Spektraldatenbank-Explorer: UV-Spektren von Lampen und LEDs auswerten
Photometrische und photobiologische Auswertung der
Opsytec-Spektren von UV-Lampen und UV-LEDs
Der Spektraldatenbank-Explorer wertet die 54 vermessenen Spektren der Opsytec-Spektraldatenbank aus: UV-Lampen und UV-LEDs auswählen, im Diagramm übereinanderlegen und in einem Zug alle radiometrischen, photometrischen und photobiologischen Kenngrößen berechnen. Dazu zählen die Bestrahlungsstärke Ee, die Anteile in UV-C, UV-B, UV-A2, UV-A1, im Sichtbaren und im IR nach CIE, Peak- und Schwerpunktwellenlänge, Halbwertsbreite, der ozonbildende Anteil unter 240 nm, Beleuchtungsstärke, Normfarbwertanteile, ähnlichste Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex Ra sowie die gewichteten Größen für aktinische UV-Gefährdung, Blaulichtgefährdung, mikrobizide Wirkung auf B.-subtilis-Sporen und auf MS2, Erythem, Vitamin-D-Bildung und melanopische Wirkung — jeweils mit zulässiger Bestrahlungsdauer und mit der Dosis für eine frei wählbare Bestrahlungszeit. Jedes Spektrum lässt sich auf einen Zielwert skalieren, etwa auf 10 W/m² im UV-A, damit sich Lampentypen bei gleicher Bestrahlungsstärke vergleichen lassen. Eigene Messungen als .spec, .isd, CSV, TXT oder XLSX lassen sich hinzuladen und mit denselben Formeln auswerten; sie werden ausschließlich im Arbeitsspeicher des Browsers verarbeitet und nirgendwo gespeichert. Die Ergebnisse können als CSV-Tabelle oder als PDF-Bericht exportiert werden. Die berechneten Werte dienen der Orientierung — verbindlich ist die Messung mit einem kalibrierten Spektralradiometer, wie es Opsytec Dr. Gröbel im eigenen Kalibrierlabor fertigt und kalibriert.
Für jedes gewählte Spektrum entsteht derselbe Satz Kenngrößen — für Spektren aus der Datenbank ebenso wie für eigene Messungen:
Die Kennwerte erscheinen als Kacheln für die Leitkurve und als Vergleichstabelle über alle gewählten Spektren; beides lässt sich als CSV-Datei oder als PDF-Bericht ausgeben.
Alle Integrale werden nach der Trapezregel auf dem nativen Messraster des Spektrums gebildet. Die Wirkungsfunktionen werden linear auf dieses Raster interpoliert und außerhalb ihres Definitionsbereichs zu null gesetzt; das Spektrum selbst wird nie neu abgetastet. Deckt der Messbereich den Definitionsbereich einer Wirkungsfunktion nicht vollständig ab, kennzeichnet der Explorer die betroffene Größe.
Die Bandgrenzen folgen der CIE-Einteilung: UV-C 100–280 nm, UV-B 280–315 nm, UV-A2 315–340 nm, UV-A1 340–400 nm, UV-A 315–400 nm, sichtbar 380–780 nm, IR oberhalb 780 nm. Photometrische und farbmetrische Größen entstehen aus V(λ) nach CIE 1924 / ISO 23539 und den Normspektralwertfunktionen der CIE 1931 (2°): Ev = 683 lm/W · ∫ E(λ) · V(λ) dλ. Die ähnlichste Farbtemperatur ergibt sich aus dem kleinsten Abstand zum Planckschen Kurvenzug in der CIE-1960-uv-Ebene und bleibt leer, wenn der Farbort zu weit davon entfernt liegt — bei Excimer-Lampen und schmalbandigen LEDs ist das der Regelfall. Der Farbwiedergabeindex Ra folgt CIE 13.3-1995 mit acht Testfarben, von-Kries-Anpassung und U*V*W*.
Die photobiologischen Größen nutzen S(λ) nach ICNIRP / EN 14255-1 / EN 62471 (aktinisch, Grenzwert 30 J/m²), den UV-A-Grenzwert 10 000 J/m², B(λ) nach EN 62471 (Blaulicht, 100 J/m²), das Erythemwirkungsspektrum nach ISO 17166 / CIE S 007, das Vitamin-D-Wirkungsspektrum nach CIE 174:2006, die melanopische Wirkungsfunktion nach CIE S 026:2018 sowie zwei getrennte mikrobizide Wirkungsfunktionen: sbakt(λ) für Bacillus subtilis nach Cabaj et al. 2002 (Water Supply 2(3), 175–181, 200–400 nm) und sMS2(λ) für die Enterobakteriophage MS2 nach Beck et al. 2015 (Water Research 70, 27–37, 200–300 nm) — beide auf 253,7 nm normiert, aber nicht gegeneinander austauschbar. Welche Funktion mit welcher Quelle und welchem Definitionsbereich hinterlegt ist, zeigt die Karte „Berechnungsgrundlagen“ in der App. Die Grundlagen der zugehörigen Messgrößen erklärt Opsytec unter radiometrische Größen und photometrische Größen.
Neben den Datenbankspektren lassen sich eigene Messungen laden und mit denselben Formeln
auswerten: .spec aus der Opsytec-SRpro-Software, .isd aus SpecWin
sowie Tabellen als .csv, .txt, .dat oder
.xlsx. Bei Tabellen erkennt der Explorer Trennzeichen, Dezimalzeichen,
Wellenlängenspalte, Messwertspalten und Einheit selbstständig; enthält eine Datei mehrere
Messwertspalten, entsteht je Spalte ein Spektrum. Erkannt werden Einheiten von W/(m²·nm) über
mW/cm²/nm bis µW/cm²/nm, auch in der Schreibweise W m-2 nm-1.
Die Dateien werden ausschließlich im Arbeitsspeicher des Browsers verarbeitet: nichts wird übertragen, nichts gespeichert, und mit dem Neuladen der Seite sind die Messungen verschwunden. Geladene Spektren stehen im Diagramm, in der Vergleichstabelle und im PDF-Bericht gleichberechtigt neben den Datenbankspektren.
Die Datenbankspektren sind im Messabstand des Kalibrierlabors aufgenommen; ihre absoluten Werte hängen deshalb von Abstand und Muster ab. Für den Vergleich verschiedener Lampentypen lässt sich jedes Spektrum auf einen Zielwert skalieren — etwa auf 10 W/m² im UV-A oder auf 1 mW/cm² gesamt. Der Explorer rechnet dann alle Kennwerte proportional um: Anteile und Farbwerte bleiben unverändert, Bestrahlungsstärken, Dosen und zulässige Bestrahlungsdauern folgen dem Zielwert.
Aus der eingestellten Bestrahlungsdauer entstehen die Bestrahlung He = Ee · t und die gewichteten Dosen. Umgekehrt zeigt die zulässige Bestrahlungsdauer, nach welcher Zeit der jeweilige Grenzwert erreicht wäre. Diese Werte sind Anhaltspunkte für die Auslegung; die Bewertung eines Arbeitsplatzes gehört in eine Messung nach EN 14255-1 — mit einem radiometrischen UV-Sensor oder einem Spektralradiometer. Für Anlagen der UV-Desinfektion fasst Opsytec die Anforderungen unter Sicherheit der UV-Desinfektion zusammen.
Die Datenbank enthält 54 typische Spektren aus 15 Lampenklassen:
Mehrere ausgewählte Spektren liegen im Diagramm übereinander — mit „Maximum = 1“ für den Vergleich der Form, auf einen gemeinsamen Zielwert skaliert für den energetischen Vergleich. Die Rohdaten aller Spektren stehen in der Spektraldatenbank für UV-Lampen und UV-LEDs zum Download.
Die Spektren sind typische Muster ihrer Lampenklasse, gemessen im Kalibrierlabor der Opsytec Dr. Gröbel GmbH nach CIE 250:2022. Exemplarstreuung, Alterung, Betriebstemperatur, Vorschaltgerät und Messabstand verändern die absolute Bestrahlungsstärke und — in geringerem Maß — die spektrale Verteilung. Die berechneten Werte dienen der Orientierung, nicht der Abnahme.
Im Einzelnen: Kennwerte, deren Wirkungsfunktion über den Messbereich hinausreicht, werden gekennzeichnet; die Farbtemperatur entfällt bei Farborten weit abseits des Planckschen Kurvenzugs, und Ra wird als nicht anwendbar markiert, sobald |Duv| über 0,0054 liegt. Verbindliche Werte liefert nur die Messung mit einem rückführbar kalibrierten Gerät — etwa dem Spektralradiometer SR900 oder dem UV-Messgerät RM-12, kalibriert im UV-Labor von Opsytec.
Die Dosis ist das Produkt aus Bestrahlungsstärke und Zeit: H = E · t. Der Explorer integriert die Bestrahlungsstärke im gewünschten Band aus dem Spektrum; die Bestrahlungsdauer ist links einstellbar. Für gewichtete Größen — aktinisch, erythemwirksam, Vitamin D — wird das Spektrum zuerst mit der Wirkungsfunktion gewichtet, dann integriert und erst danach mit der Zeit multipliziert.
Sie gibt an, nach welcher Zeit der jeweilige Grenzwert erreicht wäre: 30 J/m² für die aktinisch wirksame Bestrahlung nach EN 14255-1, 10 000 J/m² für unbewertetes UV-A und 100 J/m² für die Blaulichtgefährdung nach EN 62471. Die Angabe gilt für das gewählte Spektrum bei der angezeigten Bestrahlungsstärke und ersetzt keine Gefährdungsbeurteilung.
Ja. Der Explorer liest .spec-, .isd-, CSV-, TXT- und XLSX-Dateien direkt im Browser; die Datei verlässt den Rechner nicht und wird nicht gespeichert. Mit dem Neuladen der Seite ist sie wieder verschwunden.
Die ähnlichste Farbtemperatur ist nur sinnvoll, wenn der Farbort nahe genug am Planckschen Kurvenzug liegt. Bei UV-Strahlern, Excimer-Lampen und schmalbandigen LEDs ist das nicht der Fall — dort steht N/A statt einer Zahl ohne Aussagekraft. Aus demselben Grund wird der Farbwiedergabeindex als nicht anwendbar markiert, sobald der Abstand zum Kurvenzug zu groß wird.
Sie sind absolut in W/(m²·nm), gemessen im Messabstand des Kalibrierlabors. Weil dieser Abstand nicht zu jeder Anwendung passt, lässt sich jedes Spektrum auf einen Zielwert skalieren; die spektrale Form bleibt dabei unverändert.
Weil sie unterschiedliche Testkeime beschreiben und deshalb zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. sbakt(λ) steht für Sporen von Bacillus subtilis, dem Testkeim der Biodosimetrie; sMS2(λ) steht für die Enterobakteriophage MS2, den Surrogatkeim für die Validierung von Mitteldruckanlagen. Beide sind auf 253,7 nm normiert und stimmen dort per Definition überein — bei anderen Wellenlängen nicht: Bei 222 nm liegt sMS2 bei 2,09, sbakt dagegen bei 0,90. Ein 222-nm-Excimer-Strahler wirkt auf MS2 also gut doppelt so stark wie dieselbe Bestrahlungsstärke bei 254 nm, auf B.-subtilis-Sporen dagegen etwas schwächer. Der Explorer weist deshalb beide Bewertungen getrennt aus. Keine der beiden Kurven lässt sich auf andere Keime übertragen.