Messgerät zur Bewertung des - Strahlenrisikos künstlicher Strahlung
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Oktober 2009
Messgerät
zur Bewertung des
Strahlenrisikos künstlicher Strahlung
• Portables Lichtmessgerät zur Bewertung des
Risikos durch Ultraviolette und Blaue Strahlung
• Mehrkanal Messköpfe mit spektralen
Empfindlichkeiten gemäß EN 62471
• Einfache Durchführung der Messungen durch
Messung der Bestrahlungsstärke
• Erhöhte Messgenauigkeit durch Berücksichti-
gung der Strahlerspektren
• V(λ) Sensor zur Findung
des 500lx Messabstand
Copyright Gigahertz-Optik GmbH 2009
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10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Gefährdung durch künstlich erzeugte Strahlung
Die Richtlinie 2006/25/EG des europäischen Parlaments und Rat bietet Hinweise über die Mindestsicherheitsanforderungen
des Arbeitsschutzes vor der Gefahr die von künstlich erzeugter Strahlung ausgeht. Lampenhersteller, Lampengroßhändler und
auch Arbeitgeber sind damit beauftragt die Bewertung des Berufsrisikos vorzunehmen.
Die Norm DIN EN 62471 2009-02 (EN 62471 2008) welche die Sicherheit von photobiologischen Lampen und Lampensyste-
men beschreibt, ist von der CENELEC1) (Europäisches Komitee für Elektronische Normung) anerkannt und enthält sowohl
Grenzwerte als auch die Vorgehensweise bei der Vermessung von Lampen und Lampensystemen. Darin ist die Messung der
Bestrahlungsstärke im Vergleich zu der Strahldichtemessung als einfacher durchführbar beschrieben. Die Messung der Strahl-
dichte gilt allgemein als wesentlich komplexer und erfordert viel Praxis. Die Norm geht auch auf geeignete Messmittel ein. Als
Referenzgerät für die Risikobewertung werden Spektralradiometer mit Doppelmonochromatoren beschrieben. Dies vorrangig
wegen ihrer hohen Genauigkeit bei der spektralen Auflösung und Freistellung der monochromatischen Strahlung unabhängig
vom Strahlerspektrum. Um diese komplexen und teuren Messungen durchführen zu können sind Kalibrierlabore2), einige grö-
ßere Lampenhersteller, Regierung und militärische Labore mit diesen hochpräzisen Messgeräten ausgestattet. Was ist jedoch
mit den kleineren Herstellern von Leuchten und Endanwendern? Das Expertenkomitee das beim Verfassen der DIN EN 62471
involviert war, berücksichtigt diese Einschränkung und akzeptiert spektral breitbandige Lichtmessgeräte (spektral integrierend)
als alternative Messmittel.
Gigahertz-Optik GmbH ist seit 1992 Hersteller von hochwertigen integralen Photometer und Strahlungsmesser. Dazu gehören
auch Messgeräte zur Messung der Bestrahlungsstärke mit ICNIRP und ACGIH UV und Blaulichtgefährdung. Die frühen Ein-
fachsensoren wurden durch Dual– oder Multisensorenmessköpfe ersetzt, um die Messunsicherheit zu reduzieren. Um die
Vorgaben der 2006/25/EG und DIN EN 62471 umsetzen zu können, hat Gigahertz-Optik zur Bewertung des Risikos ein neues
Strahlungsmessgerät entwickelt. Die Messmethode wurde auf die einfacher durchzuführende Bestrahlungsstärkemessung
begrenzt. Dies erfüllt die Anforderungen von Lampenhändlern, Leuchtenherstellern, industriellen Sicherheitsingenieuren, Hy-
gienikern und anderen Gruppen die für diese Messaufgaben zuständig sind. Durch die Aktivitäten in der UV-Network3) für ver-
besserte Messung der UV Bestrahlungsstärke war es möglich auf eine Bibliothek von Lampendaten zuzugreifen, anhand de-
rer Korrekturen zur Verbesserung der Messgenauigkeit vorgenommen werden können.
Gigahertz-Optik GmbH
1) GENELEC Mitglieder des nationalen elektronischen Komitees sind Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland,
Finnland Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen,
Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Un-
gran, England und Zypern.
2) Das Kalibrierlabor für Messgrößen der optische Strahlung von Gigahertz-Optik ist DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert für spekt-
rale Empfindlichkeit und spektrale Bestrahlungsstärke (DKD-K-10601-03 seit 1993-06-22) und ist eines der wenigen weltweit
akkreditierten Laboren von industriellen Anbietern.
3) UV-Network ISSN 1456-2537 UVNEWS der offizielle Newsletter zur Messung ultravioletter Strahlung Issue6 /November 2000
Seiten A-10f
Inhaltsverzeichnis Seite
Grundlagen der Lichtmessung - Tutorials - 2-3
Grundlagen der Lichtmessung - Bestrahlungsstärke und Leuchtdichte - 4-6
Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung - Grenzwerte - 7
Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung - Spektrale Empfindlichkeitsfunktionen - 8
Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung - Bestimmung des Sichtfeldes - 9
X13 Optometer 10
XD-45-HUV Messkopf zur Messung der Gefährdung durch UV Strahlung 11
XD-45-HB Messkopf zur Messung der Gefährdung durch Blaulicht 12
Praktische Beispiele zur Bewertung des Risikos 13 - 15
Lichtquellenbibliothek 16 - 19
Gigahertz-Optik ist das Recht vorbehalten, jederzeit und ohne Ankündigung, Veränderungen wegen Produktänderung oder Überarbeitung
angewendeter Standards vorzunehmen.
Seite 2 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Lichtmessung
Licht, der sichtbare Bereich des elektromagnetischen Strah-
100nm
400nm
800nm
lungsspektrums, ist das Medium durch das der Mensch den
1mm
größten Teil der Umgebung wahrnimmt. Die Evolution hat
das menschliche Auge zu einem filigranen Sensor für sicht-
bares Licht weiterentwickelt. Die Verbindung zwischen dem
Orange ~590-630nm
menschlichen Auge und Kortex, einem großen Teil des Ge-
UV-C (100 - 280nm)
UV-B (280 - 315nm)
UV-A (315 - 400nm)
Violett~400-450nm
IR-C 3.0µm - 1mm
Gelb ~560-590nm
Blau ~450-490nm
Rot ~630-700nm
IR-A 0.8 - 1.4µm
IR-B 1.4 - 3.0µm
Grün ~490-560
hirns, stellt die neuesten Entwicklungen der Bildverarbeitung
und Bildmustererkennung in den Schatten. Tatsächlich wird
der größte Teil von externen Reizen die an das Gehirn gelei-
tet werden, visuell wahrgenommen.
Photometrie beinhaltet die Messung der Energie des sicht-
baren Lichtspektrums. Das menschliche Auge nimmt die
unterschiedlichen Wellenlängen des Lichtes als unterschied-
Ultraviolett- Sichtbare Infrarot-
Strahlung liche Farben wahr, wenn diese im Bereich von 400nm -
Strahlung Strahlung
800nm (1 nm = 1 Nanometer = 10-9 m) liegen. Außerhalb
Optisches Strahlungsspektrum dieses Bereiches ist das menschliche Auge unempfindlich
für elektromagnetische Strahlung. Deshalb haben wir keine
Wahrnehmung von ultravioletter (UV, unterhalb von 400nm)
und infraroter (IR, oberhalb 800 nm) Strahlung.
1
Relative Spektrale Empfindlichkeit
—— CIE Radiometrie deckt den gesamten spektralen Bereich der
0,8 - - - - f1 = 2.9% optischen Strahlung ab. Der Begriff Licht wird oft fälschlicher
Weise für den nichtsichtbaren Strahlungsbereich verwendet.
Optische Strahlung ist eine physikalische Messgröße und
0,6
wird ohne Gewichtungsfunktion gemessen. CIE und DIN
unterteilen die Strahlung in spektrale Bereiche, wie z.B. UV-
0,4 A, UV-C, IR-A. Die Messung von optischer Strahlung mit
Gewichtungsfunktionen wie z.B. Risikobewertung für Haut
0,2 und Auge sind effektive radiometrische Messungen. Die
Messgröße mit ihrem Index weist auf die aktinische Funktion
0 hin und muss daher unbedingt mit dem Messwert angege-
380 430 480 530 580 630 680 730 780 ben werden..
Wavelength
Wellenlänge [ nm
[ nm ] ] Lichtmessgeräte für photometrische Messungen müssen
eine spektrale Empfindlichkeit entsprechend der des
CIE spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges V(λ)
menschlichen Auges besitzen. Typischerweise entspricht
Verglichen zu einem photometrischen Messkopf mit sehr gut
dies dem Tageslicht angepassten Auges V(λ). Die Vorgaben
Anpassung λ = 380 -780nm
der Anpassung die durch CIE und DIN spezifiziert sind, sind
die Schlüsselparameter für die Spezifikation von Photome-
tern. Kalibrierungen die nicht mit einer Wolfram-Lampe
10 durchgeführt werden, führen zu Abweichungen bei der An-
passung und stellen die Hauptquelle für Unsicherheiten bei
Relative Spektrale Empfindlichkeit
1 Messungen dar.
0,1
Lichtmessgeräte zur Messung von radiometrischen Ab-
solutwerten müssen eine Wellenlänge unabhängige Emp-
findlichkeit in einem spezifizierten Spektrumsbereich besit-
0,01
zen. Die Spektrale Fehlanpassung ist eine Ursache für
Messunsicherheiten. Diese kann jedoch reduziert werden,
0,001 wenn das Emissionsspektrum der Lichtquelle bekannt ist.
0,0001 Lichtmessgeräte für Messungen der effektiven photo-
biologischen Größe unter dem Aspekt des Risikos oder
0,00001
Therapie muss zum Beispiel eine spektrale Empfindlichkeit
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 gemäß dem spezifischen photobiologischen Prozess besit-
Wavelength [ nm ] zen. Die Spektrale Fehlanpassung ist eine Ursache für
Wellenlänge [ nm ] Messunsicherheiten. Diese kann reduziert werden, wenn
das Emissionsspektrum der Lichtquelle bekannt ist.
EN 62471 UV and Blue Actinic Sensitivity
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10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Lichtmessung
Strahlungsfluss Φe stellt die radiometrische Basisgröße
dar und beschreibt die gesamte elektromagnetische Aus-
strahlung die von einer Lichtquelle abgestrahlt wird. Der
Lichtstrom Φv ist der photometrische Gegenpart zum Strah-
lungsfluss. Die Einheit des Strahlungsflusses ist Watt [W].
Strahlstärke Ie beschreibt den Strahlungsfluss einer Licht-
quelle in einer bestimmten Richtung. Der Strahlungsfluss
(differenziell) dΦe in Richtung des Elementes des
(differenziellen) Raumwinkels dΩ wird ausgedrückt durch:
dΦe = Ie ∙ dΩ und daraus Φ e = ∫I
4π
e dΩ
Die Einheit der Strahlstärke ist Watt pro Steradian [W/sr].
Strahlungsfluss Φe einer Lichtquelle ist definiert als dessen
gesamte emittierte optische Strahlung Strahldichte Lv und das photometrische Equivalent Leucht-
dichte Le sind Messgrößen die in Anwendungen benutzt
werden, bei denen die Helligkeit einer Objektoberfläche be-
stimmt werden muss. Die Leuchtdichte kann durch Trans-
mission (Fenster), Reflexion (Wände) oder durch Eigen-
strahler (Monitore) beeinflusst werden.
dΩ1 [ sr ] Genauer, der (differenzielle) emittierte Strahlungsfluss dΦe
der von einer (differenzierten) Fläche dA in die Richtung des
dΦ (differentiellen) Raumwinkels dΩ abgestrahlt wird, wird
Ie = e
dΩ durch den Ausdruck dΦe = Le cos(θ) ∙ dA ∙ dΩ mit θ der den
1
Winkel zwischen der Richtung des Raumwinkels dΩ und der
Normalen der emittierenden oder reflektierenden Fläche dA
Strahlstärke ist gerichtete Fluss beschrieben.
Die Einheit der Strahldichte ist W/(m²sr). Die Strahldichte
wird bei einer Referenzebene innerhalb des gesamten Licht-
dA1 = Senderfläche emittierenden Fläche gemessen. Geht man von einer ein-
heitlichen Abstrahlung aus, so kann die Strahldichtemes-
sung an jeder beliebigen Stelle innerhalb der Abstrahlungs-
dΩ [ sr ] fläche stattfinden. In Fällen von uneinheitlichen Strahlern
muss die Strahldichtemessung an diversen Punkten im
Raum durchgeführt werden um das ungleichmäßige Profil zu
erhalten. Durch Mehrfachmessung an mehreren Positionen
kann der Strahldichte-Mittelwert mit Minimal- und Maximal-
d 2Φ e
Le = werten bestimmt werden.
dA 1 ⋅ d Ω 1
Bestrahlungsstärke Ee und das photometrische Equivalent
Beleuchtungsstärke Ev sind die geläufigsten Messgrößen die
Strahldichte bei Lichtmessungen verwendet werden. Diese geben an,
wie viel Strahlung auf eine Fläche trifft, z.B. auf einen
Schreibtisch, Boden, und genauso auf die menschliche Haut
und das Auge. Bestrahlungsstärke beschreibt den Strah-
lungsfluss pro Fläche der an einer bestimmten Position einer
bestrahlten Fläche auftrifft. Im Detail wird der (differenzielle)
dA2 = Empfängerfläche
Strahlungsfluss dΦe der (differentiellen) Fläche dA beschrie-
ben durch dΦe = Ee ∙ dA. Generell kann die bestrahlte Flä-
che in jedem Winkel gegenüber der Abstrahlrichtung positio-
niert werden. Die Bestrahlungsstärke auf einer Fläche mit
dΦ e beliebiger Ausrichtung ist verwandt mit der Bestrahlungs-
Ee =
dA 2 stärke Ee,normal, einer Fläche die senkrecht zu der Strahlrich-
t ung ausgeri cht et i st, beschri eben durch
Ee = Ee,normal cos(ϑ) mit ϑ, dem Winkel zwischen dem Strahl
Bestrahlung definiert den Strahlungsfluss dΦe der Normalen der bestrahlten Fläche. Die Einheit der Be-
pro Fläche dA. strahlungsstärke ist Watt pro Fläche [W/m²].Seite 4 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Lichtmessung
Die Messung der Bestrahlungsstärke und Strahldichte
werden für die Bewertung der Gefährdung benötigt.
Deshalb sind diese in den folgenden Seiten näher be-
schrieben:
Referenzebene
Messung der Bestrahlungsstärke:
Beleuchtungsbedingungen:
Bestrahlungsstärke ist der Strahlungsfluss der auf eine
1. Bild 1 zeigt quasiparallele Strahlung, welches durch ei-
Fläche trifft
nen ausreichenden Abstand zur Referenzebene erzeugt
werden kann oder durch eine stark kollimierte Strah-
Strahlugsfluss, Φ lungsquelle: Sind diese Anforderungen erfüllt kann die
Strahlungsquelle Bestrahlungsstärke mit einem flachen Messkopf mit en-
gen bzw. weiten Sichtfeld (F.O.V.) oder Kosinus-
Streuscheibe gemessen werden. Dazu muss die Mess-
fläche senkrecht zu der einfallenden Strahlung ausge-
Bild 1 richtet sein.
2. Bild 2 zeigt diffuse Beleuchtung die durch mehrere
gleichartige oder unterschiedliche Strahlungsquellen
erzeugt wird. Zur Messung wird ein flacher Messkopf mit
korrigierten Kosinusblickfeld (F.O.V.) benötigt. Bei senk-
recht einfallender Strahlung wird der Wert mit eins, und
Messkopf Flux / m², E bei 90° Einfallwinkel mit Null bewertet.
Bestrahlungsstärkemessung einer einzelnen
Strahlungsquelle Die Bestrahlungsstärke wird mit einer Referenzfläche inner-
halb der bestrahlten Fläche gemessen. Geht man von einer
gleichmäßigen Bestrahlung aus, kann die Messung an je-
dem beliebigen Punkt der bestrahlten Fläche durchgeführt
werden. Wird eine ungleichmäßige Strahlungsverteilung
gemessen, erfordert dies mehrere Messungen an unter-
schiedlichen Orten um das ungleichmäßige Profil zu erhal-
ten. Durch Mehrfachmessung an mehreren Positionen kann
Bild 2 der Bestrahlungsstärke-Mittelwert mit Minimal- und Maximal-
werten bestimmt werden.
Unter dem Aspekt der Gefährdung wird die Messung der
Messkopf mit Kosinus- Bestrahlungsstärke zur Einhaltung der Grenzwerte von Haut
Blickfeld F.O.V. und Augen verwendet. Für die Gefährdung der Augen ist die
Bestrahlungsstärke nur dann anzuwenden, wenn die Strah-
Strahlugsfluss, Φ Strahlugsfluss, Φ lung nicht auf der Retina abgebildet - fokussiert - wird, das
gilt für sehr große Strahlungsquellen und Strahlung die nicht
θ von der Pupille durchgelassen wird.
Bei Anwendungen zur Messung der Bestrahlungsstärke
werden Messköpfe mit Kosinus-Korrigierten Blickfeld ver-
wendet.
Aus mehreren Gründen, welche die Physiologie des
menschlichen Auges einschließt, sind alle Gefährdungs-
Fläche, A Fläche, A´ = A/cos θ grenzwerte für UV-Strahler auf 80 Grad (1.4 Bogenmaß)
Abstrahlwinkel begrenzt. Sollten Strahlungsquellen vermes-
Bestrahlungsstärke = Φ/A Bestrahlungsstärke = Φ/A sen werden die einen Abstrahlwinkel mehr als 80 Grad auf-
Kosinussatz: weisen, muss ein Messkopf verwendet werden, dessen
Mit zunehmendem Winkel nimmt die Bestrahlungsstärke ab Sichtfeld auf 80 Grad begrenzt ist.
Messung der Bestrahlungsstärke mehrerer unterschiedli-
chen StrahlungsquellenSeite 5 von 19
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Grundlagen der Lichtmessung
Messung der Strahldichte mit
Linsenmesskopf:
Die Messung der Strahldichte zur Bestimmung der von
künstlichen Lichtquellen ausgehenden Gefährdung ist immer
dann anzuwenden, wenn es sich um großflächige Strah-
lungsquellen handelt, die im sichtbaren Wellenlängenbereich
emittieren. Darum sind Strahldichtemessungen auf Messun-
Referenzebene
gen der Blaulicht und thermischen Gefährdung der Retina
beschränkt.
Durch diese strikte Beschränkung wird die Strahldichte von
Strahldichte ist die Messung der Strahlungsflussdichte pro einem definiertem Bereich der Strahlungsquelle mit einer
Raumwinkelfläche Eingangsoptik gemessen. Bei Anwendungen bei denen die
Strahldichte gemessen wird, werden Messköpfe mit einem
Linsensystem und speziellen Sichtfeld eingesetzt. Das
kleinste Bild, das durch das Auge auf der Retina abgebildet
Strahlungsquelle werden kann, hat eine maximale Raumwinkelausdehnung
Linse
von 1.7mrad. Durch die zeitliche Exposition vergrößert sich
Messfläche, A dieser Wert auf maximal 100mrad. Dies kommt durch die
zufällige Bewegung des Auges. Dieses Phänomen ist in den
Vorgaben der Gefährdungsmessungen enthalten. Diese
Leistung beinhalten, dass das Sichtfeld für die Exposition des Auges
Φe (der Raumwinkel der vom Messkopf gesehen wird) und nicht
die Ausdehnung der Strahlungsquelle bei Strahldichtemes-
sungen relevant ist.
Raumwinkel, Ω
Strahldichtemessungen mit einem Linsensystem sind wegen
der Messkopfeinrichtung und der Fokussierung nicht einfach
zu handhaben. Deshalb sind auf den folgenden Seiten ver-
Leuchtdichte der Strahlungsquelle, einfachte Strahldichtemessungen beschrieben.
Leistung pro Bezugsfläche, pro emittierten RaumwinkelSeite 6 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Strahlungsmessung
Strahldichtemessung mit Blende:
Messungen der Strahldichte mit einem Linsensystem sind
mit dem Risiko verbunden, dass der Messkopf fehlpositio-
niert und der Fokus falsch eingestellt wird. Der präzise Um-
gang mit Strahldichtemessgeräten bedarf ausreichender
Strahlungsquelle Übung und Erfahrung mit dem Messgerät. Auch sind die
Kosten für ein Strahldichtemessgerät wegen der komplexen
r Optikeinrichtung viel höher gegenüber eines Bestrahlungs-
stärke-Messgerätes. Das Ziel eines Gefährdungsmessgerä-
γ αeff tes ist es, die potentielle Gefährdung optischer Strahlung zu
bemessen um Schädigungen zu vermeiden. Dies bietet Frei-
heiten bei der Durchführung von Strahlungsmessungen die
D nur an die CIE spezifizierten Messmethoden angenähert
sein muss. Dies ist in der Norm EN 62471 dokumentiert.
θ=0
D = Durchmesser des Die Messung der Strahldichte ist im Grunde eine Messung
Bestrahlungsstärke der Bestrahlungsstärke mit einem genau definierten Sicht-
Messkopfes feld, dessen Wert durch den Sichtwinkel geteilt wird, um die
F Strahldichte zu erhalten. Durch den Einsatz einer Blende an
der Strahlungsquelle, kann das Sichtfeld eines Strahldichte-
Blende messgerätes simuliert werden. Der frei wählbare Durchmes-
ser der Blende F und die Entfernung zum Messkopf des
Bestrahlungsstärke-Messgerätes r bestimmt das Sichtfeld.
γ = F / r
Um ein genau definiertes Sichtfeld zu erhalten muss die
Entfernung zwischen Blende und Strahlungsquelle gering
Strahldichtemessung mit Blende gehalten werden
Bei der Messung der Bestrahlungsstärke ist für die Berech-
nung der Strahldichte der Durchmesser der Blende durch
die Beziehung definiert:
γ = α eff
Messung der Strahldichte mit berechne-
Entfernung
ten Sichtfeld (F.O.V.):
θ=0 Um die Grenzwerte der Strahldichte zu bestimmen, ist bei
der Berechnung die Dimensionen der Strahlungsquelle und
die Entfernung nötig.
Bestrahlungsstärke α wird aus der gemittelten Größe der Strahlungs-
Messkopf quelle berechnet
Ω wird aus der Fläche der Strahlungsquelle bestimmt
Strahlungsquelle
Bestimmung der StrahldichteSeite 7 von 19
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Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung
Risiko Gefahr für λ Bereich Einheit Die Kennzeichnung CE weißt in der europäischen Union
(nm) auf ein sicherheitsgeprüftes Gerät hin. Diese Kennzeichnung
UV-A,B,C Auge & 200-400 Bestrahlungsstärke IC-
beweist, dass Hersteller und Importeure die entsprechenden
Haut NIRP gewichtet EU Richtlinien einhalten. Die technischen Anforderungen für
diese Richtlinien sind in der Fassung für den Bereich von
UV-A Auge 315-400 Bestrahlungsstärke
Gesundheit und Sicherheit (EHSRs) zusammengefasst. Das
Blaulicht Auge 300-700 Strahldichte für große europäische Komitee für elektrotechnische Normung
Quellen, B(λ) gewichtet (CELENEC) entwirft wichtige Standards, die oft auf den Ver-
Blaulicht Auge 300-700 Bestrahlungsstärke für
öffentlichungen der internationalen elektrotechnischen Kom-
kleine Quellen, B(λ) ge- mission (IEC) basieren. Diese Richtlinien sind für die EU
wichtet Mitglieds Staaten verbindlich, auch wenn sie durch die je-
Netzhaut thermisch Auge 380-1400 Strahldichte, gewichtet weiligen Mitgliedsländer veröffentlicht werden. Diese Stan-
dards sind nicht verpflichtend, geben aber eine Richtlinie an
Netzhaut thermisch Auge 780-1400 Strahldichte, gewichtet den Arbeitsschutz. Das Thema Strahlungssicherheit wird in
(geringer visueller Reiz)
der Richtlinie 2006/25/EC behandelt und wurde in dem Jour-
IR Strahlung Auge 780-3000 Bestrahlungsstärke nal der EU am 27.April 2006 veröffentlicht. Die Richtlinie soll
am 27. April 2010 gesetzlich vorgeschrieben werden. Das
IR Strahlung Auge 380-3000 Bestrahlungsstärke Ziel dieser Vorgaben ist es, Arbeitnehmer am Arbeitsplatz
vor einer Schädigung durch Überschreiten der Grenzwerte
EN 62471:2009 Spezifizierte Messwerte der Haut und des Auges durch künstlich erzeugte Strahlung
zu schützen. Die Verantwortung, ihre Angestellten vor Ge-
Risiko λ Be- Exposition [s] Blende Grenz- fahren effektiv zu schützen, liegt beim Arbeitgeber. Die Me-
reich nm wert als thode zur Ermittlung der Expositionswerte sollte den Stan-
konst.
E
dards der IEC/CEI für künstliche erzeugte Strahlung EN
62471 folgen. Innerhalb Europa sind die Grenzwerte in der
nm s Rad (deg) W · m-2 Richtlinie 2006/25/EG festgelegt und sollten anstatt der IEC
Aktinisches 200-400 1000 10 muss wie empfohlen durch die Messgröße erfolgen. Auf die
B(λ) kleine 300-700 ≤ 100 100 1.0 der Strahldichte wird ebenfalls eingegangen wie auch die
F.O.V. rad L kont. Betrachtungsweise der Messungen, die die biophysikali-
W · m-2 · schen Tatsachen berücksichtigen. Zu beachten ist, dass die
sr-1 grundsätzlichen Gesetze der Strahlungsmessung nicht im-
B(λ) Auge 300-700 0.25 - 10 0.011· √(t/10) 106/t mer eingehalten werden!
10 - 100 0.011 106/t
100 - 10000 0.001 1· √t 106/t Die Klassifizierung der Strahlungsquellen ist ein Teil der
≥ 10000 0.1 100
EN 62471. Dies gewährleistet Risikogruppen und Abstände
EN 62471:2009 Grenzwerte für Haut, Hornhaut und Retina zu definieren bei denen photobiologische Gefährdungen von
Strahlungsquellen ausgehen. Wegen unterschiedlicher Risi-
koaspekte ist ein Klassifizierungsschema bereitgestellt:
Risiko Symbol Emissionsgrenzwerte Einheit
• Für Strahlungsquellen die für den Allgemeingebrauch
Risikofrei Geringes Mittleres
Risiko Risiko bestimmt sind, sollen die Gefahrenwerte in E oder L bei
einem Abstand (nicht kleiner 200mm) mit einer Bestrah-
Aktinisches Es 0.001 0.003 0.03 W · m-2
UV
lungsstärke von 500lx bestimmt werden.
• Für alle anderen Strahlungsquellen, auch gepulste Lam-
UV-A EUVA 10 33 100 W · m-2 pen, sind die Gefahrenwerte bei einem Abstand von
B(λ) kleine B(λ) 1.0 *) 1.0 400 W · m-2 200mm bestimmt werden.
Quelle
B(λ) B(λ) 100 10 000 4 000 000 W·m-2·sr-1 Dieses Schema könnte auch für andere Leuchten oder Sys-
teme verwendbar sein. Bei Quellen für den Allgemein-
• *) Eine kleine Quelle wird definiert als eine Quelle mit einer Winkelausdehnung αSeite 8 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung
Relative Spektrale Empfindlich-
10
UV-C UV-B UV-A Messungen der Risikostrahlung sind Messungen der Strah-
lungsemission von Quellen zur Zuordnung der Grenzwerte
1
die in EN 62471 festgelegt sind. Um Vergleiche gewährleis-
ten zu können, müssen die Messungen in den speziellen
0,1
Messgrößen innerhalb des Wellenlängenbereiches und der
speziellen Wichtungsfunktion durchgeführt werden. Für UV-
0,01 und Blaulicht-Risikomessungen werden zwei unterschiedli-
che Messgrößen und drei verschiedene spektrale Wich-
0,001 tungsfunktionen empfohlen.
0,0001 Spektrale Empfindlichkeitsfunktionen
(DIN EN 62471:2009-02 und EN 62471:2008):
0,00001
SUV(λ) repräsentiert die spektrale Wichtungsfunktion für akti-
200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
nische UV-Strahlungsmessungen. In anderen Standards
Wavelength [ nm ]
Wellenlänge [ nm ] und int. Vorgaben ist dies auch als ACGIH und später als
ICNIRP spektrale Effektivitätsfunktion bekannt. Die Grenz-
SUV(λ) für Haut und Auge werte sind auf ungeschützte Haut und Auge für 8 Stunden
Exposition für die Bestrahlungsstärke spezifiziert. Eine Be-
strahlung von mehr als 8 Stunden muss nicht beachtet wer-
den. Der Grenzwert beträgt 30 J·m-2 .
1
Relative Spektrale Empfindlich-
UV-A315-400nm ist für die Messung der UV-Gefährdung spezifi-
ziert. Der Grenzwerte sind spezifiziert für das ungeschützte
0,8
Auge bei einer Exposition von weniger als 1000s und beträgt
10000 J·m-2. Bei einer Bestrahlung länger als 1000s muss
0,6 die Bestrahlungsstärke EUVA unter 10 W·m -2 liegen.
0,4 B(λ) repräsentiert die aktinische spektrale Funktion für die
Schädigung der Retina, die bei Messungen zur Gefährdung
durch Blaulicht zur Anwendung kommen. Die Grenzwerte
0,2
sind in unterschiedlicher Art und Weise für große oder kleine
Strahlungsquellen spezifiziert. Bei kleinen Strahlungsquellen
0 muss die aktinische Bestrahlungsstärke gemessen, bei gro-
200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
ßen Quellen die aktinische Strahlstärke gemessen werden.
Wavelength [[ nm
Wellenlänge nm ] ] Die Grenzwerte sind in der Tabelle auf Seite 7 zu sehen.
Vorbereitungen für eine Messung der
UV-A315-400nm für Auge Strahlungsgefährdung:
Bevor eine Messung durchgeführt wird, müssen Entschei-
10 dungen für die Klassifizierung der Strahlungsquelle getroffen
BUV-A BVIS BRot werden. Dies schließt technische Aspekte ein, z.B. Quelle
hat keine UV Emission, Quelle hat keine IR-Strahlung, Quel-
1
Relative Spektrale Empfindlich-
le ist für den Allgemeingebrauch (GLP) oder andere Anwen-
dungen gedacht. Diese Klassifizierung gibt den notwendigen
0,1 Messbereich und die Messstrategie vor.
Das Emissionsspektrum der Quelle gibt vor ob eine Mes-
0,01 sung der UV- oder Blaulicht-Gefährdung oder beides ge-
messen werden muss. Für GPL Quellen wird empfohlen in
einem Abstand zu messen, in dem die Beleuchtungsstärke
0,001
500lx beträgt. In der Praxis kann der Abstand mehrere Meter
betragen. In allen anderen Fällen soll die Messung in einem
0,0001 Abstand von 200mm durchgeführt werden.
300 350 400 450 500 550 600 650 700 Die Bestimmung des Sichtfeldes und des Sichtfeldes in Ab-
Wavelength [ nm ] hängigkeit des Blendendurchmessers zur Messung der
Wellenlänge [ nm ] Strahldichte, ist auf den folgenden Seiten beschrieben.
B(λ) für RetinaSeite 9 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung
Bestimmung des Sichtfeldes bei
0,12 Strahldichtemessungen:
0,1 Das kleinste Bild, das durch das Auge auf der Retina abge-
bildet werden kann, hat eine maximale Raumwinkelausdeh-
(rad)
0,08
F.O.V. (rad)
nung von 1.7mrad. Durch die zeitliche Exposition vergrößert
0,06 sich dieser Wert auf maximal 100mrad. Dies kommt durch
F.O.V.
die zufällige Bewegung des Auges. Dieses Phänomen ist in
0,04
den Vorgaben der Gefährdungsmessungen enthalten. Diese
0,02 beinhalten, dass das Sichtfeld für die Exposition des Auges
und nicht die Ausdehnung der Strahlungsquelle bei Strahl-
0 dichtemessungen relevant ist.
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
time
Zeit [ s ](s)
F.O.V. 0,25-10s F.O.V. 10-100s
F.O.V. 100-10000s F.O.V. >=10000s
F.O.V. als Funktion der Expositionszeit
Berechnung des Blendendurchmessers bei Messungen
22 der Strahldichte:
20
Die Messung der Strahldichte ist im Grunde eine Messung
aperture (mm)[ mm ]
18
der Bestrahlungsstärke mit einem genau definierten Sicht-
16 feld, dessen Wert durch den Sichtwinkel geteilt wird. Durch
Blendendurchmesser
14 den Einsatz einer Blende and der Strahlungsquelle, kann
12 das Sichtfeld eines Strahldichtemessgerätes simuliert wer-
10 den. Der frei wählbare Durchmesser der Blende F und die
8 Entfernung zum Messkopf des Bestrahlungsstärke-
6 Messgerätes r bestimmt das Sichtfeld.
4 γ = F / r
2
0 Um ein genau definiertes Sichtfeld zu erhalten muss die
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
Entfernung zwischen Blende und Strahlungsquelle gering
gehalten werden
Zeit [time
s ] (s)
Bei der Bestrahlungsstärkemessung ist die Berechnung der
Blendendurchmesser als Funktion der Expositionszeit Strahldichte der Durchmesser der Blende definiert durch die
r = 200 mm Beziehung:
γ = α effSeite 10 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
X13 Optometer
Um Gefährdungsmessungen durch Licht im ultravioletten,
blauen und sichtbaren Bereich durchführen zu können, bie-
tet Gigahertz-Optik verschiedene Messköpfe mit mehreren
Sensoren an. Das Optometer von Gigahertz-Optik X13
XD-45-HUV (X-Eins-Drei) wurde für das Auslesen dieser Messköpfe mit
XD-45-HB mehreren Sensoren entwickelt. Das X13 Optometer zeichnet
sich durch folgende Eigenschaften aus:
• Vier Kanal Elektronik
• Großer dynamischer Verstärkungsbereich
Messkopf Auswahl (200pA-200µA )
• Geringes Rauschen (0.1pA Auflösung)
• Automatische Wahl des Messbereichs
Average
• Bereichspezifische Verstärkungskalibrierung mit
LED white DKD Rückführbarkeit
• Vierzeiliges alphanumerisches Display
Xenon Low Pressure • Leistungsfähiger Mikroprozessor
CFL Daylight • Großer Datenspeicher
• Ergonomisch geformtes Handmessgerät
Auswahl der Lichtquelle • Stromversorgung durch Batterie oder USB
• USB Schnittstelle
SU nnnn W/m2
Kurzanleitung:
UVA nnnn W/m2 Das 2001 von Gigahertz-
Optik Entwickelte X1
Nach dem Anschalten gelangt man durch das Drücken der
Messgerät, ist eines der
menu Taste in das Hauptmenü. Der Modelltyp des Messkop-
S: Xe Low Pressure kleinsten Messgeräte,
fes ist abhängig, ob UV oder blaues Licht auf eine Gefähr-
das auf dem Markt ver-
dung hin vermessen werden soll. Die Messkopfspezifischen
Anzeige der UV-Gefährdung fügbar ist. Das X1 ist ein
Kalibrierdaten werden mit der enter Taste aktiviert. Die An-
Mehrkanalmessgerät mit
zeige stellt sich automatisch auf die entsprechende Mess-
einem ergonomisch ge-
größe um. Sind die Lampeneigenschaften nicht bekannt,
B nnnn W/m2 formten Gehäuse.
wird ein gemittelter Kalibrierwert verwendet. Eine Unsicher-
Die einfache Bedienung
E nnnn lx heit die vom Emissionsspektrum der Lampe verursacht wird,
und die geringen Kosten
ist in die Messunsicherheit berücksichtigt. Kann eine Licht-
Machen es zu dem Ba-
quelle unbestritten zugeordnet werden, kann der entspre-
sisgerät bei Gigahertz-
chende Kalibrierfaktor aus einer Bibliothek im Messgerät
S: CFL Daylight Optik und vielen anderen
aufgerufen werden. Auf diese Weise können die Messunsi-
OEM Messapplikationen.
cherheiten minimiert werden. Das Messgerät ist nach diesen
Anzeige der Gefährdung
Einstellungen bereit um Messungen durchzuführen.
durch blaues Licht
Spezifikationen:
Messkopf Eingang Strom zu Spannung Verstärkungswandler plus x10 Spannungsverstärkung. Sieben Dekaden Verstärkung in Schrit-
ten 200.0pA bis 200µA. Automatikmodus des Verstärkungsbereichs. 12 Bit ADC (bis zu 14 Bit im speziellen Modus)
Signalverarbeitung A/D Wandler mit 1ms Zeitkonstante. Bis zu 1s lange Integrationszeit mit Mehrfachmessung und Mittelwertsbildung.
Frequenzbereich Signalverarbeitung von 0.166 Hz (bei 1s Integrationszeit) bis >300 MHz
Messkopfanschluss 9 Pin MDSM9-Anschluss (Type -4)
Parameter Einstellungen Menüorientiert. Erhaltung der letzten Einstellungen. Drei Funktionstasten
Display 14.3 x 35.8mm, 97x32 Pixel LCD Display mit vier Spalten, jede mit 14 Zeichen. LED Hintergrundbeleuchtung
USB Anschluss USB HID, USB DLL wird auf CD mitgeliefert
Betriebstemperatur 10 to 40 °C (75 % rel. Luftfeuchtigkeit, keine Kondensierung). Lagerungstemperatur: 0 to 50°C
Größe/Gewicht 145 x 63 x 30 mm / 150 g
Stromversorgung 2 x AA Batterien (2.2 bis 3.2 V); bei USB Betrieb, Versorgung über SchnittstelleSeite 11 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
XD-45-HUV UV-Gefährdung Messkopf
Der Bestrahlungsstärkemesskopf XD-45-HUV ist entwickelt
worden, um die Gefährdung von künstlich erzeugter Strah-
lung zu messen. Das einzigartige Design mit drei Sensoren
erfüllt die Anforderungen für die Bewertung der Gefährdung
von Haut und Auge.
Die spektrale Empfindlichkeit der ICNIRP erfordert für die
Messung der Gefährdung der Haut und Auge den Gebrauch
von zwei Sensoren mit Filtern. Dies verhindert das typische
Übersprechen und der begrenzten Empfindlichkeit zwischen
dem UV-A, UV-B und UV-C Bereich die bei einem Einzel-
sensor üblich sind. Ein UV-A Sensor für die Feststellung der
Gefährdung des Auges durch UV-A315-400nm ist mit integriert.
Alle drei Sensoren sind hinter der 20mm Streuscheibe mit
Kosinusblickfeld positioniert. Für die Messung für Augenab-
hängige Bestrahlungsstärke wird ein Frontadapter angebo-
ten, der das Sichtfeld auf 80 Grad begrenzt.
Die Kalibrierung der Messköpfe für ICNIRP (W/m²) und UV-
XD-45-UVH Messkopf mit 80° FOV Adapter A (W/m²) wird im Kalibrierlabor für optische Messgrößen der
Gigahertz-Optik GmbH durchgeführt. Für alle kalibrierten
Messköpfe von Gigahertz-Optik sind sowohl die Empfindlich-
keiten, als auch die relative spektrale Empfindlichkeit verfüg-
1 bar. Mit diesen Daten ist es möglich die Messunsicherheiten,
Relative Spektrale Empfindlichkeit
die aus den unterschiedlichen Emissionsspektren verschie-
0,1
dener Lichtquellen resultierenden zu minimieren. Das
0,01 schließt sowohl eine große Zahl der Lampen mit starker UV
Strahlung, als auch UV LED´s ein. Bei Messungen bei de-
0,001
nen der Typ der Lichtquelle bekannt ist, werden Lichtquel-
0,0001 lenspezifische Korrekturfaktoren angeboten die die Messun-
sicherheiten verbessern.
0,00001
0,000001
Spezifikationen:
0,0000001
200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
SUV(λ) Messbereich der effektiven Bestrahlungsstärke :
0.5mW/m² bis 10W/m² (max. Auflösung 0.05mW/m²)
Wellenlänge [ nm ]
SUV(λ) EN62471 Spektrum SUV(200-320nm) effektiver Messbereich der Zelle:
UV-CB und UV-A spektrale Sensor Empfindlichkeit 0.5mW/m² bis 10000W/m² (max. Auflösung 0.05µW/m²)
SUV(320-400nm) effektiver Messbereich der Zelle:
0.5µW/m² bis 10W/m² (max. Auflösung 0.05µW/m²)
1
Relative Spektrale Empfindlichkeit
0,8
UV-A315-400nm Messbereich der Bestrahlungsstärke: :
0,6
0.2mW/m² bis 10000W/m² (max. Auflösung 0,02mW/m²)
Hinweise:
0,4
• Spezifikation mit dem X1_3 Messgerät
0,2
• Die maximal messbare Bestrahlungsstärke kann durch
Wärmeeinfluss bei der gemessenen Strahlung beein-
0 trächtigt werden
305 315 325 335 345 355 365 375 385 395 405
Wellenlänge [ nm ]
UV-A EN62471 Spektrum
UV-A spektrale Antwort des SensorsSeite 12 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
XD-45-HB Messkopf zur Messung der Gefährdung durch Blaulicht
Der Messkopf XD-45-HB ist speziell zur Messung der Blau-
lichtgefährdung von künstlich erzeugter Strahlung entwickelt
worden. Das einzigartige Design mit vier Sensoren erfüllt die
Anforderungen für die Gefährdungsmessung des Auges.
Die spektrale Empfindlichkeit zur Bewertung der Gefährdung
des Auges durch blaues Licht wird durch drei Sensoren mit
Filtern nachempfunden. Sie decken die spektralen Bereiche
BLAUUA300-400, BLAU400-600 und BLAURED600-700 ab. Der Mess-
kopf entspricht der EN 62471 B(λ) Vorgabe und ist geeignet
für die Messung aller Lichtquellen die UV-A und tief rote
Anteile besitzen. Ein V(λ) Sensor zur Messung der Beleuch-
tungsstärke in lx ist in den Messkopf integriert. Dies dient
dazu den Referenzabstand bei 500lx für die Bestrahlungs-
XD-45-HB
stärke- und Strahldichtemessung zu ermitteln. Alle vier Sen-
soren sind hinter der 20mm Streuscheibe mit Kosinusblick-
feld positioniert.
10
Die Kalibrierung der B(λ) (W/m²) und Ev (lx) Empfindlichkeit
Relative Spektrale Empfindlichkeit
wird im Kalibrierlabor für optische Messgrößen der Giga-
hertz-Optik GmbH durchgeführt. Für alle kalibrierten Mess-
1
köpfe von Gigahertz-Optik sind sowohl die Empfindlichkei-
ten, als auch die relative spektrale Empfindlichkeit verfügbar.
0,1
Mit diesen Daten ist es möglich die Messunsicherheiten, die
aus den unterschiedlichen Emissionsspektren verschiedener
0,01 Lichtquellen resultierenden zu minimieren. Das schließt so-
wohl eine große Zahl der Lampen mit starker UV Strahlung,
0,001 als auch UV LED´s ein. Bei Messungen bei denen der Typ
der Lichtquelle bekannt ist, werden Lichtquellenspezifische
0,0001 Korrektufaktoren angeboten die die Messunsicherheiten
verbessern.
0,00001
270 320 370 420 470 520 570 620 670 720 770 Spezifikationen:
Wellenlänge [ nm ]
B(λ) Messbereich der effektiven Bestrahlungsstärke:
B(λ) EN62471 XD-45HB B(λ) 0.02mW/m² bis 100W/m² (max. Auflösung 2µW/m²)
XD-45-HB B(λ) spektrale Messkopf Empfindlichkeit B(300-380nm) effektiver Messbereich der Zelle:
2µW/m² bis 100W/m² (max. Auflösung 0.2µW/m²)
B(380-600nm) effektiver Messbereich der Zelle:
1 20µW/m² bis 1000W/m² (max. Auflösung 2µW/m²)
Relative Spektrale Empfindlichkeit
B(600-700nm) effektiver Messbereich der Zelle:
0,8 0.05µW/m² bis 2W/m² (max. Auflösung 0.005µW/m²)
0,6
V(λ) Messbereich der Beleuchtungsstärke:
0.2lx bis 1000000lx (max. Auflösung 0,02lx)
0,4
Hinweise:
0,2
• Spezifikation mit dem X1_3 Messgerät
0
• Die maximal messbare Bestrahlungsstärke kann durch
380 480 580 680 780 Wärmeeinfluss bei der gemessenen Strahlung beein-
Wellenlänge [ nm ] trächtigt werden
CIE V(λ) XD-45HB V(λ)
XD-45-HB V(λ) spektrale Messkopf EmpfindlichkeitSeite 13 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung
Beispiele von bestimmten Anwendungen zur Messung von
Risikostrahlung sind auf den folgenden Seiten beschrieben:
re
fr öh Beispiel 1: Leuchtstoffröhre mit hoher
tof
hts Intensität
uc
Le r=
20
0 m
Schritt 1: Gegebenheiten
m 1. UV Leuchtstoffröhre für den industriellen Gebrauch
80° 2. Messabstand r=200mm
3. UV Quelle, deshalb wird SUV Wichtung benötigt
4. UV-A Emission, deshalb wird B(λ) Wichtung benötigt
Schritt 2: SUV Ermittlung des Risikos für Haut und Auge
Messung der SUV Bestrahlungsstärke zum Schutz von Haut
und Auge mit XD-45HUV Messkopf.
• Sind die Messwerte < 1mW/m² kann die Lichtquelle als
Referenzebene Risikofrei spezifiziert werden.
• Sind die Messwerte > 1mW/m² muss eine maximal Ex-
SUV und UV-A Messung der Bestrahlungsstärke positionszeit in Sekunden festgelegt werden, um die
Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen.
[30J/m²/(SUV Wert in W/m²)]
re
fr öh Schritt 3: UV-A Messung der Augengefährdung
tof Bestrahlungsstärke von UV-A zum Schutz des Auges mit
hts
d e uc XD-45-HUV Messkopf.
en Le
Bl • Sind die Messwerte < 10W/m² kann die Lichtquelle als
Risikofrei spezifiziert werden.
r= • Sind die Messwerte > 10W/m² muss eine maximal Expo-
20 sitionszeit in Sekunden festgelegt werden, um die Ein-
0 m
m haltung der Grenzwerte sicherzustellen.
[10000J/m²/(UV-A Wert in W/m²)]
Schritt 4: B(λ) Messung der Gefährdung der Netzhaut mit
XD-45-HB Messkopf)
• Da es sich um eine Lichtquelle mit große Ausdehnung
handelt wird die Strahldichte vermessen
Streulicht vermeiden!
• Für risikofreie Lichtquellen mit mehr als ≥10000s Exposi-
tionszeit, wird eine Blende verwendet die ein Sichtfeld
Measurement Distance von 0.1 rad besitzt.
B(λ) Messung der Strahldichte Der Durchmesser der Blende wird durch den Messabstand
und dem definiertem Sichtfeld berechnet:
D = 200 x 0.1 = 20mmØ
Die Messung der Bestrahlungsstärke B(λ) mit dem Messkopf
XD-45HB und definierter Blende wird in geringem Abstand
zur Lampe durchgeführt. Messwert W/m².
Die Strahldichte L wird aus E und Ω berechnet:
Ω = A (Fläche der Blende) / r2 (Messabstand)
Daraus ergibt sich Ω = 0.000314m² / 0.04m² = 0.00785sr
Strahldichte L = E (Messwert in W/m²) / 0.00785
• Sind die Messwerte ≤100 W·m-2·sr-1 kann die Lichtquelle
als Risikofrei spezifiziert werden.
• Sind die Messwerte >100 W·m -2·sr-1 muss eine maximal
Expositionszeit in Sekunden festgelegt werden, um die
Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen.Seite 14 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Grundlagen der Messung von gefährdender Strahlung
Lichtquelle
57cm Entfernung
θ=0
Bestrahlungsstärke
Messkopf
2cm
B(λ) Messung der Strahldichte
Beispiel 2:
Leuchtstoffröhren für allgemein Beleuchtung
Schritt 1: Gegebenheiten • Sind die Messwerte > 10W/m² muss eine maximal Expo-
1. Lichtquelle besteht aus vier 57cm x 2cm 18W Leucht- sitionszeit in Sekunden festgelegt werden, um die Ein-
stoffröhren in einem 60x60 cm Gehäuse mit Reflektor haltung der Grenzwerte sicherzustellen.
ohne Diffuser [10000J/m²/(UV-A Wert in W/m²)]
2. Inhomogene Lichtquelle = Messung einer Einzellampe
3. Keine Nennenswerte IR-Strahlung Schritt 5: Definition ob es sich um eine kleine oder große
4. Lichtquelle für gewöhnliche Beleuchtung. Messung er- Quelle handelt:
folgt nach der 500lx Entfernungsregelung Gemittelte Ausdehnung: (57cm+2cm) / 2 = 29.5cm
r = definiert bei 500lx = 1m (im Beispiel)
Schritt 2: Ermittlung des Messabstandes α = 0.295rad
Bestrahlungsstärkemessung E mit Messkopf XD-45HB zur α ≥ 0.011 = große Quelle = L Messung (Strahldichte)
Ermittlung des Messabstandes bei Beleuchtungsstärke von
500lx. Die Messung der aktinischen Bestrahlungsstärke E mit dem
Messkopf XD-45HB in der 500lx Referenzebene.
Schritt 3: SUV Messung der Gefährdung von Haut und Auge
Messung der SUV aktinischen Bestrahlungsstärke zum Schritt 7: B(λ) Klassifizierung
Schutz von Haut und Auge mit XD-45HUV Messkopf. Mess- Die Messung der B(λ) Bestrahlungsstärke E mit dem Mess-
größe in W/m². kopf XD-45HB in der 500lx Referenzebene.
• Sind die Messwerte < 1mW/m² kann die Lichtquelle als Messwert in W/m².
Risikofrei spezifiziert werden.
• Sind die Messwerte > 1mW/m² muss eine maximal Ex- Die Strahldichte L wird durch E und Ω berechnet:
positionszeit in Sekunden festgelegt werden, um die Ω = A (Fläche der Quelle) / r2 (Messabstand)
Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen. Daraus ergibt sich Ω = 0.114m² / 1m² = 0.114sr
[30J/m²/(SUV Wert in W/m²)]
Die Strahldichte L = E (Wert in W/m²) / 0.114sr
Schritt 4: UV-A Messung der Augengefährdung • Sind die Messwerte ≤100 W·m-2·sr-1 kann die Lichtquelle
Beleuchtungsstärkemessung von UV-A zum Schutz des als Risikofrei spezifiziert werden.
Auges. Messgröße in W/m². • Sind die Messwerte >100 W·m-2·sr-1 muss eine maximal
• Sind die Messwerte < 10W/m² kann die Lichtquelle als Expositionszeit in Sekunden festgelegt werden, um die
Risikofrei spezifiziert werden. Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen.Seite 15 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Basics of Light Hazard Measurements
r Beispiel 3:
Lichtpunktmessung von LED´s
Durchmesser der Quelle
Schritt 1: Gegebenheiten
θ=0
1. Lichtquelle mit weißen LEDs ohne UV Emission, daher
wird keine UV Gefährdungsmessung benötigt
2. Definition einer gleichmäßigen Lichtquelle
3. Es wird nur auf die Blaulichtgefährdung eingegangen
4. Lichtquelle ist für die gewöhnliche Beleuchtung konzi-
Bestrahlungsstärke piert. Dabei wird für die Gefährdung durch Blaulicht die
Messkopf
Abstandsbestimmung bei 500lx befolgt.
Bestrahlungsstärkemessung E mit Messkopf XD-45HB zur
Ermittlung des Messabstandes bei Beleuchtungsstärke von
500lx.
Schritt 2: Definition ob es sich um eine kleine oder große
Quelle handelt:
Größe der Lichtquelle: 80mmØ
r = definiert bei 500lx = 1m (im Beispiel)
α = 0.08rad
α ≥ 0.011 = große Lichtquelle = L Messung (Strahldichte)
Schritt 3: B(λ) Klassifizierung
Die Messung der aktinischen SUV Bestrahlungsstärke E mit
dem Messkopf XD-45HB in der 500lx Referenzebene. Mess-
wert in W/m².
Die Strahldichte L wird durch E und Ω berechnet:
Ω = A (Fläche der Quelle) / r2 (Messabstand)
Daraus ergibt sich Ω = 0.005m² / 1m² = 0.005sr
Die Strahldichte L = E (Wert in W/m²) / 0.005sr
• Sind die Messwerte ≤100 W·m-2·sr-1 kann die Lichtquelle
als Risikofrei spezifiziert werden.
• Sind die Messwerte >100 W·m -2·sr-1 muss eine maximal
Expositionszeit in Sekunden festgelegt werden, um die
Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen.Seite 16 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
UV Quellen
1
0,9
0,8
Relative spektrale Bestrahlungsstärke
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
Wellenlänge [ nm ]
Index Nr.: Lampentyp Kalibrierfaktor
U1 Xenon Bogenlampe lang
U2 Hallogenmetalldampf Lampe (HMI)
U3 Gerbungslampe UVA
U4 In der Dermatologie verwendete UVB-Lampe
U5 Hg Niederdruck-Lampe
U6 Hg Mitteldruck-Lampe
U7 Sonne am 5.Juli 1997 Thessaloniki 18°SZA (oder AM1.5)
U8 Deuterium Lampe 30W
U9 Wolfram-Hallogen Lampe
U10 Eisen-HochdrucklampeSeite 17 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Gebräuchliche Lichtquellen
1
0,9
Relative spektrale Bestrahlungsstärke
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
380 430 480 530 580 630 680 730 780
Wellenlänge [ nm ]
Index Nr.: Lampentyp Kalibrierfaktor
G1 Kalte Weißlicht Leuchtstofflampe
G2 Tageslicht Leuchtstofflampe
G3 3-Phosphor Leuchtstofflampe
G4 Metalldampflampe
G5 Natriumdampf Hochdrucklampe
G6 Natriumdampf Super Hochdrucklampe
G7 Glühlampe
G8 Nd Glühlampe LampeSeite 18 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Weiße LED Lichtquellen
1
0,8
Relative spektrale Bestrahlungsstärke
0,6
0,4
0,2
0
380 430 480 530 580 630 680 730 780
Wellenlänge [ nm ]
Index Nr.: Lampentyp Kalibrierfaktor
LED1
LED2
LED3
LED4Seite 19 von 19
10/2009 Lichtmessgerät zur Dosismessung
Monochromatische LED Lichtquellen
1
0,9
Relative spektrale Bestrahlungsstärke
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
Wellenlänge [ nm ]
Index Nr.: Lampentyp Kalibrierfaktor
L400 SLED(l,lo) 400nm
L450 SLED(l,lo) 450nm
L500 SLED(l,lo) 500nm
L550 SLED(l,lo) 550nm
L600 SLED(l,lo) 600nm
L650 SLED(l,lo) 650nm
L700 SLED(l,lo) 700nm
L750 SLED(l,lo) 750nmGigahertz-Optik GmbH ist ein global aktiver Hersteller innovativer Messtechnik für optische Strahlung im UV-VIS-
NIR Spektralbereich mit denen anspruchsvolle Messaufgaben in Industrie, Medizin und Forschung durchgeführt
werden. Messgeräte für lichttechnische und energetische Materialeigenschaften wie Transmission, Reflexion, Flu-
oreszenz unterstützen Service und Produktion. Kalibrierstandards dienen zur Vorortkalibrierungen von Strah-
lungssensoren und Bildsensoren bei unseren Kunden. Die Rückführbarkeit aller Kalibrierungen sind die wichtigste
Referenz für unsere Lichtmessgeräte und Kalibrierstandards. Gigahertz-Optik´s Kalibrierlabor für optische Strah-
lungsmessgrößen bietet eins der umfangreichsten Angebote an Kalibrierungen im industriellen Segment. Für die
Messgrößen Spektrale Empfindlichkeit und Spektrale Bestrahlungsstärke ist Gigahertz-Optik seit 1993 durch den
Deutschen Kalibrierdienst (DKD-K-10601) als Kalibrierlabor nach ISO/IEC 17025 akkreditiert.
Produkte und Leistungen
Messgeräte für Licht und Lichtfarbe
LED Tester und Goniophotometer
Aktinische und physikalische Radiometer für UV Strahlung
Messgeräte für den Strahlenschutz
Licht Transmission Spektralphotometer
Ulbrichtsche Kugeln zur Lichtmessung
Ulbrichtsche Kugeln für Reflexion und Transmission
Ulbrichtkugel Lichtmesssysteme
Ulbrichtkugel Lichtquellen
Optisch Diffuse Materialien (OP.DI.MA.)
Barium Sulfate Farbe
Standard, OEM und kundenspezifische Produkte
Kalibrier Standards
Kalibrier Laboratorium
www.gigahertz-optik.de
Hauptsitz: Gigahertz-Optik GmbH USA & Canada: Gigahertz-Optik Inc.
D-82170 Puchheim - Postfach 1445 5 Perry Way - Newburyport MA 01950 - 4009 USA
Tel: +49 (0) 89 / 890159-0 Fax: +49 (0) 89 / 890159-50 Tel: +978.462.1818 Fax: +978.462.3677 -
info@gigahertz-optik.de b.angelo@gigahertz-optik.comSie können auch lesen
