Sensoren für UV-Licht und sichtbares Licht

Die Auswahl eines UV- oder VIS-Sensors folgt zwei Größen: Der Spektralbereich richtet sich nach der UV-Anwendung beziehungsweise nach dem Photoinitiator, der Messbereich nach der zu erwartenden Bestrahlungsstärke. Als Anhaltswerte gelten 0–2000 mW/cm² und mehr für UV-Punktlichtquellen, 0–200 mW/cm² für UV-Niederdruck- und UVC-Amalgamlampen und der erweiterte UVA+-Sensor für UV-LEDs. Für Risikobewertung und Arbeitsplatzsicherheit gilt die DIN EN 14255-1:2005.

Auswahl geeigneter UV-Radiometersensoren und Anwendungshinweise

Ein Watt sichtbares Licht entspricht ca. 10¹⁹ Photonen. Diese große Anzahl an Photonen ist die Grundlage für die Anwendung von Licht und UV-Strahlung, da die Oberflächenwechselwirkung der Photonen in der Regel auf wenige nm² beschränkt ist.

Der Anwendungsbereich unserer UV-Sensoren ist ebenso vielfältig und reicht von der Prozessüberwachung, der Risikobewertung und Arbeitsplatzsicherheit bis zu medizinischen Anwendungen von UV-Strahlern und UV-LEDs. Die nachfolgenden Hinweise sollen bei der Auswahl geeigneter Sensoren helfen. Wie ein UV-Sensor im Inneren aufgebaut ist und welche vier Fehlerquellen über die Messgenauigkeit entscheiden, erklärt der Beitrag Wie UV-Sensoren funktionieren.

Für die Prozessüberwachung und Dosiskontrolle richtet sich der Spektralbereich des Sensors grundsätzlich nach der UV-Anwendung bzw. nach dem Photoinitiator. UV-Punktlichtquellen, wie die HP-120i, erreichen Bestrahlungsstärken im Bereich einiger W/cm². Außerhalb des Spots oder in größerem Abstand fällt sie jedoch geringer aus. Der Sensor sollte einen großen Messbereich von 0-2000 mW/cm² oder mehr bieten.

UV-Niederdrucklampen und UVC-Amalgamlampen erreichen in der Regel Bestrahlungsstärken von weniger als 100 mW/cm² in der Bestrahlungsebene. Wir empfehlen unsere Sensoren mit dem Messbereich 0 - 200 mW/cm².

Die Emission der UV-LEDs liegt z. B. bei 275, 365, 385, 395 oder 405 nm. Für die Messung von UV-LEDs wurde der UVA+-Sensor entwickelt, der einen erweiterten Spektralbereich aufweist. Messungen der UV-LEDs im Bereich der Filterkante werden vermieden, denn bereits kleinste Temperaturänderungen und Chargenschwankungen können hohe Messfehler verursachen. Als Messbereich empfehlen wir 0-2000 mW/cm².

Für Risikobewertungen und Arbeitssicherheit regelt die Die DIN EN 14255-1 die Messung und Beurteilung von personenbezogenen Expositionen gegenüber künstlicher optischer Strahlung. Die DIN 14255-1 enthält selbst keine Grenzwerte. Diese sind der Richtlinie „2006/25/EG künstliche optische Strahlung“, die in nationales Recht übernommen wurde, zu entnehmen.

Für die Messungen benötigen die Sensoren eine gewisse Empfindlichkeit. Wählen Sie hierzu einen Sensor (z. B. UVA, UVB) mit Messbereich 0 - 2 mW/cm². Gemäß Richtlinie 2006/25/EG ist die Grenze für UVA-Strahlung 10⁴ J/m². Für eine tägliche Arbeitszeit von 8 Stunden entspricht dies einer kontinuierlichen Bestrahlungsstärke von 0,035 mW/cm².

Für kurzzeitige Arbeiten kann die maximale Bestrahlungsstärke höher sein. Beispiel:

Für den dauerhaften Einbau in Anlagen stehen Inline-Sensoren zur Verfügung.

• Arbeitsumfang: Tägliche Reinigung
• Dauer: 10 min
• Expositionsdosis: HUVA = 10⁴ J/m²
• Bestrahlungsstärke: 1,68 mW/cm²
• UV-Dosis aus Bestrahlungsstärke und Zeit berechnen
   

Tipp: Bei der Gestaltung von UV-Anlagen ist zu beachten, dass die Bestrahlungsstärke (im Hinblick auf die Tätigkeitsdauer) die Expositionsdosis nicht überschreitet. Grundsätzlich sollten Anlagen geprüft werden, wenn diese den Bediener mit mehr als 1-2 mW/cm² kontinuierlich bestrahlen.

Für medizinische Anwendungen stehen die Prozesssicherheit und die Kalibrierung im Vordergrund. Unsere Sensoren sind langzeitstabil und rekalibrierbar. Reparatur- und Ersatzteile-Service sind langjährig verfügbar. Profitieren Sie von unserer langjährigen Erfahrung als Kalibrierlabor.

Anwendungen mit unterschiedlichen UV-Strahlern lassen sich mit Hilfe unserer Radiometersensoren reproduzierbar messen. Eine Messung aller Spektralbereiche gleichzeitig ist auch möglich, zum Beispiel mit dem UVpad.

Als Anzeigegerät dazu bewährt sich das Radiometer RMD Pro.

Welcher UVC-Sensor eignet sich für Niederdruck-, Mitteldruck- oder LED-Strahler?
Der Sensor muss zum Spektrum passen, nicht nur zum Spektralbereich. Für Niederdruckstrahler genügt eine schmalbandige Bewertung um 254 nm, weil dort praktisch die gesamte UVC-Leistung in dieser Linie liegt. Mitteldruckstrahler emittieren breitbandig über den ganzen UVC-Bereich; hier ist ein Sensor mit breiter, flacher UVC-Bewertung nötig, der auf genau diesen Lampentyp kalibriert wurde. UVC-LEDs (typisch 265 bis 280 nm) verlangen eine Kalibrierung auf ihre Peakwellenlänge; die Normteile DIN 19294-5 und -6 für UV-C-LED sind noch in Erarbeitung. Derselbe Sensor liefert an allen drei Quellen ohne quellenspezifische Kalibrierfaktoren keine vergleichbaren Werte.

Welcher UV-Sensor eignet sich für 254 nm?
Für die 254-nm-Linie von Quecksilber-Niederdruckstrahlern eignet sich ein UVC-Sensor mit schmalbandiger Bewertung um 254 nm, solarblind gegenüber UVA und sichtbarem Licht und auf einen Niederdruckstrahler kalibriert. In der Trinkwasserdesinfektion legen DIN 19294-1 (Geräteradiometer) und DIN 19294-3 (Referenzradiometer) die Anforderungen für Niederdruckanlagen fest; in Österreich gilt ÖNORM M 5873-1. Die Bauform – Inline-Sensor, druckwasserfester Sensor, UV-Sonde oder Radiometer mit Wechselsensor – richtet sich nach Einbauort und Messaufgabe.

Welchen Messbereich braucht der Sensor?
Er richtet sich nach der zu erwartenden Bestrahlungsstärke, nicht nach dem Gerät. UV-Punktlichtquellen erreichen einige W/cm² im Spot – hier ist ein Bereich von 0–2000 mW/cm² oder mehr angebracht. UV-Niederdruck- und UVC-Amalgamlampen bleiben in der Bestrahlungsebene meist unter 100 mW/cm², wofür 0–200 mW/cm² passt. Für Arbeitsplatzmessungen nach DIN EN 14255-1 ist dagegen Empfindlichkeit gefragt: dort 0–2 mW/cm². Für UV-LEDs wurde der UVA+-Sensor mit erweitertem Spektralbereich entwickelt – so wird eine Messung an der Filterkante vermieden, wo schon kleinste Temperatur- und Chargenschwankungen große Messfehler verursachen.

Ab welcher Bestrahlungsstärke muss eine Anlage geprüft werden?
Als Faustregel gilt: Anlagen, die den Bediener dauerhaft mit mehr als 1 bis 2 mW/cm² bestrahlen, sollten geprüft werden. Der Hintergrund ist der Grenzwert der Richtlinie 2006/25/EG für UVA-Strahlung von 10⁴ J/m². Über eine achtstündige Arbeitszeit entspricht das einer dauerhaften Bestrahlungsstärke von nur 0,035 mW/cm². Für kurze Tätigkeiten darf die Bestrahlungsstärke entsprechend höher liegen – bei zehn Minuten täglicher Reinigung etwa 1,68 mW/cm². Entscheidend ist immer das Produkt aus Bestrahlungsstärke und Tätigkeitsdauer.