Fotobiologinen turvallisuus

Valonlähteiden aiheuttama vaara

/ Sovellukset / Fotobiologinen turvallisuus

Motivation

Altistuminen kirkkaalle valolle voi vahingoittaa silmiä.

Perinteisesti UV-valoa on pidetty vaarallisimpana silmille. UV-valo imeytyy silmän linssiin, jolloin siitä tulee lopulta enemmän tai vähemmän läpinäkymätön (kaihi). Näkyvä ja IR-valo eivät imeydy silmän etuosaan ja saavuttavat verkkokalvon. Voimakas valo voi vaurioittaa silmän verkkokalvoa pysyvästi ja aiheuttaa jopa sokeuden. Erityisesti sininen ja IR-valo ovat mahdollisia vaaroja silmille.

Nykyään käytettävä LED-valaistus on rakennettu niin, että sininen LED on jännittävä fosforia säteilemään valkoista valoa. Intensiivistä sinistä LEDiä käytetään desinfiointisovelluksissa. LEDit ovat yleensä pieniä ja voivat muodostaa voimakkaan pisteen silmän verkkokalvolle aiheuttaen mahdollisen silmävaaran. IR-valo voi myös vahingoittaa verkkokalvon soluja kuumentamalla niitä. IR:n ongelmana on se, että silmä ei pysty havaitsemaan IR:ää eikä siten suojautumaan vaaralta.

EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI 2006/25/EY asettaa rajat työntekijöiden altistumiselle keinovaloille ja velvoittaa työnantajan määrittämään sen vaaran tason, jonka valaistus voi aiheuttaa työntekijöille. Tämän vuoksi on tärkeää, että valaisinvalmistajat arvioivat valaisimiaan valokuvien biologisia vaaroja vastaan.

Erilaiset vaaratyypit

IEC 62471 esitteli menetelmiä epäyhtenäisten valonlähteiden turvallisuuden arvioimiseksi 200nm - 3000nm: n alueella.

IEC 62471 määrittää valon fotobiologisen turvallisuuden seuraavilla aallonpituusalueilla

(200-400) nm: Ihon ja silmän aktiininen UV-vaara 1)

(315-400) nm: Silmän lähi-UV-vaara

(300-700) nm: Verkkokalvon sinisen valon vaara silmälle 1)

(380-1400) nm: Silmän verkkokalvon lämpövaara 1)

(780-3000) nm: Infrapunasäteilyvaara silmälle

(380-3000) nm: Lämpövaara iholle

1) näissä tapauksissa IEC 62471 käyttää painotusfunktioita tiettyjen aallonpituusalueiden merkityksen painottamiseen vaarojen määrittämisessä (ks. kuva 1)

Figure 1

Linkki direktiiviin 2006/25/EY, jossa asetetaan altistuksen raja-arvot ei-koherentille optiselle säteilylle

LED-pohjaisten valonlähteiden sininen valovaara

Lyhytaikainenkin altistuminen voimakkaalle siniselle valolle voi tuhota valopigmentit ja aiheuttaa peruuttamatonta vahinkoa verkkokalvon soluille. Sinisen valon vaara (BLH) liittyy voimakkaasti suurienergiaisiin fotoneihin aallonpituusalueella 400-500 nm.

LEDien käyttöönotto valaistuksessa on herättänyt kysymyksiä turvallisuudesta ja tarpeesta standardoida turvallisuustasot ja mittausmenetelmät nykyisten valaisimien tarkistamiseksi näitä tasoja vastaan.

Sinisen valon vaaran riski kasvaa valon lisääntyvän CCT:n myötä (kuva 2 vasemmalla), mutta tämä ei ole koko kuva. Valolla, jolla on sama CCT, ei aina ole samaa BLH-arvoa ja sillä voi olla jopa eri riskiryhmä, esimerkiksi valkoiset LEDit, joilla on sama CCT, käyttäen eri LEDiä viritykseen (kuva 2 oikea).

Figure 2

Desinfiointisovelluksissa käytetään tehokkaampia sinisiä LEDejä kuin yleisvalaistussovelluksissa valaisimissa. Tämän vuoksi on entistä tärkeämpää määrittää näiden valonlähteiden fotobiologiset turvallisuusparametrit.

IEC 62471 -standardin mukaiset riskiryhmät. Standardi luokittelee valaisimet neljään riskiryhmään turvallisten altistusaikojen mukaan, kuten alla olevassa taulukossa 1 on esitetty.

	RG0 / Extempt	RG1 /Low risk	RG2 / Moderate risk	RG3 / High risk
Hazard ( sub section number in EN 62471)	Safe exposure time at least
Actinic UV hazard exposure limit for the skin and eyes (4.3.1)	30000 s	10000 s	1000 s	< 1000 s
Near-UV hazard exposure limit for the eye (4.3.2)	1000 s	300 s	100 s	< 100 s
Retinal blue light hazard exposure limit (4.3,3)	10000 s	100 s	0.25 s	< 0.25 s
Retinal blue light hazard exposure limit - small source (4.3.4)
Retinal thermal hazard exposure limit (4.3.5)	10 s	10 s	0.25 s	< 0.25 s
Retinal thermal hazard exposure limit – weak visual stimulus (4.3.6)	1000 s
Infrared radiation hazard exposure limits for the eye (4.3.7)	1000 s	100 s	10 s	< 10 s
Thermal hazard exposure limit for the skin (4.3.8)
Marking requirement	No	No	Yes	Yes

Tyypillisiä esimerkkejä kotimaisissa sovelluksissa, himmeä hehkulamput luokitellaan RG 0 kun taas kirkkaat hehkulamput ja taskulamppu RG 1. RG 1 on vaarallinen vain tapauksissa, joissa lähdettä katsotaan suoraan pitkään. Suurin ero RG 2:n ja RG 3:n välillä on se, että RG 2 voi vahingoittaa silmää pitkään altistuttua, kun taas RG 3 voi aiheuttaa vaaran jo hyvin lyhyellä altistuksella.

Esimerkkejä terveys riskeistä

Ultraviolettikaihi:

Vaarallinen aallonpituusalue: 290 nm - 325 nm, vuosien altistus

Näön pilvistyminen
Pysyvä vaurio, voidaan hoitaa silmäleikkauksella

Infrapunakaihi:

Vaarallinen aallonpituusalue: 700 nm - 3000 nm, vuosien altistus

Näön pilvistyminen
Pysyvä vaurio, voidaan hoitaa silmäleikkauksella

Fotokeratiitti tai lumisokeus:

Vaarallinen aallonpituusalue: 200 nm - 320 nm, minuuttien - tuntien altistuminen

Kivulias silmän tila, joka aiheutuu silmien altistumisesta ultraviolettisäteilylle (UV) joko luonnollisista (esim. voimakas auringonvalo) tai keinotekoisista (esim. valokaari hitsauksen aikana) lähteistä.
Väliaikainen tila, voi olla pitkäaikainen terveysvaikutus