UV-Strahlung der Entladungslampen

“Licht tut ja nicht weh …”: Presseüberschriften wie „Scheinwerfer zu grell? – Verletzte bei ESC-Empfang“ oder „Schuld waren die Scheinwerfer“ – Die Spekulationen um die mysteriösen Hautverbrennungen von Norwegens Prinzessin Mette-Marit zeigen uns, dass wir mit unseren Scheinwerfern bei unsachgemäßer Bedienung durchaus Menschen verletzen können.

Wir werden hier aber nicht über die Entwicklung oder Umstände der Ereignisse berichten, sondern wir wollen mithilfe der folgenden Grundlagen das Handwerkszeug für einen verantwortungsvollen Umgang mit dem Licht näherbringen. Die Thematik ist nicht neu und auch die Regeln der Technik sind bereits eindeutig beschrieben, so dass man meinen könnte, es ist doch alles unproblematisch. Jedoch werden manchmal die Regeln der Technik nicht angewendet, weil die benötigten Zusatzinformationen, die zur Gefährdungsanalyse benötigt werden, einfach nicht vorliegen. Und beschäftigt man sich intensiver mit der Thematik, tauchen auf einmal einige Fragen auf, mit denen man letztendlich alleine dasteht. Jedoch nun erst einmal zurück zum Ursprung.

Die Ursache

Bei Hochdruck Metallhalogendampflampen wird ein Entladungsbogen zwischen zwei Elektroden erzeugt. Die Füllbestandteile ionisieren und eine Stromleitung ist damit möglich. Durch die hohe Temperatur und die Anregung durch den Stromfluss geben Füllstoffe wie Natrium (gelb), Thallium (grün), Indium (Blau) und als Viellinienstrahler Zinn, Lithium, Dysprosium, Holmium, Thulium und nicht zu vergessen Quecksilber mit Lichtemission im bläulichen, aber auch UV-Strahlungsemission ab. Man kann aber auf Quecksilber nicht verzichten, da es die elektrische Feldstärke im Plasma vergrößern muss und als Puffergas die Elektronenwanderverluste reduziert.

Jetzt ist UV-Strahlung nicht gleich UV-Strahlung, sondern lässt sich in Energiedichten ebenso unterscheiden wie die Farben im sichtbaren Licht. Hier geht es auch nicht darum, welche Strahlung welche Schäden am Körper verursacht, wir müssen nur wissen, dass unsere eingesetzte Technik bzw. Scheinwerfer keine Schäden verursacht. Zum Glück ist die Veranstaltungsbranche nur ein kleiner Teil der beleuchtenden Industrie und so sind im Zuge des Arbeitsschutzes Entladungslampen und deren Gefährdung mit UV-Licht in der Industrie ausreichend gut beschrieben und dokumentiert. So hat die ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) die Empfindlichkeit von menschlichem Gewebe gegenüber UV-Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge festgelegt. Die nach ICNIRP zulässige maximale Tagesdosis (8 h Arbeitstag) beträgt 30 J/m². Bei einer mittleren Beleuchtungsstärke von 500 lx wird diese Dosis bei einer effektiven UV-Strahlung von ca. 2 mW/klm erzielt. (2). So jetzt wissen wir den Grenzwert wie hoch die Belastung sein darf. Wir wissen aber noch nicht, was unsere Scheinwerfer abgeben. Dazu wollen wir einmal die Regeln der Technik bemühen.

Die Kette der Regeln

Um Scheinwerfer mit Entladungslampe in den europäischen Wirtschaftsbereich in den Handel zu bringen, müssen sie der EMV-Richtlinie 2004/108/EG und Niederspannungsrichtlinie 2006/108/EG entsprechen. Der Hersteller bekundet mit der CE-Zertifizierung, dass sein Produkt entsprechend ausgeführt ist und zeigt dies dem Anwender mit dem CE-Zeichen am Gerät auch an. Der Anwender wiederum ist gehalten nur Geräte einzusetzen, die ein CE-Zeichen aufweisen. Die Niederspannungsrichtlinie 2006/108/EG besagt wiederum, dass Leuchten nach der DIN EN 60598 geprüft werden müssen. In der DIN EN 60598 wird an verschiedenen Stellen das Thema UV behandelt. Im Hauptabschnitt 4 – Aufbau wird unter Punkt 24 klar definiert: „Leuchten mit Halogen Metalldampflampen dürfen keine übermäßige UV-Strahlung abgeben. … Ein entsprechender Nachweis, dass die verwendete Abschirmung den Anforderungen entspricht, ist ausreichend. Dieser Nachweis muss vom Glashersteller vorgelegt werden können.“

Und hier ist der erste Pferdefuß verborgen. Es wird nicht definiert, dass die Höhe und Art der UV-Reststrahlung, die vom Scheinwerfer abgegeben wird, angegeben werden muss. Es gibt Tageslichtscheinwerfer deren UV-Filter sind so hochwertig, dass kaum noch UV-Strahlung austritt und somit auch bei geballtem Einsatz mehrerer Scheinwerfer die Grenzwerte nicht annähert erreicht werden. Aber es gibt auch Scheinwerfer, meist die nachträglich von Halogenlicht auf Tageslicht umgebaut wurden, deren abgestrahlte UV-Energie sich gerade unterhalb der Grenzwerte befindet. Hier kann eine Kumulierung von Scheinwerfern ein Überschreiten der Grenzwerte verursachen. Unsere Versicherer haben sich auch der Thematik angenommen und bereits 2005 die Schriftenreihe Präventiv 25 1/7 Scheinwerfer der VBG herausgegeben, um genau diese Lücke zu füllen. Unter dem Kapitel Bereitstellung wird auch kurz darauf eingegangen wie mit „älteren“ Scheinwerfern, die kein CE-Zeichen aufweisen, verfahren werden soll. Einen besonderen Stellenwert nehmen dort unter Punkt 5.1 Tageslichtscheinwerfer und ihre UV-Strahlung ein. Betrachten wir uns nun die Forderungen im Einzelnen.

Sichtprüfung auf Vorhandensein der Schutzscheibe

Zu dieser Forderung gehört auch die Forderung gesprungene Schutzscheiben zu ersetzen wie auch die Symbolik, die an dem Scheinwerfer angebracht sein soll. In der Bedienungsanleitung steht oftmals, das ausschließlich Original-Ersatzteile verwendet werden dürfen. Im Hinblick auf den UV-Schutz ist das eine berechtigte Forderung, denn woher soll ein Drittanbieter von Schutzscheiben denn wissen wie stark der UV-Filter für diesen Scheinwerfer und dessen Leuchtmittel ausgeführt sein muss. Denn der Glasscheibe selbst ist es nicht anzusehen, welchen UV-Schutz sie leisten kann. Folgerichtig muss, damit die Grenzwerte unterschritten bleiben, ein Original-Ersatzteil eingesetzt werden. Bei Messungen ist z.B. schon festgestellt worden, dass die Schutzscheibe von einem Markenprodukt deutlich stärkere UV-Filterung aufweist, als eine baugleich ausgeführte Schutzscheibe eines fast identischen Produktes aus Fernost-Herstellung. Siehe dazu auch die Messung der UV-Strahlung eines Scheinwerfers mit verschiedenen Leuchtmitteln und Linsen (Schutzscheiben).

Überprüfung der Sicherheitseinrichtung zur Abschaltung der Tageslichtscheinwerfer beim Fehlen der Schutzscheibe/Stufenlinse

Eine Abschaltung beim Fehlen der UV-Schutzscheibe/Linse ist bei einigen Tageslichtscheinwerfertypen nicht vorgesehen, ansonsten bedarf diese Forderung keiner Ergänzung. Die nächste Forderung benötigt bereits schon die erste Angabe auf dem Typenschild bzw. in der Anleitung.

Festlegung der Mindestabstände zu angeleuchteten Personen, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Summenwirkung, wenn mehrere Tageslichtscheinwerfer gleichzeitig eingesetzt werden  

Hier muss der Hersteller den Mindestabstand zu den beleuchteten Objekten angeben. Auch hier ist das Abstandssymbol auf dem Typenschild anzuwenden. Im Gegensatz zu einem Halogenleuchtmittel, bei dem der Mindestabstand die Erwärmung des bestrahlten Objektes nicht über 90° C angibt, wird bei einem Tageslichtscheinwerfer auch der Mindestabstand in Bezug der UV-Strahlung gefordert. In der Regel gibt der Hersteller keine zwei getrennten Werte für UV und Erwärmung an, sondern gibt den kleinsten der Werte als ausschlaggebend an, wenn er sich überhaupt mit der UV-Emission ernsthaft auseinander gesetzt hat.

Die Forderung die Summierung mehrerer Scheinwerfer zu berücksichtigen führt uns auch gleich zur nächsten Forderung, da das Kumulieren der UV-wirksamen Strahlung mehrerer Scheinwerfer auch Auswirkung auf maximal die zulässige Expositionszeit hat.

Festlegung der Expositionszeiten von angeleuchteten Personen 

Auf der einen Seite ist es einfach, die Zeit festzulegen wie lange die Person beleuchtet werden sollen. Beispielsweise dauert das Interview nur eine Stunde oder die Messehalle hat von 9:00 bis 17:00 Uhr geöffnet. Aber welche Leistung der UV-abstrahlende Scheinwerfer abgibt bzw. wann die Schwellenzeit erreicht ist, das ist in fast keiner Bedienungsanleitung zu finden.

So findet man z.B. auch bei renommierten Tageslichtscheinwerferherstellern nur die pauschalen Hinweise unter ACHTUNG! WÄRME- UND UV-EMISSION: halten Sie den festgelegten Mindestanstand zu angestrahlten Flächen bzw. zu brennbaren Objekten ein (6). Hier wird der Anwender nicht mit den notwendigen Informationen versorgt, um den BG-Forderungen Rechnung tragen zu können. Für die Erfüllung der Pflicht benötigt der Anwender die Angabe, nach welcher Zeit bei 1.000 Lux die Schwellenzeit überschritten wird oder welche UV-Leistung von dem Scheinwerfer abgegeben wird.

Hier hat es das Architektur- bzw. Industrielicht einfacher. Denn dort geht man von einer Halle oder Raum aus, der zum Arbeiten beleuchtet werden soll. Wie wir oben gesehen haben liegen die Annahmen bei 8 Stunden und 500 Lux. In der Veranstaltungstechnik haben wir auch Hallen zu beleuchten wie z.B. eine Messe-Halle, Aber die wirklichen Probleme tauchen doch erst auf, wenn man gegen das Sonnenlicht selbst Akzente setzen muss. Um mit einem Tageslichtscheinwerfer der Schattenwirkung von Sonnenlicht entgegen zu wirken, muss man weit über 1.000 Lux auf die betreffende Person aufbringen und schon müssen Leistungsstärker oder mehrere Scheinwerfer zusammenarbeiten, um diese Lichtleistung zu erbringen. Ist ein Scheinwerfer in der Annahme 8 Stunden bei 500 Lux unbedenklich, dann sind es die Scheinwerfer, die gegen das Sonnenlicht arbeiten, nicht mehr. So ist es nicht verwunderlich, dass beide Fälle von Verbrennungen im Freien und bei gutem Wetter erfolgten.

Einsatz von persönlicher Schutzausrüstung (Schutzbrillen und Hautschutzmittel mit angepasstem Lichtschutzfaktor) beim Überschreiten von Expositionszeiten entsprechend den Herstellerangaben

Bei dieser Forderung wird die Herstellerangabe gefordert, die man meist vergeblich in den Bedienungsanleitungen oder auf einem Typenschild sucht. Dass eine Angabe möglich ist, zeigt z.B. folgender Auszug einer Bedienungsanleitung:

„Das Gerät ist zum Schutz vor UV-Strahlung nur mit HSD-Leuchtmittel zu betreiben. Bei Einsatz von HSR- oder MSR-Leuchtmitteln ist bei einer Bestrahlung von 1.000 lx nach sechs Stunden die Schwellenzeit (Beginn biologischer Wirksamkeit) erreicht. Bei einigen Vorsatzlinsen ohne UV-filternde Eigenschaft verringert sich die Schwellenzeit auf 2 Stunden.“ (3)

Stolpersteine

Fängt man erst einmal an, sich mit dem Thema auseinander zu setzen, so finden sich einige Aussagen die durchaus eine Verunsicherung hervorrufen können wie z.B. hier: „Weitere Quellen, deren Ultraviolett-Emission jedoch zweitrangig ist, sind Gasentladungslampen (auch sog. Tageslichtlampen und Vollspektrumröhren u. ä.; hierbei ist die UV-Emission jedoch gesundheitlich unbedenklich, im Gegenteil sogar gewünscht“. Aha – ich liebe meinen Sonnenbrand. Aber auch ohne diese Schnell-Verunsicherungsplattform kann der Beleuchtungstechniker in unserer Branche schnell mit seinem Handeln in einen Grenzbereich geraten. So sind z.B. HSD und HSR bzw. MSD und MSR (die Bezeichnung eines anderen Leuchtmittelherstellers) Leuchtmittel sehr ähnlich. Die Wattage, der Sockel, die Zündspannung, die Betriebsparameter liegen so eng beieinander, so dass man diese Leuchtmittel durchaus bei dem einen oder anderen Tageslichtscheinwerfer austauschen kann. Man findet im Katalog der MSR-Lampe den Hinweis: „Leuchten dürfen von der Lampe abgegebene UV-Strahlung auch durch Lüftungsschlitze nicht nach außen ableiten“ (5). Aber man kann auch ein Leuchtmittel finden, zu dem folgender Text gehört: „Die OSRAM HSD 150/70 verfügt als erste Lampe im HSD-Programm bereits über einen eigenen UV-Filter – zusätzliche Filter sind beim Betrieb also nicht mehr erforderlich.“

Die stärkere UV-Filterwirkung im Quarzglas wird durch Beimischungen im Glas bewirkt. Von außen ist der Unterschied nicht zu erkennen. Man kann also das mit Filter ausgerüstete Leuchtmittel nur durch das Lesen das Leuchtmitteldatenblattes oder des Katalogs erkennen.

Einen Schritt weiter zum schmalen Grad der Verwechslung sind die unterschiedlichen UV-Abgaben der Leuchtmitteltypen untereinander. Leider sind in den Datenblättern keine Abgabe der UV-Strahlungswerte ersichtlich. Natürlich ist die UV-Abgabe je nach Leistung des Leuchtmittels unterschiedlich. Aber die UV-Abgabe variiert auch, ob es sich um ein langlebiges Leuchtmittel oder ein Standard-Leuchtmittel handelt. So kann man durch eine Messung die UV-Werte bestimmen und muss z.B. feststellen, dass bei Bestückung mit der HSD 575, die berechneten Schwellenzeiten für das UV-Erythem und die Schutzfunktionen deutlich außerhalb des kritischen Bereichs liegen. Wird der gleiche Scheinwerfer mit einer HSR-Lampe bestückt, erfolgt die maximal zulässige Bestrahlung für das Auge (bei 1.000 lx) bereits nach 2 Stunden. Und wenn nun der Kunde oder Lichtdesigner lieber ein MSR-Leuchtmittel einsetzen möchte, weil ihm die Lichtfarbe des HSD-Leuchtmittel nicht so zusagt, dann kann der Anwender vor Ort nicht mehr unterscheiden wie viel UV letztendlich den Scheinwerfer verlässt. Er kann dann nur noch auf eine Dokumentation hoffen, die ihm die richtigen Informationen bereitstellt.

Wir müssen erkennen, dass auch ohne defekten Scheinwerfer oder unwirksame UV-Schutzmaßnahmen am Scheinwerfer mit der UV-Emission Personenschäden erfolgen können, auch wenn der Scheinwerfer die Forderung keine übermäßige UV-Strahlung abzugeben erfüllt.

Die Praxis

Leider findet man zu einigen Tageslichtscheinwerfern keine Dokumentation, die Informationen zur abgegebenen UV-Strahlung oder den Verweilzeiten aufzeigt. Insbesondere sind oftmals Kopien von Tageslichtscheinwerfern aus Fernost auf dem Markt, deren Dokumentation ebenso kopiert ist, wie das Produkt auch, aufgrund anderer Herstellungswege das Schutzglas evtl. eben nicht die benötigte Filterwirkung aufweist. Auch die nachträgliche Anforderung der benötigten Information oder Nachweis, dass diese auch auf den verwendeten Scheinwerfertyp zutrifft, verläuft oftmals ins Leere, wenn sich zwischenzeitlich die Vertriebswege verändert haben und dann kein Ansprechpartner mehr vorhanden ist. Man könnte hier wieder den Spruch anbringen, wer billig kauft, kauft zwei Mal, damit ist aber den Kollegen auf der Baustelle nicht geholfen.

Vielleicht kann man das Problem der UV-Strahlung ähnlich angehen, wie z.B. das Problem der Lautstärke bei einem Konzert aus dem Bereich der Tontechnik. Um Klagen von Besuchern wegen Körperverletzung wegen zu hoher Lautstärke vom Veranstalter abzuwenden, wird die Lautstärke auf dem Konzert gemessen und protokolliert. So kann man einmal seinen bewussten Umgang mit der Gefahr nach außen hin demonstrieren und hat auf der anderen Seite die Möglichkeit, bei ungerechtfertigte Anschuldigung, die Ordnungsmäßigkeit der Lautstärke nachzuweisen. Was im Bereich der Tontechnik möglich ist, könnte man auch im Bereich der Lichttechnik einführen, indem man ein UV-Dosiometer bzw. UV-Monitor einsetzt und die Daten protokolliert. In geschlossenen Räumen ein durchaus machbarer Weg. Jedoch spätestens auf der Open-Air-Bühne bei kräftigem Sonnenschein wird der UV-Dosiometer die erreichte Schwelle anzeigen, obwohl man z.B. nur mit UV-strahlungsfreien LED-Strahlern geleuchtet hat. Hier müsste man zwei Geräte einsetzen, einmal ein Gerät, das nur die Sonnenstrahlung misst, sowie ein Gerät, das im Scheinwerfer- und Sonnenlicht eingesetzt ist. Anhand der Differenz ist die proportionale Mehrbelastung durch die Scheinwerfer dokumentierbar und man könnte gegebenenfalls kostenlos Sonnencreme auszuteilen.

UV-abstrahlende Scheinwerfer sind nach Industriemaßstäben CE-gemäß unbedenklich. Dass einige Strahler sehr deutlich, aber andere sich jedoch nur knapp unter der Unbedenklichkeit aufhalten, macht ihren Einsatz bei speziellen Anwendungen, die übermäßig starkes Licht benötigen, kritisch und bedarf einer Gefährdungsanalyse. Schade hierbei ist jedoch, dass die benötigten Angaben zur UV-Abgabe von den Scheinwerferherstellern nur in den seltensten Fällen in der Bedienungsanleitung zu finden sind. Hier ist der Hersteller oder der in den EU-Warenverkehr-Einbringer gefragt.