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BGI 5006 / DGUV Information 203-035 - Expositionsgrenzwerte für künstliche optische Strahlung
Berufsgenossenschaftliche Informationen für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit (BGI)

(Ausgabe 10/2004)

Vorbemerkung

Die in dieser BG-Information enthaltenen Expositionsgrenzwerte entsprechen den Werten des derzeit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit zugeleiteten Abgestimmten Fachausschussentwurfs der Unfallverhütungsvorschrift "Künstliche optische Strahlung" (BGV B9) und zugehöriger BG-Regel.

Die Expositionsgrenzwerte entsprechen weitgehend den internationalen Empfehlungen der WHO, ICNIRP.

Diese BG-Information soll eine Gefährdungsermittlung bei Einwirkung von künstlicher inkohärenter optischer Strahlung ermöglichen; wenn diese durchgeführt werden muss. Bei Schweißarbeitsplätzen z.B. muss diese Gefährdungsermittlung nicht durchgeführt werden, da in der Regel eine Gefährdung besteht und Schutzmaßnahmen entsprechend des Kapitels 2.26 "Schweißen, Schneiden und verwandte Verfahren" der BG-Regel "Betreiben von Arbeitsmitteln" (BGR 500) zu treffen sind.

Ferner sollten diese Grenzwerte nur bis zur Inkraftsetzung einer entsprechenden Arbeitsschutzvorschrift (Verordnung, Unfallverhütungsvorschrift) Anwendung finden.

In diese BG-Information wurde zusätzlich ein Anhang 8 "Empfehlung zur Auswahl von Schutzbrillen bei Einwirkung sichtbarer Strahlung" aufgenommen.

1 Anwendungsbereich

1.1 Diese BG-Information findet Anwendung auf die Gefährdungsermittlung künstlicher inkohärenter optischer Strahlung (100 nm bis 1 mm).

Behandelt werden in dieser BG-Information die unmittelbaren Gefährdungen.

1.2 Diese BG-Information findet keine Anwendung auf Laserstrahlung.

2 Begriffsbestimmungen

Im Sinne dieser BG-Information werden folgende Begriffe bestimmt:

1. Optische Strahlung ist die elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 100 nm und 1 mm. Zur optischen Strahlung zählen ultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung.
2. 
   Sichtbare Strahlung (VIS-Strahlung) ist die optische Strahlung, die unmittelbar einen visuellen Eindruck hervorrufen kann. Dies ist Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm.
3. 
   Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) ist die optische Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 nm bis 400 nm.
4. 
   Infrarote Strahlung (IR-Strahlung) ist die optische Strahlung im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 1 mm.
5. 
   Künstliche optische Strahlung ist die optische Strahlung von künstlichen Quellen.
6. 
   Expositionsgrenzwert ist der maximal zulässige Wert für die Einwirkung optischer Strahlung auf die Augen oder die Haut.

3 Expositionsgrenzwerte

3.1 Anwendung der Expositionsgrenzwerte für künstliche optische Strahlung

Es ist zu prüfen, ob eine Einwirkung auf die Augen oder die Haut vorliegt. Liegt eine Einwirkung nur auf die Haut vor (Augen sind geschützt), so sind nur diese Expositionsgrenzwerte zu berücksichtigen.

In der Regel müssen alle Expositionsgrenzwerte (bzw. abgeleiteten Größen) der Abschnitte 3.5 bis 3.8 auf ihre Einhaltung überprüft werden.

Bei der Beurteilung der künstlichen optischen Strahlung hinsichtlich der Einhaltung der Expositionsgrenzwerte muss geprüft werden, ob die Einwirkung der optischen Strahlung dauernd (wiederkehrend über das Jahr) vorliegt oder nicht. Liegt eine wiederkehrende Strahlung über das Jahr vor, so müssen im Wellenlängenbereich (180 nm bis 400 nm) zusätzlich die Jahresgrenzwerte berücksichtigt werden.

Bei gepulster Strahlung liegen zurzeit keine ausreichenden Kenntnisse international vor. Zur Berechnung der Expositionsgrenzwerte ist Anhang 7 dieser BG-Information zu beachten. Bei LEDs, die gepulst sind, sollte die Bestimmung des Expositionsgrenzwertes nach der BG-Information "Betrieb von Lasereinrichtungen" (BGI 832) erfolgen.

3.2 Bezeichnungen der Basis-Berechnungsformeln

Bezeichnungen:

3.3 Basis-Berechnungsformeln

Im Folgenden werden die Basis-Berechnungsformeln angegeben:

Die effektive Bestrahlungsstärke E_effergibt sich im Wellenlängenbereich von λ₁bis λ₂aus den spektralen Bestrahlungsstärken E_λ (λ) und der relativen spektralen Wirksamkeiten S (λ) durch:

(1)

Die Bestrahlung H ergibt sich aus der Bestrahlungsstärke E und der Einwirkungsdauer t zu:

(2)

Die effektive Bestrahlung H_effergibt sich aus der effektiven Bestrahlungsstärke E_eff und der Einwirkungsdauer t zu:

(3)

Die effektive Bestrahlung H_eff kann auch aus der spektralen Bestrahlung H_λ(λ) bestimmt werden:

(4)

Die Bestrahlung H lässt sich aus der spektralen Bestrahlung H_λ (λ) berechnen:

(5)

Die effektive Strahldichte L_Rfür die thermische Netzhautgefährdung berechnet sich aus der spektralen Strahldichte L_λ(λ) und der relativen spektralen Wirksamkeit für thermische Netzhautgefährdung R (λ) zu:

(6)

Die effektive Strahldichte für Blaulichtgefährdung L_Bberechnet sich aus der spektralen Strahldichte L_λ(λ) undder relativen spektralen Wirksamkeit für Blaulichtgefährdung B (λ) zu:

(7)

Die effektive Blaulicht-Bestrahlungsstärke E_B ergibt sich im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 600 nm aus den spektralen Bestrahlungsstärken E_λ (λ) und der relativen spektralen Wirksamkeit für Blaulichtgefährdung B (λ) durch:

(8)

Die Bestrahlungsstärke für infrarote Strahlung E_IRergibt sich im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3000 nm durch:

(9)

3.4 Winkelausdehnung der Quelle

Im Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 1400 nm kann die Strahlung auf die Netzhaut fokussiert werden. Die zulässige Bestrahlungsstärke auf der Netzhaut hängt von der Größe des erzeugten Netzhautbildes ab. Die Winkelausdehnung α der scheinbaren Quelle ist der Winkel, unter dem eine optische Quelle gesehen wird. Bei der Verwendung von Linsen oder Spiegeln ist die durch die optische Abbildung bedingte Winkelausdehnungsveränderung zu beachten und bei der Bestimmung der Grenzwerte zu verwenden (scheinbare Quellengröße).

Die Expositionsgrenzwerte für den thermischen Netzhautschaden hängen von der Bildgröße der Quelle auf der Netzhaut (Retina) und damit von der Winkelausdehnung ab. Der kleinste bei der Berechnung anwendbare Winkel ist der minimale Grenzwinkel. Er wird mit α_minbezeichnet. Sein Wert beträgt 1,5 mrad. Der größte Winkel wird als maximaler Grenzwinkel α_maxbezeichnet. Sein Wert beträgt 100 mrad = 0,1 rad.

Die Abhängigkeit des Expositionsgrenzwertes von der Winkelausdehnung der Quelle wird durch den Korrekturfaktor C_αbeschrieben, der wie folgt bestimmt wird:

Hierbei sind die Werte von α in rad einzusetzen.

Die Winkelausdehnung von rechteckigen Quellen ist durch den arithmetischen Mittelwert der größten und der kleinsten Winkelausdehnung bestimmt. Winkelausdehnungen über α_max oder unter α_minsind vor der Berechnung auf 100 mrad bzw. 1,5 mrad zu begrenzen.

Die Winkelausdehnung einer Quelle ist für den Ort der auf Grund der zugänglichen Arbeitsbedingung zu erwartenden Einwirkung zu bestimmen. Der kleinste Abstand, bei dem das Auge den Strahl noch fokussieren kann, ist mit> 100 mm (d.h. r> 100 mm) anzunehmen.

3.5 Expositionsgrenzwerte für ultraviolette Strahlung (100 nm bis 400 nm)

Der ultraviolette Bereich des elektromagnetischen Strahlungsspektrums umfasst den Wellenlängenbereich von 100 nm bis 400 nm. Das obere Ende des Bereichs wird in verschiedenen Publikationen, Normen und Wirkungskurven zwischen 380 nm und 400 nm unterschiedlich angegeben. Die Festlegung von 400 nm in diesem Dokument erfolgt aus praktischen Gründen.

3.5.1 Tagesexpositionsgrenzwerte für Einwirkungen auf die Augen - Bedingungen zu den Abschnitten 3.5.2 und 3.5.3:

Die Tagesexpositionsgrenzwerte für Augeneinwirkungen gelten:

1. für Einwirkungen durch künstliche UV-Strahlenquellen am Arbeitsplatz,
2. für einmalige oder wiederholte UV-Einwirkungen während einer täglichen Arbeitszeit von 8 h. Dauert die tägliche Arbeitszeit länger als 8 h, dann ist die Gesamt-Dosis zu bestimmen, und es dürfen pro Arbeitstag dennoch die festgelegten 8-h-Tagesexpositionsgrenzwerte nicht überschritten werden,
3. zum Schutz vor akuten Schädigungen des Auges (z.B. Fotokeratitis, Fotokonjunktivitis).

Für UV-Strahleneinwirkungen auf die Augen gelten die folgenden Tagesexpositionsgrenzwerte der Abschnitte 3.5.2 und 3.5.3 gleichzeitig.

3.5.2 Tagesexpositionsgrenzwert der effektiven Bestrahlung H_eff(GW)im Bereich 180 nm bis 400 nm

Aus den Expositionswerten ist nach den Gleichungen (1) und (3) oder (4) die effektive Bestrahlung H_effim Wellenlängenbereich von λ₁= 180 nm bis λ₂= 400 nm zu ermitteln.

Hierbei sind die Werte für die relative spektrale Wirksamkeit S (λ) der Tabelle 1 zu entnehmen. Der Tagesexpositionsgrenzwert für die effektive Bestrahlung H_eff(GW)durch UV-Strahleneinwirkungen auf die Augen im Wellenlängenbereich von 180 nm bis 400 nm beträgt:

Tabelle 1 : Relative spektrale Wirksamkeit S (λ) für Einwirkungen auf die Augen im Wellenlängenbereich zwischen 180 nm und 400 nm

Erläuterungen zur Tabelle 1:

Für UV-Strahlung, deren Wellenlänge nicht in Tabelle 1 angegeben ist, kann der Wert der relativen spektralen Wirksamkeit durch Interpolation (aus den Werten für die nächst kleinere und für die nächst größere Wellenlänge) berechnet werden.

Im folgenden Diagramm ist die Funktion S (λ) grafisch dargestellt:

3.5.3 Tagesexpositionsgrenzwert der Bestrahlung H_(GW) im Bereich 315 nm bis 400 nm

Die Bestrahlung H ist nach den Gleichungen (2) oder (5) im Bereich von λ₁= 315 nm bis λ₂= 400 nm zu ermitteln. Der Tagesexpositionsgrenzwert für die Bestrahlung H_(GW)durch UV-Strahleneinwirkungen auf die Augen im Wellenlängenbereich von 315 nm bis 400 nm beträgt:

3.5.4 Tagesexpositionsgrenzwerte für Einwirkungen auf die Haut (180 nm bis 400 nm)

Der Tagesexpositionsgrenzwert für Hauteinwirkungen gilt:

1. für Einwirkungen durch künstliche UV-Strahlenquellen am Arbeitsplatz
2. für einmalige oder wiederholte UV-Einwirkungen während einer täglichen Arbeitszeit von 8 Stunden. Dauert die tägliche Arbeitszeit länger als 8 h, dann ist dafür die Gesamt-Dosis zu bestimmen, und es dürfen pro Arbeitstag dennoch die festgelegten 8-Stunden-Tagesexpositionsgrenzwerte nicht überschritten werden
3. zum Schutz vor akuten Schädigungen der Haut (z.B. UV-Erythem).

Die effektive Bestrahlung H_eff für den Wellenlängenbereich von λ₁ = 180 nm bis λ₂= 400 nm ist nach den Gleichungen (3) oder (4) zu ermitteln. Hierbei sind die Werte für die relative spektrale Wirksamkeit S (λ) der Tabelle 1 zu entnehmen.

Der Tagesexpositionsgrenzwert für die effektive Bestrahlung H_eff(GW) durch Strahleinwirkung auf die Haut im Wellenlängenbereich von 180 nm bis 400 nm beträgt:

3.5.5 Jahresexpositionsgrenzwert für Einwirkungen auf die Haut und die Augen (180 nm bis 400 nm)

Der Jahresexpositionsgrenzwert für Haut- und Augeneinwirkungen gilt:

1. für die Exposition durch künstliche UV-Strahlenquellen am Arbeitsplatz,
2. für UV-Einwirkungen an allen Arbeitstagen im Zeitraum eines Jahres,
3. zur Begrenzung des Risikos von langfristigen Schädigungen der Haut (z.B. Hautalterung, Hautkrebs) und der Augen (z.B. Katarakt).
4. Die effektive Bestrahlung H_efffür den Wellenlängenbereich von 180 nm bis 400 nm ist nach den Gleichungen (1) und (3) oder (4) zu bestimmen.

Hierbei sind die Werte für die relative spektrale Wirksamkeit S (λ) der Tabelle 1 zu entnehmen. Der Grenzwert für die effektive Bestrahlung für die Dauer eines Jahres (Jahresexpositionsgrenzwert der Bestrahlung) H_eff(JGW)durch UV-Strahleneinwirkungen im Wellenlängenbereich von λ₁= 180 nm bis λ₂= 400 nm beträgt:

3.5.6 Expositionsgrenzwerte für den Wellenlängenbereich zwischen 100 nm und 180 nm

Soll außer der Strahlung im Wellenlängenbereich von 180 nm bis 400 nm auch Strahlung von 100 nm bis 180 nm bewertet werden, so ist die Berechnung von H_eff nach Gleichung 4 des Abschnittes 5 über den Wellenlängenbereich zwischen λ₁= 100 nm bis λ₂= 400 nm durchzuführen. Zwischen 100 nm und 180 nm kann für S (λ) der Wert für 180 nm konstant über alle Wellenlängen verwendet werden.

Anmerkung:

Strahlung unterhalb von 180 nm wird in Luft sehr stark absorbiert und kommt nur an wenigen Arbeitsplätzen vor. Bewertungen von Strahlungsexpositionen unterhalb von 180 nm sind daher nur sehr selten notwendig. Über die Bewertungsfunktion S (λ) liegen unterhalb von 180 nm noch keine gesicherten Erkenntnisse vor.

3.6 Expositionsgrenzwerte für sichtbare und infrarote Strahlung (380 nm bis 1 mm)

3.6.1 Expositionsgrenzwerte zum Schutz vor der thermischen Netzhautgefährdung (380 nm bis 1400 nm)

Um die effektive Strahldichte einer Quelle im Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 1400 nm zu bestimmen, ist die folgende Wichtungsformel für die effektive Strahldichte für die thermische Netzhautgefährdung L_Ranzuwenden:

(17)

R (λ) siehe Tabelle 2

Um das Auge vor einer thermischen Netzhautgefährdung zu schützen, gilt für den Expositionsgrenzwert der effektiven Strahldichte L_R(GW) für eine Einwirkungsdauer t in s:

	(18)
	(19)
	(20)

Dabei ist C_αder Korrekturfaktor nach Abschnitt 3.4 in rad.

3.6.2 Expositionsgrenzwerte zum Schutz vor der fotochemischen Netzhautgefährdung durch Blaulicht (Blaulichtgefährdung) des Auges (international: bluelight-hazard) im Wellenlängenbereich zwischen λ₁= 380 nm und λ₂= 600 nm

3.6.2.1 Winkelausdehnung der Quelle α> 0,011 rad

Zunächst muss zur Expositionsgrenzwertbestimmung die effektive Strahldichte L_Bfür die Blaulichtgefährdung mittels der folgenden Formel bestimmt werden:

(21)

B (λ) siehe Tabelle 2

Hierbei ist L_λ(λ) die spektrale Strahldichte und B (λ) die relative spektrale Wirksamkeit für Blaulichtgefährdung. Um das Auge vor dieser Schädigung zu schützen, gilt folgender Expositionswert für die maximal erlaubte effektive Strahldichte L_B[GW] bei einer Einwirkungsdauer von t in s und einer Winkelausdehnung α> 0,011 rad:

	(22)
	(23)

3.6.2.2 Winkelausdehnung der Quelle α < 0,011 rad

Um die effektive Blaulicht-Bestrahlungsstärke E_Bder Quelle zu bestimmen, muss die folgende Gleichung angewandt werden:

(24)

Um das menschliche Auge bei Quellen mit α < 0,011 rad (11 mrad) vor einem Blaulichtschaden zu schÌtzen, sind die folgenden expositionszeitabhängigen Grenzwerte einzuhalten:

	(25)
	(26)

3.6.3 Expositionsgrenzwerte zum Schutz der Augen vor Infrarot-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 780 nm und 3000 nm

Für IR-Strahleneinwirkung auf die Augen gelten folgende Expositionsgrenzwerte der Abschnitte 3.6.3.1 und 3.6.3.2 gleichzeitig:

3.6.3.1 Expositionsgrenzwerte zum Schutz der Augen vor thermischen Schäden (780 nm bis 3000 nm)

Der Expositionsgrenzwert gilt:

1. für Einwirkungen durch künstliche IR-Strahlenquellen am Arbeitsplatz,
2. für IR-Strahleneinwirkungen mit Einwirkungsdauern bis 1000 s, bei variierender Bestrahlungsstärke für den Maximalwert der Bestrahlungsstärke,
3. für einmalige (bis zu 1000 s) oder wiederholte IR-Einwirkungen während einer täglichen Arbeitszeit von 8 h. Bei wiederholten IR-Einwirkungen muss zwischen den Einzelwirkungen eine ausreichend lange Abkühlungspause eingelegt werden. Die Abkühlpause soll mindestens 5 Minuten betragen, wenn der Expositionsgrenzwert 25 % des Grenzwertes übersteigt,
4. für den Schutz vor akuten thermischen Schäden des Auges.

Die Bestrahlungsstärke E_IRist nach Gleichung (9) des Abschnittes 3.3 im Bereich von λ₁= 780 nm bis λ₂= 3000 nm zu bestimmen. Für Einwirkungsdauern t bis zu 1000 s beträgt der Expositionsgrenzwert für die Bestrahlungsstärke E_IR(GW)durch Strahleneinwirkungen auf die Augen im Wellenlängenbereich von λ₁= 780 nm bis λ₂= 3000 nm:

3.6.3.2 Expositionsgrenzwert zum Schutz des Auges vor Linsentrübungen (780 nm bis 3000 nm)

Der Expositionsgrenzwert gilt:

1. für Einwirkungen durch künstliche IR-Strahlenquellen am Arbeitsplatz,
2. für einmalige oder wiederholte IR-Einwirkungen während einer täglichen Arbeitszeit von 8 h. Dauert die tägliche Arbeitszeit länger als 8 h, dann darf dennoch der festgelegte 8-Stunden-Expositionsgrenzwert nicht überschritten werden,
3. zum Schutz vor langfristigen Schädigungen der Augenlinse (Linsentrübungen, Katarakte auf Grund von Kumulationswirkungen mit Latenzzeiten von 10 bis 30 Jahren).

Die Bestrahlung H während einer täglichen Arbeitszeit von 8 h im Bereich von λ₁= 780 nm bis λ₂= 3000 nm ist nach der Gleichung (5) des Abschnittes 3.3 zu bestimmen. Der Grenzwert für die Bestrahlung H während einer täglichen Arbeitszeit von 8 h durch IR-Strahleneinwirkungen der Augen im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3000 nm beträgt:

3.6.4 Expositionsgrenzwerte im sichtbaren und IR-Spektralbereich für Einwirkungen auf die Haut (380 nm bis 10⁶ nm)

Der Expositionsgrenzwert gilt:

1. für Einwirkungen durch künstliche IR-Strahlenquellen am Arbeitsplatz,
2. für IR-Strahleneinwirkungen mit Einwirkungsdauern bis 10 s bei variierender Bestrahlungsstärke für den Maximalwert der Bestrahlungsstärke,
3. für einmalige oder wiederholte IR-Einwirkungen während einer täglichen Arbeitszeit von (8 h). Bei wiederholten IR-Einwirkungen muss zwischen den Einzeleinwirkungen eine ausreichend lange Abkühlungspause eingelegt werden. Die Abkühlpause soll mindestens 5 Minuten betragen, wenn der Expositionswert 25 % des Grenzwertes übersteigt,
4. zum Schutz vor akuten Verbrennungen der Haut.

Die Bestrahlung H im Bereich von λ₁= 380 nm bis λ₂= 10⁶ nm ist nach den Gleichungen (2) oder (5) zu bestimmen. Für Einwirkungsdauern bis zu 10 s beträgt der Expositionsgrenzwert der Bestrahlung H_IR(GW) durch Strahleneinwirkungen auf die Haut im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 10⁶ nm:

weiter .