UV 光譜資料庫瀏覽器(UV Spectra Database Explorer)針對 Opsytec 光譜資料庫中的 66 組實測與計算光譜進行評估:您可選擇紫外線燈管與紫外線 LED,將其疊加顯示於圖表中,並一次性計算所有輻射度量、光度量與光生物學量。這些量包括輻照度 Ee、依 CIE 分類的 UV-C、UV-B、UV-A2、UV-A1、可見光範圍及紅外線區域所占比例、峰值波長與重心波長、FWHM、240 nm 以下產生臭氧的比例、照度、色度座標、相關色溫與演色性指數 Ra,以及針對光化學紫外線危害、藍光危害、對枯草桿菌孢子(B. subtilis)與 MS2 的殺菌效果、紅斑效應、維生素 D 合成與黑視素效應所加權計算之數值──每項皆附有容許照射時間,以及可自由選定照射時間所對應之劑量。
每組光譜皆可縮放至目標值,例如 UV-A 範圍內 10 W/m²,以便在相同輻照度下比較不同燈管類型。您也可以加入 .spec、.isd、CSV、TXT 或 XLSX 格式的自有量測資料,並套用相同公式進行評估;這些資料僅於瀏覽器記憶體中處理,絕不會被儲存。
計算結果可匯出為 CSV 表格或 PDF 報告。計算所得數值僅供參考──唯有使用已校正的光譜輻射計進行量測才具有效力,例如 Opsytec Dr. Gröbel 在自有校正實驗室中所製造並校正的儀器。
光譜評估基礎
每個選定的光譜都會產生相同的一組數值——無論是資料庫光譜或您自己的量測值皆是如此:
- 輻射量測:輻照度 Ee(單位為 W/m²)、峰值波長、質心波長、主譜線的 FWHM,以及 240 nm 以下產生臭氧的比例。
- 各波段占比:UV-C、UV-B、UV-A2、UV-A1、UV-A、可見光範圍與 IR——分別以輻照度及占總輻射的百分比表示。
- 光度學與色彩:照度 Ev、輻射之發光效能 K(單位為 lm/W)、依 CIE 1976 之色度座標 x 與 y、u′ 與 v′、相關色溫以及演色性指數 Ra。
- 光生物安全性:光化學有效輻照度 Es(連同高達 30 J/m² 之容許曝露時間)、UV-A 時間(高達 10,000 J/m²),以及藍光危害 EB(連同高達 100 J/m² 之時間)。
- 作用光譜:殺菌有效輻照度、效率與劑量——分別針對 Bacillus subtilis(sbakt)與腸道噬菌體 MS2(sMS2)——此外還有紅斑有效輻照度及維生素 D 有效輻照度,以及以 mel-EDI 與 mel-DER 表示之黑視素效應。
- 劑量:輻射曝露量 He 以及針對設定曝露時間之所有加權劑量。
這些數值會以磚塊形式顯示於主曲線,並以比較表方式呈現於所有選定光譜之間;兩者皆可匯出為 CSV 檔或 PDF 報告。
所有積分均以梯形法在光譜的原始量測網格上計算。作用光譜以線性方式內插至該網格,並在其定義域之外設為零;光譜本身絕不重新取樣。若量測範圍未完全涵蓋某作用光譜的定義域,Explorer 會標示受影響的量值。
各波段界限依循 CIE 定義:UV-C 100 至 280 nm、UV-B 280 至 315 nm、UV-A2 315 至 340 nm、UV-A1 340 至 400 nm、UV-A 315 至 400 nm、可見光 380 至 780 nm、紅外線則為 780 nm 以上。光度與色度量值係依 CIE 1924 / ISO 23539 的 V(λ) 以及 CIE 1931(2°)配色函數計算:Ev = 683 lm/W · ∫ E(λ) · V(λ) dλ。相關色溫由 CIE 1960 uv 平面上與普朗克軌跡的最小距離求得;當色度座標距該軌跡過遠時則留空——對於準分子燈管與窄帶 LED 而言即屬常態。顯色指數 Ra 依 CIE 13.3-1995,採用八個試驗色樣、von Kries 適應與 U*V*W*。
光生物量值採用依 ICNIRP / EN 14255-1 / EN 62471 的 S(λ)(光化學作用,限值 30 J/m²)、UV-A 限值 10,000 J/m²、依 EN 62471 的 B(λ)(藍光,100 J/m²)、依 ISO 17166 / CIE S 007 的紅斑作用光譜、依 CIE 174:2006 的維生素 D 作用光譜、依 CIE S 026:2018 的類黑視素作用光譜,以及兩個各自獨立的殺菌作用光譜:依 Cabaj 等人 2002 年(Water Supply 2(3), 175–181, 200 至 400 nm)針對 Bacillus subtilis 的 sbakt(λ),以及依 Beck 等人 2015 年(Water Research 70, 27–37, 200 至 300 nm)針對腸道噬菌體 MS2 的 sMS2(λ)——兩者皆歸一化至 253.7 nm,但不可互相替代。何種函數搭配何種來源與定義域,可由應用程式中的「計算依據」卡片查看。Opsytec 於輻射度量量值與光度量值頁面說明其基礎量值。
除了資料庫光譜外,您自己的量測資料也可以載入並以相同公式進行評估:來自 Opsytec SRpro 軟體的 .spec、來自 SpecWin 的 .isd,以及表格格式如 .csv、.txt、.dat 或 .xlsx。對於表格檔案,Explorer 會自動偵測分隔符號、小數點符號、波長欄、數值欄以及單位;若檔案中含有多個數值欄,每一欄將各自成為一個獨立的光譜。可識別的單位範圍從 W/(m²·nm)、mW/cm²/nm 到 µW/cm²/nm,包括 W m-2 nm-1 的標示法。
檔案僅在瀏覽器記憶體中處理:不會被傳輸、不會被儲存,重新載入頁面即會捨棄這些量測資料。已載入的光譜會與資料庫光譜一併顯示於圖表、比較表以及 PDF 報告中。
資料庫光譜是在校正實驗室的量測距離下記錄的;因此其絕對值取決於距離與樣品。為了比較燈管類型,每個光譜皆可縮放至目標值——例如 UV-A 範圍內的 10 W/m² 或總計 1 mW/cm²。Explorer 接著會按比例轉換所有數值:佔比與色彩值保持不變,而輻照度、劑量與容許曝露時間則依目標值變化。
設定的照射時間可得出輻射曝露量 He = Ee · t 以及加權劑量。反之,容許曝露時間則顯示在多久之後會達到相應的限值。這些數值可作為設計的參考依據;若要評估工作場所,則需依 EN 14255-1 進行量測——使用輻射式紫外線感測器或光譜輻射計。對於紫外線消毒系統,Opsytec 已將相關要求彙整於紫外線消毒安全性頁面中。
該資料庫收錄了 66 個光譜:來自 15 個類別的 55 種燈管與 LED,加上 11 個參考光譜。
- 低壓水銀燈幾乎以 254 nm 單色發光——是紫外線消毒的經典燈型;產生臭氧型燈管還額外具有 185 nm 譜線。
- 中壓與高壓水銀燈在整個紫外線範圍內發出線狀光譜,用於紫外線固化;添加鐵或鎵摻雜可將能量偏移至 UV-A 範圍。
- 激子燈以窄頻方式在 172 nm(表面活化、產生臭氧)或 222 nm(遠 UV-C)發光。
- 紫外線 LED包括用於固化與螢光檢測的 UV-A 型(約 365 至 405 nm)、UV-B 型,以及用於消毒的 UV-C 型(約 265 至 285 nm);其 FWHM 通常為 10 至 15 nm。
- 可見光範圍 LED——藍、綠、紅與白光光源,重現標準光源 A、D50 與 E——在整個可見光範圍內進行量測,因此也可得出色度座標、色溫與演色性指數。
- 紅外線 LED以窄頻方式在約 750 至 950 nm 發光——超出可見光界限——應用於感測、夜視與光譜學;其光譜量測範圍可達 1045 nm。
- 紫外線螢光燈涵蓋寬頻的 UV-A 或 UV-B 波段,用於老化試驗、光療或誘蟲燈。
- 氙氣燈與金屬鹵化物燈接近太陽光譜,用於太陽模擬與老化試驗。
- 鹵素燈與氘燈作為參考光源使用:鹵素燈用於可見光與近紅外線範圍,氘燈用於紫外線範圍。
- 參考光譜——實測太陽光譜、依 ASTM G173-03 之 AM 參考光譜,以及依 CIE 15 之標準光源——在燈管欲重現日光或標準光源時作為比較基準。這些光譜並非來自 Opsytec 校正實驗室;每一項均註明其來源。除此之外,還有依 DIN EN ISO 3059 之窄頻 365 nm 參考條件——用於滲透檢測與磁粉檢測之 UV-A 量測儀器所參照的輻照度;此數據為本公司校正實驗室所量測。
圖表中疊加了數個選定的光譜——以「峰值 = 1」方式比較形狀,或按共同目標值縮放以進行能量比較。所有光譜的原始數據皆可從紫外線燈管與紫外線 LED 光譜資料庫下載。
其中十一筆資料已標示為此類,並非來自校正實驗室;若光源無輻照度數值──如 172 nm 準分子燈管及標準光源──則曲線會以 1 W/m² 進行歸一化,形狀與比例維持不變。其餘光譜為各燈管類別之典型樣本,係依據 CIE 250:2022,於 Opsytec Dr. Gröbel GmbH 校正實驗室量測所得。樣品差異、老化、操作溫度、安定器與量測距離皆會改變絕對輻照度,並在較小程度上改變光譜分布。計算所得數值僅供參考,不可作為驗收測試之依據。
詳細而言:作用光譜超出量測範圍之數值將加註標示;當色度點遠離普朗克軌跡時,將省略色溫數值,且當 |Duv| 超過 0.0054 時,Ra 將標示為不適用。具約束力之數值僅能來自具計量溯源性、已校正儀器之量測結果──例如 SR900 光譜輻射計 或 RM-12 紫外線量測儀,兩者均於 Opsytec 之 紫外線實驗室 完成校正。
關於評估紫外線光譜的常見問題
劑量為輻照度與時間的乘積:H = E · t。Explorer 會從光譜中積分所需波段的輻照度;照射時間則於左側設定。對於加權量——類光化性、類紅斑性、維生素 D——則先以作用光譜對該光譜加權,再進行積分,最後才乘以時間。
此數值表示在多長時間後將達到相應的限值:依據 EN 14255-1,光化學有效照射曝露量為 30 J/m²;依據 EN 62471,未加權的 UV-A 為 10,000 J/m²,藍光危害為 100 J/m²。此數值僅適用於所選光譜在顯示輻照度下的情況,並不能取代風險評估。
可以。Explorer 直接在瀏覽器中讀取 .spec、.isd、CSV、TXT 及 XLSX 檔案;檔案不會離開您的電腦,也不會被儲存。重新載入頁面即會捨棄該檔案。
相關色溫僅在色度座標與普朗克軌跡足夠接近時才具有意義。對於紫外線光源、激發子燈管與窄頻 LED 而言並非如此——此時 Explorer 會顯示 N/A,而非一個沒有意義的數字。基於同樣的原因,一旦與軌跡的距離過大,演色指數也會被標示為不適用。
它們是以 W/(m²·nm) 為單位的絕對值,於校正實驗室的量測距離下測得。由於該距離並不適用於每種應用場合,每個光譜皆可縮放至目標值;光譜形狀則保持不變。
因為它們描述的是不同的測試生物,因此得出不同的結果。sbakt(λ) 代表 Bacillus subtilis(枯草桿菌)孢子,即生物劑量測定法的測試生物;sMS2(λ) 代表腸道噬菌體 MS2,是用於驗證中壓系統的替代生物。兩者皆以 253.7 nm 為基準進行歸一化,並依定義在該波長處一致 — 但在其他波長則不然:在 222 nm 處,sMS2 為 2.09,而 sbakt 為 0.90。因此,222 nm 準分子光源對 MS2 的作用強度是同一輻照度在 254 nm 時的兩倍以上,但對 B. subtilis 孢子的作用強度則略低。因此,Explorer 會分別呈現這兩種評估結果。這兩條曲線皆不可套用於其他生物。