IR LED'in tehlikeleri


12

DIY lazer etiket sistemi kurmak istiyorum. Milestag web sitesi IR-LED olarak Vishay Tsal-6100 ürününü önerir. İşte bir veri sayfası: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

Işığı odaklamak istediğim için (belki mercekten sonra bir veya iki derece sapma), gözdeki potansiyel tehlikeleri düşünmeye başladım. Konuyu okumak IR ışığının çok sorunlu olabileceğini ortaya koyuyor. Göz IR dalga boylarını görmez ve aşırı pozlamaya tepki veremez. Bu nedenle, güvenlik standartları sınırları dahilinde olmak çok önemlidir.

Geçerli norm gibi görünen IEC 62471 gibi. Aslında Vishay, LED'leri hakkında bu norma göre atıfta bulunulan verileri içeren bir belge yayınladı: http://www.vishay.com/docs/81935/eyesafe.pdf

Tsal6100, en kötü senaryoda 400mW / sr olarak tanımlanır. Bu, LED'in "muaf" olduğu = 1. sınıftan daha az tehlikeli olduğu anlamına gelir.

Peki bu ne anlama geliyor? Özellikleri 230mW / sr diyorlar, bu yüzden zaten bir çeşit güvenlik marjı içeriyor gibi görünüyor. Bu yoğunluğa ulaşılan mesafeyi bulamadım. Spesifikasyonlar 1m mesafeden 230mW / sr kaydederse ve normlara göre en kötü durum 50 cm ise, odaklanmış bir ışın (çap 10cm ^ 2, birkaç açı sapması) çok daha yüksek bir yoğunluğa sahip olabilir.

Sorum: Kirişimin yoğunluğunu nasıl hesaplayabilirim? LED'in güvenli olup olmadığını nasıl anlarım?

Güncelleme:

MW / sr birimini okudum ve şu tanımı buldum:

wikipedia tanımı

  • yoğunluk olarak phi
  • açı olarak omega

LED'i odaklamadan önceki yarım açı 10 derecedir, lensden sonra 1 derece gibi bir şey almayı umuyorum. Yani faktör 10 civarında. Ben biraz matematik uyguladım:

koordinat dönüşümü

Bunu doğru anlarsam, odaklanmış bir ışık demeti odaklanmamış olanın 10 katı kadar güçlüdür. Bu doğru mu ?

Yeni bir sorun: Kaynak alanı nasıl alabilirim? Merceğin yüzeyi olmalıdır.

Bu hesap makinesindeki değerleri girmeye çalıştım: http://www.intersil.com/en/products/optoelectronics/ambient-light-sensors/eye-safety.html

(Dave'e harika bağlantı için çok teşekkürler)

ancak doldurmayı bilmediğim birçok alan var. 2300mW'lık bir LED her zaman ölümcül olduğu ortaya çıkıyor ve bu doğru görünmüyor.

Bir sağlık kontrolü olarak, sadece teknik özellik sayfasındaki değerleri hesap makinesine kopyalamaya çalıştım. LED'in odaklanmamış olsa bile tehlikeli olduğu ortaya çıkıyor. Vishay bu ürünün "muaf" olduğunu söylediğinden, şimdi bir hata yaptığımdan eminim.

  1. Kurulumum için LED tipi nedir? "Lensli" yi seçtim
  2. Lensli seçersem, "genişletilmiş kaynak alanı" tam olarak nedir? Merceğin yüzeyi?

Belki bana yardım edebilir ve değerleri kendiniz girmeye çalışabilir misiniz? Hesap makinesi bir Excel elektronik tablosudur. Dropbox'ım içine kopyaladım, böylece Microsoft Excel'i çevrimiçi olarak kullanabilirsiniz. İşte bir bağlantı: https://www.dropbox.com/s/r28n3p6bdf5m7hs/exposure-calculator.xlsx?dl=0

Yine, teknik özellik sayfasına bağlantı: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf


Büyük Güncelleme:

Hesap makinesiyle ilgili sorunlarım hakkında daha kesin olmak için: Maruz kalma limiti ve güvenlik faktörü gibi ilginç sınırlar elde etmek için bir "intersil yakınlık cihazı tipi" seçmek gerekir. Bu alan için "standart yakınlık algılayıcı" veya "uzun mesafe yakınlık sensörü" arasında seçim yapabilirsiniz.

Seçim yapılmazsa güvenlik faktörleri alanları boş kalır.

Belki bu hesap makinesi olmadan sorunu çözebiliriz?

Bu birimi düşündüm mW / sr. Görünüşe göre mesafeye bağlı değil. Bu nedenle, göz üzerindeki etkiyi elde etmek için, muhtemelen göze gerçekten "vuran" alanın fraksiyonunu belirlemek gerekir. IR LED'den 10m mesafede, 10 ° 'lik yarım açı yarıçapı 1.73m ve alanı 9.4m ^ 2 olan bir daire üretti. Göz (öğrenci değil, neyin zarar verebileceğinden tam olarak emin değilim) belki 3 cm ^ 2 alana sahiptir. Bu çok düşük bir yüzde, kesinlikle zararsız.

Böylece, lensin mükemmel bir paralel ışık demeti oluşturduğunu ve sonra lens yüzey alanı ile göz yüzeyi alanı arasındaki kesri oluşturduğunu varsayabilirim.

Bu sorumu daha basit hale getiriyor: Hangi güç göz için zararsızdır. Göz için sabit bir alan olduğunu varsayarsak, LED'i zararsız hale getiren bir lens çapı hesaplayabilir misiniz? Bu yaklaşım uygun mu?

Vishay güvenlik belgesine baktım:

IR - Yayıcılar için baskın sınır 780 nm ila 3000 nm dalga boyu aralığında kornea / lens riskidir. Bu, ışınımı, 0.2 m mesafe göz önünde bulundurularak standardın ölçüm koşulu ile I_e = 4 W / sr değeri olarak ifade edilen E_e = 100 W / m ^ 2 ile sınırlar.

Bu aşağıdakileri belirtir: 0,2 m görüş mesafesi ve 4 W / sr sınırı. Yukarıdaki düşünceme göre, muhtemelen bu mesafedeki koniyi hesapladılar ve sonra gözün yüzey alanının yüzdesini belirlediler. Sonra I_e = 4 W / sr için somut bir değere ulaşabilirsiniz.

Bu da diğer mesafeler için değer alabileceğim anlamına geliyor. Alan başına güç, 0.2m mesafe için maksimum 4W / sr'dir. Koni alanı o alanın 1 / 4'ü kadar, bu yüzden I_e için maksimum 1W / sr elde edeceğim - Düşünme: Koni bu alanın 1 / 4'ü -> göz yüzeyinin yüzdesi 4 kat daha yüksek - > Alan başına güç referans değerinin 1 / 4'ü olmalıdır. Ve 0.05m'de sadece 250mw / sr'ye izin verilir.

TSAL-6100 için belge: "mutlak maksimum değerlerde maksimum yoğunluk" 400mW / sr.

Bu nedenle f> 0.063m ile bir LED kullanabileceğime inanıyorum. Bunun arkasındaki hesaplama: TSAL alanı başına maksimum güç 400mW / sr'dir. Bu, alan başına referans güçten 10 kat daha düşüktür. Koni taban alanı koni yüksekliği ile karesel olarak azalır. Böylece mesafeyi sqrt (10) azaltabilirim. Bu, 6,3 cm'lik bir görüş mesafesine yol açar.

Doğrudan TSAL-6100'e bakmak için 6.3 cm'lik güvenlik sınırı olduğuna inanıyorum. Hesaplamalarımı kontrol edebilir misin?

Bir lensi tam olarak tam odak uzaklığı 6.3xxx cm olan bu noktaya monte edersem, o zaman herhangi bir mesafeden LED'e 6.3 cm mesafeden bakarmışım gibi olur. Hangi kesin güvenlik marjı.

Hala beni rahatsız eden bir şey: Farklı LED'lerin farklı yarı açıları var. Neden tüm IR-LED'leri için bir somut I_e belirtebilirler? TSAL-6200'ün konisi (20 ° yarım açı) TSAL-6100'ün konisinden çok daha büyüktür. Bu nedenle ışığın göze giren kısmı daha küçük olmalıdır. Bu nedenle daha büyük olmalıyım.

Belki bütün yaklaşımım bozuldu?



3
Steradians açısal bir ölçüdür ve bu nedenle güç seviyeleri mesafeden bağımsızdır. LED'lerinizin çıkışına odaklanacaksanız, bunu değiştirirsiniz ve hesaplamaları nasıl yapacağınızı öğrenmeniz gerekir.
WhatRoughBeast

Haklısın. Üniteyi okudum ve gerekli hesaplamaları yapmaya çalıştım. Sonra dave tarafından sağlanan hesap makinesine yeni değerleri girmeye çalıştım. Ben iş için alınamıyor
LHK

1
"Odaklanmadan önceki yarım açı ..." Bunu bir koni gibi düşünün ve L, alttaki koninin yüksekliğine bölünen "alan başına güç" dür. Açıyı 1/10'a düşürürseniz, alan (1/10) ² = 1/100 değerine düşer. Gücü koruyorsanız, 100 faktörünüz var!
sweber

@sweber, bu çok daha erişilebilir bir tanım, teşekkürler. Ama ledlere olan mesafenin bağımsızlığı hakkında, birimin görüş mesafesine bağlı olmadığını düşündüm. Tanımlama şekliniz, alttaki alan (sin (phi) * h) ^ 2 * pi'dir. Bunu h ile bölün ve hala h'ye bağımlıyız. Yani bu birim mw / sr'nin alan başına güç olması ve h ile sabit kalması gerekiyorsa P (h) = C * mw / sr * A (h) / h = C2 * h olur. H ile led gücünün doğrusal artışı? Korkmuyorum anlamadım.
lhk

1
Yukarıdaki yorumum için üzgünüm - aslında yüzeyi yüksekliğin karesine bölmelisiniz. Genel olarak, sr cinsinden ölçülen dihedral açı birim küre üzerindeki bir yüzeydir (yarıçap = 1). Bu, tüm küre için maksimum değerin 4pi olduğunu gösterir.
sweber

Yanıtlar:


1

Le Goog, ilgili denklemlerle Intersil'den "IEC 62471" hakkında bir belge almıştır. Teşekkürler Le Goog.

Lütfen Google güvenlik standardını deneyin. Inţte Intersil'in yürüyüţü.

Edit: Tamam, gerçekten düz ileri olmalı ve sadece matematik yapmak için söylemeliydim. Ee = Ie / (d ^ 2) = (400mW / sr) / (0.2m ^ 2) = 10 W / m ^ 2.

Yukarıda verdiğim intersil sayfasındaki tanımlara göre, eğer zaman sınırı yoksa veya zaman sınırı 1000 saniyeyi aşarsa (lazer etiketi için isabet verilerini iletmeniz gerekmez) Tüm Ee dalga boylarının toplamı 100 W / m ^ 2'den daha az olmalıdır (ki bu alacağınız). Bunun tersi, IRLED'niz için minimum güvenli izleme mesafesinin (0.4W / sr) / (100W / m ^ 2) = d ^ 2 = 0.004 -> sqrt (0.004) = 0.063246m olmasıdır. Yani evet min güvenli mesafe için matematik doğru. Ancak yine, lazer etiketi sisteminizin darbeli ışığı göndermek için 1000 saniye almadığını belirtmek isterim. Büyük olasılıkla yaklaşabilir ve onarılamaz zarar veremezsiniz (ciddi olarak, çoğu lazer etiketi sistemi yaklaşık 0.1 sn darbeli ışık yapar). Neyse, lütfen matematiği kullanın. (hesap makinesi değil)

Edit 2: Lazer etiketi hakkında somut bir örnek. LightStrike'ı Hack Etmek

Sağlanan bağlantı, piyasada bulunan bir lazer etiketi sürümü hakkında bazı temel bilgilere sahiptir (var, artık satılıp satılmadığından emin değilim). Kodunu kullanarak, "isabet verileri" iletimi için en kötü durum süresi 6750us + (32interbit işaretleyici * 900us) + (32bits * 3700us (bir tane için)) = ~ 4 saniyedir. Hiç kimse bu kadar beklememelidir ve bu örnek, bilinen bir ürün şemasını kullanan en kötü durum örneğidir. Bu 4 saniyeden sonra, 1000 saniyeden az. Bağladığım intersil bilgi sayfasından Denk.1'i kullanarak. Ee <= 18000 * (4sec) ^ - 0.75 veya Ee <= 6363.96 W / m ^ 2. Yine, minimum güvenli mesafe elde etmek için ters matematiği uygulayarak (0.4 W / sr) / (6363.96 W / m ^ 2) = d ^ 2 = 6.28539e-5 -> sqrt (6.28539e-5) = 0.007928m veya 8 mm civarında. Eğer bir lightstrike lazer etiket işaretleyici ile kullanacak olsaydınız, minimum güvenli mesafeniz 8mm'dir. Sonuçlar elbette kodlamaya bağlı olarak değişecektir. Umarım bu size cihazınızın güvenliğini değerlendirmek için yeterli bilgi sağlamıştır (ilk soru). Başka sorularınız olursa, lütfen başkalarına yardımcı olmaları için yeni bir soru sorun.


Bağlantı için çok teşekkür ederim. Ne yazık ki doğru görünen değerleri üretmek için hesap makinesini alamıyorum. Tabii ki kurulumumda LED gerçekten tehlikeli olabilir. Ancak teknik özellik belgesindeki değerler için bile güvenlik sınırları aşılmıştır.
Sorumu

1
Bu neredeyse rahatsız edici geliyor. Önce google ve şimdi "Lütfen matematik kullanın" hakkında kötü cin? Ben de öyle yaptım. Anlamlı bir soru formüle etmeye çalıştım ve siz kitabı bana fırlattınız. Bu standartta referans verilen hesap makinesi temelde kırılmıştır. Alıcı tipine bağlı olarak, herhangi bir LED'in göz için tehlikeli olmasını sağlayabilirsiniz, bazen değerler tükürmez. Bu yüzden soruyu o mW / sr birimine dayalı olarak yeniden ifade etmeye çalıştım, sonuçlarımı paylaştım ve doğrulama istedim. Sonuçlarımı yeni kopyaladın. Farklı yarım açılarla ilgili soru ne olacak?
lhk

@lhk, W / sr laboratuarda ölçülen bir değerdir. Kelimenin tam anlamıyla açıya veya yarı açıya bağımlılığı yoktur. Aynı W / sr ve farklı yarım açılara sahip iki LED varsa, bir LED fiziksel olarak diğerinden daha parlaktır. IE daha fazla elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürür. Sonuçlarınızı hiç kopyalamadım. Onları kendim yaptım ve sonuçlarınızı doğruladım. "Yani evet min güvenli mesafe için matematik doğru." <- Bu bölüm için buna geri bildirim denir -> "Bence 6.3 cm doğrudan TSAL-6100'e bakmak için güvenlik sınırıdır. Hesaplamalarımı kontrol edebilir misiniz?"
Dave

@lhk, Matematik hakkındaki yorum, sayfa 3'ü hiç kaydırmamış olarak bağladığım. Hesap makinesi olduğunu bile bilmiyordum. Ancak benim deneyim internet hesap makineleri korkunç bir şekilde korunur ve genellikle işe yaramaz. Ayrıca yaptığınız varsayımdaki bazı kısa gelişmeleri de belirtmiştim. Özellikle bunu bir lazer etiket sisteminde kullanacağınızı söylediniz. Ben bunlara aşinayım. Size yanlış denklemi kullandığınızı söyledim. İntersil'in "EQ.1" i kullanmalısınız
Dave

1
@shinzou Yeterince parlak olan HERHANGİ BİR IŞIK insan gözüne, özellikle "gözle görülmeyen" ışığa zarar verebilir, çünkü bir "göz kırpma reaksiyonu" ortaya çıkarmaz. BU özel örnek için mutlak en güvenli mesafe 8 mm olurdu. Başka bir deyişle, lazer etiket işaretleyicisini IR'yi görememe şansı ile sattıysa, 8mm'den (fiziksel olarak mevcut bazı plastik bariyerlerden) daha yakın bir yol açtıysa, GÜVENLİK endişesi olmayabilir.
Dave
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.