A simulação de câmara de irradiação da Opsytec calcula a irradiância espacial em câmaras de irradiação UV e UV-LED. A simulação mostra a distribuição da irradiância, a homogeneidade e a dose UV em função da câmara, da faixa espectral, da potência e da posição do plano de medição. Ela abrange as câmaras de irradiação UV da série BS com lâmpadas de mercúrio de baixa pressão para UVA, UVB e UVC, bem como as câmaras de irradiação UV-LED da série BSL com comprimentos de onda de 365 a 450 nm.
Para cada câmara, a irradiância é calculada em um plano de medição com altura ajustável – desde o piso da câmara até logo abaixo do plano das lâmpadas ou LEDs. A distribuição da irradiância é exibida como um mapa de falsas cores e como perfis de seção; indicadores-chave, como valor máximo e valor médio, tornam a homogeneidade da iluminação diretamente comparável. A partir da irradiância média, a simulação também calcula a dose UV e o tempo de exposição necessário para atingir uma dose alvo – incluindo o comportamento de ligação das lâmpadas e dos LEDs. Suas próprias amostras e componentes podem ser carregados como arquivos STEP ou STL; a simulação leva em conta o sombreamento causado por eles no plano de medição. Todos os resultados podem ser exportados como arquivo CSV ou como um relatório de simulação em PDF. O cálculo é executado inteiramente no navegador.
Isso possibilita estimar – antes de uma compra ou de um experimento – qual câmara de irradiação UV atinge a irradiância e a homogeneidade necessárias, e qual tempo de exposição resulta na dose UV desejada. A simulação é adequada para aplicações que vão desde cura UV e testes de degradação ou envelhecimento até desinfecção e irradiação de culturas de células.
Modelo: câmaras de irradiação da série BS (lâmpadas T8 como fontes lineares isotrópicas) e da série BSL (grade de LEDs UV com modelos de emissão OPSY medidos). As 4 paredes laterais refletem pelo método da fonte imagem (refletâncias ajustadas às distribuições medidas); o arranjo das fontes é simplificado. Resultado da simulação sem garantia.
Fundamentos da simulação da câmara de irradiação
A simulação reproduz cada câmara de irradiação UV com suas dimensões internas reais. Lâmpadas e LEDs são modelados como fontes de radiação; as reflexões nas paredes laterais espelhadas entram no cálculo por meio do método das fontes-imagem. Para cada ponto do plano de medição, a simulação soma as contribuições de todas as fontes e suas imagens espelhadas, resultando na distribuição espacial da irradiância dentro da câmara.
Após selecionar a câmara, a faixa espectral (UVA, UVA+, UVB ou UVC para as câmaras BS, comprimento de onda LED de 365–450 nm para as câmaras BSL) e a potência, a simulação calcula a irradiância em mW/cm² ou W/m². Opcionalmente, dois grupos de lâmpadas ou comprimentos de onda LED com controles deslizantes de potência separados podem ser combinados — por exemplo, para irradiação mista de UVA e UVB.
A distribuição de irradiância no plano de medição é exibida como um mapa de falsa cor, complementado por perfis de seção relativos através do centro da câmara. Valores-chave como E max e E mean quantificam a homogeneidade da iluminação. Pontos de medição podem ser posicionados clicando no mapa de calor para ler a irradiância em posições individuais — por exemplo, em locais de amostras.
A altura do plano de medição é ajustável livremente — desde o piso da câmara até logo abaixo das fontes. Com uma distância menor até as lâmpadas ou LEDs, a irradiância aumenta de acordo com a lei do inverso do quadrado, enquanto a homogeneidade geralmente diminui. A simulação torna essa relação de compromisso visível e ajuda a encontrar a altura de amostra correta para uma irradiação uniforme.
A partir da irradiância média do plano de medição, a simulação calcula a dose UV como uma integral temporal. Após inserir uma dose-alvo em mJ/cm², ela mostra a irradiância ao longo do tempo e o ponto de desligamento – incluindo o comportamento de ligação: lâmpadas de mercúrio de baixa pressão atingem a potência plena lentamente, enquanto os LEDs UV atingem sua potência em poucos segundos.
Suas próprias amostras e componentes podem ser carregados na câmara como arquivos STEP ou STL. O modelo permanece centralizado no plano de medição, é considerado opaco e projeta sombra; as contribuições refletidas das paredes e do teto são reduzidas de acordo. Os arquivos são processados exclusivamente de forma local no navegador — eles não são enviados nem armazenados.
As paredes laterais espelhadas das câmaras de irradiação aumentam consideravelmente a irradiância e a homogeneidade; a simulação as reproduz por meio do método das fontes-imagem com refletâncias específicas para cada parede — a porta e o teto refletem mais fracamente do que as paredes laterais. Além disso, o cálculo leva em consideração o ângulo de incidência (cos θ) e a lei do inverso do quadrado para cada contribuição de fonte.
A série BS utiliza lâmpadas de mercúrio de baixa pressão T8, integradas analiticamente como fontes lineares isotrópicas — para UVA, UVA+, UVB e UVC. A série BSL utiliza arranjos de LEDs UV; suas características de emissão vêm de modelos de LED medidos para comprimentos de onda de 365 a 450 nm. A BS-05, de face dupla, é simulada com grupos de lâmpadas superior e inferior separados.
O arranjo interno das fontes é simplificado; componentes de reflexão difusa, reflexões no piso, perdas de Fresnel na superfície alvo, efeitos espectrais e envelhecimento das fontes não são levados em consideração. Detalhes são fornecidos na descrição do modelo acima. Os resultados são dados de orientação para planejamento e comparação — eles não substituem uma medição e são fornecidos sem garantia.
Com BS-02 a BS-05, a série BS abrange câmaras de compactas a de grande volume; a BS-05 irradia dos dois lados. A série BSL oferece câmaras UV-LED em diversos tamanhos e classes de potência (HO, ECO, ECO+) com BSL-01i a BSL-04. A simulação facilita uma comparação direta; dados técnicos e acessórios podem ser encontrados na página de produtos câmaras de irradiação Opsytec.
Perguntas frequentes sobre a simulação da câmara de irradiação
A série BS com lâmpadas de mercúrio de baixa pressão cobre as faixas espectrais clássicas UVA, UVA+, UVB e UVC e é adequada para ensaios de intemperismo, desinfecção e envelhecimento. A série BSL com LEDs UV (365–450 nm) alterna instantaneamente, é finamente regulável e fornece alta irradiância — ideal para cura UV e experimentos de dose reprodutíveis. A simulação torna as duas diretamente comparáveis.
A simulação fornece dados de orientação: o arranjo das fontes é simplificado e o modelo de reflexão é ajustado a distribuições medidas. Somente uma medição na câmara real é vinculativa, por exemplo com um radiômetro Opsytec.
Insira a dose alvo em mJ/cm² no controle de dose & tempo. A simulação integra a irradiância média ao longo do tempo – incluindo o comportamento de acionamento das lâmpadas ou LEDs – e mostra o ponto de desligamento e a irradiância em função do tempo.
Sim — carregue um modelo STEP ou STL; ele fica centrado no plano de medição e projeta uma sombra, e as contribuições refletidas pelas paredes e pelo teto também são reduzidas. O arquivo é processado exclusivamente de forma local no navegador e não é enviado nem armazenado.
Autor: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia é diretor executivo da Opsytec Dr. Gröbel GmbH em Ettlingen e chefia o laboratório de calibração acreditado. Após suas pesquisas sobre descargas de excímero de xenônio pulsado no Institute of Lighting Technology do KIT, seu foco atual está na tecnologia de medição de radiação óptica. Ele é vice-presidente do Comitê de Normas DIN FNL 7 "Radiação Óptica" e membro do Grupo de Projeto DVGW sobre Desinfecção UV.
Cálculo da irradiância na câmara
Para calcular a irradiância de uma câmara, você precisa de três coisas: modelo, configuração de lâmpadas e distância até o plano da amostra. O simulador acima considera esses fatores e também mostra a distribuição sobre a bandeja.
Uma irradiância calculada não substitui uma medição – mas, antes de uma compra, indica se a dose necessária se acumula em um tempo razoável.