Projekt BoSS - Vermessung gesundheitlicher Auswirkungen von Scheinwerferlicht

Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
Das Forschungsprojekt FP 420 BoSS vermisst und bewertet Bühnen-Scheinwerfer insbesondere im blauen Spektralbereich hinsichtlich ihrer Wirkung auf bzw. Schädigung von Auge und Haut.
Von: 
01.04.2019
to
31.10.2021
Schlagworte: 
Arbeitsschutz, Gesundheit

Projektbeschreibung

Auf Bühnen und in Studios werden Scheinwerfer zur Ausleuchtung auch von Personen eingesetzt. Mit Einzug der LED-Technik im letzten Jahrzehnt hat sich die optische Strahlung der Scheinwerfer in Hinblick auf die spektrale Verteilung, Quellgröße und die Leistungsdichte um Größenordnungen geändert. Auch der Blick in die Zukunft verspricht, mit den neuen Laser-Engines, eine weitere Steigerung der Strahldichte. Bei vielen Anwendern und den verantwortlichen Unfallversicherungsträgern ist unklar, wie hoch die Gefährdung durch die optische Strahlung ist, und welche Schutzmaßnahmen empfohlen werden sollen.

Durch die hohe Lichtintensität von Bühnen- und Studio-Scheinwerfern, insbesondere im blauen Spektralbereich, geht ein Gefahrenpotential für das menschliche Auge aus. So ist bekannt, dass eine hohe Lichtexposition mit blauem Licht Ursache der altersbedingten Makula-Degeneration ist. Das blaue Licht steigert den Stoffwechsel der Photorezeptoren auf der Netzhaut und führt bei entsprechend hohen Dosen zum Absterben der Rezeptoren. Die Gefährdung ist wellenlängenabhängig. Die Wirkfunktion für die Blaulichtschädigung Bλ wird auch als Blue-Light-Hazard-Kurve oder kurz als BLH-Kurve bezeichnet (siehe Abbildung 1 blaue Kurve).

 

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Abbildung 1: Spektrale Wirkfunktion für die Helligkeitsempfindung (V) und für die Blaulichtschädigung (B)

Es gibt eine Reihe von photometrischen und radiometrischen Parametern, um eine Lichtquelle zu charakterisieren. Beispielhaft sei hier die spektrale Strahldichte dL/dλ (λ) und die spektrale Bestrahlungsstärke dE/dλ (λ) genannt. Mit Hilfe der spektralen Strahldichte dL/dλ (λ) und der Wirkfunktion für die Blaulichtschädigung Bλ lässt sich die Blaulichtgefährdung quantifizieren:

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LB wird auch als BLH-gewichtete
Strahldichte bezeichnet.

Neben der Blaulicht-Gefährdung sind weitere schädigende Wirkungen von UV-, sichtbarem und IR-Licht für das Auge und die Haut bekannt. Die Schädigung hängt von der Eindringtiefe der Strahlung ab und kann photochemische oder thermische Ursachen haben.

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Abbildung 2: Eindringtiefen optischer Strahlung in das menschliche Auge [BAUA2013]
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Abbildung 3: CAS 140CT

Mit dem Spektrometer CAS 140CT-152 von Instrument Systems kann das Spektrum sowohl im ultravioletten als auch im sichtbaren Spektralbereich gemessen werden. Für die Vermessung der Bühnenscheinwerfer, insbesondere die thermische Schädigung von Auge und Haut, ist zusätzlich ein Spektrometer notwendig, um den infraroten Bereich zu vermessen. Hierbei handelt es sich um den IR-Spektrometer CAS 140CT-171 von Instrument Systems. Durch die Kopplung der beiden Spektrometer ist es möglich, das Spektrum von 200 nm bis 1650 nm simultan aufzunehmen.

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Abbildung 4: Gigahertz Optik LDM-9811

Mit dem an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg entworfenen modularen Prüfaufbau lassen sich momentan Messabstände von bis zu 8 Metern verwirklichen. Dabei kann das Messequipment vollständig von Störlicht (z. B. Sonnenlicht) abgeschirmt werden. Durch die modulare Bauweise ist der Prüfaufbau sehr flexibel und schnell erweiterbar.

Mit dem an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg entworfenen modularen Prüfaufbau lassen sich momentan Messabstände von bis zu 8 Metern verwirklichen. Dabei kann das Messequipment vollständig von Störlicht (z. B. Sonnenlicht) abgeschirmt werden. Durch die modulare Bauweise ist der Prüfaufbau sehr flexibel und schnell erweiterbar.

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Abbildung 5: Modularer Prüfaufbau

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Robert Scholl

Physik, Optoelektronik und Lichttechnologie
Hochschule Bonn-Rhein-Sieg
E-Mail: 
robert.scholl [at] h-brs.de

Wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Geldgeber