Небезпеки ІЧ-світлодіода

Я хотів би побудувати систему зробіть лазерні мітки. Веб-сторінка рекомендує Vishay Tsal-6100 як ІЧ-світлодіод. Ось таблиця даних: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

Оскільки я хочу зосередити світло (можливо, один-два градуси розбіжності після лінзи), я почав думати про потенційні небезпеки для ока. Читання за темою виявляє, що ІЧ-світло може бути дуже проблематичним. Око не бачить ІЧ-довжин хвиль і не може реагувати на перенапруження. Тому важливо бути в межах норм безпеки.

Такі, як IEC 62471, який, здається, є діючою нормою. Фактично Vishay опублікував документ із даними про їх світлодіоди, на які посилається ця норма: http://www.vishay.com/docs/81935/eyesafe.pdf

У найгіршому випадку Tsal6100 описується як 400 МВт / с. Це повинно означати, що світлодіод "звільнений" = менш небезпечний, ніж клас 1.

Але що це означає? Технічні характеристики говорять про 230 МВт / с, тому здається, що вони вже включали якусь норму безпеки. Я не міг знайти відстань, на якому ця інтенсивність досягається. Якщо специфікація записує 230 мВт / ср на відстані 1 м, а найгірший випадок за нормою - 50 см, то сфокусований промінь (діаметр 10 см ^ 2, кілька кутів розбіжності) може мати набагато більшу інтенсивність.

Моє запитання: Як обчислити інтенсивність променя? Як дізнатись, чи безпечний світлодіод?

Оновлення:

Я прочитав на блоці mW / sr і знайшов таке визначення:

• фі як інтенсивність
• омега як кут

Половина кута перед фокусуванням світлодіода - 10 градусів, після об’єктива я сподіваюся отримати щось на зразок 1 градуса. Отже, коефіцієнт становить приблизно 10. Я застосував математику:

Якщо я правильно це розумію, сфокусований промінь світла в 10 разів потужніший, ніж безфокусований. Чи це правильно ?

Нова проблема полягає в тому, як я можу отримати вихідну область? Повинна бути поверхня лінзи.

Я намагався ввести значення в цей калькулятор: http://www.intersil.com/en/products/optoelectronics/ambient-light-sensors/eye-safety.html

(велике спасибі Дейву за чудове посилання)

але є багато полів, які я просто не знаю, як заповнити. Світлодіод потужністю 2300 МВт завжди виявляється смертельним, і це не здається правильним.

В якості перевірки здоровості я спробував просто скопіювати значення з специфікаційного листа в калькулятор. Виявляється, світлодіод небезпечний, навіть не зосереджений. Зараз я впевнений, що я допустив деяку помилку, оскільки Вішай сказав, що цей продукт "звільнений".

1. Який тип світлодіодів для мого налаштування? Я вибрав "Орендований"
2. Якщо я вибираю лінзи, що саме таке "розширена область джерела"? Поверхня лінзи?

Чи можете ви мені допомогти і спробувати ввести самі ціннісні цінності? Калькулятор - таблиця Excel. Я скопіював його у свій дропбокс, тому ви можете просто використовувати Microsoft Excel в Інтернеті. Ось посилання: https://www.dropbox.com/s/r28n3p6bdf5m7hs/exposure-calculator.xlsx?dl=0

Знову посилання на специфікаційний лист: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

Велике оновлення:

Щоб бути більш точним щодо моїх проблем з калькулятором: Для отримання цікавих обмежень, таких як обмеження експозиції та коефіцієнт безпеки, необхідно вибрати "тип приладу близькості". Для цього поля ви можете вибрати "стандартний датчик близькості" або "датчик близькості дальності".

Якщо вибір не зроблений, поля факторів безпеки залишаються порожніми.

Може, ми можемо вирішити проблему без цього калькулятора?

Я подумав про цей блок mW / sr. Мабуть, це не залежить від відстані. Отже, для отримання ефекту на око, ймовірно, необхідно визначити частку ділянки, яка насправді «потрапляє» на око. На відстані 10м від ІЧ-світлодіода напівкут 10 ° утворив коло з радіусом 1,73м та площею 9,4м ^ 2. Око (не зіниця, я не зовсім впевнений, чим можна завдати шкоди), можливо, площа 3 см ^ 2. Це дуже низький відсоток, безумовно, нешкідливий.

Тож я міг би припустити, що лінза створює ідеально паралельний промінь світла, а потім створює фракцію між площею поверхні лінзи та площею очей.

Це робить моє питання простішим: яка сила нешкідлива для ока. Припускаючи фіксовану зону для очей, чи можете ви обчислити діаметр лінзи, що робить світлодіод нешкідливим? Чи добре цей підхід?

Я перевірив документ щодо безпеки Vishay:

У випадку ІЧ - випромінювачів домінуючою межею є ризик рогівки / лінзи у діапазоні довжин хвиль від 780 нм до 3000 нм. Це обмежує опромінення до E_e = 100 Вт / м ^ 2, яке виражається як значення інтенсивності I_e = 4 Вт / ср при умові вимірювання цього стандарту з урахуванням відстані 0,2 м на увазі

Тут визначено: відстань перегляду 0,2 м і межа 4 Вт / с. Згідно з моїм думкою вище, вони, ймовірно, обчислили конус на цій відстані, а потім визначили відсоток площі поверхні ока. Тоді ви могли б дійти до конкретного значення для I_e = 4 Вт / с.

Що означає, що я міг отримати значення для інших відстаней. Потужність на область становить максимум 4 Вт / с на відстань 0,2 м. На 0,1 м площа конуса становить 1/4 від цієї площі, тому я отримаю максимум 1 Вт / с за I_e - Мислення: Конус становить 1/4 тієї площі -> відсоток поверхні ока в 4 рази більше - > Потужність на область повинна бути 1/4 відліку. А на 0,05м дозволяється тільки 250мв / с.

Для TSAL-6100 в документі сказано: "максимальна інтенсивність при абсолютних максимальних показниках" 400mW / sr.

Тому я вважаю, що міг би використовувати світлодіод із f> 0,063m. Розрахунок за цим: Максимальна потужність на одну область TSAL становить 400 мВт / с. Це в 10 разів нижче, ніж опорна потужність на площу. Площа дна конуса зменшується квадратично з висотою конуса. Отже, я можу зменшити відстань на sqrt (10). Це призводить до відстані перегляду в 6,3 см.

Я вважаю, що 6,3 см є межею безпеки для погляду безпосередньо на TSAL-6100. Не могли б ви перевірити мої розрахунки.

Якби я встановив об'єктив саме на цьому місці з точним фокусною відстанню 6,3 хx см, то з будь-якої відстані було б так, ніби я дивився б на світлодіод з відстані 6,3 см. Який точний запас міцності.

Те, що все ще мене помиляє: різні світлодіоди мають різний половинний кут. Як вони можуть вказати один конкретний I_e для всіх своїх ІЧ-світлодіодів? Конус TSAL-6200 (півкутний кут 20 °) набагато більший, ніж у TSAL-6100. Тому частка світла, що потрапляє в очі, повинна бути меншою. Тому I_e має бути більшим.

Може, весь мій підхід порушений?

Le Goog закупив у Intersil документ на "IEC 62471" з відповідними рівняннями. Дякую, Ле Гуг.

Спробуйте скористатися стандартом безпеки Google. Ось прогулянка Інтерсіл.

Редагувати: Гаразд, я справді мав би бути прямо вперед і просто сказав вам зробити математику. Ee = Ie / (d ^ 2) = (400mW / sr) / (0,2m ^ 2) = 10 Вт / м ^ 2.

Відповідно до визначень у проміжному аркуші, який я вам подав вище, якщо немає обмеження часу або якщо обмеження часу перевищує 1000 секунд (що вам не потрібно буде передавати дані про потрапляння для лазерної мітки) Сума всіх довжин хвиль Ee повинна бути менше 100 Вт / м ^ 2 (яку ви отримаєте). Зворотний бік якого полягає в тому, що мінімальна безпечна відстань перегляду для вашого IRLED буде (0,4 Вт / с) / (100 Вт / м ^ 2) = d ^ 2 = 0,004 -> sqrt (0,004) = 0,063246m. Так що так, ваша математика на мінімально безпечній відстані була правильною. Але ще раз я хотів би зазначити, що вашій системі лазерних міток не потрібно 1000 секунд, щоб відправити імпульсне світло. Швидше за все, ви могли б наблизитися і не зазнати непоправної шкоди (серйозно, більшість систем лазерних міток роблять приблизно 0,1 секунди імпульсного світла). У будь-якому випадку, будь ласка, використовуйте математику. (не калькулятор)

Редагування 2: Конкретний приклад щодо лазерної мітки. Злому LightStrike

Надане посилання містить деяку основну інформацію про версію лазерного тегу, яка існує на ринку (існувала, не впевнена, чи продається більше). Використовуючи його декодування, найгірший час для передачі "даних про звернення" - 6750us + (32інтербітні маркери * 900us) + (32bit * 3700us (для одного)) = ~ 4 секунди. Ніхто ніколи не повинен так довго чекати, і цей приклад - це лише найгірший приклад з використанням відомої схеми товарів. Йдучи ці 4 секунди, це менше 1000 секунд. Використання рівняння 1 з інформаційного аркуша intersil, який я пов’язав. Ee <= 18000 * (4 сек) ^ - 0,75 або Ее <= 6363,96 Вт / м ^ 2. Знову застосувавши зворотну математику для отримання мінімальної безпечної відстані, ми отримаємо (0,4 Вт / ср) / (6363,96 Вт / м ^ 2) = d ^ 2 = 6,28539e-5 -> sqrt (6,28539e-5) = 0,007928 м або близько 8мм. Отже, ваша мінімальна безпечна відстань - 8 мм, якщо ви використовували це за допомогою лазерного маркера легкого удару. Результати залежать від кодування курсу. Я сподіваюся, що це дало вам більш ніж достатньо інформації, щоб оцінити безпеку вашого пристрою (це перше питання). Якщо у вас виникнуть якісь питання, будь ласка, поставте їх у новому запитанні, щоб інші мали можливість вам допомогти.