpcji jest bezwymiarowy i odnosi się do mocy padającej; natomiast współczynnik absorpcji materiałowej opisuje, jak szybko promieniowanie zanika w materiale, i ma jednostkę 1/m.

Regulowane przez: DIN 5036-3

Gęstość optyczna (OD)

Gęstość optyczna to ujemny logarytm dziesiętny współczynnika transmisji: OD = −log₁₀τ. OD 1 przepuszcza 10%, OD 2 jeden procent, OD 3 jeden promil. Ponieważ gęstości optyczne filtrów połączonych szeregowo sumują się, jest to praktyczna wielkość dla stosów filtrów i okularów ochronnych.

Nie mylić z: W analityce tę samą wielkość nazywa się ekstynkcją lub absorbancją A. Dla okularów ochronnych poziom ochrony podaje się dla poszczególnych zakresów długości fali – pojedyncza wartość OD nie wystarcza.

Regulowane przez: DIN EN 170 · DIN 5036-3

Współczynnik absorpcji (a) w 1/m

Zgodnie z prawem Lamberta-Beera natężenie napromienienia zanika wykładniczo w jednorodnym ośrodku: E(d) = E₀·e^−a·d. Współczynnik absorpcji a jest materiałowo specyficzną stałą zaniku na jednostkę długości drogi. W uzdatnianiu wody wynika z niego głębokość penetracji: przy a = 10 1/m po 10 cm pozostaje tylko jedna trzecia promieniowania.

Nie mylić z: Istnieje forma naturalna (podstawa e) i dziesiętna (podstawa 10); różnią się o czynnik ln 10 = 2,303. Przy przejmowaniu wartości należy sprawdzić podstawę.

Regulowane przez: DIN 38404-3

Widmowy współczynnik absorpcji przy 254 nm (SAK₂₅₄) w 1/m

SAK₂₅₄ to dziesiętny współczynnik absorpcji wody przy 254 nm, mierzony zgodnie z DIN 38404-3. Woda pitna zwykle mieści się w zakresie od 1 do 5 1/m, ścieki znacznie wyżej. Często podaje się go jako transmisję UV na drodze 1 cm: SAK 5 1/m odpowiada około 89% UVT.

Nie mylić z: SAK₂₅₄ opisuje absorpcję, a nie mętność. Cząstki dodatkowo rozpraszają światło i mogą osłaniać mikroorganizmy, nie zmieniając znacząco SAK.

Regulowane przez: DIN 38404-3 · DVGW W 294

Kąt bryłowy, prawo odwrotności kwadratu odległości, błąd cosinusowy, niepewność – dlaczego dwa przyrządy pokazują różne wartości.

Kąt bryłowy (Ω) w sr

Kąt bryłowy to iloraz powierzchni, jaką stożek wycina z powierzchni kuli, i kwadratu promienia kuli: Ω = A/r². Pełna kula ma 4π ≈ 12,57 sr, półkula 2π sr. Kąt wiązki 10 stopni odpowiada około 0,024 sr.

Nie należy mylić z: Kąt połowiczny i pełny kąt wiązki są często mylone. Przy przeliczeniu na steradiany prowadzi to do błędu o czynnik cztery.

Norma odniesienia: ISO 80000-3

Kąt bryłowy to wycięta powierzchnia kuli podzielona przez kwadrat promienia. Pełna kula ma 4π sr.

Prawo odwrotności kwadratu odległości (E ~ 1/r²)

Dla źródła punktowego E = I/r²: natężenie napromienienia maleje wraz z kwadratem odległości, ponieważ ta sama moc rozkłada się na powierzchni rosnącej kwadratowo. Prawo to jest podstawą każdego przeliczenia odległości przy projektowaniu systemów.

Nie należy mylić z: Prawo to obowiązuje tylko poza granicą odległości fotometrycznej. Pod matrycą LED, lampą rurową lub wewnątrz komory napromieniowania prowadzi do poważnych błędów – pomaga tam wyłącznie symulacja lub pomiar.

Norma odniesienia: DIN 5032-1

Prawo odwrotności kwadratu odległości obowiązuje tylko poza granicą odległości, gdzie źródło można traktować jako punktowe.

Błąd cosinusowy (f₂) w %

Idealny odbiornik natężenia napromienienia waży promieniowanie padające pod kątem ε za pomocą cos ε. Wartość f₂ opisuje odchylenie od tego stanu. Według DIN 5032-7 f₂ może wynosić co najwyżej 1,5 % w klasie L i 3 % w klasie A. Przy napromieniowaniu rozproszonym lub źródłach o dużej powierzchni słaba charakterystyka cosinusowa przenosi się bezpośrednio na wynik odczytu.

Nie należy mylić z: Przy padaniu prostopadłym z dużej odległości błąd cosinusowy jest ledwo zauważalny. Właśnie dlatego pomiary laboratoryjne i w instalacji często nie są zgodne.

Norma odniesienia: DIN 5032-7 · DIN EN 13032-1

Idealny odbiornik waży promieniowanie padające ukośnie za pomocą cos θ. Odchylenie od tego jest błędem cosinusowym.

Niedopasowanie widmowe (f₁′) w %

f₁′ określa odchylenie względnej czułości widmowej przyrządu od krzywej wzorcowej, na przykład V(λ) dla luksomierzy lub widma działania dla radiometrów UV. Czujnik o małym f₁′ wskazuje poprawnie nawet dla nieznanych widm; przy dużym f₁′ współczynnik wzorcowania obowiązuje tylko dla źródła, względem którego był wzorcowany.

Nie należy mylić z: Dlatego pytanie "względem jakiej lampy był wzorcowany?" jest decydujące dla każdego radiometru szerokopasmowego. Każdy, kto zmienia technologię źródła – na przykład z lampy rtęciowej na LED UV – potrzebuje nowego wzorcowania lub spektroradiometru.

Norma odniesienia: DIN 5032-7 · CIE 220

Jeśli widmo mierzonej lampy różni się od widma wzorcowania, radiometr wskazuje błędnie – tym bardziej, im mniej jego czułość odpowiada krzywej wzorcowej.

Liniowość (f₃) w %

Wartość f₃ opisuje odchylenie od liniowej zależności między natężeniem napromienienia a wskazaniem. Sprawdza się ją w kilku punktach zakresu pomiarowego. Przy wysokich natężeniach napromienienia, jakie występują pod matrycami LED UV lub w systemach utwardzania, jest to właściwość ograniczająca – czujniki ulegają wtedy nasyceniu.

Nie należy mylić z: Przyrząd, który wskazuje poprawnie przy 10 mW/cm², może wykazywać odchylenie procentowe przy 2 W/cm². Zakres pomiarowy jest więc częścią doboru czujnika i świadectwa wzorcowania.

Norma odniesienia: DIN 5032-7

Kąt pola pomiarowego (α) w °

Kąt pola pomiarowego określa, jaką część źródła obejmuje miernik luminancji lub natężenia oświetlenia. Typowe wartości to jeden stopień lub jedna piąta stopnia. W ocenach według IEC 62471 jest on wymagany, ponieważ grupa ryzyka zależy od kąta, w którym uśredniana jest wartość.

Nie należy mylić z: Jeśli pole pomiarowe jest większe niż źródło, uśrednia się ciemne tło i luminancja jest zaniżona. Jeśli jest mniejsze, mierzony jest lokalny szczyt.

Norma odniesienia: IEC 62471 · DIN 5032-7

Rozdzielczość widmowa (Δλ_FWHM) w nm

Rozdzielczość widmowa to pełna szerokość połówkowa funkcji przyrządu, czyli szerokość, do jakiej przyrząd rozszerza nieskończenie wąską linię. Jest ona ustalana przez szerokość szczeliny, siatkę dyfrakcyjną i piksele detektora. Do oceny emiterów liniowych, takich jak lampy rtęciowe, musi być znacznie mniejsza niż odstęp między liniami.

Nie należy mylić z: Krok próbkowania punktów danych nie jest rozdzielczością. Przyrząd może wyprowadzać dane z krokiem 0,5 nm, a mimo to rozdzielać tylko 5 nm.

Norma odniesienia: CIE 214 · DIN 5032-1

Szerokość szczeliny, siatka dyfrakcyjna i detektor określają rozdzielczość widmową spektroradiometru.

Niepewność pomiaru (U) w %

Rozszerzona niepewność pomiaru U jest obliczana z poszczególnych składowych zgodnie z GUM i podawana ze współczynnikiem rozszerzenia k = 2, co odpowiada w przybliżeniu 95% prawdopodobieństwu pokrycia. W radiometrii UV akredytowane wzorcowania mieszczą się zazwyczaj między dwa a sześć procent, zależnie od długości fali i wielkości; niepewność pomiaru w instalacji jest zwykle większa.

Nie należy mylić z: Niepewność podana na świadectwie wzorcowania dotyczy warunków laboratoryjnych. W procesie dochodzą jeszcze błąd cosinusowy, niedopasowanie widmowe, zanieczyszczenie i temperatura.

Norma odniesienia: GUM / JCGM 100 · DIN EN ISO/IEC 17025

Spójność pomiarowa

Spójność pomiarowa oznacza, że wynik pomiaru jest powiązany z wzorcem krajowym lub międzynarodowym poprzez udokumentowany, nieprzerwany łańcuch porównań, każdy z podaną niepewnością – w Niemczech z PTB. Akredytowane laboratorium wzorcujące zgodnie z DIN EN ISO/IEC 17025 wykazuje ten łańcuch świadectwem wzorcowania ISO 17025.

Nie należy mylić z: Świadectwo zakładowe nie jest wzorcowaniem spójnym pomiarowo. Do zwolnień procesowych, audytów i ocen ryzyka wymagane jest zazwyczaj świadectwo akredytowane.

Norma odniesienia: DIN EN ISO/IEC 17025 · VIM / JCGM 200

Pomiar jest spójny pomiarowo, gdy nieprzerwany łańcuch wzorcowań z podaną niepewnością prowadzi do wzorca krajowego.

Wielkości radiometryczne oceniają promieniowanie energetycznie, w całym zakresie widmowym i niezależnie od oka. Wielkości fotometryczne to te same wielkości ważone funkcją skuteczności świetlnej V(λ) — dlatego są definiowane wyłącznie w zakresie widzialnym od 380 do 780 nm. Źródło UV ma zatem zero lumenów, niezależnie od tego, jaką moc emituje. Luks można przeliczyć na W/m² tylko wtedy, gdy znane jest widmo.

Ra to średnia z ośmiu słabo nasyconych barw testowych według CIE 13.3:1995. Dioda LED może osiągnąć Ra 85 i mimo to matowo oddawać nasyconą czerwień — pokazuje to jedynie wskaźnik specjalny R9. Norma IES TM-30-15 opiera się natomiast na 99 próbkach barw i rozdziela wierność (Rf) od gamutu (Rg); dla wąskopasmowych widm LED jest to ocena bardziej informatywna.

Radiometr szerokopasmowy jest wystarczający, o ile źródło jest znane i widmowo stabilne, a czujnik został wzorcowany względem właśnie tego źródła. Gdy tylko porównywane są technologie źródeł, widmo przesuwa się w wyniku starzenia, konieczne jest zastosowanie widma akcji lub określenie chromatyczności, nie da się obejść rozkładu widmowego S(λ). Wynikający z tego błąd nazywany jest niedopasowaniem widmowym.

Z reguły dawka, tj. napromienienie H w J/m² lub mJ/cm², mierzone w zakresie długości fali danego efektu. Natężenie napromienienia E określa jedynie, jak szybko dawka zostaje osiągnięta. Obie wartości należy odrębnie umieścić w dokumentacji, ponieważ starzejąca się lampa dostarcza po tym samym czasie mniejszą dawkę.