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紫外辐照箱辐照度计算器

Opsytec辐照箱仿真可计算紫外及紫外LED辐照箱内的空间辐照度。该仿真可根据辐照箱、光谱范围、功率及测量平面的位置,显示辐照度分布、均匀性和紫外剂量。仿真涵盖采用低压汞灯的BS系列紫外辐照箱(适用于UVA、UVB和UVC),以及波长范围为365~450 nm的BSL系列紫外LED辐照箱。

针对每种辐照箱,均可在可调节高度的测量平面上计算辐照度——从箱体底部一直到灯管或LED平面下方。辐照度分布以伪彩色图和剖面曲线的形式显示;最大值和平均值等关键数据可使照射均匀性直接进行比较。仿真还可根据平均辐照度计算紫外剂量,以及达到目标剂量所需的曝光时间——并考虑灯管和LED的开启特性。您还可以以STEP或STL文件的形式载入自己的样品和部件;仿真会将其在测量平面上产生的遮挡纳入计算。所有结果均可导出为CSV文件或PDF仿真报告。整个计算过程完全在浏览器中运行。

这样,在采购或实验之前,即可估算出哪种紫外辐照箱能够达到所需的辐照度和均匀性,以及需要多长的曝光时间才能获得所需的紫外剂量。该仿真适用于从紫外固化、降解或老化测试,到消毒以及细胞培养物辐照等多种应用。

模型:BS系列辐照箱(T8灯管作为等方线光源)和BSL系列(UV-LED网格,采用实测OPSY发射模型)。所有4个侧壁均通过镜像源法进行镜面反射(反射率根据实测分布拟合);光源排列已简化。仿真结果不作担保。

辐照箱模拟基础

该仿真按照每个紫外辐照箱的真实内部尺寸进行还原。灯管和LED被建模为辐射源;镀镜侧壁产生的反射通过镜像法纳入计算。针对测量平面上的每一点,仿真会汇总所有辐射源及其镜像的贡献,从而得出辐照箱内部的空间辐照度分布。

选择辐照箱、光谱范围(BS系列辐照箱可选UVA、UVA+、UVB或UVC;BSL系列辐照箱LED波长为365~450 nm)及功率后,模拟程序即可计算出以mW/cm²或W/m²为单位的辐照度。此外,还可选择将两组灯管或LED波长组合使用,并分别通过独立的功率滑块进行调节,例如实现UVA与UVB混合辐照。

测量平面上的辐照度分布以伪彩色图显示,并辅以经过辐照箱中心的相对截面曲线。E max和E mean等关键数值可量化照射的均匀性。您可以通过点击热图放置测量点,读取各个位置的辐照度——例如样品所在位置。

测量平面的高度可自由调节——从箱底一直到光源正下方。距灯管或LED的距离越小,辐照度会按照平方反比定律增大,而均匀性通常会降低。该模拟直观呈现了这种权衡关系,有助于为均匀辐照找到合适的样品高度。

根据测量平面的平均辐照度,仿真将紫外剂量计算为时间积分。输入以 mJ/cm² 为单位的目标剂量后,系统会显示随时间变化的辐照度及关断时刻——包括开启特性:低压汞灯启动缓慢,紫外LED则可在几秒钟内达到额定功率。

您可以将自己的样品和部件以STEP或STL文件的形式加载到腔室中。模型居中放置在测量平面上,被视为不透明并会产生阴影;来自墙壁和天花板的反射光贡献将相应减少。文件仅在浏览器本地处理,不会被上传或存储。

辐照箱的镜面侧壁显著提高了辐照度和均匀性;仿真通过镜像源法并结合各壁面特定的反射率来还原这一效果——箱门和顶部的反射率低于侧壁。此外,计算还针对每个光源贡献分别考虑了入射角(cos θ)和平方反比定律。

BS系列采用T8低压汞灯,作为各向同性线光源以解析方式集成——适用于UVA、UVA+、UVB和UVC。BSL系列采用紫外LED阵列;其发射特性来自波长为365至450 nm的LED实测模型。双面式BS-05则通过上下两组独立灯组进行仿真。

内部光源布置已简化;漫反射分量、地面反射、目标表面的菲涅耳损耗、光谱效应以及光源老化均未纳入考虑。详情见上文模型说明。计算结果仅为规划和比较提供参考数据——不能替代实际测量,且不作任何担保。

BS系列涵盖从紧凑型到大容量的辐照箱,包括BS-02至BS-05;BS-05可实现双面辐照。BSL系列提供多种尺寸和功率等级(HO、ECO、ECO+)的紫外LED辐照箱,包括BSL-01i至BSL-04。通过模拟即可轻松进行直接比较;技术数据和配件请参见Opsytec辐照箱产品页面。

关于辐照箱模拟的常见问题

BS 系列采用低压汞灯,覆盖 UVA、UVA+、UVB 和 UVC 等经典光谱范围,适用于耐候性测试、消毒和老化测试。BSL 系列采用紫外 LED(365~450 nm),可瞬间切换、精细调光,并提供高辐照度——是紫外固化和可重复剂量实验的理想选择。通过仿真,可将两者直接进行比较。

该仿真提供的是参考数据:光源布置经过简化,反射模型是根据实测分布拟合得出的。只有在实际辐照箱中进行的测量才具有约束力,例如使用 Opsytec 辐射计进行测量。

在剂量与时间控制中输入以 mJ/cm² 为单位的目标剂量。仿真会对平均辐照度随时间进行积分——包括灯管或 LED 的开启特性——并显示关断时刻以及辐照度随时间变化的曲线。

可以——加载STEP或STL模型;该模型将居中放置在测量平面上并产生阴影,同时墙壁和天花板反射的贡献也会相应减少。文件仅在浏览器本地处理,不会上传或存储。

作者:Dr. Mark Paravia

Dr.-Ing. Mark Paravia是位于埃特林根(Ettlingen)的Opsytec Dr. Gröbel GmbH的总经理,并负责管理该公司的认可校准实验室。他曾在KIT照明技术研究所从事脉冲氙准分子放电方面的研究,目前主要专注于光学辐射测量技术。他是DIN标准委员会FNL 7"光学辐射"的副主席,并且是DVGW紫外线消毒项目组的成员。

计算辐照箱内的辐照度

要计算辐照箱的辐照度,您需要三项信息:型号、灯具配置以及到样品平面的距离。上方的模拟器会根据这些信息计算,并显示托盘上的分布情况。

计算得出的辐照度不能替代实际测量——但在购买之前,它能说明所需剂量能否在合理时间内累积完成。