Vereinfachte Sicherheitsbeurteilung von Leuchtdioden

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Den Blaulicht-Grenzwert in die Beleuchtungsstärke umrechnen

Das Team der Prüfstelle der Seibersdorf Laboratories hat noch ein weiteres Kriterium entwickelt, das sich auf die Beleuchtungsstärke in Lux bezieht und sich leicht messen lässt [6]. Der Blaulicht-Grenzwert als zulässige Bestrahlungsstärke des Auges ist für eine Bestrahlungsdauer von mehr als 100 s gleich 1 W/m². Für ausgedehnte Quellen, bei denen der Empfangswinkel des Messgerätes eine den Messwerte verringert, kann für eine Worst-Case-Analyse vernachlässigt werden [3].

So wie die Beleuchtungsstärke mit der Hellempfindlichkeitskurve v(λ) gewichtet wird, wird für die Blautlichtgefahr mit B(λ) gewichtet, welche das Maximum im Blauen hat. Für eine bestimmte spektrale Verteilung eines bestimmten LED-Typs gibt es ein fixes Verhältnis zwischen Beleuchtungsstärke in Lux und der Blaulicht-Bestrahlungsstärke. Dadurch lässt sich der Blaulicht-Grenzwert – für eine bestimmte spektrale Verteilung – in die Einheit Lux umrechnen. Da die Farbtemperatur eines Strahlers gut mit dem Blaulichtanteil korreliert (hohe Farbtemperatur, hoher Blauanteil) ergibt sich die Kurve wie im Diagramm gezeigt.

Die gestrichelte Kurve wurde für das berechnete Spektrum eines schwarzen Strahlers erhalten, die Symbole beziehen sich auf 100 Lampen verschiedenster Art, die in den Seibersdorf Laboratories unter Finanzierung der AUVA gemessen wurden [6].

Die zulässigen Beleuchtungsstärken einhalten

Für eine Farbtemperatur von beispielsweise 6000 K, was dem Tageslicht in der Mittagssonne entspricht, ergibt sich für Dauerexposition eine zulässige Beleuchtungsstärke von 1000 lx. Solange die Beleuchtungsstärke unter 1000 lx liegt, wird der Grenzwert für die Blaulichtgefahr von 1 W/m² auch nicht überschritten. Immer vorausgesetzt, dass man nicht länger als 100 s in die LED schaut. Wird diese Bestrahlungsstärke eingehalten, ist das Produkt bezüglich Blaulichtgefahr in der freien Gruppe der EN 62471 (RG0).

In der Tabelle ist zu erkennen, dass selbst bei extrem hohen Farbtemperaturen bis 10.000 K die zulässige Beleuchtungsstärke nicht unter 500 lx reicht. Handelt es sich um ein LED-Produkt, welches zur allgemeinen Beleuchtung verwendet wird, erfolgt die Risikogruppen-Einteilung in jenem Abstand, wo eine Beleuchtungsstärke von 500 lx vorliegt. Der RG0-Grenzwert kann deswegen nicht überschritten werden: Wird die Beleuchtungsstärke durch mehr LEDs erhöht, rückt der Prüfungsabstand entsprechend weiter weg.

Weiße LEDs sind immer in der freien Gruppe

Da für weiße LEDs die anderen Grenzwerte sicher nicht überschritten werden, kann man davon ausgehen, dass weiße LEDs für die Allgemeinbeleuchtung immer in der freien Gruppe sind. Bei weißen LEDs für Nicht-Beleuchtungsprodukte, die im Abstand von 20 cm klassifiziert werden müssen, sowie für blaue LEDs, kann diese Aussage nicht getroffen werden. Sie erreichen demnach die Klassen RG1 oder RG2.

Für blaue LEDs mit einer Peakwellenlänge zwischen 450 und 500 nm zum Beispiel kann auch eine zulässige Beleuchtungsstärke angegeben werden: Das LED-Produkt ist RG0, wenn die Beleuchtungsstärke < 27 lx ist, ansonsten RG2. Für RG3 müsste die Beleuchtungsstärke bei einem Abstand von 20 cm > 10000 lx liegen und in einer leuchtenden Fläche (Chipgröße) von nicht über 4 mm² generiert werden. Das lässt sich allerdings nicht erreichen.

Literatur

[1] Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG und deren nationale Umsetzungen z.B. GPSG in Deutschland

[2] EN 62471 Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen (2008); in Deutschland: DIN EN 62471 (VDE 0837-471) 2009

[3] E-Book Sicherheit von optischer Strahlung, Karl Schulmeister, Seibersdorf Laboratories Publishing, 2012

[4] DIN EN 62471 Beiblatt 1, deutsche Fassung von IEC TR 62471-2, Leitfaden für Herstelleranforderungen bezüglich der Strahlungssicherheit von optischen Quellen, die keine Laser sind (2010)

[5] Merkblatt M084 Sicherheitsbeurteilung IR und UV LEDs, im Druck

[6] Gefährdungsermittlung bei Beleuchtung: Lux-Grenzwerte für UV- und Sichtbare Strahlung; K Schulmeister, A Buberl, M Weber, G Vees, H Brusl, E Kitz, Tagungsbericht NIR 2011, TÜV Media, Seiten 551-572

* Dr. Karl Schulmeister ist Fachgruppenleiter der Prüfstelle Laser, LED und Lampensicherheit bei den Seibersdorf Laboratories in Österreich.

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