Prüfung nach IEC 62471

Klassifizieren von Lampen, Leuchten und LEDs nach IEC 62471

Lampen, Leuchten oder LEDs sind sogenannte Breitbandstrahler, da sie im Gegensatz zu Lasern in einem breiten Spektralbereich „optische Strahlung“ emittieren. Unter „optischer Strahlung“ werden die drei Spektralbereiche Ultraviolett-Strahlung (UV), sichtbares Licht (VIS) als auch die Infrarot-Strahlung (IR) zusammengefasst. Die spektrale Verteilung hängt dabei von der Bauart und der Lichtquelle ab.

Auf welche Weise Lampen, Leuchten oder LEDs gemessen und bewertet werden können, ist in der international gültigen „Lampensicherheitsnorm“ IEC 62471: 2006 beschrieben. Zur Bewertung eines optischen Strahlers dienen die in der Norm definierten Risikogruppen (RG), die dem Anwender eine grobe Information über die möglichen Gefahren durch die Bestrahlung mit optischer Strahlung geben.

Die Norm IEC 62471

Die aktuelle Norm IEC 62471 wurde 2006 von der IEC herausgegeben, ist aber identisch mit dem schon 2002 herausgegeben Standard CIE S009 (CIE 2001), d.h. diese Norm wurde in einem Technischen Komitee der CIE (Division 6) entwickelt. Die in diesem Standard verwendeten Grenzwerte stammen ihrerseits von der ICNIRP (ICNIRP 1996, 1997) und weichen nur im UV-A für Langzeitbestrahlung ab. Die aktuelle IEC Norm wurde schließlich auch von CENELEC inhaltlich übernommen und als Europanorm EN 62471 im Jahr 2008 herausgegeben. Emissions-Grenzwerte für die Risikogruppen-Klassifizierung und Messvorschriften sind in den drei Normen CIE S009, IEC 62471 und EN 62471 identisch. Der Unterschied der EN 62471 zur IEC 62471 ist, dass bei der EN die Expositionsgrenzwerte in einen informativen Anhang verschoben wurden, was jedoch nicht (was häufig fälschlich angenommen wird) die Emissionsgrenzwerte für die Risikogruppen des Abschnittes 6 betrifft.

In Ergänzung zu IEC 62471 wurde ein Technical Report IEC/TR 62471-2 im Jahr 2009 herausgegeben. Dieser Report bietet Zusatzinformationen und Interpretationen bezüglich der Anwendung der Klassifizierungsnorm IEC 62471 und gibt unter anderem Hinweise für Hersteller, wie er sein Lampenprodukt kennzeichnen kann.

Arten von fotobiologischen Gefahren

ICNIRP hat eine Reihe von Grenzwerten für die Bestrahlung des Auges und der Haut definiert. Da sich diese Grenzwerte auf verschiedene Teile des Auges beziehen und verschiedene Schädigungsmechanismen für Augen und Haut als Basis haben, ergeben sich dementsprechend unterschiedliche Wellenlängen- und Zeitabhängigkeiten. Für die Risikoklassifizierung gemäß der Lampensicherheitsnorm wird dabei zwischen nachfolgenden photo-biologischen Gefahren unterschieden:

  • Aktinische UV-Gefahr für Auge und Haut
    Ultraviolettstrahlung im Wellenlängenbereich von 200 – 400 nm kann zur Entzündung der Hornhaut des Auges oder zu einem UV-Erythem (Sonnenbrand) der Haut führen. Die biologische Wirksamkeit der UV-Strahlung variiert im angegebenen Wellenlängenbereich und wird mit der spektralen Wirkungsfunktion (Bewertungskurve) SUV beschrieben.
  • UV-A Gefahr für das Auge
    Ultraviolettstrahlung im Wellenlängenbereich von 315 – 400 nm (UV-A) wird zum Großteil von der Augenlinse absorbiert, und kann zu UV-Katarakt (Trübung der Augenlinse) führen.
  • Photochemische Netzhautgefährdung (Blaulichtgefahr)
    Auf die Netzhaut des Auges trifft nur Strahlung des Wellenlängenbereiches 380 – 1400 nm. Chronische Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 380 nm bis ca. 600 nm kann zur photochemischen Schädigung der Netzhaut führen. Blaues Licht ist aufgrund seines höheren Energiegehalts gegenüber langwelligem Licht besonders biologisch wirksam. Das Schädigungspotential wird durch die spektrale Bewertungsfunktion B(λ) berücksichtigt.
  • Thermische Netzhautgefährdung
    Sichtbares Licht und Infrarotstrahlung bis zu Wellenlängen von 1400 nm können zu einer thermischen Schädigung der Netzhaut führen. Dieser Schädigungsmechanismus ist gegenüber der photochemischen Schädigung für kurze Bestrahlungen (< 10 s) oder bei Wellenlängen über 700 nm dominant. Die Wirkung wird durch die spektrale Bewertungsfunktion R( λ) charakterisiert.
  • Infrarot-Strahlungsgefahr für die vorderen Augenmedien
    Infrarotstrahlung des Wellenlängenbereichs 780 – 3000 nm wird zum Teil von der Augenlinse absorbiert und kann bei chronischer Belastung zur Ausbildung eines Infrarot-Katarakts (grauer Star) führen.

Messung

Zur Feststellung der Risikogruppe wird die Lampe in einem Referenzabstand vermessen und das aufgenommene Spektrum mit den relevanten biologischen Wirkfunktionen gewichtet. Die Messgrößen sind die spektrale Bestrahlungsstärke und die spektrale Strahldichte, die mit den in der Norm angeführten Grenzwerten verglichen werden.

Der Referenzabstand ist für Allgemeinbeleuchtung gleich jenem Abstand, in dem die Beleuchtungsstärke 500 Lux beträgt (jedoch nicht näher als 20 cm), bei allen anderen Lampen beträgt der Referenzabstand 20 cm. Für viele Anwendungen stellt dieser Mindestabstand von 20 cm einen „worst-case“ dar, da vor allem bei längeren Bestrahlungsdauern der Abstand zur Quelle meist größer ist.

Risikogruppen

Neben der sogenannten „Freien Gruppe“ (RG 0) werden drei weitere Risikogruppen angeführt, die sich durch verschiedene Zeitdauern („Zeitbasis“ - 0,25 s bis 30000 s) unterscheiden, innerhalb derer eine Bestrahlung als sicher angesehen wird.

Bei einem Produkt der RG 0 (freie Gruppe) kann man davon ausgehen, dass die Grenzwerte in Abständen von 20 cm und darüber sogar für Langzeitbestrahlung eingehalten werden. Je höher die Risikogruppe ist, desto kürzer ist die „erlaubte“ Bestrahlungsdauer bevor es zu einer Überschreitung der Grenzwerte für das Auge oder der Haut kommt. RG 2 ist für Kurzzeitbestrahlung sicher, bei RG 3 führt auch schon Kurzzeitbestrahlung zur Grenzwertüberschreitung – s. Tabelle. 

RisikogruppeMögliche GefahrBedeutung

Freie Gruppe
(RG 0)

Kein Risiko

Lampe ist selbst bei einer Dauerbestrahlung (8 h Arbeitstag) im Referenzabstand ungefährlich

RG 1

Geringes Risiko

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

RG 2

Mittleres Risiko

Lampe stellt aufgrund von Abwend-reaktion (bei hellen Lichtquellen) oder durch thermische Unbehaglichkeit normalerweise keine Gefahr dar.

RG 3

Hohes Risiko

Lampe stellt selbst bei kurzzeitiger Bestrahlung im Referenzabstand eine Gefahr dar.

 

Bei Quellen bis inklusive RG 2 ist man durch das Verhalten oder durch natürliche Abwendreaktionen geschützt. Grenzwertüberschreitungen treten erst dann auf, wenn die natürlichen Schutzmechanismen ausgeschaltet werden (Medikamente, absichtliches Hineinstarren), oder bei UV-Strahlung bei längerer Bestrahlung in kurzem Abstand.

Neben der Risikogruppe kann vom Hersteller auch die maximal erlaubte Bestrahlungsdauer angegeben werden. Die Zeitbasis je Risikogruppe stellt somit eine minimale erlaubte Bestrahlungsdauer dar.

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