Sicherheit bei LEDs

Vereinfachte Sicherheitsbeurteilung von Leuchtdioden

30.10.12 | Autor / Redakteur: Karl Schulmeister * / Hendrik Härter

Gefahr von blauen oder weißen Hochleistungs-LEDs: Der für die Netzhaut schädliche Blaulicht-Grenzwert kann beim längeren Blick in die LED überschritten werden
Gefahr von blauen oder weißen Hochleistungs-LEDs: Der für die Netzhaut schädliche Blaulicht-Grenzwert kann beim längeren Blick in die LED überschritten werden (Archiv: Vogel Business Media)

Hochleistungs-LEDs unterliegen komplexen Sicherheitsnormen. Die Seibersdorf Laboratories haben eine vereinfachte Bewertungsmethode entwickelt, die auf lichttechnischen Größen beruht.

Für LED-Produkte sowie für jegliche Art von Lampen fordern Produktsicherheitsgesetze, dass die abgegebene optische Strahlung nicht gefährlich ist [1]. Der Hersteller erreicht das, indem er vorgegebene Grenzwerte für die Bestrahlung der Augen und Haut einhält. Festgelegt sind die Grenzwerte in der harmonisierten Norm DIN EN 62471 [2]. Eine vollständige Analyse ist komplex und bedarf spezieller Messgeräte. Das ist ein wesentlicher Grund, weshalb auf entsprechend spezialisierte Prüfstellen wie die Seiberdorf Laboratories zurückgegriffen wird.

Mit vereinfachten Kriterien ist es jedoch ohne spezielle Messausrüstung möglich zu beurteilen, ob ein Grenzwert überschritten werden könnte. Dadurch ist eine sicherheitstechnische Beurteilung für viele LED-Quellen ohne großen Aufwand möglich. Folgend DIN EN 62471 werden einzelne Lampen oder das Endprodukt in eine von vier Risikogruppen eingeteilt, von RG0 oder auch "freie Gruppe" bis RG3.

DIN EN 62471: Photobiologische Grenzwerte aus der Norm und mindestens zulässige Bestrahlungsdauern
DIN EN 62471: Photobiologische Grenzwerte aus der Norm und mindestens zulässige Bestrahlungsdauern

Die Risikogruppe gibt eine grobe Information darüber, ab welcher Bestrahlungsdauer der Haut oder die Blickdauer in die Lichtquelle ein Sicherheitsgrenzwert überschritten werden kann. Für RG3 wird der relevante Grenzwert innerhalb kurzer Zeit überschritten, bei RG0 werden die Grenzwerte nicht einmal für Dauerexposition, was im Extremfall einen ganzen Tag sein kann, überschritten. Die konkrete Bedeutung der Risikogruppen und die entsprechenden mindestens zulässigen Expositionsdauern sind jedoch komplex, da es je Risikogruppe nicht nur einen Grenzwert gibt, sondern fünf. Diese sind abhängig von der photobiologischen Wirkungsart und dem betroffenen Teil des Auges. Spektral begrenzt und somit unterschiedlich ist auch der Messwert, der mit dem Grenzwert zu vergleichen ist. [3]

Internationale Normung – wo ist noch Handlungsbedarf?

Der Messwert wird bei zwei Referenzabständen bestimmt: Für allgemeine Beleuchtung (Raumbeleuchtung, Einzelplatzbeleuchtung) in jenem Abstand, bei dem die Beleuchtungsstärke 500 lx beträgt; für andere Arten von Produkten in einem Abstand von 20 cm vom emittierenden Medium. Durch einen Abstand von 20 cm ist die Klassifizierung nach EN 62471 für viele Produktarten eher restriktiv. Derzeit noch nicht in Normen festgelegt ist, welche Risikogruppe für welche Anwendungen überhaupt und ohne Abschirmung zulässig ist oder ob und welche Warnhinweise notwendig sind. Das in einer allgemeinen Norm wie der EN 62471 festzulegen ist schwierig, weil die technischen Maßnahmen und die Warnungen das konkrete Risiko und die konkrete Produktart berücksichtigen sollten.

Es ist vorgesehen, dass spezielle Produktsicherheitsnormen diese Anforderungen in Zukunft konkretisieren. Als Empfehlung bezüglich Warnhinweise kann derzeit der Leitfaden DIN EN 60825 Beiblatt 1 herangezogen werden [4]. Da Leuchtdioden beim derzeitigen Stand der Technologie mit der Ausnahme von UV LEDs RG3 nicht erreichen können, geht es weniger um technische Maßnahmen, als um die Frage der Notwendigkeit von Warnhinweisen am Produkt und im Benutzerhandbuch oder mit welchen Kriterien "Trivialquellen", wie einfache Status-LEDs, von einer aufwändigeren Prüfung ausnehmen kann.

Für LEDs mit ihren relativ geringen Spektralbreiten und technologisch beschränkten Leistungsdichten im Chip lassen sich einige Grenzwerte ausschließen, was für klassische Hochleistungslampen wie Metalldampflampen aufgrund der breiten spektralen Verteilung und der hohen Leistung nicht möglich ist. Für alle sichtbare und IR-LEDs lässt sich ausschließen, dass die beiden UV-Grenzwerte überschritten werden. Anders verhält es sich beispielsweise bei speziellen UV-LEDs zum Überprüfen von Geldscheinenprüfung.

Für welche LED-Farben die Grenzwerte relevant sind

Bei LEDs, die im sichtbaren Bereich emittieren, also für weiße LEDs oder farbige LEDs von blau bis rot, sind vom Spektralbereich her die beiden Netzhaut-Grenzwerte relevant. Hier kann der Grenzwert für thermische Netzhautschädigung jedoch selbst für Langzeitbestrahlung mit heutigen Technologien nicht überschritten werden. LEDs sind daher zumindest derzeit bezüglich ihrer thermischem Netzhautschaden in der freien Gruppe (RG0). Man kann sich auf den Blaulicht-Grenzwert beschränken, der wiederum nur bei weißen, blauen und eventuell bei grünen Hochleistungs-LEDs bei entsprechend langem Blick in die Quelle überschritten werden. Für gelbe und rote LEDs und LEDs im Infrarotbereich kann der Blaulicht-Grenzwert unberücksichtigt bleiben. Der Infrarot-Grenzwert für die vorderen Augenmedien ist wiederum nur für LEDs relevant, bei denen das spektrale Maximum im IR-Bereich liegt. Bei UV- und IR-LEDs lassen sich anhand der Herstellerinformationen die entsprechend relevanten Grenzwerte abschätzen [5].

Die Risikogruppen laut der Norm EN 62471

Laut der EN 62471 werden Hochleistungs-LED-Produkte in die Risikogruppe 2 (RG2) eingeteilt, wenn die zulässige Bestrahlungsdauer zwischen 0,25 und 100 s liegt. Hier spielt auch die natürliche Abwendreaktion bei hellen Quellen eine Rolle, wie es bei der Sonne der Fall ist. Deshalb ist das Risiko für eine Schädigung bei RG2 gering. Auch für die hellsten LEDs wäre ein absichtliches Starren von mehr als 10 s in die blendend helle Quelle notwendig, um den Grenzwert zu überschreiten.

Um der potentiellen Grenzwertüberschreitung bei Langzeitbestrahlung als Hersteller gerecht zu werden wird empfohlen [4], einen Warnhinweis anzubringen. Das kann entweder am Produkt oder zumindest auf der Verpackung erfolgen. Da nur entsprechend helle Quellen den Grenzwert für Blaulichtgefährdung überschreiten können, bietet sich eine vereinfachte Bewertungsmethode unter Verwendung von lichttechnischen Größen an. Laut EN 62471 ist eine genauere Analyse nur notwendig, wenn die Leuchtdichte bei weißem Licht den Wert von 10.000 cd/m² übersteigt. Dadurch können beispielsweise Status-LEDs, Bildschirme und Displays ausgenommen werden.

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..ob bei unserer Gesetzgeberitis dann direktes Sonnenlich dann noch zulässig sein kann? Leider...  lesen
posted am 31.10.2012 um 21:57 von Unregistriert


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