System-Typen-Taxonomie für Industrielle UV-Anlagen

Erfasst: 2026-04-27 (Engine-Foundation Phase 1, Real-Systems-Architektur) Quelle: Valerian-Praxiswissen + öffentliche Hersteller-Datasheets Bezug: docs/plans/2026-04-27-lamp-library-realism-und-hersteller-strategie.md, Plan-File jolly-growing-pillow.md (Real-Systems-Engine-Realismus-Plan)

Warum überhaupt eine Taxonomie?

Die App hat bisher nur "Lampen" als Datenmodell — abstrakt, generisch. In der Industrie-Praxis ist eine Lampe nie isoliert: sie ist Teil eines Systems aus Strahler-Body + Optik (Linse, Reflektor) + Beam-Profile + Tilt-Defaults + Kühlung/Lüftung-Anforderungen. Ein "Spot-Strahler 100W UV-A" sagt für einen Industrie-Planer wenig — er will wissen welches System (Hönle Bluepoint? Excelitas OmniCure? Dymax BlueWave?) und welche Linse mit welchem Spot-Profil.

Diese Taxonomie klassifiziert die Systeme nach optischer Charakteristik und Use-Case, damit das Datenmodell sie sauber abbildet und die Setup-UI system-aware adaptiert.

Die vier Hauptklassen

Update 2026-04-27: Klasse "area-emitter" hinzugefügt nachdem Valerian klargestellt hat dass Hönle LED Spot 40/100/200 NICHT Punktstrahler sind sondern Flächenstrahler — quadratisches/rechteckiges Bestrahlungsfeld, fester Spot, NICHT zu Linien kombinierbar wie line-emitter.

Klasse A — Linienstrahler (LineEmitter)

Geometrie: Lange, schmale Form. Typisch 30-200 cm Länge × 5-15 cm Breite × ~5 cm Tiefe. Lampen-Achse parallel zur Längsausdehnung.

Beam-Profil: Lambert-Strip-artig oder gerichtet via Reflektor-Geometrie. Strahl-Charakteristik orthogonal zur Lampen-Achse, gleichmäßig entlang Achse (homogenes Strip-Profil ist explizites Design-Ziel).

Multi-LED: Im LED-Zeitalter typisch 50-200 LEDs in Reihe entlang der Lampen-Achse (LED-Pitch ~5-15 mm). Quecksilber-Linienstrahler hingegen sind eine kontinuierliche Glasrohr-Lampe.

Tilt: ±0-30° quer zur Bewegungsrichtung des Substrats. Schräg-Anstellung typisch um Substrat-Reflexion zurück in den Strahler zu vermeiden (= Lampen- Schutz + bessere Energie-Ausnutzung).

Anwendungs-Domain:

• Förderband-Curing (Druck, Coating, Verpackung)
• Förderband-Disinfection (Lebensmittel-Bandhygiene)
• Conveyor-Disinfection für Verpackungen

Hersteller-Beispiele (öffentliche Marktdaten):

• Heraeus Noblelight Bluepoint Wave
• Phoseon FireJet FJ200/FJ800
• IST METZ MBS, MBC
• GEW NUVA Series
• Honle UVAStrand
• Adaphos / Hangzhou Asahi (asiatisch, preisaggressiv)

App-Modell-Implikation: Multi-LED-Strip muss als Komposition von N Punkt- Quellen modelliert werden (jede LED = 1 Punkt-Lampe mit beamAngle). Pitch + LED-Power + Effizienz-Faktor sind Strip-Parameter; die Engine konsumiert das als Liste von LampConfig-Punkt-Lampen entlang einer Achse.

Klasse B — Flächenstrahler (AreaEmitter)

Neu hinzugefügt 2026-04-27 nach User-Korrektur.

Geometrie: Kompakter Strahler-Body (~10-20 cm Außen-Dimensionen) mit festem rechteckigem oder quadratischem Bestrahlungsfeld (16-100 cm²). LED-Array hinter Diffusor-Optik gibt eine homogene Beleuchtung ab.

Beam-Profil: Top-Hat-artig — gleichmäßige Bestrahlungsstärke über die ganze Bestrahlungsfläche, scharfer Abfall an den Rändern. Working-Distance bestimmt wie weit der Hotspot reicht.

Multi-LED: Intern viele LEDs (Hönle Spot 100 hat ein 100×100mm-Array aus mehreren Dutzend LEDs hinter einer Diffusor-Frontlinse). Für die App zählt das aber als 1 Lampe mit definierter Footprint-Geometrie.

Tilt: Möglich aber selten — typischerweise senkrecht über dem Werkstück montiert.

Anwendungs-Domain:

• Stationäres Curing (Werkstück wird unter den Spot gehalten)
• Spot-Curing kleinerer Klebstellen
• Pilot- / Versuchsanlagen
• UV-Bestrahlung in Chemie / Bio / Pharma

Hersteller-Beispiele:

• Hönle LED Spot 40 IC (40×40mm)
• Hönle LED Spot 100 IC / HP IC (100×100mm)
• Hönle LED Spot 200 HP IC (200×50mm Rechteck)
• Phoseon Starfire (FLOOD-Range)
• Excelitas OmniCure AC-Series

App-Modell-Implikation: Eine area-emitter-Lampe ist NICHT zu Linien kombiniert. UI zeigt Spot-Größe in mm + Power-Wert pro Lampe. Cost- Hint = Listenpreis × 1 (keine Modul-Multiplikation). Wenn größere Flächen gebraucht werden: 2D-Grid-Anordnung mehrerer Spots (sichtbar als separate Platzierungen, nicht via "modules per meter").

Klasse C — Punktstrahler-Fixed (PointEmitter-Single)

Geometrie: Kompakter Strahler (typisch 5-15 cm Body-Durchmesser) mit fest verbauter Linse. Beam-Geometrie ist Hersteller-spezifiziert für ein Working-Distance-Set.

Beam-Profil: Top-Hat oder Gauss-ähnlich, vorhersehbar. Datasheet gibt typischerweise an: Spot-Größe @ Working-Distance, Beam-Half-Angle, Peak- Intensität @ Center.

Multi-LED: Innerhalb des Strahlers sind oft mehrere LEDs (typisch 3-9 COB-LED-Cluster mit shared Optik); für die App-Modellierung zählt der Strahler aber als 1 Punkt-Quelle mit aggregierter Power.

Tilt: Selten (fest installiert), aber technisch möglich.

Anwendungs-Domain:

• Standard-Spot-Klebung (Elektronik-Montage, einfache PCB-Bond-Stellen)
• Einfache Coating-Härtung kleiner Flächen
• Standard-Coating ohne Optik-Wechsel-Bedarf

Hersteller-Beispiele:

• Hönle LED CUBE100 IC
• Phoseon FirePin (Single-Stop)
• Dymax BlueWave 200 (Festoptik-Variante)
• Henkel Loctite Mini-Spot
• Verschiedene asiatische Industrie-LED-Spots (Xinglight, etc.)

App-Modell-Implikation: Modellierbar als 1 Punkt-Lampe mit beamAngle- Property (heute via Phase 1.1 implementiert). Fertig.

Klasse C — Punktstrahler-Modular (PointEmitter-Lensed)

Geometrie: Strahler-Body + wechselbare Fokuslinse (3-5 Linsen-Optionen pro Hersteller). Linse ändert Beam-Profil drastisch.

Beam-Profil: Drei typische Linsen-Familien:

1. Spot-Linse (fokussiert): Ø 1-3 mm @ Working-Distance, sehr hoch Peak- Intensität, schmaler Cone (~5-10° beam)
2. Standard-Linse: Ø 5-15 mm Spot, mittlerer Cone (~20-30° beam)
3. Diffusor-Linse (gestreut): Ø 20-50 mm Spot, wide Cone (~45-90° beam), geringer Peak aber gleichmäßiger

Wechselbar pro Anwendung — gleiche Hardware, verschiedene Konfiguration.

Anwendungs-Domain:

• Hochwertige Spot-Klebung (Optik-Bonding mit verschiedenen Linsen-Größen)
• Medizintechnik-Assembly (variable Werkstücke = variable Spot-Größen nötig)
• Spritzen-/Nadel-Bonding (unterschiedliche Spritzen-Geometrien)
• Forschungs-/Entwicklungs-Applikationen

Hersteller-Beispiele:

• Excelitas OmniCure S2000 + S1500 mit Linsen-Set (1-15 mm Spot wählbar)
• Dymax BlueWave QX4 Wand mit auswechselbaren Linsen
• Hönle Bluepoint LED ECO mit 3 Linsen-Optionen
• Lumen Dynamics OmniCure (älter)

App-Modell-Implikation: Im System-Datenmodell ist ein "System" hier ein Strahler-Body + Liste von Linsen-Optionen. Jede Linse generiert eine unterschiedliche LampConfig (gleiche Position/Power, verschiedene beamAngle + effective Spot-Size). UI zeigt Linsen-Picker; aktuelle Auswahl mappt auf konkrete Engine-Parameter.

Wie das Datenmodell die Klassen abbilden sollte

// Skizze, nicht final — wird in Plan-Phase 3.1 konkretisiert
interface UvSystem {
  id: string;
  manufacturer: string;
  model: string;
  type: 'line-emitter' | 'point-fixed' | 'point-modular';
  
  // Klasse A: Strip-Konfiguration
  strip?: {
    lengthMm: number;
    ledCount: number;
    ledPitchMm: number;
    powerPerLedMw: number;
    beamAngleDeg: number;
  };
  
  // Klasse B: Single-Optik-Strahler
  fixedOptic?: {
    spotSizeMm: number;
    workingDistanceMm: number;
    beamAngleDeg: number;
    peakIntensityMwCm2: number;
  };
  
  // Klasse C: Modulares System mit auswechselbaren Linsen
  modularOptic?: {
    bodyPowerMw: number;
    lensOptions: {
      id: string;
      name: string;
      spotSizeMm: number;
      workingDistanceMm: number;
      beamAngleDeg: number;
    }[];
    defaultLensId: string;
  };
  
  // Universale Felder
  wavelengthRangeNm: { min: number; max: number };
  tiltDefaults: { x: number; z: number };
  recommendedApplications: ApplicationId[];
  datasheetUrl?: string;
  installationNotes?: string;
}

Cosine-Inzidenz-Architektur — wichtige Entscheidung

Erkenntnis aus Engine-Audit (2026-04-27): Die App hat zwei Berechnungs- Pfade:

1. VoxelGrid (3D) — engine/ray-tracer.ts + engine/analytical.ts. Modelliert volumetrische Energie-Deposition. Lambert-Reflexion an Wänden ✓, aber kein Cosine-Faktor auf Substrat-Oberfläche. Korrekt für Volumen-Bestrahlung (Wasser-Reaktor, Luft-Kanal), aber für Curing-Apps mit Substrat-Layer konzeptionell falsch.

2. Surface2D (2D-Layer) — engine/surface2d.ts. Modelliert Intensitäts-Verteilung auf einer Ebene unter Box-Lampen. Cosine-Faktor bereits implementiert (surface2d.ts:43-45,102-113). Korrekt für Curing- Apps (Förderband-Substrat, Spot-Klebung-Werkstück).

Implikation: Curing-Apps (spot-curing, conveyor-curing, evaporator-cooling- coil mit Substrat-Modus) sollten Surface2D als primären Berechnungs-Pfad nutzen, nicht VoxelGrid-Average. Das vermeidet:

• Cosine-Inzidenz-Fehler bei Tilt
• Falsche Average-Werte (Voxel-Average inkludiert Lampen-Innenraum + Air-Volumen)

Wann VoxelGrid weiter sinnvoll: Disinfection-Apps mit Volumen-Bestrahlung (uv-pipe, uv-basin Tank, hvac-duct Luftvolumen). Hier ist die volumetrische Energie-Deposition physikalisch korrekt.

Architektur-Entscheidung (Plan-Phase 1.2 NEU): Statt physics-models anpassen, App-Layer-Routing ergänzen. runStationarySurface() und runLinearMovingSurface() bleiben unverändert (sie nehmen averageIntensity als Skalar). Was sich ändert: Curing-Apps berechnen averageIntensity aus Surface2D-Result statt aus VoxelGrid-Stats.

Multi-LED-Pitch — Faustregel

Standard-Heuristik aus der Praxis (User-Wissen + Industrie-Erfahrung):

Optimaler LED-Pitch ≈ 1.0 - 1.5 × Working-Distance

Bei dieser Pitch-Wahl:

• CoV (Coefficient-of-Variation) der Substrat-Intensität < 10%
• Sichtbare "Streifen-Muster" (scalloped intensity) vermieden
• Edge-Falloff am Strip-Ende natürlich, nicht durch Pitch verursacht

App-Implikation: Im Conveyor-Curing-Setup soll der UI dem User helfen, diese Faustregel zu sehen. Idealerweise ein interaktiver Slider mit Live-CoV-Anzeige (nutzt die existierende UniformityMetrics aus engine/dose.ts) — zeigt sofort wo Konfiguration homogen wird.

Edge-Falloff am Gehäuse-Rand

Praxis-Fakt: Reflektor-Enden lassen Streulicht entweichen. Die letzten 10-20% der Bestrahlungsfläche an Lampen-Enden sind systematisch schwächer als der Mittelbereich. Coating-Defekte beginnen meistens hier.

Customer-Hinweis (für installationNotes): "Zu beleuchtende Substrat- Fläche sollte mindestens 20% schmaler sein als die Lampen-Länge — sonst inhomogene Aushärtung am Rand."

Engine-Modellierung: Implizit durch Multi-LED-Strip-Composition korrekt (LEDs am Strip-Ende strahlen nur halb in den Bestrahlungs-Bereich, halb nach außen, daher weniger Energie auf Substrat-Rand).

Querverweise

• docs/plans/2026-04-27-lamp-library-realism-und-hersteller-strategie.md — Hersteller-Strategie + Lampen-Typen-Coverage
• Plan-File jolly-growing-pillow.md — Phasen-Architektur Real-Systems
• docs/uv-knowledge/lampen-technologie.md — Lampen-Typen (LED, LP, MP, etc.)
• docs/uv-knowledge/anlagen-typologien/spot-curing-industrien.md — Use-Case- Industrien-Übersicht für Spot-Klebung
• app/src/lib/engine/surface2d.ts — Cosine-Implementierung Referenz
• app/src/lib/engine/ray-tracer.ts:108-122 — Punkt-Lampe mit beamAngle (Phase 1.1)

Status

• 2026-04-27 erstellt aus Engine-Foundation-Audit + User-Praxiswissen
• 3 Klassen-Definitionen final (Linien / Punkt-Fixed / Punkt-Modular)
• Cosine-Architektur-Entscheidung dokumentiert
• Hersteller-Beispiele initialer Capture; Phase 6.1 Recherche-Sprint wird das vertiefen via öffentliche Datasheets

Offene Punkte für nächste Praxis-Wissen-Session mit Valerian:

• Konkrete Linsen-Spezifikationen pro Hersteller (Spot-Größen-Matrix)
• Asiatische Hersteller — welche relevanten Player für DACH-Markt?
• Quecksilber-Linienstrahler vs. LED-Linienstrahler — sind beide noch relevant oder verdrängt LED inzwischen vollständig?
• Hybrid-Systeme (Spot-Strahler mit Linsen-Set für Conveyor-Anwendung) — Sonderfall oder eigene Klasse?