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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Zur Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderungen nach dem Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) gibt es eine Reihe "gelisteter" Normen, deren Anwendung mit einer "Konformitäts-Vermutung" verbunden ist.

Auf dem Gebiet des optischen Strahlenschutzes bestehen bislang folgende "harmonisierte" Normen:

• DIN EN 60825-1 (VDE 0837-1) "Sicherheit von Lasereinrichtungen - Teil 1: Klassifizierung von Anlagen, Anforderungen und Benutzer-Richtlinien"
• DIN EN 60825-2 (VDE 0837-2) "Sicherheit von Lasereinrichtungen - Teil 2: Sicherheit von Lichtwellenleiter-Kommunikationssystemen (LWLKS)".

Mit diesen Normen werden die speziellen Gefahren angesprochen, die im Zusammenhang mit dem Einsatz von Lasern entstehen können. Für die Bewertung der optischen Strahlungssicherheit von konventionellen Lampen oder Leuchten gibt es bislang keine vergleichbaren harmonisierten Normen. Um den allgemeinen Pflichten nach dem GPSG nachzukommen, sind die Produkthersteller auf diesem Gebiet also bislang "auf sich gestellt" (z. B. bei der Bewertung von Gefährdungen durch ultraviolette Strahlungsanteile). Diese Lücke wird durch die Übernahme der CIE-Norm S 009:2002 "Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen" als "dual-logo"-Norm IEC 62471 geschlossen. Diese ursprüngliche CIE-Norm basiert auf internationalem Konsens und ist zudem weitgehend identisch mit der US-amerikanischen ANSI-Normenreihe ANSI/IESNA RP-27-x ("Recommended Practice for Photobiological Safety for Lamps and Lamp Systems"). Die technischen Berichte und Normen der CIE (Commission Internationale de L'Éclairage = Internationale Beleuchtungskommission) zur Lichtmesstechnik genießen allgemein großes Ansehen und haben internationale Akzeptanz. Daher hat sich das IEC/TC 76 ("optische Strahlungssicherheit und Lasereinrichtungen") entschieden, auf die Entwicklung einer eigenen Norm zu diesem Thema zu verzichten und diesen eher ungewöhnlichen Weg, der Übernahme einer CIE-Norm, zu verfolgen. Die Pflege und Weiterentwicklung dieser Norm sollen in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe des CIE/TC 6-47 und der IEC/TC 76/WG 9 zusammen mit Repräsentanten des IEC/TC 34 und IEC/SC 34A "Lampen" erfolgen.

Ein weiterer Grund für die schnelle Bereitstellung einer Produktsicherheitsnorm für inkohärente optische Strahlungsquellen war die unbefriedigende Situation im Zusammenhang mit den neuen ökologisch und ökonomisch hoch effizienten Lichtquellen auf Basis Licht Emittierender Dioden (LED). Da die seinerzeit leistungsfähigsten LED-Typen in gleichen Anwendungen wie Laserdioden eingesetzt wurden (z. B. in der Lichtwellenleitertechnik), hat man diese Bauelemente bereits 1993 pauschal in die Anwendungsbereiche der vorgenannten Laserschutznormen aufgenommen. Die Sicherheitsphilosophie dieser Klassifizierungsvorschriften bezieht sich jedoch auf die gebündelte Strahlung von Lasern, in der eine hohe optische Strahlungsleistung in einem feinen Strahl konzentriert ist, der u. U. vollständig durch die Pupille in das menschliche Auge gelangen kann und dabei durch die Augenlinse auf einen Punkt der Netzhaut fokussiert wird.

Im Gegensatz dazu handelt es sich bei den meisten LED wie bei konventionellen Lampen und Leuchten (auch Sonne) um flächig "ausgedehnte" und divergente Quellen - nur ein Bruchteil der abgestrahlten Strahlungsleistung kann in das Auge gelangen, und die einfallende Strahlungsleistung wird zudem über ein entsprechend ausgedehntes Netzhautabbild verteilt. Im sichtbaren Spektralbereich wird zudem ein wirksamer Schutz des Auges durch natürliche Abwendungsreaktionen wie Lidschlussreflex oder Pupillenkontraktion gewährleistet wie beim Blick in andere künstliche oder natürliche helle Strahlungsquellen (z. B. Sonne, Dia-Projektor, Scheinwerfer).

Wegen der an Lasern entwickelten Sicherheitsphilosophie liegen dem Klassifizierungssystem der Laserschutznorm eine Reihe von "worst case"-Annahmen zugrunde, die insbesondere für LED als reine Lichtquellen nicht angemessen und wegen der Überbewertung des tatsächlichen Gefährdungspotenzials mit überrestriktiven und ungerechtfertigten Konsequenzen für diese neuen optoelektronischen Lichtquellen verbunden sind. Daher hat man sich im IEC/TC 76 entschieden (76/338/CDV), gleichzeitig mit Übernahme der CIE-Norm für inkohärente Strahlungsquellen, LED aus dem Anwendungsbereich der Lasernorm zu entfernen. (Dies bezieht sich nicht auf LED-Anwendungen in der Kommunikationstechnik.) Für eine international abgestimmte Sicherheitsnorm für Lampen und Leuchten mit "Konformitätsvermutung" gibt es noch einen weiteren Grund: Am 27. April 2006 wurde im Amtsblatt der EU die Richtlinie 2008/25/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 5. April 2006 über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (künstliche optische Strahlung) (19. Einzelrichtlinie im Sinne des Artikels 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG) als letzte von vier Teilrichtlinien veröffentlicht. Wie bei den anderen physikalischen Einwirkungen auch (Lärm, Vibration, elektromagnetische Felder), ist für die betreffenden Arbeitsplätze eine Risikoanalyse bezüglich der Gefährdung durch künstlich erzeugte optische Strahlung durchzuführen. Dazu gehören die kohärente Strahlung von Lasern sowie die inkohärente von LED und konventionellen Lampen. Die Expositionen von Arbeitnehmern sind mit technischen, organisatorischen oder persönlichen Schutzmaßnahmen auf international vereinbarte Grenzwerte zu begrenzen. Um den damit verbundenen Aufwand zu begrenzen, werden Lampen- und Leuchtenhersteller aufgefordert (in § 12 der Richtlinie), ihre Produkte entsprechend den potenziellen Gefährdungen durch optische Strahlung zu klassifizieren und zu kennzeichnen - wie es nur für Lasereinrichtungen bereits der Fall ist.

Ähnlich wie die Lasersicherheitsnorm IEC 60825-1 verlangt die neue "dual-logo"-Sicherheitsnorm IEC 62471 die Einordnung von Lampen und Lampensystemen in so genannte Risikogruppen, anhand derer der Anwender den Grad der Gefährdung durch ultraviolette, sichtbare oder infrarote Strahlung abschätzen kann. Die meisten in Heimanwendungen eingesetzten Lampen werden dabei wohl der "freien Gruppe" (engl. "exempt") - ohne vernünftigerweise vorhersehbare Sicherheitsrisiken - angehören. Oder bestenfalls der Risikogruppe 1 ("geringes Risiko"), wo es bei lang andauernder Exposition in unmittelbarer Nähe zum Strahler zu photobiologischen Gefährdungen für Auge oder Haut kommen kann. Der Risikogruppe 2 ("mittleres Risiko") gehören Lampen an, die schon bei geringen Expositionsdauern eine Gefährdung darstellen. Für Netzhautgefährdungen durch Strahlung im sichtbaren Spektralbereich beträgt die maximale Expositionsdauer in diesem Fall z. B. 0,25 s, die auch für Laserklasse 2 in der Lasernorm (z. B. für Laserpointer) angesetzte Zeitspanne innerhalb derer willkürliche oder unwillkürliche Abwendungsreaktionen gegenüber "grellem" Licht stattfinden und so die Expositionsdauer begrenzen sollten. Der Risikogruppe 3 ("hohes Risiko") gehören optische Strahlungsquellen an, die schon bei kurzen Expositionsdauern eine Gefährdung darstellen können, wie z. B. bestimmte Xenon-Kurzbogen-Hochdrucklampen.

Auf Basis der Risikogruppenzuordnung kann der Anwender entscheiden, ob und welche Sicherheitsmaßnahmen notwendig sind, wie z. B. Abschirmungen, begrenzte Expositionsdauern oder Schutzbrillen. Wiederum ähnlich zur Laserbasisnorm IEC 60825-1 ist auch IEC 62471 als Basisnorm zu verstehen, die die Grundanforderungen stellt. Bei Bedarf können davon für bestimmte kritische Anwendungen (z. B. in Spielzeugen, medizinische Anwendungen) Normen mit anwendungsspezifischen Anforderungen abgeleitet werden.

Die in der Norm geforderten optischen Messungen zur Eingruppierung in die Risikogruppen können allerdings komplex werden und sind jedenfalls komplizierter als es bei den (monochromatischen) Lasern der Fall ist. Bevor der Vergleich mit den Grenzwerten (zumeist in Strahldichte oder Bestrahlungsstärke) stattfindet, müssen die einzelnen Lampenspektren z. T. mit mehreren spektralen biologischen Wirkungsfunktionen gewichtet werden, die die einzelnen Schadenswirkungen durch optische Strahlung repräsentieren. Außer der Klassifizierungsvorschrift stellt die Norm in ihrer gegenwärtigen Form keine expliziten Herstelleranforderungen. Diese werden mit einem gesonderten Projekt (vorerst für einen Technischen Bericht IEC/TR 60825-15) in der Arbeitsgruppe 9 ("Inkohärente optische Strahlung") des IEC/TC 76 entwickelt und sollen mit den genannten anwendungsbezogenen Anforderungen gegebenfalls weiter präzisiert werden.