Gefährdung durch optische Strahlung

 

Optische Strahlung, insbesondere im ultravioletten Spektralbereich, ist potentiell gefährlich für Haut und Augen. Die Gigahertz-Optik GmbH produziert optische Strahlungsmessgeräte zur Bestimmung der Gefährdung durch UV-Strahlung (Haut und Auge), Blaulicht (Auge) und Infrarotstrahlung (Haut) nach internationalen Standards. Ein paar typische Anwendungsbeispiele der Produkte von Gigahertz-Optik GmbH sind in diesem Kapitel aufgeführt.

Bei allen Fragen rund um das Thema Gefährdung durch optische Strahlung steht Ihnen unser Vertriebsteam gerne jederzeit zur Verfügung.

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App. 009

Bewertung der Blaulichtgefährdung durch künstliche Lichtquellen

Die möglichen Auswirkungen durch intensives Blaulicht von Monitoren und Beleuchtungen sind von erhöhtem Interesse seit der Einführung von Festkörperlichtquellen. "Blaulichtgefährdung“ bezieht sich auf ein spezifisches photobiologisches Risiko durch die Möglichkeit einer photochemisch induzierten Schädigung der Netzhaut des Auges (Photoretinitis). Nur das Licht, das durch die Hornhaut des Auges eindringt und auf der Netzhaut abgebildet wird, ist für die Beurteilung der Blaulichtgefährdung relevant. Die Blaulichtgefährdung bezieht sich nicht auf die mögliche Störung zirkadianer Rhythmen im Rahmen des Human Centric Lighting.

Die Auseinandersetzung mit den Standards, Regulierungen und Messmethoden kann im ersten Moment etwas kompliziert erscheinen. 

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Die ICNIRP [1] Richtlinien sind die Grundlage für Grenzwerte zu nichtkohärenter optischer Strahlung in den meisten Normen und Vorschriften. Die Blaulichtgefährdungsfunktion ist für den Wellenlängenbereich von 300 nm bis 700 nm definiert. Sie zeigt einen ausgeprägten Spitzenwert im blauen Wellenlängenbereich. Weiße LEDs mit Phosphor-Leuchtschicht, die durch blaue LEDs angeregt wird, haben in diesem Bereich technologisch bedingt Emissionsspitzen. Sie erscheinen dadurch für die Blaulichtgefährdung kritischer als andere Beleuchtungstechnologien.

blue light hazard 02

Die Größe der Pupille definiert das Blickfeld, mit dem das Auge ein Bild auf die Netzhaut projiziert. Damit ist die Strahldichte der Lichtquelle die Messgröße zur Bestimmung der Bestrahlungsstärke auf der Netzhaut. Standards geben Grenzwerte für die Blaulichtexposition in Bezug auf die Strahldichte (Wm-2sr-1) innerhalb eines definierten Sichtfeldes. Die Angaben gelten für die mit der Blaulichtgefährdungsfunktion gewichtete Strahldichte. Aufgrund der natürlichen schnellen Bewegungen des Auges (Sakkaden) wird die lokale Bestrahlungsstärke auf der Netzhaut reduziert, eine Tatsache, die in den relevanten Standards berücksichtigt wird.

Lampen und Leuchten für die Allgemeinbeleuchtung, die in Europa hergestellt bzw. nach Europa importiert werden, müssen für die erforderliche CE-Kennzeichnung der Niederspannungsrichtlinie 2014/35 / EU entsprechen. Für die photobiologische Sicherheitsprüfung von Leuchten gilt die DIN EN 60598-1 [2]. Seit 2006 wird die photobiologische Sicherheitsprüfung von Lampen und Beleuchtungsprodukten in der horizontalen Norm IEC 62471 [3] behandelt, die sechs Gefahrenfunktionen im Wellenlängenbereich von 200 nm - 3000 nm umfasst. Für die meisten Produkte der Allgemeinbeleuchtung ist keine umfassende, der Norm entsprechende Prüfung nötig. Darum wird in vertikalen Normen auf den technischen Bericht IEC TR 62778 [4] zur Beurteilung der Netzhaut-Blaulichtgefährdung verwiesen. In der IEC TR 62778 wird geprüft, ob eine Leuchte die Grenzwerte der IEC 62471 Risikogruppe 1 (RG1) in einer Entfernung von 200 mm überschreitet. Dabei muss die blaulichtgewichtete Strahldichte mit einem Blickfeld von 11-mrad-FOV gemessen werden, wenn die Quellen eine Größe von > = 2,2 mm aufweisen. Bei kleineren Lichtquellen reicht die Messung der Bestrahlungsstärke aus. Das X1-3 Optometer der Gigahertz-Optik GmbH mit dem Messkopf XD-45-BH unterstützt die Messvorgaben der IEC TR 62778. Quellen mit einer Leuchtdichte von <10000 cd / m² sind generell RG0 und müssen nicht getestet werden.

Für Produkte, die nicht der Richtlinie 2014/35/EU (Niederspannungsrichtlinie) entsprechen, gelten die Anforderungen Richtlinie 2001/95/EG zur allgemeinen Produktsicherheit.

Die Bewertung der Gefährdung durch blaues Licht ist auch eine Anforderung im Rahmen der Gesetzgebung zu Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz. Die Richtlinie 2006/25/EG über künstliche optische Strahlung [5] begrenzt die Exposition der Arbeitnehmer gegenüber Nicht-Laserquellen optischer Strahlung. Die Expositionsgrenzwerte für AORD entsprechen denen der EN 62471 [6].


Referenzen

[1] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection Guidelines

[2] DIN EN 60598-1:2015-10 EN 60598-1:2015 Leuchten - Teil 1 Allgemeine Anforderungen und Prüfungen

[3] IEC 62471:2006 Photobiological safety of lamps and lamp systems

[4] DIN IEC/TR 62778:2014-03 Hinweise zur Beurteilung der Blaulichtgefährdung aller Beleuchtungsprodukte, deren Hauptstrahlung im sichtbaren Spektrum (380 nm bis 780 nm) liegt. 

[5] Directive 2006/25/EC – artificial optical radiation

[6] EN 62471:2008 Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen

[7] Blaulichtgefährdung Fotobiologische Sicherheit in der Beleuchtung


App. 010

Messung der Sicherheit von nicht-laseroptischer Strahlung bei der Arbeit

Die Europäische Richtlinie 2006/25/EG [1] enthält Vorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch künstliche optische Strahlung. Die Richtlinie muss von allen Mitgliedsstaaten umgesetzt werden. Sie umfasst den Schutz von Haut und Augen durch Bestrahlung mit ultravioletter, sichtbarer und infraroter Strahlung (bis 3000 nm), sowohl von kohärenten (Laser-) als auch von nicht-kohärenten (Nicht-Laser-)Lichtquellen. Die Expositionsgrenzwerte in der Richtlinie basieren auf den Arbeiten der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung (ICNIRP) [2].

Die Methoden zur Bestimmung der Exposition gegenüber Laserstrahlung folgen der etablierten Norm DIN EN 60825-1:2015-07 [3], während für Nicht-Laserstrahlung die CIE / CEN-Normen in Form von EN 62471:2008 [4] gelten. 

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Gefahren für die Haut und die Vorderseite des Auges erfordern die Messung der Bestrahlungsstärke, während Gefahren für das Auge selbst die Messung der Strahldichte erfordern. EN 62471: 2008 betrachtet die folgenden sechs Gefährdungen in Bezug auf die Exposition über einen Zeitraum von bis zu acht Stunden: 

Hazard

Wavelength range

Bioeffect
Eye Skin
Actinic UV 200 – 400nm (*)

Cornea – photokeratitis

Lens – cataractogenisis

Conjunctiva – conjunctivitis

Erythema Elastosis
Near UV 315 – 400nm Lens – cataractogenisis  
Blue light 300 – 700nm (*) Retina – photoretinitis  
Retinal thermal 380 – 1400nm (*) Retina – retinal burn  
IR radiation eye 780 – 3000nm Cornea – cornea burn  
Thermal skin 380 – 3000nm   Skin burn
(*) Action spectra weighting applied


Photobiological hazards considered in IEC EN 62471 and EU Directive 2006/25/EC

 

Es sollte beachtet werden, dass es für kleine blaue Lichtquellen zwischen der EN 62471: 2008 und der IEC 62471: 2006 [3] geringfügige Unterschiede gibt, die aus Überarbeitungen der ICNIRP-Richtlinien resultieren.

Das X1-3 Optometer ermöglicht die Durchführung von Messungen zur UV- und Blaulichtgefährdung im Rahmen der EN 62471. Mit dem UV-Detektor XD-45-HUV misst es die aktinische UV-Bestrahlungsstärke. Mit dem XD-45-HB misst das X1-3 die Blaulichtgefährdung-gewichtete Strahlung von 200 mm Abstand.


Referenzen

[1] Directive 2006/25/EC – über künstliche optische Strahlung 

[2] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection Guidelines

[3] DIN EN 60825-1:2015-07 Klassifizierungssysteme für Laser und Lasereinrichtungen ...

[4] EN 62471:2008 Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen

[5] IEC 62471:2006  Photobiological safety of lamps and lamp systems

[6] EN 14255 Parts 1 and 2: Measurement and assessment of personal exposures to incoherent optical radiation

App. 011

Inspektion der erythemwirksamen Bestrahlungsstärke­ in Sonnenstudios

Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von Solarien und Heimsonnen haben den wissenschaftlichen Ausschuss der EU für Konsumgüter (Scientific Committee on Consumer Products, SCCP) [1] dazu veranlasst, eine Grenze von 0,3 W · m-2 für die erythemeffektive Bestrahlungsstärke für alle Kosmetik-Bräunungslampen zu empfehlen. Dieser Grenzwert ist in den rechtlich verbindlichen europäischen Vorschriften für Hersteller und Betreiber wiedergegeben. Erythem ist die Rötung der Haut durch eine entzündliche Reaktion, wie sie zum Beispiel durch UV-Strahlung verursacht wird. Die erythemwirksame Bestrahlungsstärke (CIE S 007-1998) [2] wird im Wellenlängenbereich von 250 nm bis 400 nm gemessen. 

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Innerhalb Europas müssen Bräunungsgeräte der Niederspannungsrichtlinie 2014/35 / EU entsprechen, um eine CE-Kennzeichnung zu erhalten. Dies erfordert eine Typenprüfung nach EN 60335-2-27- 2010 [3]. Hochwertige UV-Spektralradiometer wie z.B. das BTS2048-UV-S  der Gigahertz-Optik GmbH sind erforderlich für die Messung der spektralen Bestrahlungsstärke für die Typenprüfung. Aus der physikalischen Bestrahlungsstärke wird die erythemeffektive Bestrahlungsstärke für den UV-B- (250 nm – 320 nm) und den UV-A- (320 nm - 400 nm) Wellenlängenbereich berechnet. Die gesamte wirksame UV-A- und UV-B-Bestrahlungsstärke darf nicht mehr als 0,3 W · m-2 betragen. Zusätzlich darf die physikalische Bestrahlungsstärke im UV-C-Wellenlängenbereich (250 nm -280 nm) den Grenzwert von 0,003 W · m-2 nicht überschreiten. Ein wichtiges Qualitätsmerkmal für die zum Einsatz kommenden Spektralradiometer ist deren Streulichtunterdrückung. Bei der Verwendung von nicht-qualifizierten Spektralradiometern können Produkte fälschlicherweise die Grenzwerte überschreiten. Der Gerätetyp wird dann anhand der folgenden Tabelle ermittelt:

UV-Gerätetyp

250 nm < λ <320nm ery-eff Bestrahlungsstärke W/m2

320nm < λ <400 nm ery-eff

Bestrahlungsstärke W/m2

Anwendung
1 < 0,0005 > 0,15 Professioneller Einsatz unter Aufsicht von entsprechend ausgebildeten Personen
2 0,0005 to 0,15 > 0,15 Professioneller Einsatz unter Aufsicht von entsprechend ausgebildeten Personen
3 < 0,15 < 0,15 Geeignet für den Hausgebrauch ohne Training
4 > 0,15 < 0,15 Vorgesehen zur Verwendung nach ärztlichem Rat

 

Routineinspektionen und Compliance-Prüfungen können bei fachlicher Qualifizierung auch durch den Betreiber des Sonnenstudios oder durch Inspektoren der zuständigen Behörden mit einem UV-Radiometer wie dem X1-4 Meter  der Gigahertz-Optik GmbH durchgeführt werden. Dessen XD-45-ERYC-Multi-Sensor Detektor bietet getrennte Fotodioden für den UV-B-, UV-A- und UV-C- Wellenlängenbereich.


Referenzen

[1] SCCP Biological effects of ultraviolet radiation relevant to health with particular reference to sun beds for cosmetic purposes

[2] CIE S 007-1998 Erythema Reference Action Spectrum and Standard Erythema Dose

[3] DIN EN 60335-2-27/AB:2016-10 Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke - Teil 2-27: Besondere Anforderungen für Hautbestrahlungsgeräte mit Ultraviolett- und Infrarotstrahlung

[4] https://doris.bfs.de/jspui/bitstream/urn:nbn:de:0221-201012164217/3/BfS_2007_UV_Fibel.pdf

App. 012

Messung der wirksamen und sicherheitsrelevanten Bestrahlungsstärke bei Anlagen zur UV-C-Luftdesinfektion

Kurzwellige UV-C-Strahlung ist stark bakterizid, weil sie von der DNA der Mikroorganismen absorbiert wird und deren Struktur zerstört. Der ultraviolette Wellenlängenbereich von 260 nm bis 270 nm (ultraviolet germicidal irradiation – UVGI) gilt als am wirksamsten gegen luftgetragene Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen wie Mehltau und Hefen. Die Desinfektion der Luft kann wirkungsvoll die Übertragung einer Vielzahl von luftgetragenen Infektionen wie Tuberkulose und Grippepandemie verhindern. Sie kann auch eine Kontamination von Rohstoffen und Lebensmitteln verhindern. Daher werden UV-C-Luftentkeimungssysteme zunehmend in Gesundheitseinrichtungen, an öffentlichen Orten sowie in der Industrie und in Forschungseinrichtungen eingesetzt.

Hersteller und Einrichter von UV-Luftentkeimungsanlagen müssen zum Einen die keimtötende Wirkung der Luftentkeimungsanlagen prüfen und zum Zweiten eine Gefährdung von der UV-Strahlung in zugänglichen Bereichen ausschließen.

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Der UV-C-Detektor UV-3725  der Gigahertz-Optik GmbH ist zur Messung intensiver UV-Strahlung, wie sie zur Luftentkeimung benötigt wird, geeignet. Gleichzeitig ermöglicht er den Nachweis, dass die UV-Strahlungsintensität in für Personen zugänglichen Bereichen die zulässigen Grenzwerte der UV-Gefährdung nicht überschreitet. Insbesondere in öffentlich zugänglichen Räumen mit deckenmontierten Luftentkeimungssystemen muss die Sicherheit der Personen [1],[2],[3] gewährleistet sein.

Zur Messung der Bestrahlungsstärke von großflächigen UV-Strahlern ist der Detektor mit einer Kosinus-Blickfeldfunktion ausgeführt. Sämtliche optischen und optoelektronischen Baugruppen des Messkopfes sind mit UV-C-Strahlung vorgealtert. 


Referenzen

[1] S Milonova et al, Occupant UV Exposure Measurements for Upper-Room Ultraviolet Germicidal Irradiation

[2] MW First et al, Monitoring Human Exposures to Upper-Room Germicidal Ultraviolet Irradiation

[3] UV-C Exposure and Health Effects in Surgical Suite Personnel

App. 013

Personendosimetrie zur Aufzeichnung der UV-erythemeffektiven Strahlenbelastung

Die Beurteilung der erythemwirksamen Strahlenexposition durch Sonnenstrahlung basiert häufig auf Daten, die von stationären Messgeräten erfasst werden. Diese Daten entsprechen nicht den tatsächlichen Expositionen, die in realen Situationen auftreten. Soll die Messung der UV-Bestrahlungsstärke z.B. während eines oder mehrerer Arbeitstage erfolgen, um eine realistische Abschätzung der erythemwirksamen Strahlenbelastung [1] - [9] zu erhalten, dann kann dies nur mit Personendosimeter erfolgen.

Aufgrund der Aktivitäten der Probanden verändern sich die erfassten solaren Bestrahlungsstärken kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit. Personendosimeter müssen daher eine Datenprotokollierung mit hohen Messraten und großer Datenspeicherkapazität bieten. Mit dem X2012 als Nachfolger des X2000-Datenloggers stellt die Gigahertz-Optik GmbH ihre Expertise als Projektpartner für kundenspezifische Forschungsprojekte in der optischen Strahlungsmesstechnik unter Beweis. 

App. 014

Messung und Auswertung der UV-Strahlung beim Lichtbogenschweißen

Der Einsatz von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) ist Aufgrund der hohen Intensität der UV-Strahlung bei Schweißprozessen unerlässlich. Die Bewertung der UV-Gefährdung während des dynamischen Schweißprozesses erfordert eine umfangreiche Ausrüstung an Messgeräten sowie viel Erfahrung bei der Geräteanwendung und Auswertung der Messergebnisse. Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Dortmund hat einen umfassenden Forschungsbericht [1] zur Messung und Auswertung der UV-Strahlenexpositionen bei Schweißprozessen erstellt, der gegenüber anderen Berichten [7] auch die dynamischen Aspekte des Schweißprozesses berücksichtigt. Neben den Produkten anderer Hersteller kamen unterschiedlichste Messgeräte der Gigahertz-Optik GmbH zur Anwendung [2]–[6].  

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Referenzen

[1] Optische Strahlenbelastung beim Schweißen – Erfassung und Bewertung

[2] BTS2048-UV-S  Diodenarray-Spektralradiometer für hochwertige UV Messungen

[3] P-9801 mit XD45-HUV und XD-45-HB, Schnelles 8-Kanal Optometer mit ICNIRP UV-Detektor und Detektor zur Blaulichtgefährdung

[4] X2012-11 Datenlogger Dosimeter für ICNIRP gewichtete UV-Bestrahlungsstärke

[5] X2012-14 Datenlogger Dosimeter für radiometrische UV-A und UV-B Bestrahlungsstärke

[6] P-9710 Optometer mit LDM-9811 mit 1,7 mrad für LB

[7] http://www.dguv.de/medien/ifa/en/fac/strahl/pdf/uv_emission_schweissen_en.pdf