อันตรายจาก IR LED

ฉันต้องการสร้างระบบเลเซอร์แท็ก DIY milestag เว็บไซต์แนะนำ Vishay Tsal-6100 เป็น IR-LED นี่คือแผ่นข้อมูล: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

เนื่องจากฉันต้องการโฟกัสแสง (อาจจะเป็นหนึ่งหรือสององศาหลังจากเลนส์แตกต่างกัน) ฉันจึงเริ่มคิดถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับดวงตา การอ่านในหัวข้อแสดงให้เห็นว่าแสง IR อาจเป็นปัญหาได้ ตาไม่เห็นความยาวคลื่น IR และไม่สามารถตอบสนองต่อแสงที่มากเกินไป ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องอยู่ในขอบเขตของมาตรฐานความปลอดภัย

เช่น IEC 62471 ซึ่งน่าจะเป็นมาตรฐาน ในความเป็นจริง Vishay ได้เผยแพร่เอกสารที่มีข้อมูลเกี่ยวกับ LEDs ที่อ้างอิงกับบรรทัดฐานนี้: http://www.vishay.com/docs/81935/eyesafe.pdf

Tsal6100 มีการอธิบายว่า 400mW / sr ในสถานการณ์กรณีที่เลวร้ายที่สุด นี่น่าจะหมายความว่า LED นั้น "ยกเว้น" = อันตรายน้อยกว่าคลาส 1

แต่นั่นหมายความว่าอย่างไร รายละเอียดบอกว่า 230mW / sr ดังนั้นดูเหมือนว่าพวกเขาได้รวมค่าความปลอดภัยไว้แล้ว ฉันไม่สามารถหาระยะทางที่ถึงความเข้มข้นนี้ หากรายละเอียดบันทึก 230mW / sr ที่ระยะ 1 ม. และกรณีที่แย่ที่สุดตามมาตรฐานคือ 50 ซม. ดังนั้นลำแสงโฟกัส (เส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. ^ 2, ความแตกต่างเล็กน้อยของมุม) อาจมีความเข้มสูงกว่ามาก

คำถามของฉัน: ฉันจะคำนวณความเข้มของลำแสงได้อย่างไร ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่า LED ปลอดภัยที่จะใช้?

ปรับปรุง:

ฉันอ่านหน่วย mW / sr แล้วพบคำจำกัดความนี้:

• พีเป็นความเข้ม
• โอเมก้าเป็นมุม

มุมครึ่งก่อนโฟกัส LED คือ 10 องศาหลังจากเลนส์ฉันหวังว่าจะได้อะไรประมาณ 1 องศา ดังนั้นปัจจัยคือประมาณ 10 ฉันใช้คณิตศาสตร์:

ถ้าฉันเข้าใจสิ่งนี้อย่างถูกต้องลำแสงที่ได้รับการโฟกัสจะมีพลังถึง 10 เท่าเหมือนกับที่ไม่ได้โฟกัส ถูกต้องหรือไม่

ปัญหาใหม่คือ: ฉันจะได้รับพื้นที่แหล่งที่มาได้อย่างไร ควรเป็นพื้นผิวของเลนส์

ฉันพยายามป้อนค่าในเครื่องคิดเลขนี้: http://www.intersil.com/en/products/optoelectronics/ambient-light-sensors/eye-safety.html

(ขอบคุณมากสำหรับเดฟสำหรับลิงค์ที่ยอดเยี่ยม)

แต่มีหลายสาขาที่ฉันไม่รู้วิธีเติมให้เต็ม ไฟ LED ที่มีขนาด 2300mW มักจะเป็นอันตรายถึงตายและดูเหมือนจะไม่ถูกต้อง

ในฐานะที่เป็นสติตรวจสอบฉันพยายามที่จะคัดลอกค่าจากแผ่นข้อมูลจำเพาะลงในเครื่องคิดเลข ปรากฎว่า LED เป็นอันตรายแม้ไม่ได้โฟกัส ตอนนี้ฉันแน่ใจว่าฉันทำผิดพลาดเนื่องจาก Vishay กล่าวว่าผลิตภัณฑ์นี้ "ยกเว้น"

1. LED ประเภทใดที่ฉันติดตั้ง? ฉันเลือก "เลนส์"
2. ถ้าฉันเลือกเลนส์สิ่งที่ "พื้นที่แหล่งขยาย" คืออะไร? พื้นผิวของเลนส์?

คุณสามารถช่วยฉันและพยายามป้อนค่าด้วยตัวเองได้ไหม? เครื่องคิดเลขเป็นสเปรดชีต Excel ฉันคัดลอกลงในดรอปบ็อกซ์ของคุณดังนั้นคุณสามารถใช้ Microsoft Excel ออนไลน์ได้ นี่คือลิงค์: https://www.dropbox.com/s/r28n3p6bdf5m7hs/exposure-calculator.xlsx?dl=0

อีกครั้งลิงก์ไปยังแผ่นข้อมูลจำเพาะคือ: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

ปรับปรุงใหญ่:

เพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับปัญหาของฉันกับเครื่องคิดเลข: เพื่อให้ได้ข้อ จำกัด ที่น่าสนใจเช่นขีด จำกัด การเปิดรับแสงและปัจจัยด้านความปลอดภัยคุณจำเป็นต้องเลือก สำหรับฟิลด์นี้คุณสามารถเลือกระหว่าง "เซ็นเซอร์ความใกล้ชิดมาตรฐาน" หรือ "เซ็นเซอร์ความใกล้ชิดแบบช่วงยาว"

หากไม่มีการเลือกตัวเลือกฟิลด์สำหรับปัจจัยด้านความปลอดภัยยังคงว่างเปล่า

บางทีเราสามารถแก้ปัญหาโดยไม่ใช้เครื่องคิดเลขนี้?

ฉันคิดถึงหน่วยนี้ mW / sr เห็นได้ชัดว่ามันไม่ได้ขึ้นอยู่กับระยะทาง ดังนั้นเพื่อให้ได้ผลกระทบกับดวงตาจึงมีความจำเป็นต้องกำหนดสัดส่วนของพื้นที่ที่ "กระทบ" กับดวงตา ที่ระยะ 10 เมตรจาก LED IR มุมครึ่งหนึ่งของ 10 °สร้างวงกลมที่มีรัศมี 1.73m และพื้นที่ 9.4m ^ 2 ตา (ไม่ใช่ลูกศิษย์ฉันไม่แน่ใจว่าสิ่งที่จะได้รับอันตราย) อาจมีพื้นที่ 3 ซม. ^ 2 นั่นเป็นเปอร์เซ็นต์ที่ต่ำมากและไม่เป็นอันตรายอย่างแน่นอน

ดังนั้นฉันจึงสันนิษฐานได้ว่าเลนส์สร้างลำแสงคู่ขนานอย่างสมบูรณ์แบบจากนั้นสร้างส่วนระหว่างพื้นที่ผิวเลนส์กับบริเวณผิวรอบดวงตา

นี่ทำให้คำถามของฉันง่ายขึ้น: พลังอะไรที่ไม่เป็นอันตรายต่อสายตา สมมติว่าเป็นพื้นที่ตาคงที่คุณสามารถคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์ซึ่งทำให้ LED ไม่เป็นอันตรายหรือไม่? วิธีนี้ใช้ได้หรือไม่

ฉันตรวจสอบกับเอกสารความปลอดภัยของ Vishay แล้ว:

ในกรณีของ IR - Emitters ขีด จำกัด ที่เหนือกว่าคือความเสี่ยงของกระจกตา / เลนส์ในช่วงความยาวคลื่น 780 นาโนเมตรถึง 3000 นาโนเมตร นี่เป็นการจำกัดความไม่ลงรอยกันของ E_e = 100 W / m ^ 2 ซึ่งแสดงเป็นค่าความเข้มของ I_e = 4 W / sr โดยมีเงื่อนไขการวัดของมาตรฐานนั้นด้วยระยะทาง 0.2 ม.

สิ่งนี้ระบุ: ระยะการดู 0.2m และ จำกัด 4 W / sr จากความคิดของฉันข้างต้นพวกเขาอาจคำนวณกรวยที่ระยะนี้แล้วหาเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ผิวของดวงตา จากนั้นคุณสามารถหาค่าที่เป็นรูปธรรมสำหรับ I_e = 4 W / sr

ซึ่งหมายความว่าฉันสามารถรับค่าสำหรับระยะทางอื่น ๆ กำลังต่อพื้นที่สูงสุด 4W / sr สำหรับระยะ 0.2 เมตร ที่ 0.1m พื้นที่รูปกรวยอยู่ที่ 1/4 ของพื้นที่นั้นดังนั้นฉันจะได้รับสูงสุด 1W / sr สำหรับ I_e - การคิด: กรวยอยู่ที่ 1/4 ของพื้นที่นั้น -> เปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวรอบดวงตาสูงกว่า 4 เท่า - > กำลังต่อพื้นที่ต้องเป็น 1/4 ของค่าอ้างอิง และที่ 0.05m เท่านั้นจะอนุญาตให้ใช้ 250mw / sr

สำหรับ TSAL-6100 เอกสารกล่าวว่า: "ความเข้มสูงสุดที่ระดับสูงสุดสัมบูรณ์" 400mW / sr

ดังนั้นฉันเชื่อว่าฉันสามารถใช้ LED ที่มี f> 0.063m การคำนวณด้านหลัง: พลังงานสูงสุดต่อพื้นที่ของ TSAL คือ 400mW / sr นี่คือ 10 เท่าต่ำกว่าพลังงานอ้างอิงต่อพื้นที่ พื้นที่โคนก้นลดลงกำลังสองกับความสูงของกรวย ดังนั้นฉันสามารถลดระยะทางโดย sqrt (10) สิ่งนี้นำไปสู่ระยะการดู 6.3 ซม.

ฉันเชื่อว่า 6.3 ซม. เป็นขีดจำกัดความปลอดภัยสำหรับการดู TSAL-6100 โดยตรง คุณช่วยตรวจสอบการคำนวณของฉันได้ไหม

ถ้าฉันจะติดตั้งเลนส์ตรงจุดนี้ด้วยความยาวโฟกัสที่แน่นอน 6.3xxx cm จากระยะไกลมันจะเหมือนกับว่าฉันจะมอง LED จากระยะทาง 6.3 ซม. ซึ่งเป็นระยะความปลอดภัยที่แน่นอน

บางสิ่งที่ยังคงเป็นปัญหากับฉัน: LED ที่ต่างกันมีมุมต่างกันครึ่งหนึ่ง ทำไมพวกเขาถึงสามารถระบุ I_e ที่เป็นรูปธรรมหนึ่งตัวสำหรับ IR-LED ทั้งหมดได้ กรวยของ TSAL-6200 (ครึ่งมุม 20 °) ใหญ่กว่าของ TSAL-6100 ดังนั้นส่วนของแสงที่เข้าตาควรมีขนาดเล็กลง ดังนั้น I_e ควรใหญ่กว่า

บางทีแนวทางทั้งหมดของฉันอาจจะพัง

Le Goog ได้จัดหาเอกสารเกี่ยวกับ "IEC 62471" จาก Intersil ด้วยสมการที่เกี่ยวข้อง ขอบคุณ Le Goog

โปรดลอง Google ตามมาตรฐานความปลอดภัย นี่คือ Intersil เดินผ่าน

แก้ไข: โอเคฉันควรตรงไปตรงมาและบอกให้คุณทำคณิตศาสตร์ Ee = Ie / (d ^ 2) = (400mW / sr) / (0.2m ^ 2) = 10 W / m ^ 2

ตามคำจำกัดความในแผ่น intersil ที่ฉันให้ไว้ข้างต้นถ้าไม่มีการ จำกัด เวลาหรือถ้าเกินเวลา 1,000 วินาที (ซึ่งคุณไม่ควรต้องส่งข้อมูลยอดฮิตสำหรับแท็กเลเซอร์) ผลรวมของความยาวคลื่น Ee ทั้งหมด ควรน้อยกว่า 100 W / m ^ 2 (ซึ่งคุณจะได้รับ) สิ่งที่ตรงกันข้ามคือระยะการรับชมขั้นต่ำที่ปลอดภัยสำหรับ IRLED ของคุณคือ (0.4W / sr) / (100W / m ^ 2) = d ^ 2 = 0.004 -> sqrt (0.004) = 0.063246m ใช่แล้วคณิตศาสตร์ของคุณสำหรับระยะทางที่ปลอดภัยขั้นต่ำถูกต้อง แต่อีกครั้งฉันอยากจะชี้ให้เห็นว่าระบบแท็กเลเซอร์ของคุณไม่ใช้เวลา 1,000 วินาทีในการส่งแสงพัลซิ่ง มีโอกาสมากขึ้นที่คุณจะได้เข้าใกล้และไม่ได้รับอันตรายที่ไม่สามารถแก้ไขได้ (อย่างจริงจังระบบเลเซอร์แท็กส่วนใหญ่ใช้แสงพัลซิ่งประมาณ 0.1 วินาที) อย่างไรก็ตามโปรดใช้คณิตศาสตร์ (ไม่ใช่เครื่องคิดเลข)

แก้ไข 2: ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมเกี่ยวกับเลเซอร์แท็ก การแฮ็ก LightStrike

ลิงค์ที่ให้ไว้มีข้อมูลพื้นฐานบางอย่างเกี่ยวกับเลเซอร์แท็กรุ่นที่มีอยู่ในตลาด การใช้การถอดรหัสของเขาเวลาที่เลวร้ายที่สุดสำหรับการส่ง "hit data" คือ 6750us + (32interbit markers * 900us) + (32bits * 3700us (สำหรับหนึ่ง)) = ~ 4 วินาที ไม่มีใครควรรอนานขนาดนี้และตัวอย่างนี้เป็นเพียงตัวอย่างที่แย่ที่สุดโดยใช้รูปแบบผลิตภัณฑ์ที่รู้จัก จะดับลง 4 วินาทีนั้นน้อยกว่า 1,000 วินาที ใช้ Eq.1 จากแผ่นข้อมูล intersil ที่ฉันเชื่อมโยง Ee = = 18000 * (4sec) ^ - 0.75 หรือ Ee <= 6363.96 W / m ^ 2 ใช้คณิตศาสตร์ย้อนกลับอีกครั้งเพื่อให้ได้ระยะทางที่ปลอดภัยขั้นต่ำเราจะได้รับ (0.4 W / sr) / (6363.96 W / m ^ 2) = d ^ 2 = 6.28539e-5 -> sqrt (6.28539e-5) = 0.007928m หรือประมาณ 8 มม. ดังนั้นระยะทางที่ปลอดภัยขั้นต่ำของคุณคือ 8 มม. หากคุณต้องใช้สิ่งนี้กับเครื่องหมายเลเซอร์แท็ก lightstrike ผลลัพธ์จะแตกต่างกันไปตามการเข้ารหัสของหลักสูตร ฉันหวังว่าสิ่งนี้ได้ให้ข้อมูลที่เพียงพอแก่คุณในการตัดสินความปลอดภัยของอุปกรณ์ของคุณ (ซึ่งเป็นคำถามแรก) หากคุณมีคำถามเพิ่มเติมโปรดถามคำถามใหม่เพื่อให้ผู้อื่นมีโอกาสช่วยเหลือคุณ