Pericoli del LED IR

Vorrei costruire un sistema di tag laser fai-da-te. Il sito web milestag raccomanda un Vishay Tsal-6100 come IR-LED. Ecco una scheda tecnica: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

Dato che voglio focalizzare la luce (forse uno o due gradi di divergenza dopo l'obiettivo), ho iniziato a pensare a potenziali pericoli per gli occhi. Leggere sull'argomento rivela che la luce IR può essere molto problematica. L'occhio non vede le lunghezze d'onda IR e non può reagire alla sovraesposizione. Pertanto è fondamentale essere ben entro i limiti delle norme di sicurezza.

Come IEC 62471 che sembra essere la norma applicabile. In effetti Vishay ha pubblicato un documento con i dati sui loro LED a cui si fa riferimento contro questa norma: http://www.vishay.com/docs/81935/eyesafe.pdf

Tsal6100 è descritto come 400mW / sr nel peggiore dei casi. Ciò dovrebbe significare che il LED è "esente" = meno pericoloso della classe 1.

Ma cosa significa? Le specifiche dicono 230mW / sr quindi sembra che abbiano già incluso una sorta di margine di sicurezza. Non sono riuscito a trovare la distanza alla quale questa intensità è raggiunta. Se le specifiche registrano 230mW / sr a 1m di distanza e il caso peggiore secondo la norma è 50 cm, un raggio focalizzato (diametro 10 cm ^ 2, divergenza di alcuni angoli) potrebbe avere un'intensità molto maggiore.

La mia domanda: come posso calcolare l'intensità del mio raggio? Come faccio a sapere se il LED è sicuro da usare?

Aggiornare:

Ho letto sull'unità mW / sr e ho trovato questa definizione:

• phi come intensità
• omega come angolo

Il mezzo angolo prima di mettere a fuoco il LED è di 10 gradi, dopo l'obiettivo spero di ottenere qualcosa come 1 grado. Quindi il fattore è di circa 10. Ho applicato un po 'di matematica:

Se lo capisco correttamente, un raggio di luce focalizzato è 10 volte più potente di quello sfocato. È giusto ?

Un nuovo problema è: come posso ottenere l'area di origine? Dovrebbe essere la superficie dell'obiettivo.

Ho provato a inserire i valori in questo calcolatore: http://www.intersil.com/en/products/optoelectronics/ambient-light-sensors/eye-safety.html

(molte grazie a Dave per l'ottimo link)

ma ci sono molti campi che non so come riempire. Un LED con 2300mW si rivela sempre letale e ciò non sembra giusto.

Come controllo di integrità ho provato a copiare i valori dal foglio delle specifiche nel calcolatore. Si scopre che il LED è pericoloso, anche sfocato. Ora sono sicuro di aver fatto qualche errore, dal momento che Vishay ha detto che questo prodotto era "esente".

1. Qual è il tipo di LED per la mia configurazione? Ho scelto "Lensed"
2. Se scelgo l'obiettivo, che cosa è esattamente "area di origine estesa"? La superficie dell'obiettivo?

Potresti forse aiutarmi e provare a inserire tu stesso i valori? La calcolatrice è un foglio di calcolo Excel. L'ho copiato nel mio dropbox, quindi puoi semplicemente usare Microsoft Excel online. Ecco un link: https://www.dropbox.com/s/r28n3p6bdf5m7hs/exposure-calculator.xlsx?dl=0

Ancora una volta, il collegamento alla scheda tecnica è: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

Grande aggiornamento:

Per essere più precisi sui miei problemi con la calcolatrice: Al fine di ottenere limiti interessanti come il limite di esposizione e il fattore di sicurezza, è necessario scegliere un "tipo di dispositivo di prossimità intersilata". Per questo campo è possibile scegliere tra "sensore di prossimità standard" o "sensore di prossimità a lungo raggio".

Se non viene effettuata alcuna scelta, i campi per i fattori di sicurezza rimangono vuoti.

Forse possiamo risolvere il problema senza questo calcolatore?

Ho pensato a questa unità mW / sr. Apparentemente non dipende dalla distanza. Quindi, al fine di ottenere l'effetto sull'occhio, è probabilmente necessario determinare la frazione dell'area che "colpisce" effettivamente l'occhio. A una distanza di 10 m dal LED IR, il mezzo angolo di 10 ° ha prodotto un cerchio con raggio 1,73 me area 9,4 m ^ 2. L'occhio (non la pupilla, non sono del tutto sicuro di ciò che può essere danneggiato) forse ha un'area di 3 cm ^ 2. È una percentuale molto bassa, sicuramente innocua.

Quindi potrei supporre che l'obiettivo crei un raggio di luce perfettamente parallelo e quindi crei la frazione tra la superficie dell'obiettivo e la superficie dell'occhio.

Questo rende la mia domanda più semplice: quale potere è innocuo per l'occhio. Supponendo un'area fissa per l'occhio, puoi calcolare un diametro dell'obiettivo che rende il LED innocuo? Questo approccio va bene?

Ho verificato il documento di sicurezza di Vishay:

Nel caso di IR - Emettitori il limite dominante è il rischio di cornea / lente nell'intervallo di lunghezze d'onda da 780 nm a 3000 nm. Ciò limita l'irradiamento a E_e = 100 W / m ^ 2 che è espresso come intensità un valore di I_e = 4 W / sr con la condizione di misurazione di quello standard con in mente una distanza di 0,2 m

Questo specifica: una distanza di visione di 0,2 me un limite di 4 W / sr. Secondo il mio pensiero sopra, probabilmente hanno calcolato il cono a questa distanza e quindi hanno determinato la percentuale della superficie dell'occhio. Quindi potresti ottenere un valore concreto per I_e = 4 W / sr.

Ciò significa che potrei ottenere valori per altre distanze. La potenza per area è max 4 W / sr per la distanza di 0,2 m. A 0,1 m l'area del cono è 1/4 di quell'area, quindi otterrei un massimo di 1 W / s per I_e - Pensando: il cono è 1/4 di quell'area -> la percentuale della superficie dell'occhio è 4 volte più alta - > La potenza per area deve essere 1/4 del valore di riferimento. E a 0,05 m sarebbero permessi solo 250 mw / sr.

Per TSAL-6100 il documento dice: "intensità massima a valori nominali massimi assoluti" 400mW / sr.

Pertanto credo di poter usare un LED con f> 0,063m. Calcolo alla base di ciò: la potenza massima per area di TSAL è di 400mW / sr. Questo è 10 volte inferiore alla potenza di riferimento per area. L'area inferiore del cono diminuisce quadratica con l'altezza del cono. Quindi posso ridurre la distanza di sqrt (10). Ciò porta ad una distanza di osservazione di 6,3 cm.

Credo che 6,3 cm sia il limite di sicurezza per guardare direttamente in un TSAL-6100. Potresti controllare i miei calcoli.

Se dovessi montare un obiettivo esattamente in questo punto con la lunghezza focale esatta di 6,3xxx cm, da qualsiasi distanza sarebbe come se guardassi il LED da una distanza di 6,3 cm. Qual è l'esatto margine di sicurezza.

Qualcosa che mi infastidisce ancora: diversi LED hanno angolazioni diverse. Come mai possono specificare un I_e concreto per tutti i loro LED IR? Il cono di un TSAL-6200 (mezzo angolo di 20 °) è molto più grande di quello del TSAL-6100. Pertanto la frazione della luce che entra nell'occhio dovrebbe essere più piccola. Pertanto I_e dovrebbe essere più grande.

Forse il mio intero approccio è rotto?

Le Goog ha procurato a Intersil un documento su "IEC 62471" con le relative equazioni. Grazie, Le Goog.

Si prega di provare a Google lo standard di sicurezza. Ecco la passeggiata di Intersil.

Modifica: Okay, avrei davvero dovuto essere diretto e ti avevo appena detto di fare i conti. Ee = Ie / (d ^ 2) = (400mW / sr) / (0.2m ^ 2) = 10 W / m ^ 2.

Secondo le definizioni nel foglio intersil che ti ho fornito sopra, se non c'è un limite di tempo o se il limite di tempo supera i 1000 secondi (che non dovresti aver bisogno di trasmettere i dati di hit per il tag laser) La somma di tutte le lunghezze d'onda Ee dovrebbe essere inferiore a 100 W / m ^ 2 (che otterresti). Il contrario è che la distanza minima di visione sicura per IRLED sarebbe (0.4W / sr) / (100W / m ^ 2) = d ^ 2 = 0.004 -> sqrt (0.004) = 0.063246m. Quindi sì, la tua matematica per una distanza di sicurezza minima era corretta. Ma ancora una volta vorrei solo sottolineare che il tuo sistema di tag laser non impiega 1000 secondi per inviare la luce pulsata. Più probabilmente potresti avvicinarti e non subire danni irreparabili (sul serio, la maggior parte dei sistemi di tag laser fa circa 0,1 secondi di luce pulsata). Comunque, per favore usa la matematica. (non calcolatrice)

Modifica 2: un esempio concreto di tag laser. Hacking the LightStrike

Il link fornito ha alcune informazioni di base su una versione di tag laser che esiste sul mercato (esisteva, non sono sicuro se venduto più). Usando la sua decodifica, il momento peggiore per la trasmissione di "hit data" è 6750us + (32interbit markers * 900us) + (32bits * 3700us (per uno)) = ~ 4 secondi. Nessuno dovrebbe mai aspettare così a lungo e questo esempio è solo un caso peggiore usando uno schema di prodotto noto. A partire da quei 4 secondi, sono meno di 1000 secondi. Uso dell'Eq.1 dal foglio informativo intersil che ho collegato. Ee <= 18000 * (4 sec) ^ - 0,75 o Ee <= 6363,96 W / m ^ 2. Applicando di nuovo la matematica inversa per ottenere una distanza di sicurezza minima otterremmo (0,4 W / sr) / (6363,96 W / m ^ 2) = d ^ 2 = 6.28539e-5 -> sqrt (6.28539e-5) = 0.007928m o circa 8 mm. Quindi la tua distanza minima di sicurezza è di 8 mm se dovessi usarlo con un marcatore laser per tag di luce. I risultati varieranno ovviamente in base alla codifica. Spero che questo ti abbia fornito informazioni più che sufficienti per giudicare la sicurezza del tuo dispositivo (che è la prima domanda). Se hai altre domande, ti preghiamo di porle in una nuova domanda in modo che gli altri abbiano l'opportunità di aiutarti.