Peligro de exponer los ojos a más de 10 000 lux de luz ultravioleta

según Wikipedia, el sol emite alrededor del 10% de la luz como UV (el espectro de la luz solar en la tierra durante un día típico incluye una distribución continua de longitudes de onda desde aproximadamente 300 nm hasta aproximadamente 1200 nm) y en un día soleado, aproximadamente 100,000 lux llegan a la tierra del sol. Esto significa que alrededor de 10.000 lux están en el espectro UV.

Este es un razonamiento incorrecto.

En primer lugar, aunque el sol emita el 10 % de su energía en forma de rayos ultravioleta, gran parte de estos rayos ultravioleta se filtran en la capa de ozono y la atmósfera, y no llegan al suelo. Entonces, la fracción de UV en la radiación solar en el suelo es mucho menor.

En segundo lugar, la unidad lux mide la emitancia luminosa, lo que significa qué tan brillante parece una fuente para el ojo humano.

El 10% del flujo radiante del sol que cae en la UV no contribuye (mucho) a su flujo luminoso porque el ojo humano no lo ve.

Para que una fuente UV produzca 10.000 lux de iluminación, tendría que tener una potencia tan alta que pareciera tan brillante como la luz del día normal. Esto sería realmente muy poderoso, porque nuestros ojos no detectan la radiación ultravioleta con mucha fuerza.

Es muy probable que esta fuente produzca quemaduras inmediatamente si la piel humana se expone a ella. El daño a los ojos sería aún peor.

a nivel del suelo la luz del sol es 44% luz visible, 3% ultravioleta... Un cálculo rápido muestra que hay al menos 3.000 lux de luz ultravioleta a nivel del suelo que incluye luz ultravioleta de 315 a 400 nm.

Una vez más, esto no sigue. La afirmación de que la luz solar es un 3% ultravioleta se refiere a la energía radiante, no a la iluminancia. Es decir, está diciendo que el 3% de la energía recibida del sol está en los rayos UV. Eso no significa que los rayos UV sean responsables del 3% de la iluminación que perciben nuestros ojos.

Dado que el sistema visual humano tiene la costumbre de concentrarse en las cosas, técnicamente, la unidad que le interesa es el resplandor ( https://en.m.wikipedia.org/wiki/Radiance ), que se mide en unidades de potencia por unidad de ángulo sólido por unidad de área. Esto es parte de por qué los láseres son tan peligrosos. Pero si puede suponer que la fuente de luz es difusa/lambertiana, entonces bastará con conocer la irradiancia en la superficie donde se emite la luz (si la luz saliente se distribuye uniformemente en un hemisferio de direcciones, esto es 2𝝅 estereorradianes, lo que permite usted para calcular el resplandor).

En este caso, se emiten 50 vatios de potencia desde un pequeño conjunto de LED en el centro (¿quizás 1 pulgada cuadrada?) Y luego un reflector para ayudar a redirigir parte de la luz lateral hacia adelante. Dado que está en el mercado de consumo, probablemente sea seguro en general, pero aún así no lo miraría directamente durante mucho tiempo. La reacción natural de la pupila para contraerse en la luz brillante puede ser mucho menor con la luz violeta/UV, ya que sus conos son mucho menos sensibles a ella.

Pero supongamos que usted fue el que fabricó la luz y desea saber si cumple con ciertas normas de seguridad para los ojos. Puede consultar las pautas de ICNIRP sobre los límites de exposición a la radiación visible e infrarroja incoherente ( https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.icnirp.org/cms/upload /publications/ICNIRPVisible_Infrared2013.pdf&ved=2ahUKEwitnO3j28ntAhUH1VkKHdRMDogQFjAQegQICRAB&usg=AOvVaw1mSSlMGJk_ynGLMa7JZ302 ). Notará que el límite de radiación depende de la duración de la exposición (lo cual tiene sentido, incluso un destello extremadamente brillante, si dura solo unos pocos nanosegundos, aún puede considerarse seguro).

Volvamos a nuestro ejemplo: digamos que tenemos una superficie cuadrada de 2,5 cm (0,000625 metros cuadrados) que produce 50 vatios en un ángulo sólido de direcciones de 2𝝅 ​​≈ 6,28 estereorradianes. El resplandor es de unos 12.700 vatios por metro cuadrado por estereorradián. A una distancia de 1 metro, el tamaño aparente de la luz al ojo sería aproximadamente el mismo número de radianes que el tamaño en metros: alrededor de 0,025 radianes. Esto se consideraría una fuente de tamaño mediano según el documento. Para exposiciones de más de un cuarto de segundo, el límite sería 28.000/0,025 = 1,12 millones de W m^-2 sr^-1. Para otras cantidades como la irradiancia, por lo general tendríamos que hacer muchas más operaciones matemáticas para calcular esa cantidad en el ojo, pero la radiación es especial. Hay una ley en óptica llamada "ley de conservación de la radiación" eso nos dice que será lo mismo (suponiendo que no haya absorción por el aire o el cristalino del ojo, lo cual es aproximadamente cierto aquí). Entonces, a 12,7 mil W m^-2 sr^-1, estamos muy por debajo del límite. Del mismo modo, el límite de la dosis total es de 284 000 J m^-2 sr^-1, por lo que, en teoría, podría mirarlo fijamente durante unos 22 segundos y seguir estando por debajo del límite. Eso, por supuesto, dado que todas las suposiciones que hice son correctas.

Aún así, si fuera yo, no lo intentaría.