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Gefährdungsbeurteilung zu inkohärenter optischer
Strahlung anhand von Herstellerangaben
Werner Halbritter | 29.10.15 | A+A Düsseldorf
Übersicht
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Informationen / Kennzeichnungen aus horizontalen und vertikalen Normen
•
Berechnung und Abschätzung anhand lampenspezifischer Eigenschaften
•
Berechnung und Abschätzung anhand von Datenblattangaben
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
Verordnung - horizontale und vertikale Normen
Grundlagen:
Unabhängige Expertenkommission zur Festlegung von Wirkungsfunktionen und Dosiswerten
zur Gefährdung durch optische Strahlung
Verordnungen:
Horizontale Standards:
EU-Richtlinie 2006/25/EG
z.B. EN 62471
Photobiologische Sicherheit von Lampen &
Lampensystemen
OSTRV - TROS:
Mindestvorschriften zum Schutz von
Arbeitnehmer vor Gefährdung durch
künstliche optische Strahlung
Expositionsbewertung
Vertikale Produktsicherheitsstandards:
z.B. EN 62035
Sicherheitsanforderungen für
Hochdruckentladungslampen
Emissionsbewertung
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
Risikogruppen gem. EN 62471
EN 62471 Photobiologische Sicherheit von Lampen uns Lampensystemen
Risikogruppe
Hintergrund
Freie Gruppe
Die Lampe stellt im Sinne dieser Norm keine photobiologische Gefahr
dar.
Risikogruppe 1
(geringes Risiko)
Die Lampe stellt aufgrund von normalen Einschränkungen durch das
menschliche Verhalten keine Gefahr dar.
Risikogruppe 2
(mittleres Risiko)
Lampe stellt aufgrund von Abwendreaktionen von hellen Quellen oder
durch thermisches Unbehagen keine Gefahr dar.
Risikogruppe 3
(hohes Risiko)
Lampe stellt sogar für kurzzeitige Bestrahlung im Referenzabstand
eine Gefahr dar.
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Emissionswerte der risikofreien Gruppen
Risikogruppe 0,
anzuwendender Bewertungsabstand
Gefährdung
OSTRV
EN 62471
abhängig von der
Applikation
0,2m oder 500lx
effektives UV
1 mW/m²
(8h)
1 mW/m²
(8h)
nahes UV
(UVA-Auge)
0,33 W/m²
(8h)
10 W/m²
(16min)
Blaulichtgefährdung
100 W/(m²sr)
(2,8 h)
100 W/(m²sr)
(2,8 h)
thermische
Netzhautgefährdung
28000/α W/(m²sr)
(10 s)
28000/α W/(m²sr)
(10 s)
IR-Gefährdung Auge
100 W/m²
(1000s)
100 W/m²
(1000s)
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
Kennzeichnung
Mögliche Kennzeichnung nach IEC TR 62471-2:
• NOTICE
• CAUTION • WARNING -
Risikogruppe 1
Risikogruppe 2
Risikogruppe 3
Falls ein „vertikaler“ Produktsicherheitsstandard verfügbar ist, soll dieser angewendet werden
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„vertikale“ Produktsicherheitstandards
Informationen zur Photobiologischen Sicherheit findet man in …..
•
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•
•
•
IEC 60432 IEC 62035 IEC 62031 IEC 60598 IEC 61195 IEC 61199 …..
Halogenlampen
Hochdruckentladungslampen
LED Module
Leuchten
Leuchtstofflampen
Kompaktleuchtstofflampen
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
Kennzeichnung Produkt-Sicherheitsnormen
Lampe kann ohne Schutzabdeckung betrieben werden – „self-shielded“
Betrieb nur in Leuchten mit Schutzscheibe zugelassen
Erhöhte UV Strahlung
Lampe mit gebrochenen Außenkolben nicht betreiben
Nicht direkt in die Strahlung blicken – z.B. UV- bzw. Blaulichtgefahr
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
UV-Anforderungen aus Produktstandards
Lampen sind für freibrennenden Betrieb geeignet – self shielded
….spezifische effektive UV-Strahlung für self shielded Lampen soll < 2 mW/klm betragen.
spezifische effektive UV-Strahlung ist die mit der S(λ)-Kurve gewichtete UV-Strahlungsleistung
eines auf 1000 Lumen normierten Spektrums.
Φ eff
Φ vis
2 mW
;
=
1000 lm
Φ eff
Φ vis
=
Eeff
Evis
;
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
UV-Anforderungen aus Produktstandards
Φ eff
Φ vis
Φ eff
2 mW
;
=
1000 lm
Φ vis
=
Eeff
Evis
=> Eeff = Evis ⋅
;
Φ eff
Φ vis
;
bei den in der Allgemeinbeleuchtung typischen Beleuchtungsstärken von 500 lx ergibt sich:
=> Eeff = 500 lx ⋅
2 mW
;
1000 lm
=> Eeff =
zulässige Dosis für die effektive UV-Bestrahlung:
H eff = Eeff ⋅ t
=> Eeff =
H eff
t
500 ⋅ 0,002 lm ⋅ W
W
= 0,001
1000 m² ⋅ lm
m²
H eff = 30
J
;
m²
=> Eeff =
t = 8h ≈ 30 000 s
30 Ws
W
=
0
,
001
30 000 s ⋅ m 2
m2
⇒ 2 mW/klm entsprechen der zulässigen effektiven UV-Tagesdosis bei 500 lx
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typische effektive UV-Anteile von Beleuchtungssystemen
z.B. Halogenlampen
effektive UV-Strahlung < 0,2 mW/klm
Φ eff
Φ vis
=
Eeff max .
Evis max .
;
=> Evis max . = Eeff max . ⋅
=> Evis max . = 0,001
Φ vis
;
Φ eff
W 1000 lm
⋅
;
m² 0,000 2 W
=> Evis max . = 5000 lx für 8h Exposition;
Halogen- oder Hochdruckentladungslampen
sind aus speziellem UV-reduzierenden Quarzglas gebaut
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Kennzeichnung von Spezialanwendungen
Speziallampen, wie z.B.
• Projektionsanwendungen
• Bühnenbeleuchtung
• spezielle Anwendungen (Medizin)
erhöhte UV-Strahlung
Betrieb nur in Leuchten bzw. Geräten mit geeigneter Schutzabdeckung zugelassen
Anmerkung: Eine „normale“ Glasabdeckung reduziert die effektive UV-Strahlung auf ca. 3…5%
bzw. verlängert die Expositionszeit um das 20…30-fache
Spezielle Schutzabdeckungen z.B. Scheinwerfer oder optische Systeme (Linsen)
erreichen eine deutlich höhere Schutzwirkung (<<1% )
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Mögliche effektive UV-Anteile von Speziallampen bei
z.B. defekten Abdeck- bzw. Schutzscheiben
UV-Anteile von hochbelasteten Entladungslampen ohne UV-reduzierenden
Quarzglas können > 50 mW/klm übersteigen !!!
z.B. Berechnung der Expositionszeit für 10 000 lx
Φ eff
Φ vis
=
Eeff max .
Evis max .
=> Eeff =
=> t =
; => Eeff = Evis ⋅
Φ eff
Φ vis
;
10 000 ⋅ 0,05 lm ⋅ W
W
= 0,5
1 000 m² ⋅ lm
m²
H eff
Eeff
=> t =
30 Ws ⋅ m²
= 60 s
0,5 m² ⋅ W
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IR LED
Emissionsermittlung aus Datenblattangaben
D ≈ 2,7mm
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
IR LED
Ermittlung der thermischen Netzhautgefährdung
Vereinfachte Abschätzung auf Basis von Datenblattangaben:
•
•
•
•
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Maximale Strahlstärke Imax der LED
Schwerpunktwellenlänge bei 850nm
R(λ) bei 850nm = 100,002(700-λ) ≈ 0,5
Bestimmung der Strahlerfläche aus Konstruktionszeichnung D = 2,7 mm
Berechnung der effektiven Strahldichte für thermische Netzhautgefährdung
I max = 0,8 W/sr
Grenzwert OSTRV bei 200 mm Abstand:
I eff = 0,5 ⋅ 0,8 W/sr = 0,4 W/sr
D2
0,0027 m²
⋅π =
⋅ π ≈ 6 ⋅10 −6 m²
A=
4
4
I eff
LR =
A
0,4 W
W
⇒ LR =
≈
67000
6 ⋅10 −6 m² sr
m² sr
α=
2,7 mm
≈ 14 mrad
200 mm
W
6 ⋅106 W
⇒ LR =
≈ 428000
m² sr
14 m² sr
Grenzwert der thermischen Netzhautgefährdung wird nicht erreicht
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IR LED
Ermittlung der IR Bestrahlungsstärke für das Auge
Vereinfachte Abschätzung auf Basis von Datenblattangaben:
• Maximale Strahlstärke Imax der LED
• Schwerpunktwellenlänge bei 850nm
• Berechnung der IR Bestrahlungsstärke im Abstand 200 mm
I max = 0,8 W/sr
Grenzwert OSTRV:
W 
 m² 
EIR =
I max
r2
EIR =
0,8 W
W
20
=
0,2 2 m²
m²
Grenzwert der IR Bestrahlungsstärke im Abstand 200 mm wird nicht erreicht
Anmerkung: werden mehrere LED als Array betrieben, können die Bestrahlungsstärken der Einzel-LED addiert werden,
d.h. bei mehr als 5 LED (hohe Bestromung, kurzer Abstand und lange Exposition)
muss eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt werden.
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
Klassifizierung der Blaulichtgefährdung von
Lichtquellen
Gefährdungsbeurteilung zu IOS anhand von Herstellerangaben| WH
OSTRV – TROS IOS
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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