Richtlinien, Normen und Standards im UV

Wer sich mit Normen und Standards im ultravioletten Spektralbereich (UV) beschäftigt, der tut dies in der Regel aufgrund der Produktsicherheit oder aufgrund der gesetzlichen Grenzwerte am Arbeitsplatz. Lassen Sie uns also etwas Licht in diese scheinbar unsichtbare Welt bringen. 

Für Produkte ist eine Unterscheidung nach den vorgesehenen Anwendungen notwendig um die passende Sicherheitsnorm auszuwählen. Sicherheitsnormen umfassen eine Vielzahl von Produktklassen und Anwendungen. Diese können grob in verschiedene Kategorien eingeteilt werden.

Hierbei wird unterschieden in elektrische und elektronische Geräte, Maschinen, Arbeitsplätze und Lampen/Lampensysteme.

Elektrische und elektronische Geräte sind z.B. als Haushaltsgerät ausgelegt. Für Haushaltgeräte wird angenommen, dass diese auch am Arbeitsplatz  in büroähnlichen Umgebung eingesetzt werden. Sie unterscheiden sich daher vom Geräten für den industriellen Einsatz.

Die erste relevante Norm ist daher.:

DIN EN 60335-1 VDE 0700-1:2024-07  Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke

Die DIN EN oder IEC 60335 besteht aus mehreren Teilen, wobei der erste Teil (60335-1) die allgemeinen Anforderungen definiert. Die spezifischen Anforderungen für verschiedene Gerätetypen werden in separaten Normen (Teil 2) behandelt, wie zum Beispiel:

• IEC 60335-2-27: Geräte für die Exposition der Haut gegenüber ultravioletter und Infrarotstrahlung
• IEC 60335-2-65: Luftreinigungsgeräte (mit UVC-Strahlung)
• IEC 60335-2-109:2010+A1:2013+A2:2016 Geräte zur Wasserbehandlung mit UV-Strahlung für den Haushalt und ähnliche Zwecke

Die IEC 60335 wird regelmäßig aktualisiert, um neue Technologien und sich ändernde Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen. Die neueste Ausgabe definiert zur UV-Sicherheit die freie Klasse der DIN EN 62471:2009, zu der wir später noch kommen.

Anmerkungen: Ältere Ausgaben der IEC 60335-1 fordern in Kapitel 32 (Strahlung, Giftigkeit und ähnliche Gefährdungen): „Von Geräten dürfen während des Betriebes im normalen Gebrauch weder schädliche Strahlungen noch Gefährdungen durch giftige Stoffe oder Ähnliches ausgehen“. Der Nachteil der alten Regelung ist, dass keine genaue Angabe enthalten war. Daher ist die freie Klasse nach DIN EN 62471:2009 vorteilhafter, klarer und präziser.

Für Maschinen und Anlagen gelten, wie bei z.B. bei der EMV, eigene Normen.

Die wichtigste ist die

DIN EN 12198-1:2008-11 Sicherheit von Maschinen - Bewertung und Verminderung des Risikos der von Maschinen emittierten Strahlung

Die DIN EN 12198-1:2008-11 gilt für Maschinen und legt allgemeine Grundsätze für die Bewertung und Minderung von Strahlungsgefahren fest, die bei der Verwendung solcher Maschinen entstehen können. Dies umfasst verschiedene Arten von Strahlung, einschließlich optischer Strahlung (ultraviolett, sichtbar und infrarot), elektromagnetischer Strahlung und ionisierender Strahlung. Die DIN EN 12198-1 wird angewendet, wenn keine zutreffende Norm vom Typ C vorhanden ist. Ziele und Anforderungen der DIN EN 12198-1 sind die Bewertung, Minderung und Kennzeichnung der Gefährdungen.

Der Bewertungsabstand zur Maschine ist in der Regel 10 cm. Die Klassifikation erfolgt nach der effektiven Bestrahlungsstärke und wird eingeteilt in drei Klassen:

Aus der Einteilung folgend dann die nötigen Schutzmaßnahmen und Informationen. Es ist an dieser Stelle nicht nötig, die UV-Gefährdung auf „null“ zu reduzieren. Im Umkehrschluss muss der Anwender aber gewarnt und geschult werden.

Anmerkung: Für sichtbare Strahlung im Bereich von 400 nm bis 700 nm wird die effektive Strahldichte oder Bestrahlungsstärke (Slamda) herangezogen. Dies wird bei der Darstellung der UV-Normen hier nicht berücksichtigt.

Damit kommen wir zu der Arbeitssicherheit am Arbeitsplatz. Die Arbeitssicherheit im Hinblick auf UV-Strahlung am Arbeitsplatz ist durch, Richtlinien und gesetzliche Vorschriften geregelt, die darauf abzielen, die Gesundheit der Arbeitnehmer zu schützen und die Exposition gegenüber UV-Strahlung zu minimieren. Hier sind die wesentlichen Aspekte, die dabei berücksichtigt werden die OStrV und die Richtlinie 2006/25/EG.

Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung (OStrV)

Diese Verordnung regelt den Schutz der Beschäftigten vor den Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung, einschließlich UV-Strahlung in Deutschland. Sie verpflichtet Arbeitgeber zur Durchführung einer Gefährdungsbeurteilung und zur Umsetzung geeigneter Schutzmaßnahmen. Das Expositionslimit der OStrV von 30 J/m² ist Bestandteil der in Deutschland geltenden Arbeitsschutzverordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung, mit der die Richtlinie 2006/25/EG in nat. Recht umgesetzt wurde.

Richtlinie 2006/25/EG  Künstliche Optische Strahlung

Die Richtlinie 2006/25/EG, bekannt als "Richtlinie Künstliche Optische Strahlung" (Artificial Optical Radiation Directive), ist eine EU-Richtlinie, die den Schutz der Arbeitnehmer vor Gefährdungen durch künstliche optische Strahlung am Arbeitsplatz regelt. Die Richtlinie gilt für alle Arbeitsplätze, an denen Arbeitnehmer künstlicher optischer Strahlung ausgesetzt sein können. Künstliche optische Strahlung umfasst ultraviolette Strahlung (UV), sichtbares Licht und infrarote Strahlung (IR), die von künstlichen Quellen wie Lampen, Lasern, Schweißgeräten und anderen industriellen Anwendungen emittiert werden.

Arbeitgeber sind verpflichtet, die Anforderungen der Richtlinie umzusetzen, um die Sicherheit und Gesundheit ihrer Arbeitnehmer zu gewährleisten. Dies umfasst die Durchführung von Gefährdungsbeurteilungen, die Implementierung geeigneter Schutzmaßnahmen und die regelmäßige Schulung der Mitarbeiter.

Die Richtlinie künstliche optische Strahlung nennt ca. 15 verschiedene Gefährdungen. Die UV relevanten sind hier die Grenzwerte für inkohärente UVA-Strahlung H_UVA und die effektive Bestrahlung der Haut und des Auges H_eff.  Weitere Grenze sind z.B. für den sogenannten Blue Light Hazard enthalten.

Die effektive Bestrahlung der Haut und des Auges H_eff soll hier erklärt werden. Hierbei handelt es sich im eine gewichtete Bestrahlungsstärke. Die Gewichtungsfunktion ist nachfolgend dargestellt.

Das Diagramm zeigt zwei Kurven, die das Verhältnis zwischen der Wellenlänge (lambda) in Nanometern (nm) auf der x-Achse und der Gefährdungs-Wirkfunktion S auf der y-Achse darstellen. Die y-Achse verwendet eine logarithmische Skala.

Ein hoher Wert der Gewichtungsfunktion bedeutet eine hohe Gefährdung. Es ist also erkennbar, dass die Gefährdung im UVA-Spektralbereich deutlich geringer ist als die Gefährdung durch UV-B und UV-C Strahlung. 

Für die Bewertung muss die Emission gemessen werden. Diese wird dann mit der Gewichtungsfunktion S multipliziert und mit der Expositionsdauer (in s) multipliziert. Das Ergebnis ist die gewichtete Dosis H_eff. Der Grenzwert für H_eff beträgt 30 J/m². Der Wert basiert auf der minimalen Erythem-Dosis (MED), die die geringste Dosis UV-Strahlung ist, die nachweislich ein Erythem verursacht. Die Grenzwerte variieren je nach Wellenlänge der UV-Strahlung, wobei allgemein gilt, dass kürzere Wellenlängen (UVC und UVB) ein höheres Risiko darstellen als längere (UVA). Diese Grenzwerte sind speziell für UV-Strahlung mit Wellenlängen zwischen 180 und 400 nm definiert. Sie stellen Bedingungen dar, unter denen die meisten gesunden Arbeitnehmer wiederholt exponiert werden können, ohne akute Gesundheitsschäden wie Erytheme (Hautrötungen) oder Photokeratitis (eine Art von Augenschädigung) zu erleiden. Diese Grenzwerte gelten insbesondere für kontinuierliche Strahlungsquellen und sind so ausgelegt, dass sie einen Richtwert bieten, der den Einsatz von UV-Quellen sicherer macht, jedoch nicht als strikte Trennlinie zwischen sicher und unsicher angesehen werden sollte.

Abschließend kann gesagt werden, dass der Grenzwert von H_eff = 30 J/m² anzuwenden ist und auch in anderen Normen übernommen wurde. So z.B. wird dieser in der nachfolgend aufgeführten ISO 15858:2016 übernommen.Anmerkungen: Normen können auch keine gesetzlichen Grenzwerte spezifizieren.

ISO 15858:2016 UV-C-Einrichtungen … Zulässige Exposition von Personen

Diese internationale Norm legt Sicherheitsrichtlinien für die Anwendung von UV-C-Strahlung zur Desinfektion von Luft und Oberflächen fest. Sie wird in der Regel für sogenannte Upper-Air UV-Geräte zur Desinfektion des oberen Luftraums angewendet. Die ISO 15858:2016 definiert die Mindestanforderungen zum Schutz von Menschen durch einen Bestrahlungsstärke-Grenzwert der bei 254 nm zu einer Tagesdosis von effektiv 30 J/m² führt. Die UV-C Bestrahlungsstärke wird n zwischen 1,83 m und 2,13 m [6,0 ft bis 7,0 ft]) an verschiedenen Standorten in einem Raum gemessen. Die Messungen werden bei Ersteinbau durchgeführt und auch dann, wenn neue UV-Lampen eingebaut werden.

Die Messung unterscheidet sich von der allgemeinen Messvorschrift, wie diese in der DIN EN 14255 beschrieben ist. Die DIN EN 14255 wird allgemein angewendet.

DIN EN 14255-1:2005 Messung und Beurteilung von personenbezogenen Expositionen gegenüber inkohärenter optischer Strahlung

Die DIN 14255-1 legt Verfahren zur Messung und Beurteilung der personenbezogenen Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung durch künstliche optische Strahlung, einschließlich UV-Strahlung, fest. Die DIN EN 14255-1:2005 legt selbst keine Grenzwerte fest, sondern übernimmt diese aus der OstrV bzw. 2006/25/EG.

Im Unterschied zu anderen Normen ist der Bewertungsabstand nicht fest, sondern wird anwendungsspezifisch am Arbeitsplatz bestimmt. Die DIN EN 14255-1:2005 gibt auch eine Reihe von Schutzmaßnahmen und organisatorische Maßnahmen, einschließlich persönliche Schutzausrüstung (PSA) vor.

Abschließend noch eine, oder gar die wichtigste Norm: Die Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen.

DIN EN 62471:2009-03  Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen

(Englischer Titel Photobiological safety of lamps and lamp systems (IEC 62471:2006) 

Die DIN EN 62471 wurde entwickelt, um sicherzustellen, dass von künstlichen Lampen und Lampensystemen keine schädlichen Auswirkungen auf die Haut oder Augen durch die emittierte Strahlung hervorgeht. Der Wellenlängenbereich wurde zu 200 nm bis 3000 nm festgelegt, was alle Gefährdungen miteinschließt. Die DIN EN 62471 übernimmt die Grenzwerte der Richtlinie 2006/25/EG Künstliche Optische Strahlung und gibt Messbedingungen, Messgeräte und Bewertungsabstände vor. Der Bewertungsabstand ist in der Regel 20 cm.

Wichtigstes Ergebnis ist die Bewertung und Einteilung in Klassen nach der DIN 62471:

Nach DIN EN 62471:2009 sind Geräte in folgende Gruppen einzuteilen:

• freien Gruppe
• Risikogruppe 1 (Geringes Risiko)
• Rlsikogruppe2 (Mittleres Risiko)
• Risikogruppe 3 (Hohes Risiko)

Geräte der freien Gruppe erzeigen keine:

• Aktinische Ultraviolett-Gefahr (E_s) innerhalb von 8 h
• Nahe UV-Gefahr (E_UVA) innerhalb von 1000 s
• Photochemische Netzhautgefahr (L_B) innerhalb von 10.000 s
• Thermische Netzhautgefahr (L_R) innerhalb von 10 s
• Infrarot-Strahlungsgefahr für das Auge (E_IR) innerhalb von 1000 s

Die Risikogruppe 1 beinhaltet Lampen, die aufgrund von normalen Einschränkungen durch das Verhalten des Benutzers keine Gefahr darstellt. Die bedeutet z.B:

• Aktinische Ultraviolett-Gefahr (E_s) innerhalb von 10.000s 
• Nahe UV-Gefahr (E_UVA) innerhalb von 300 s

Bei Risikogruppe 2 stellen die Abwendreaktionen von hellen Lichtquellen oder durch thermische Unbehaglichkeit im Vordergrund. Risikogruppe 3 (Hohes Risiko) besagt, dass die Lampe sogar für kurzzeitige Bestrahlung eine Gefahr darstellt. 

Eine kleine Vereinfachung der Bewertung ist nach der Norm IEC 62471-6:2022 möglich.

IEC 62471-6:2022 Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen - Teil 6: Ultraviolette Lampenprodukte

Der Teil 6 der 62471 gilt auch für Lampen, die in erster Linie dazu bestimmt sind, ultraviolette Strahlungsenergie zu emittieren, wie z. B. Ultraviolettquellen zur Anregung der Fluoreszenz bestrahlter Materialien, für Insektenlichtfallen, für wissenschaftliche Studien, zur Mineralienidentifizierung, für zerstörungsfreie Prüfungen, zur keimtötenden Bestrahlung und für andere Zwecke. Daher werden Strahldichte und thermische Gefährdungen ausgeschlossen. Der Bewertungsabstand der IEC 62471-6:2022 ist anwendungsspezifisch und liegt zwischen 0,4 m und  3 m. Für die Anwendung des Teil 6 der IEC 62471 muss die UV- Strahlungsemission größer als 50% der Gesamt-Strahlungsemission sein.

Die Norm IEC 62471-6:2022 befasst sich mit der photobiologischen Sicherheit von optischen Strahlungsquellen, insbesondere fokussiert auf photobiologische Sicherheitsanforderungen für optische Strahlungsquellen in LED-basierten Systemen. Diese Ergänzung zur allgemeinen Norm IEC 62471 bietet spezifische Leitlinien und Anforderungen für die Bewertung und Klassifizierung von UV-LEDs und UV-LED-Systemen hinsichtlich ihrer photobiologischen Risiken.

Zusammenfassung der RICHTLINIEN, NORMEN UND STANDARDS IM UV

Für die Bewertung eines Produktes, einer Maschine oder eines Arbeitsplatzes ist die richtige Norm auszuwählen, damit die Mess- und Bewertungsbedingungen spezifiziert sind. Die wichtigsten wurden aufgeführt.

Zusammenfassend ist für die UV-Bewertung der Expositionsgrenzwert nach RL/2006/25 (Richtlinie künstliche optische Strahlung) von größter Bedeutung. Dieser beträgt 30 J/m² für einen Zeitraum von 8 h. Das Expositionslimit von 30 J/m² gilt nach ICNIRP für die Exposition der arbeitenden Bevölkerung, aber mit einigen Vorsichtsmaßnahmen auch für die Allgemeinbevölkerung. Bei Einhaltung des Expositionsgrenzwertes ist zu erwarten, dass gesunde, erwachsene Personen wiederholt ohne akute schädliche Wirkungen exponiert werden können. Laut ICNIRP sollte dieser Grenzwert als wünschenswertes Ziel für die Exposition der Haut angesehen werden, um das Langzeitrisiko zu minimieren. ICNIRP weist darauf hin, dass der Expositionsgrenzwert auch für die allgemeine Bevölkerung gelten kann – allerdings nur mit Vorsicht, da es empfindliche Personen geben kann, die auf eine Exposition bei diesen Werten negativ reagieren könnten.

Ausblick & Klarstellung für Far-UV bei 222 nm:

Die American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) hat im Januar 2022 neue Expositionsgrenzwerte für 222 nm Strahlung veröffentlicht und dabei die Werte für Augen und Haut erhöht. Die Änderung basiert auf neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und Forschungen, ist jedoch kein gesetzlicher Grenzwert. Der nationale und EU-Grenzwert liegt bei einer effektiven Dosis von 30 J/m² (2006/25/EG)!

Die Hauptgründe für die Erhöhung der Expositionsgrenzwerte (bei 222 nm) umfassen:

1. Strahlung bei 222 nm, die im sognannten fernen UV-C-Bereich liegt, hat eine geringere Eindringtiefe in biologisches Gewebe im Vergleich zu längeren UV-C-Strahlung bei 254 nm. Diese geringere Eindringtiefe bedeutet, dass die Strahlung hauptsächlich die äußersten Zellschichten der Haut und die oberflächlichen Schichten des Auges erreicht, ohne die tiefer liegenden, empfindlicheren Schichten zu beschädigen.
2. Für die Augen gilt ebenfalls, dass die 222 nm Strahlung hauptsächlich von der äußeren Schicht der Hornhaut absorbiert wird, ohne die tiefer liegenden Strukturen wie die Linse zu erreichen. 

Langzeitstudien sind noch nicht abgeschlossen. Die Anwendung ist bis zum gesetzlichen Limit EU (30 J/m²) mit der Gewichtung S_eff erlaubt, jedoch bleibt die ACGIH-Empfehlung in der EU unberücksichtigt.