Eckdaten

Derzeit werden weltweit Anstrengungen unternommen, den technischen Report IEC TR 62778 auf das Niveau eines neuen Standards zu heben, indem detaillierte und leichter umsetzbare Messverfahren beschrieben werden. Der Artikel stellt diese Methoden mit ihren Vor- und Nachteilen vor und vergleicht sie bezüglich ihrer Qualität mit praxisorientierten Messverfahren.

Bild 1: Während die UV-Strahlung von der Hornhaut absorbiert wird, gelangt blaues Licht in das Auge bis zur Netzhaut.

Bild 1: Während die UV-Strahlung von der Hornhaut absorbiert wird, gelangt blaues Licht in das Auge bis zur Netzhaut. Instrument Systems

Bild 2: Bewertungsleitfaden für Blaulichtgefährdung als Flussdiagramm basierend auf dem technischen Report IEC TR 62778

Bild 2: Bewertungsleitfaden für Blaulichtgefährdung als Flussdiagramm basierend auf dem technischen Report IEC TR 62778 Instrument Systems

Die schnell wachsende Bedeutung der modernen Festkörperbeleuchtungstechnologie (Solid State Lighting, SSL) in unserem täglichen Umfeld wirft wichtige Sicherheitsaspekte auf, wie die photobiologische Sicherheit und insbesondere die Blaulichtgefährdung  (Blue Light Hazard, BLH). Die aktuelle internationale Norm IEC 62471 enthält Leitlinien zur Bewertung der photobiologischen Sicherheit von Lampen und Lampensystemen. Allerdings stellt sie sehr hohe Anforderungen an Messgeräte und -verfahren, um eine zuverlässige Bewertung zu gewährleisten.

Die Norm nennt zwei Gesundheitsrisiken, die durch sichtbares Licht verursacht werden können. Intensives Licht kann zu Netzhautverbrennungen führen. Eine Gefahr, die durch normales aversives Verhalten leicht zu vermeiden ist. Blaues Licht zwischen 400 und 500 nm verursacht jedoch photochemische Schäden an der Netzhaut (Bild 1). Diese sogenannte Blaulichtgefährdung führt möglicherweise zu einer Degeneration der Makula und ist für normale Benutzer nur schwer einzuschätzen.

Zur effektiven Bewertung der Blaulichtgefährdung gibt die Norm eine Gewichtungsfunktion vor, mit der die spektralen Messdaten multipliziert werden. Die Funktion deckt den Wellenlängenbereich zwischen 300 und 700 nm ab und hat ein Maximum bei 435 bis 440 nm. In Anbetracht des charakteristischen blauen Peaks bei weißen LEDs stellt sich die Frage nach der Gefährlichkeit von SSL-Quellen von selbst. Abhängig von der mit der Blaulichtgefährdungsfunktion bewerteten Strahldichte LB und der daraus berechneten maximalen Expositionszeit tmax teilt die IEC 62471 Lichtquellen in vier Risikogruppen von 0 bis 3 ein (Tabelle 1).

Tabelle 1: Risikogruppen bezüglich der Blaulichtgefährdung der Netzhaut 

Nummer der

Risikogruppe

Name der

Risikogruppe

LB Grenzwert

[W/m²sr]

Dazugehöriges

 tmax

RG 0 Ausnahme ≤ 100 > 10 000 s
RG 1 Niedriges Risiko 100 – 10 000 100 – 10 000 s
RG 2 Moderates Risiko 10 000 – 4 000 000 0.25 – 100 s
RG 3 Hohes Risiko > 4 000 000 < 0.25 s

 

Ergänzend erklärt der IEC Technical Report 62778, wie die Norm für eine BLH-Beurteilung von Lampen und Leuchten mit sichtbarer Strahlung angewendet wird. Weltweit werden aktuell Anstrengungen unternommen, diesen Report auf das Niveau eines neuen Standards zu heben. Das Ziel ist die Beschreibung detaillierter Messverfahren für die BLH-Bewertung, die einer breiten Gemeinschaft zugänglich sind.

Lichtquellen in den Risikogruppen RG 0 und RG 1 gelten als sicher und erfordern kein Sicherheitslabel. Die Risikogruppe RG 3 ist für SSL äußerst unwahrscheinlich. Somit ist die zu lösende Aufgabe folgende: Stelle fest, ob die Quelle die Emissionsgrenze für RG 1 in einem Abstand von 200 mm und einem Sichtfeld von 11 mrad überschreitet (Bild 2 erläutert die zu überprüfenden Vorgaben). Für Quellen, die größer sind als das Sichtfeld von 11 mrad (was einem Messfleck mit 2,2 mm Durchmesser entspricht), sollte eine spektrale Strahldichtemessung durchgeführt werden. Andernfalls wird eine spektrale Bestrahlungsstärkemessung für kleine Quellen empfohlen. Wenn die mit der Blaulichtgefährdungsfunktion gewichtete Strahldichte (oder Bestrahlungsstärke) den Grenzwert für RG 1 überschreitet, sollte zusätzlich die Schwellenbeleuchtungsstärke Ethr als Grenze zwischen RG 1 und RG 2 festgelegt und im Datenblatt für LED-Komponenten oder Lampen angegeben werden. Mit der Kenntnis von Ethr kann der Schwellenabstand dthr für das Endprodukt bestimmt werden.

Welches Messverfahren ist geeignet?

Eine korrekte Risikobewertung ist eine herausfordernde Aufgabe für den Experimentator. Es fängt mit der Wahl des geeigneten Testequipments an. Heutzutage ist das Messinstrument der Wahl häufig ein Array-Spektrometer anstelle des nach der Norm IEC 62471 vorgeschlagenen, schwer zu handhabenden Doppelmonochromators. Aber auch Highend-Array-Spektrometer müssen über fortschrittliche Streulichtkorrekturmethoden verfügen, um die erforderliche hohe Messdynamik zu erreichen. Dies ist besonders im weniger empfindlichen blauen Bereich wichtig. Sorgfältig ausgelegte Testadapter sind erforderlich, um eine korrekte und reproduzierbare Testgeometrie sicherzustellen. Mit diesen Geräten können Prüflabore, die nach ISO 17025 akkreditiert sein sollten, zuverlässig die Risikoklasse von Beleuchtungsprodukten bestimmen.

Die IEC 62471 schlägt zwei Hauptmessverfahren für die BLH-Bewertung vor: eine direkte spektrale Strahldichtemessung mit einem optischen System und eine alternative Methode als Bestrahlungsstärkemessung mit einem genau definierten Sichtfeld.

Direkte spektrale Strahldichtemessung

Die direkte Messung der spektralen Strahldichte kann mit einer optischen Teleskopsonde in Kombination mit einem auf spektrale Strahldichte kalibrierten Array-Spektrometer realisiert werden. Eine Teleskopoptik mit Sucherkamera ermöglicht eine einfachere Positionierung und schnellere Bestimmung der BLH für Lichtquellen, die keine Strahlung unter 360 nm aufweisen, da die Linse für die UV-Strahlung nicht durchlässig ist. Um IEC 62471 zu erfüllen, kann daher eine zusätzliche Messung mit einer anderen für den UV-Bereich geeigneten Optik erforderlich sein, um nachzuweisen, dass keine UV-Strahlung vorliegt. Andererseits decken IEC TR 62778 und die daraus entstehende neue Norm nur sichtbare Strahlung ab.

Thema der nächsten Seite sind alternative Methoden

Seite 1 von 212