DGUV Information 203-042 - Auswahl und Benutzung von Laser-Schutzbrillen, Laser-...

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Abschnitt 5.1, 5 Bestimmung der notwendigen Schutzstufe für ...
Abschnitt 5.1
Auswahl und Benutzung von Laser-Schutzbrillen, Laser-Justierbrillen und Laser-Schutzabschirmungen (DGUV Information 203-042)
Titel: Auswahl und Benutzung von Laser-Schutzbrillen, Laser-Justierbrillen und Laser-Schutzabschirmungen (DGUV Information 203-042)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 203-042
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Abschnitt 5.1 – 5 Bestimmung der notwendigen Schutzstufe für Laser-Schutzbrillen
5.1 Definition der Schutzstufen

Die Schutzwirkung einer Laser-Schutzbrille, welche die Anforderungen nach DIN EN 207 erfüllt, wird mit Wellenlänge, Betriebsart und LB-Schutzstufe gekennzeichnet. Der Wert der LB-Schutzstufe vereint die Mindestfilterwirkung und die Beständigkeit bezüglich einer direkten Laserbestrahlung. Diese Größen fließen ein in die Tabelle zur Ermittlung der benötigten LB-Schutzstufe (Tabelle 3).

5.1.1 Wellenlängenbereich

Der Wellenlängenbereich, für den die Laser-Schutzbrille ausgelegt ist, wird in nm angegeben. Die in der Auswahltabelle (Tabelle 3) eingetragenen Wellenlängenbereiche sind aus Vereinfachungsgründen entsprechend der unterschiedlichen biologischen Wirkmechanismen der Laserstrahlung festgelegt worden.

5.1.2 Betriebsart

Die zeitlichen Abgrenzungen der Betriebsarten für Laser-Schutzfilter sind in Tabelle 2 angegeben.

BetriebsartTypische LaserartEinwirkungsdauer bzw. Impulsdauer
DDauerstrichlaser> 0,25 s
IImpulslaser> 1 µs - 0,25 s
RGütegeschalteter Impulslaser / Riesenimpulslaser1 ns - 1 µs
MModengekoppelter Impulslaser< 1 ns

Tabelle 2: Zeitliche Abgrenzung der Betriebsarten für die Auswahl der Laser-Schutzfilter nach DIN EN 207.

5.1.3 LB-Schutzstufen

Gemäß DIN EN 207 leitet sich die Schutzstufe aus dem spektralen Transmissionsgrad τ (λ) über den dekadischen Logarithmus als Schutzstufennummer N gemäß

N = int[- log( τ(λ))]

ab, d. h. die auf ganze Zahlen abgerundete optische Dichte OD(λ) = -log(τ(λ)) der entsprechenden Laserwellenlänge entspricht mindestens der Schutzstufennummer N eines Laser-Schutzfilters. Die Schutzstufen nach DIN EN 207 sind über die Schutzstufennummer und die Angabe einer Leistungs- oder Energiedichte definiert, gegen die der Laser-Schutzfilter für die erwähnte Zeit von 5 s standhalten muss. Das Funktionsprinzip eines Laser-Schutzfilters ist in Abb. 1 dargestellt.

Tabelle 3 gibt die Schutzstufen LB1 bis LB10 wieder. Dabei wird der Wellenlängenbereich von 180 nm bis 1 mm in drei Gruppen eingeteilt. Jede der drei Gruppen besteht aus drei Spalten, die für unterschiedliche Laserarten die Angaben der Leistungs- bzw. Energiedichte enthalten. Es werden die Laserarten Dauerstrichlaser (Abkürzung D), Impuls- (I) und Riesenimpulslaser (R) sowie modengekoppelte Impulslaser (M) unterschieden. Die Abgrenzung bezüglich der Einwirkungsdauer der Laserstrahlung zeigt Tabelle 2. Die obigen Abkürzungen für die Laserarten treten auch in der Kennzeichnung von Laser-Schutzbrillen (Anhang 8) auf. Sie sind der dritte Bestandteil der Angabe.

Die Produktnorm DIN EN 207 fordert, dass die spezifizierte Filterwirkung der Laser-Schutzbrille auch bei Belastung durch den Laserstrahl erhalten bleibt. Diese Beständigkeit gegen Laserstrahlung unter Normbedingungen, die sowohl für die Filter als auch für die Tragkörper gewährleistet sein muss und auf eine Prüfdauer von mindestens 5 s ausgelegt ist, soll dem Benutzer des Augenschutzes ermöglichen, eine Unfallsituation zu erkennen und den Gefahrenbereich (Expositionsbereich) rechtzeitig zu verlassen. Als Unfallsituation wird das Auftreffen des Laserstrahls auf dem Augenschutz ("Augenschutzgerät") betrachtet. Laser-Schutzbrillen nach DIN EN 207 schützen daher nur vor der nicht beabsichtigten Einwirkung von Laserstrahlung und sind nicht für einen länger andauernden Blick in den direkten Laserstrahl geeignet.

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Abb. 1 Funktionsprinzip eines Laser-Schutzfilters

Zur Bestimmung der erforderlichen Schutzstufe muss die Wellenlänge des Lasers, die Laserbetriebsart nach Tabelle 2 und die entsprechende Leistungs- bzw. Energiedichte der Laserstrahlung bekannt sein. Bei gepulsten Lasern muss neben der speziellen Schutzstufe für den Impulsbetrieb (Laserbetriebsart I, R oder M) immer auch gemäß der mittleren Leistung des Lasers eine Schutzstufe bezüglich der Laserbetriebsart D bestimmt werden. Dabei soll zur Berechnung der in Abschnitt 4 zu ermittelnden Kenngrößen Bestrahlung und Bestrahlungsstärke der in Anhang 14.29 definierte Strahldurchmesser d63 verwendet werden. Ist bei rotationssymmetrischen Strahlquerschnitten der Strahldurchmesser kleiner als 1 mm, z. B. weil aus der Gefährdungsbeurteilung hervorgeht, dass der Fokus oder Strahldurchmesser kleiner als 1 mm zugänglich ist, so ist bei den Betriebsarten D und I mit einem fiktiven Strahldurchmesser von 1 mm zu rechnen. Für die Betriebsarten R und M liegen diesbezüglich zur Zeit keine Kenntnisse vor. Hier ist sicherheitshalber der tatsächliche Strahldurchmesser d63 für die Berechnung heranzuziehen. Im Fall nicht rotationssymmetrischer Strahlquerschnitte ist der Durchmesser eines Kreises mit der gleichen Fläche zu nehmen.

Laser-Schutzbrillen müssen die Laserstrahlung auf ein "unschädliches Maß" (Einhaltung der EGW - siehe Glossar) herabsetzen. Dies wird durch Absorption und/oder Reflexion der Laserstrahlung erreicht (siehe Abb. 1).

Dabei muss der spektrale Transmissionsgrad τ(λ) des Filters die Bedingung

τ(λ) ≤ EEGW/E bzw. τ(λ) ≤ HEGW/H

erfüllen, je nachdem ob die Grenzwerte und die Laserstrahlung durch Leistungsdichten (EEGW, E) oder Energiedichten (HEGW, H) beschrieben werden. Im Wellenlängenbereich über 315 nm finden dabei die Grenzwerte für eine Einwirkungsdauer von 5 s, unterhalb 315 nm die Grenzwerte für 30.000 s Anwendung.

Eine vereinfachte Tabelle zur Ermittlung der EGW findet sich im Anhang 6. Die vollständige Tabelle der EGW ist in der TROS Laserstrahlung, Teil 2 "Messungen und Berechnungen von Expositionen gegenüber Laserstrahlung", zu finden.

SchutzstufeMaximaler spektraler Transmissionsgrad bei der Laserwellenlänge τ (λ)Maximale Leistungs- (E) und/oder Energiedichte (H) im Wellenlängenbereich
180 nm bis 315 nm> 315 nm bis 1 400 nm> 1 400 nm bis 1 000 µm
Für die Laserbetriebsart
DI, RMDI, RMDI, RM
ED
W/m2
HI, R
J/m2
EM
W/m2
ED
W/m2
HI, R
J/m2
EM
W/m2
ED
W/m2
HI, R
J/m2
EM
W/m2
LB 110-10,013 x 1023 x 10111020,051,510-31041031012
LB 210-20,13 x 1033 x 10121030,51,510-21051041013
LB 310-313 x 1043 x 101310450,151061051014
LB 410-4103 x 1053 x 1014105501,51071061015
LB 510-51023 x 1063 x 10151065 x 102151081071016
LB 610-61033 x 1073 x 10161075 x 1031,5 x 1021091081017
LB 710-71043 x 1083 x 10171085 x 1041,5 x 10310101091018
LB 810-81053 x 1093 x 10181095 x 1051,5 x 104101110101019
LB 910-91063 x 10103 x 101910105 x 1061,5 x 105101210111020
LB 1010-101073 x 10113 x 102010115 x 1071,5 x 106101310121021

Tabelle 3: Empfohlene Schutzstufen für die Verwendung von Laser-Schutzfiltern und Laser-Schutzbrillen auf Basis der DIN EN 207