Dangers des LED IR

Je voudrais construire un système d'étiquettes laser DIY. Le site Internet milestag recommande un Vishay Tsal-6100 comme IR-LED. Voici une fiche technique: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

Comme je veux focaliser la lumière (peut-être un ou deux degrés de divergence après la lentille), j'ai commencé à penser aux dangers potentiels pour l'œil. La lecture du sujet révèle que la lumière infrarouge peut être très problématique. L'œil ne voit pas les longueurs d'onde infrarouges et ne peut pas réagir à une surexposition. Il est donc primordial de respecter les limites des normes de sécurité.

Telles que la CEI 62471 qui semble être la norme applicable. En fait, Vishay a publié un document contenant des données sur leurs LED référencées par rapport à cette norme: http://www.vishay.com/docs/81935/eyesafe.pdf

Le Tsal6100 est décrit comme 400 mW / sr dans le pire des cas. Ceci est censé signifier que la LED est "exemptée" = moins dangereuse que la classe 1.

Mais qu'est ce que ça veut dire ? Les spécifications indiquent 230 mW / sr, il semble donc qu'elles incluent déjà une sorte de marge de sécurité. Je n'ai pas pu trouver la distance à laquelle cette intensité est atteinte. Si les spécifications enregistrent 230 mW / sr à 1 m de distance et que le pire des cas selon la norme est de 50 cm, un faisceau focalisé (diamètre 10 cm ^ 2, divergence de quelques angles) pourrait avoir une intensité beaucoup plus élevée.

Ma question: comment calculer l'intensité de mon faisceau? Comment savoir si la LED est sûre à utiliser?

Mise à jour:

J'ai lu sur l'unité mW / sr et trouvé cette définition:

• phi comme intensité
• oméga comme angle

Le demi-angle avant de focaliser la LED est de 10 degrés, après l'objectif, j'espère obtenir quelque chose comme 1 degré. Le facteur est donc d'environ 10. J'ai appliqué quelques calculs:

Si je comprends bien, un faisceau de lumière focalisé est 10 fois plus puissant que celui non focalisé. Est-ce correct ?

Un nouveau problème est: comment obtenir la zone source? Devrait être la surface de l'objectif.

J'ai essayé d'entrer les valeurs dans cette calculatrice: http://www.intersil.com/en/products/optoelectronics/ambient-light-sensors/eye-safety.html

(merci beaucoup à Dave pour l'excellent lien)

mais il y a beaucoup de champs que je ne sais pas comment remplir. Une LED avec 2300mW s'avère toujours mortelle, et cela ne semble pas juste.

Pour vérifier la santé mentale, j'ai essayé de copier les valeurs de la fiche technique dans la calculatrice. Il s'avère que la LED est dangereuse, même floue. Maintenant, je suis sûr que j'ai fait une erreur, puisque Vishay a dit que ce produit était "exempté".

1. Quel est le type de LED pour ma configuration? J'ai choisi "Lensed"
2. Si je choisis la lentille, qu'est-ce que la "zone source étendue"? La surface de la lentille?

Pourriez-vous m'aider et essayer d'entrer les valeurs vous-même? La calculatrice est une feuille de calcul Excel. Je l'ai copié dans ma boîte de dépôt, vous pouvez donc simplement utiliser Microsoft Excel en ligne. Voici un lien: https://www.dropbox.com/s/r28n3p6bdf5m7hs/exposure-calculator.xlsx?dl=0

Encore une fois, le lien vers la fiche technique est: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

Grande mise à jour:

Pour être plus précis sur mes problèmes avec la calculatrice: Afin d'obtenir des limites intéressantes telles que la limite d'exposition et le facteur de sécurité, il est nécessaire de choisir un "type d'appareil de proximité intersil". Pour ce champ, vous pouvez choisir entre "capteur de proximité standard" ou "capteur de proximité à longue portée".

Si aucun choix n'est fait, les champs des facteurs de sécurité restent vides.

Peut-être que nous pouvons résoudre le problème sans cette calculatrice?

J'ai pensé à cette unité mW / sr. Apparemment, cela ne dépend pas de la distance. Donc, pour obtenir l'effet sur l'œil, il est probablement nécessaire de déterminer la fraction de la zone qui "frappe" réellement l'œil. À une distance de 10 m de la LED IR, le demi-angle de 10 ° a produit un cercle de rayon 1,73 m et de superficie 9,4 m ^ 2. L'œil (pas l'élève, je ne sais pas trop ce qui peut être blessé) a peut-être une superficie de 3 cm ^ 2. C'est un pourcentage très faible, sûrement inoffensif.

Je pourrais donc supposer que la lentille crée un faisceau de lumière parfaitement parallèle, puis créer la fraction entre la surface de la lentille et la surface de l'œil.

Cela rend ma question plus simple: quel pouvoir est inoffensif pour l'œil. En supposant une zone fixe pour l'œil, pouvez-vous calculer un diamètre de lentille qui rend la LED inoffensive? Cette approche est-elle OK?

J'ai vérifié par rapport au document de sécurité Vishay:

Dans le cas des émetteurs infrarouges, la limite dominante est le risque cornée / cristallin dans la gamme de longueurs d'onde de 780 nm à 3000 nm. Cela limite l'irradiance à E_e = 100 W / m ^ 2 qui est exprimée en intensité une valeur de I_e = 4 W / sr avec la condition de mesure de cette norme avec une distance de 0,2 m à l'esprit

Cela spécifie: Une distance de visualisation de 0,2 m et une limite de 4 W / sr. Selon ma pensée ci-dessus, ils ont probablement calculé le cône à cette distance, puis déterminé le pourcentage de la surface de l'œil. Ensuite, vous pourriez obtenir une valeur concrète pour I_e = 4 W / sr.

Ce qui signifie que je pourrais obtenir des valeurs pour d'autres distances. La puissance par zone est au maximum de 4 W / s pour la distance de 0,2 m. À 0,1 m, la zone du cône est 1/4 de cette zone, donc j'obtiendrais un maximum de 1 W / sr pour I_e - Pensée: Le cône est 1/4 de cette zone -> le pourcentage de la surface de l'œil est 4 fois plus élevé - > La puissance par zone doit être 1/4 de la valeur de référence. Et à 0,05 m, seulement 250 mw / sr seraient autorisés.

Pour le TSAL-6100, le document indique: "intensité maximale aux valeurs nominales maximales absolues" 400 mW / sr.

Par conséquent, je pense que je pourrais utiliser une LED avec f> 0,063 m. Calcul derrière cela: La puissance maximale par zone de TSAL est de 400 mW / sr. Ceci est 10 fois inférieur à la puissance de référence par zone. La surface du fond du cône diminue quadratique avec la hauteur du cône. Je peux donc diminuer la distance de sqrt (10). Cela conduit à une distance de vision de 6,3 cm.

Je crois que 6,3 cm est la limite de sécurité pour regarder directement dans un TSAL-6100. Pourriez-vous vérifier mes calculs.

Si je montais un objectif exactement à cet endroit avec la distance focale exacte de 6,3xxx cm, alors à n'importe quelle distance, ce serait comme si je regardais la LED à une distance de 6,3 cm. Quelle est la marge de sécurité exacte.

Quelque chose qui me dérange toujours: différentes LED ont des demi-angles différents. Comment se fait-il qu'ils puissent spécifier un I_e concret pour toutes leurs LED IR? Le cône d'un TSAL-6200 (demi-angle de 20 °) est beaucoup plus gros que celui du TSAL-6100. Par conséquent, la fraction de la lumière qui pénètre dans l'œil doit être plus petite. Par conséquent, I_e devrait être plus grand.

Peut-être que toute mon approche est cassée?

Le Goog a acquis auprès d'Intersil un document sur la «CEI 62471» avec les équations pertinentes. Merci, Le Goog.

Veuillez essayer Google-ing la norme de sécurité. Voici la marche d'Intersil.

Edit: D'accord, j'aurais vraiment dû être simple et vous dire de faire le calcul. Ee = Ie / (d ^ 2) = (400 mW / sr) / (0,2 m ^ 2) = 10 W / m ^ 2.

Selon les définitions de la feuille intersil que je vous ai fournie ci-dessus, s'il n'y a pas de limite de temps ou si la limite de temps dépasse 1000 secondes (dont vous ne devriez pas avoir besoin de transmettre les données de hit pour le laser tag) La somme de toutes les longueurs d'onde Ee devrait être inférieure à 100 W / m ^ 2 (ce que vous obtiendriez). L'inverse est que la distance de vision minimale de sécurité pour votre IRLED serait de (0,4 W / sr) / (100 W / m ^ 2) = d ^ 2 = 0,004 -> sqrt (0,004) = 0,063246 m. Donc oui, vos calculs pour une distance de sécurité minimale étaient corrects. Mais encore une fois, je tiens à souligner que votre système d'étiquette laser ne prend pas 1000 secondes pour envoyer la lumière pulsée. Il est plus probable que vous puissiez vous rapprocher et ne pas subir de dommages irréparables (sérieusement, la plupart des systèmes d'étiquettes laser émettent environ 0,1 seconde de lumière pulsée). Quoi qu'il en soit, veuillez utiliser les mathématiques. (pas de calculatrice)

Edit 2: Un exemple concret sur le laser tag. Piratage du LightStrike

Le lien fourni contient des informations de base sur une version de laser tag qui existe sur le marché (existait, je ne sais plus si elle est vendue). En utilisant son décodage, le pire moment pour transmettre des "données de hit" est 6750us + (32 marqueurs d'interbit * 900us) + (32bits * 3700us (pour un)) = ~ 4 secondes. Personne ne devrait jamais attendre aussi longtemps et cet exemple n'est qu'un exemple du pire des cas utilisant un schéma de produit connu. Au bout de ces 4 secondes, c'est moins de 1000 secondes. Utilisation de l'Eq.1 de la feuille d'informations intersil que j'ai liée. Ee <= 18000 * (4sec) ^ - 0,75 ou Ee <= 6363,96 W / m ^ 2. En appliquant à nouveau le calcul inverse pour obtenir la distance de sécurité minimale, nous obtiendrions (0,4 W / sr) / (6363,96 W / m ^ 2) = d ^ 2 = 6,28539e-5 -> sqrt (6,28539e-5) = 0,007928 m ou environ 8 mm. Donc, votre distance de sécurité minimale est de 8 mm si vous l'utilisez avec un marqueur laser Lightstrike. Les résultats varieront en fonction de l'encodage bien sûr. J'espère que cela vous a fourni plus que suffisamment d'informations pour juger de la sécurité de votre appareil (ce qui est la première question). Si vous avez d'autres questions, posez-les dans une nouvelle question afin que d'autres aient la possibilité de vous aider.