Wie bestimme ich Augensicherheitsgrenzwerte für IR-LEDs?

IR-LEDs geben typischerweise Wellenlänge und Strahlungsintensität (mW/sr) an. Es gibt viele Warnungen im Internet und von anderen lokalen Ingenieuren, auf Augenschäden zu achten, aber ich finde es schwierig, genau festzulegen, welche Sicherheitsschwelle für unsere Augen besteht. Insbesondere verwende ich 950-nm-IREDs für die Kommunikation und frage mich um meine Sicherheit.

Laut einer Quelle , die ich gefunden habe (von Vishay), liegt diese Arbeitsgrenze bei 10 mW/cm2. Dies erscheint im Vergleich zur Leistung von handelsüblichen IR-TX/RX-Paaren gering.

Offensichtlich variiert die auf Ihr Auge treffende IR-Intensität je nach Entfernung von einer divergierenden LED-Quelle. Wie funktionieren also Sicherheitsgrenzen für bestehende IR-emittierende Produkte (z. B. Fernbedienungen) und wie sollte eine angemessene Sicherheitsgrenze für die optische Ausgangsleistung aussehen?

BEARBEITEN: Ich bin daran interessiert, die LED VSLY5940 in einem offenen Außenbereich mit möglicherweise anderen Personen zu verwenden, die in dem Bereich arbeiten, und die IRED nur zeitweise zu verwenden. Im Spitzenbetrieb gibt das Datenblatt 5100 mW/sr an. Muss ich mir Sorgen um mögliche Augenschäden machen?

Die emittierte Leistung hat eine geringe Effizienz im Vergleich zur Leistungsaufnahme, die an die LED angelegt wird. 10 mW/cm2 ist nicht dasselbe wie 10 mW/sr
Sprechen Sie mit den Stellen, die Tests durchführen, wie z. B. Intertek Testing Services oder ähnliches. Dieser Bereich ist ziemlich komplex und hängt von vielen Dingen ab. Bis vor etwa 10 Jahren hatte Frankreich eine andere Interpretation als der Rest der EU, so dass die Anforderungen für LEDs ohne Streulinsen tatsächlich sehr streng waren.
@TonyStewart Ich habe 10 mW/cm2 von den 100 W/m2 im Dokument verwendet. Ich habe die Konvertierung während des Tippens durchgeführt und die anfänglichen Dokumenteinheiten vergessen.

Antworten (2)

Es gibt keine Probleme mit NIR-LED-Leistungspegeln wie denen von Fernbedienungen.

Augenlaser-Sicherheitsnormen decken diesen Bereich ab. Laser können sehr hohe Pulsleistungspegel bei bescheidener Durchschnittsleistung haben, und ein schmaler Strahl kann die Energie durch die Öffnung der Pupille bekommen. Eine schmale Quelle kann auf eine schmale Stelle auf der Netzhaut fokussiert werden, wo der Fluss hoch sein wird.

Gefahr erfordert also 3 Dinge:

  • Bei Betrachtungsentfernungen muss eine beträchtliche Energie durch die Pupillenöffnung (7 mm) passen
  • Der Quellbereich muss klein genug sein, damit er vom Auge auf einen konzentrierten Punkt auf der Netzhaut fokussiert werden kann. (das macht die Sonne gefährlich)
  • Der lokalisierte Fluss an der Stelle auf der Netzhaut muss hoch genug sein, um Schäden zu verursachen, für NIR/Vis bedeutet das im Grunde Erhitzung

Früher galten LEDs als nicht in der Lage, gefährliche Energieniveaus durch die Öffnung der Pupille zu leiten, und wurden nicht reguliert

Allerdings gibt es jetzt sehr leistungsstarke LEDs. Das Auge schützt sich vor sichtbarem Licht, indem es die Iris schließt, aber nicht vor nahem Infrarot (oder UV), das es immer noch auf die Netzhaut fokussieren kann, da das Auge transparent ist .

Ein moderner 3-W-LED-Chip kann 1 W IR von 1 mm² emittieren. Das ist ein Fluss von 1 MW/m² (an der Chipoberfläche), im Vergleich dazu beträgt das Sonnenlicht auf der Erdoberfläche 1,3 kW/m².

Dies ist nicht ganz so alarmierend, wie es scheinen mag, der Sonnenfluss wird in 11 mm Entfernung vom Chip erreicht (180-Grad-Strahl, ~ 40 mm für 30-Grad-Strahl), und in dieser Entfernung können Sie nicht auf den winzigen Fleck auf der Netzhaut fokussieren, den Sie sehen können an der Sonne.

Trotzdem ist der LED-Fluss jetzt sehr hoch, und wir bündeln viele LEDs zu massiven Flutlichtern, Scheinwerfern usw.

Am anderen Ende des Spektrums – Blau, nahes UV und UV – besteht wahrscheinlich eine größere tatsächliche Gefahr . Blaues Licht (und mehr noch UV) ist biologisch schädlich – es bricht organische Bindungen auf. (Das ist wahrscheinlich der Grund, warum Pflanzen rotes Licht verwenden und grünes Licht reflektieren)

Ja, das stimmt, aber die Augenlinse und der Augenhintergrund reagieren empfindlich auf einen hohen IR-Fluss und sind nicht unbedingt zu spüren. So wie Sie nicht auf eine 20.000 mcd 5-mm-LED bis zu Ihrem Augapfel bei 20 mA starren sollten, was normalerweise bei der 10-fachen Entfernung gemessen wird und immer noch schmerzhaft anzusehen (sichtbar) ist, verursacht das mit 100 mA gepulste IR möglicherweise keine Schmerzen. Der Pfadverlust von 10 mm bis 1 m beträgt 40 dB
In der Tat sollten Sie sie nicht genau betrachten. Sobald jedoch ein NIR-LED-Fluss dem der Sonne gleicht, besteht die Gefahr, dass er auf einen konzentrierten Punkt auf der Netzhaut fokussiert wird. Ich spreche von NIR 850nm, wo das Auge noch transparent ist. Ihr Kommentar zu FIR und grauem Star war interessant. Ältere LEDs konnten einfach nicht dorthin gelangen, aber moderne können es in praktischen Abständen. dh Sie können Ihr Auge innerhalb von 30 mm bis 11 mm von einer LED erreichen, wenn Sie es versuchen.
Ich würde weiter sagen, dass wir (Ingenieure) das System so gestalten sollten, dass die Menschen dort, wo sie in einer kontinuierlichen Umgebung (z. B. Beleuchtung, Heizung) verwendet werden, nicht direkt auf den ungetrübten Tod schauen. zB sollte ein NIR-Fluter einen Frontdiffusor haben, damit das Feld des Chips nicht direkt einsehbar ist. Dasselbe gilt für blaue Flutlichter im nahen UV-Bereich
Sogar Leuchtendesigner von art galary verwenden wärmeres weißes Licht, um das Blau (höhere Energie/Welle) aufgrund der Pigmentalterung zu reduzieren, und vermeiden LEDs, die eine hohe blaue Energie haben, die mit Leuchtstoffen für das Auge ausgeglichen ist, aber zu einer höheren Energie für Farbe tendiert, die mit der Zeit verblasst.
Ich wäre völlig überrascht, wenn in 10 Jahren Probleme mit Blau- und Augenschäden auftreten würden, insbesondere bei so vielen chinesischen LEDs, die Leuchtstoffe zu haben scheinen, die innerhalb von 10 Betriebsstunden an Effizienz verlieren, sodass die senkrechte Emission zu 70% blau zu sein scheint
insbesondere von kühlweißen Autoscheinwerfern und Nachtfahrern mit übermäßiger Blendung und der skotopischen Nachtsicht des Auges, die das Blau in den Stäbchen der Netzhaut verstärkt. Ich gestalte alle meine Wohnleuchten blendfrei. Kaufen Sie eine orangefarbene Sonnenbrille für Nachtfahrten.
Völlig vom Thema abgekommen, habe ich die Glühbirnen des Kinderzimmers (15 Jahre) durch 2200.000 orangefarbene LED-Glühbirnen ersetzt, und siehe da, er geht jetzt schlafen, anstatt 2 Stunden wach zu bleiben.

Starren Sie natürlich nicht aus der Nähe auf den Augapfel, aber die Intensität wie bei Friis Loss ist umgekehrt quadratisch mit der Entfernung. Da "Fernbedienungen" typ. 100mA gepulst ist die durchschnittliche Intensität stark reduziert.

  • Emitter sind auf der von Ihnen geposteten Vishay-Seite aufgelistet, wobei die Grenze des IR-Interesses das Hornhaut-/Linsenrisiko im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3000 nm ist.

  • Bestrahlung E e = 100 W / M 2

  • Intensität ICH e = 4 W / S R im Standardabstand von 20 cm
  • ICH e = E e ∗ R 2

Zusätzlich zu diesem Bereich sollten Sie wissen, dass Ferninfrarot oder FIR auch Katarakte (katarogene) wie Hochöfen und Lagerfeuer verursachen können, wenn sie über einen längeren Zeitraum ausgesetzt werden. Abgesehen von den Augen ist FIR sehr gesund und therapeutisch und wohltuend, daher wird es von allen Akupunkturärzten verwendet.

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