• Berechnung und Abschätzung anhand lampenspezifischer Eigenschaften

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TROS IOS - Nutzung von Herstellerangaben zur G fäh d b t il

Gefährdungsbeurteilung

Übersicht

• Informationen / Kennzeichnungen aus horizontalen und vertikalen Normen

• Berechnung und Abschätzung anhand lampenspezifischer Eigenschaften

• Berechnung und Abschätzung anhand von Datenblattangaben

Grundlagen –

Verordnung horizontale und vertikale Normen Verordnung - horizontale und vertikale Normen

Grundlagen:

Unabhängige Expertenkommission zur Festlegung von Wirkungsfunktionen und Dosiswerten zur Gefährdung durch optische Strahlung

Verordnungen: Horizontale Standards:

z.B. EN 62471 EU-Richtlinie 2006/25/EG

OSTRV - TROS:

Mindestvorschriften zum Schutz von

z.B. EN 62471

Photobiologische Sicherheit von Lampen &

Lampensystemen

Vertikale Produktsicherheitsstandards:

Mindestvorschriften zum Schutz von Arbeitnehmer vor Gefährdung durch künstliche optische Strahlung

Vertikale Produktsicherheitsstandards:

z.B. EN 62035

Sicherheitsanforderungen für Hochdruckentladungslampen Hochdruckentladungslampen

Expositionsbewertung p g Emissionsbewertung g

Risikogruppen gem. EN 62471

EN 62471 Ph t bi l i h Si h h it L L t

Risikogruppe Hintergrund

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 Die Lampe stellt aufgrund von normalen Einschränkungen durch das Risikogruppe 1

(geringes Risiko)

Die Lampe stellt aufgrund von normalen Einschränkungen durch das menschliche Verhalten keine Gefahr dar.

Risikogruppe 2 ( ittl Ri ik )

Lampe stellt aufgrund von Abwendreaktionen von hellen Quellen oder d h th i h U b h k i G f h d

(mittleres Risiko) durch thermisches Unbehagen keine Gefahr dar.

Risikogruppe 3 (hohes Risiko)

Lampe stellt sogar für kurzzeitige Bestrahlung im Referenzabstand eine Gefahr dar.

Emissionswerte der risikofreien Gruppen

Gefährdung

Risikogruppe 0, anzuwendender Bewertungsabstand

OSTRV EN 62471

g OSTRV EN 62471

abhängig von der

Applikation 0,2m oder 500lx

1 mW/m² 1 mW/m²

effektives UV 1 mW/m (8h)

1 mW/m (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/ W/(m²sr) (10 s)

28000/W/(m²sr) (10 s)

Netzhautgefährdung (10 s) (10 s)

IR-Gefährdung Auge 100 W/m² (1000s)

100 W/m² (1000s)

Kennzeichnung

Mögliche Kennzeichnung nach IEC TR 62471-2:

Mögliche Kennzeichnung nach IEC TR 62471 2:

• NOTICE - Risikogruppe 1

CAUTION Ri ik 2

• CAUTION - Risikogruppe 2

• WARNING - Risikogruppe 3

Falls ein „vertikaler“ Produktsicherheitsstandard verfügbar ist, soll dieser angewendet werden

„vertikale“ Produktsicherheitstandards

Informationen zur Photobiologischen Sicherheit findet man in …..

• IEC 60432 - Halogenlampen

• IEC 62035 - Hochdruckentladungslampen

• IEC 62031 - LED Module C

• IEC 60598 - Leuchten

• IEC 61195 - Leuchtstofflampen

• IEC 61199 - Kompaktleuchtstofflampen

•• …..

Kennzeichnung Produkt-Sicherheitsnormen

L k h S h t bd k b t i b d lf hi ld d“

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. Blaulichtgefahr

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()-Kurve gewichtete UV-Strahlungsleistung eines auf 1000 Lumen normierten Spektrums.

1000 ; 2

lm

eff

 mW





;

E

 E



 1000 lm





E

UV-Anforderungen aus Produktstandards

;  1000

2

lm mW

vis

eff





 ;

vis eff vis

eff

E

 E



 ;

vis eff vis

eff

E

E 

 





bei den in der Allgemeinbeleuchtung typischen Beleuchtungsstärken von 500 lx ergibt sich:

2 mW 500  0 002 lm  W W

J h 1000 ;

500 2

lm lx mW

E

 



001 ² , m² 0

1000

lm 002 , 0 500

m W lm

E

W 

 



t E H_eff  _eff 

2 2

0 , 001 000

30 30

m W m

s

E

Ws 

 



zulässige Dosis für die effektive UV-Bestrahlung:

t E

 H



s h

t  8  30 000

² ; 30 m H

 J

000

30 s  m m

ff

t



2 mW/klm entsprechen der zulässigen effektiven UV-Tagesdosis bei 500 lx

typische effektive UV-Anteile von Beleuchtungssystemen z B Halogenlampen

z.B. Halogenlampen

effektive UV-Strahlung < 0,2 mW/klm effektive UV Strahlung 0,2 mW/klm

.

;

max i eff i

eff

E

 E





. max vis

vis

E



;

eff vis eff

vis

E

E 

 





2 ; 000 , 0

1000 001 ²

, 0

W lm m

E

 W 



; Exposition 8h

für x 5000 E

 l



Halogen- oder Hochdruckentladungslampen

sind aus speziellem UV-reduzierenden Quarzglas gebaut

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 bzw. verlängert die Expositionszeit um das 20…30 fache

Spezielle Schutzabdeckungen z.B. Scheinwerfer oder optische Systeme (Linsen) erreichen eine deutlich höhere Schutzwirkung (<<1% )

Mögliche effektive UV-Anteile von Speziallampen bei z B defekten Abdeck bzw Schutzscheiben

z.B. defekten Abdeck- bzw. Schutzscheiben

UV-Anteile von hochbelasteten Entladungslampen ohne UV-reduzierenden g p Quarzglas können > 50 mW/klm übersteigen !!!

fü

.

;

max eff

eff

E

 

eff

; E

E 







z.B. Berechnung der Expositionszeit für 10 000 lx

;

. max vis

vis

 E

 ;

vis vis

eff

E

E  



5 lm 0

05 , 0 000

10 W W

E

   

 0 , 5 ²

m² 000 1

m E

lm

 

eff

E t  H

 s

W m

m

t Ws 60

²

² 5

0

30 



 



E

0 , 5 m  W

Licht - Strahlung

G t i photometrische / radiometrische Größen

Geometrie p

Größe Formel Einheit

Lichtstrom 

[lm]

Lichtstrom Strahlungsfluss





 ^[lm]

[W]

Lichtstärke I  [lm/sr] = [cd]

Lichtstärke Strahlstärke

I

I

[lm/sr] = [cd]

[W/sr]







Beleuchtungsstärke Bestrahlungsstärke

E

E

[lm/m²] = [lux]

[W/m²]

A

A



Leuchtdichte L

[lm/sr/m²] = [cd/m²]



A

I

Strahlungsfluss – Bestrahlungsstärke – Strahlstärke – Strahldichte

Strahldichte

Bestrahlungsstärke E [W/m²]: Strahlungsfluss  [W] pro Fläche [m²]

2 1

2 2 2

1

r r E

E  E  A

A





r₁

A E 





r₂

Strahlstärke I [W/sr]: Strahlungsfluss  [W] pro Raumwinkel [sr]

r

 A

 I  E  r

 const .



 

r A

I



r

E  I A

r A I E



  A

E 





r

Strahldichte L [W/(m²sr)]: Strahlstärke I [W/sr] pro „leuchtende“ Fläche der Quelle

A

Gilt nicht für sehr kurze Messentfernungen!

r L E



I 

L 

 A_Quelle

r

Verhältnis zwischen Strahlungsfluss und Strahlstärke in Abhängigkeit der Abstrahlgeometrie

in Abhängigkeit der Abstrahlgeometrie

„Kugelstrahler“ – Glühlampe etc. „Strahlender Zylinder“ – Leuchtstofflampe

  

 

 







 

W 1

sr 4 :

I

ideal I   

 

 









  I W

I sr ideal

1

: 



 





 I 12 sr     

I sr 9

„gerichteter Strahler“



„strahlende Fläche“– LED ohne Optik (Lambertstrahler)

Reflektorlampe oder LED mit Optik

Verhältnis sehr stark vom Halbwertswinkel abhängig!!!

 

 

 









  I W

I sr ideal

1

: 











 sr

1 W :

60 Öffnungswinkel I bei



 

 I sr

3











 sr

3 W :

30 Öffnungswinkel I bei

Quecksilber Niederdruck UVC-Strahler – 254nm Entkeimungsstrahler (ozonfrei)

Entkeimungsstrahler (ozonfrei)

6

] 15W UVC Strahler

4 5 6

uss [W/nm]

1 2 3

trahlungsflu

0

200 250 300 350 400 450 500 550 600

St

Wellenlänge [nm]

Warnhinweise auf der Lampe und der Verpackung:

• Gefährliche UV-Strahlung

• Gefahr für Augen und Hautg

• Anlagen mit diesen Lampen sind vollständig abzuschirmen

Quecksilber Niederdruck UVC-Strahler – 254nm Entkeimungsstrahler (ozonfrei)

Entkeimungsstrahler (ozonfrei)

Vereinfachte Abschätzung auf Basis der Lampenleistung:

• Strahlung nur bei einer Wellenlänge 254nm

• Strahlungsausbeute bezogen auf die elektrische Leistung beträgt ca. 30…40%

• S() bei 254nm = 0,5

• klarer geometrischer Zusammenhang zwischen Strahlungsfluss und Strahlstärke

• Umrechnung von Strahlstärke in Bestrahlungsstärke über Entfernungsquadrat (worst case)

  ^W

4

0 P

 1 0 4 0 5

  ^W P

4 ,

0

UV

  P



  ^W

5 ,

0

eff

  

  

 





 

 ²

5 , 0 4 , 9 0

2

m

W r

P E

elektrisch eff

 

 





 sr

I

W 9

1

33

1 W

E 



 

 



m ² W r

E

I

33 ² ,

1 m

E





erreicht!

J/m² 30

Dosis die

ist 22 nach t  s



IR LED

Emissionsermittlung aus Datenblattangaben

Emissionsermittlung aus Datenblattangaben

IR LED

Ermittlung der thermischen Netzhautgefährdung Ermittlung der thermischen Netzhautgefährdung

Vereinfachte Abschätzung auf Basis von Datenblattangaben:

• Maximale Strahlstärke I_max der LED

• Schwerpunktwellenlänge bei 850nm

• R() bei 850nm = 100,002(700-) ≈ 0,5

B ti d St hl flä h K t kti i h D 2 7

• Bestimmung der Strahlerfläche aus Konstruktionszeichnung D = 2,7 mm

• Berechnung der effektiven Strahldichte für thermische Netzhautgefährdung

W/sr 8

,

max 0

I_max , Grenzwert OSTRV bei 200 mm Abstand:

W/sr 0,4

W/sr 8

, 0 5 ,

0  

eff  I

² 10

² 6 0027 ,

0 ₆

2

m m

A D

 

Grenzwert OSTRV bei 200 mm Abstand:

² 10 4 6

4 m

A 





A

L_R  I^eff

mrad

mm mm 14 200

7 ,

2 

 

sr m

W sr

m L

W

67000 ²

² 10

6 4 , 0

6



 



sr m

W sr

m L

W

428000 ²

² 14

10

6 







IR LED

Ermittlung der IR Bestrahlungsstärke für das Auge Ermittlung der IR Bestrahlungsstärke für das Auge

Vereinfachte Abschätzung auf Basis von Datenblattangaben:

• Maximale Strahlstärke I_max der LED

• Schwerpunktwellenlänge bei 850nm

• Berechnung der IR Bestrahlungsstärke im Abstand 200 mm

W/sr 8

,

max

 0

I

 

 

 I

W E   

2

²

m E

r

8 20 ,

0 W W

E

  20 ²

² 2 ,

0

m m

E

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)

Klassifizierung der Blaulichtgefährdung von Lichtquellen

Lichtquellen

OSTRV – TROS IOS

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