¿Cómo determino los límites de seguridad ocular para los LED IR?

Los LED IR generalmente informan sobre la longitud de onda y la intensidad radiante (mW/sr). Abundan muchas advertencias en Internet y de otros ingenieros locales para tener cuidado con el daño ocular, pero me resulta difícil precisar qué umbral de seguridad existe para nuestros ojos. En particular, utilizo IRED de 950nm para la comunicación y tengo dudas sobre mi seguridad.

Según una fuente que encontré (de Vishay), este límite de trabajo es de 10 mW/cm2. Esto parece bajo en comparación con la salida de los pares IR TX/RX estándar.

Obviamente, la intensidad de IR que llama la atención varía según la distancia desde una fuente de LED divergente, entonces, ¿cómo funcionan los límites de seguridad para los productos emisores de IR existentes (como los controles remotos) y cómo debería ser un límite de seguridad razonable en la potencia óptica de salida?

EDITAR: Estoy interesado en usar el LED VSLY5940 en un espacio abierto al aire libre con otras personas potencialmente trabajando en el área y solo con un uso intermitente del IRED. En la conducción máxima, la hoja de datos indica 5100 mW/sr. ¿Debería preocuparme por posibles daños en los ojos?

La potencia emitida tiene baja eficacia en comparación con la potencia de entrada aplicada al LED 10 mW/cm2 no es lo mismo que 10 mW/sr
Hable con los lugares que realizan pruebas, como Intertek Testing Services o similar. Esta área es bastante compleja y depende de muchas cosas. Hace unos 10 años, Francia tenía una interpretación diferente a la del resto de la UE, por lo que los requisitos para los LED sin lentes difusas eran muy estrictos.
@TonyStewart Estaba usando 10 mW/cm2 de los 100 W/m2 del documento. Hice la conversión mientras escribía y olvidé las unidades iniciales del documento.

Respuestas (2)

No hay problemas con los niveles de potencia del LED NIR como los de los controles remotos.

Los estándares de seguridad ocular con láser cubren esta área. Los láseres pueden tener niveles de potencia de pulso muy altos a una potencia promedio modesta, y un haz angosto puede obtener la energía a través de la apertura de la pupila. Una fuente estrecha se puede enfocar en un punto estrecho de la retina, donde el flujo será alto.

Entonces el peligro requiere 3 cosas:

  • Una energía significativa debe pasar a través de la apertura de la pupila (7 mm) a distancias de visualización
  • El área de la fuente debe ser lo suficientemente pequeña como para que el ojo pueda enfocarla en un punto concentrado en la retina. (esto es lo que hace que el sol sea peligroso)
  • el flujo localizado en el punto de la retina tiene que ser lo suficientemente alto como para causar daño, para NIR/vis eso básicamente significa calentamiento

En el pasado, los LED no se consideraban capaces de poner niveles de energía peligrosos a través de la apertura de la pupila y no estaban regulados.

Sin embargo, ahora hay leds de muy alta potencia. El ojo se protege de la luz visible cerrando el iris, pero no del infrarrojo cercano (o UV), que aún puede enfocarse en la retina ya que el ojo es transparente .

Una matriz LED moderna de 3W puede emitir 1W de IR desde 1 mm cuadrado. Eso es un flujo de 1MW/m2 (en la superficie de la matriz) en comparación con la luz solar en la superficie de la tierra, que es de 1,3 kW/m2.

Esto no es tan alarmante como podría parecer, el flujo solar se alcanza a 11 mm del dado (haz de 180 grados, ~40 mm para un haz de 30 grados), y a esa distancia no puede enfocar el pequeño punto en la retina, que puede mirar. al sol

Sin embargo, el flujo de LED ahora es muy alto, y agrupamos muchos LED en reflectores masivos, focos, etc.

En el otro extremo del espectro: azul, UV cercano y UV, probablemente haya más peligro real . La luz azul (y más aún la UV) es biológicamente dañina: rompe los enlaces orgánicos. (Esta es probablemente la razón por la cual las plantas usan luz roja y reflejan la luz verde)

sí, eso es cierto, pero la lente del ojo y la parte posterior del ojo son sensibles al alto flujo de IR y no necesariamente se sienten. Así como no debe mirar un LED de 20,000 mcd de 5 mm hasta su globo ocular a 20 mA, que normalmente se mide a 10 veces la distancia y aún es doloroso de ver (visible), el IR pulsado a 100 mA puede no causar dolor. La pérdida de trayecto de 10 mm a 1 m es de 40 dB
De hecho, no deberías mirarlos de cerca. Sin embargo, una vez que el flujo de un LED NIR es igual al del sol, el peligro es enfocarse en un punto concentrado en la retina. Estoy hablando de NIR 850nm, donde el ojo sigue siendo transparente. Tu comentario sobre FIR y cataratas fue interesante. Los LED más antiguos simplemente no podían llegar allí, pero los modernos pueden hacerlo a distancias prácticas. es decir, puede obtener su ojo dentro de 30 mm-11 mm de un LED si lo intenta.
Yo iría más allá y diría que cuando se utilizan en un entorno continuo (por ejemplo, iluminación, calefacción) nosotros (los ingenieros) debemos diseñar el sistema para que las personas no miren directamente al dado sin difundir. por ejemplo, un proyector NIR debe tener un difusor frontal, por lo que el campo de la matriz no se puede ver directamente. Lo mismo para los reflectores azules, casi ultravioleta.
Incluso los diseñadores de luminarias de Art Galary utilizan una luz blanca más cálida para reducir el azul (mayor energía/onda) debido al envejecimiento del pigmento y evitan los LED que tienen una alta energía azul equilibrada con fósforos para el ojo pero sesgados hacia una mayor energía para pintar, que se desvanece con el tiempo.
No me sorprendería en absoluto ver que surjan problemas con el azul y el daño ocular dentro de 10 años, especialmente con tantos LED chinos que parecen tener fósforos que pierden eficiencia dentro de 10 horas de funcionamiento, por lo que la emisión perpendicular parece ser 70% azul
especialmente de los faros blancos fríos de los automóviles y de los conductores nocturnos con deslumbramiento excesivo y la visión nocturna escotópica del ojo que realza el azul en los bastones de la retina. Diseño todas las luminarias de mi hogar para que no deslumbren. Compra gafas de sol naranjas para conducir de noche.
vagando completamente fuera del tema, reemplacé las bombillas de la habitación de los niños (15 años) con unas de led anaranjado de 2200k, y ahora se va a dormir en lugar de permanecer despierto durante 2 horas.

Obviamente, no mire de cerca el globo ocular, pero la intensidad como Friis Loss es inversa al cuadrado con la distancia. Dado que los "controles remotos" son típicos. 100mA pulsado la intensidad media se reduce mucho.

  • Los emisores se enumeran en la página de Vishay que publicó, donde el límite de interés de IR es el riesgo de córnea/lente en el rango de longitud de onda de 780 nm a 3000 nm.

  • irradiancia mi mi = 100 W / metro 2

  • Intensidad I mi = 4 W / s r a una distancia estándar de 20 cm
  • I mi = mi mi ∗ r 2

Además de este rango, debe saber que el infrarrojo lejano o FIR también puede causar cataratas (catarogénicas) como altos hornos y hogueras cuando se soporta una exposición prolongada. Además de los ojos, FIR es muy saludable, terapéutico y beneficioso, por lo que es utilizado por todos los doctores de acupuntura.

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