आईआर एलईडी का खतरा

Question

मैं एक DIY लेजर टैग सिस्टम बनाना चाहूंगा। वेबसाइट के मील के पत्थर ने IR-LED के रूप में Vishay Tsal-6100 की सिफारिश की है। यहां एक डेटशीट है: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

चूंकि मैं प्रकाश (लेंस के बाद एक या दो डिग्री विचलन) पर ध्यान केंद्रित करना चाहता हूं, इसलिए मैंने आंख के लिए संभावित खतरों के बारे में सोचना शुरू कर दिया। विषय पर पढ़ने से पता चलता है कि आईआर प्रकाश बहुत समस्याग्रस्त हो सकता है। आंख आईआर तरंग दैर्ध्य नहीं देखती है और ओवरएक्सपोजर पर प्रतिक्रिया नहीं कर सकती है। इसलिए सुरक्षा मानकों के दायरे में ठीक होना महत्वपूर्ण है।

जैसे आईईसी 62471 जो लागू मानदंड लगता है। वास्तव में Vishay ने इस मानक के खिलाफ संदर्भित उनके एल ई डी के बारे में डेटा के साथ एक दस्तावेज प्रकाशित किया है: http://www.vishay.com/docs/81935/eyesafe.pdf

Tsal6100 को सबसे खराब स्थिति में 400mW / sr के रूप में वर्णित किया गया है। इसका मतलब यह माना जाता है कि एलईडी "छूट" = कक्षा 1 से कम खतरनाक है।

लेकिन इसका क्या मतलब है ? चश्मा 230mW / sr कहते हैं, तो ऐसा लगता है जैसे वे पहले से ही किसी प्रकार का सुरक्षा मार्जिन शामिल करते हैं। मुझे वह दूरी नहीं मिली जिस पर यह तीव्रता पहुँचती है। यदि चश्मा 1m दूरी पर 230mW / sr रिकॉर्ड करता है और मानदंड के अनुसार सबसे खराब स्थिति 50 सेमी है तो एक केंद्रित बीम (व्यास 10 सेमी ^ 2, कुछ कोण विचलन) में बहुत अधिक तीव्रता हो सकती है।

मेरा प्रश्न: मैं अपने बीम की तीव्रता की गणना कैसे करूं? मुझे कैसे पता चलेगा कि एलईडी का उपयोग करना सुरक्षित है?

अपडेट करें:

मैंने यूनिट mW / sr पर पढ़ा और इस परिभाषा को पाया:

• ती के रूप में तीव्रता
• कोण के रूप में ओमेगा

एलईडी को केंद्रित करने से पहले आधा कोण 10 डिग्री है, लेंस के बाद मुझे 1 डिग्री की तरह कुछ पाने की उम्मीद है। तो कारक के बारे में है 10. मैं कुछ गणित लागू:

अगर मैं इसे सही ढंग से समझूं, तो प्रकाश का एक केंद्रित बीम 10 गुना शक्तिशाली है, जैसा कि अनफोकस्ड है। क्या यह सही है ?

एक नई समस्या यह है: मुझे स्रोत क्षेत्र कैसे मिलेगा? लेंस की सतह होनी चाहिए।

मैंने इस कैलकुलेटर में मान दर्ज करने का प्रयास किया: http://www.intersil.com/en/products/optoelectronics/ambient-light-sensors/eye-safety.html

(महान लिंक के लिए डेव को बहुत धन्यवाद)

लेकिन ऐसे कई क्षेत्र हैं जिन्हें मैं नहीं जानता कि कैसे भरना है। 2300mW के साथ एक एलईडी हमेशा घातक होती है, और यह सही नहीं लगता है।

एक संन्यास की जाँच के रूप में मैंने कैलकुलेटर में स्पेक शीट से मूल्यों को कॉपी करने की कोशिश की। पता चला कि एलईडी खतरनाक है, यहां तक ​​कि अनफोकस्ड भी। अब मुझे यकीन है कि मैंने कुछ गलती की है, क्योंकि विशय ने कहा कि यह उत्पाद "छूट" था।

1. मेरे सेटअप के लिए एलईडी प्रकार क्या है? मैंने "Lered" चुना
2. यदि मैं लेंस वाला चुनता हूं, तो वास्तव में "विस्तारित स्रोत क्षेत्र" क्या है? लेंस की सतह?

क्या आप शायद मेरी मदद कर सकते हैं और अपने मूल्यों को दर्ज करने की कोशिश कर सकते हैं? कैलकुलेटर एक एक्सेल स्प्रेडशीट है। मैंने इसे अपने ड्रॉपबॉक्स में कॉपी किया है, इसलिए आप केवल Microsoft Excel का ऑनलाइन उपयोग कर सकते हैं। यहाँ एक लिंक है: https://www.dropbox.com/s/r28n3p6bdf5m7hs/exposure-calculator.xlsx?dl=0

फिर से, स्पेक शीट का लिंक है: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf

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बड़ा अपडेट:

कैलकुलेटर के साथ मेरी समस्याओं के बारे में अधिक सटीक होने के लिए: एक्सपोजर सीमा और सुरक्षा कारक जैसी दिलचस्प सीमाएं प्राप्त करने के लिए "चौराहे निकटता डिवाइस प्रकार" चुनना आवश्यक है। इस क्षेत्र के लिए आप "मानक निकटता संवेदी" या "लंबी दूरी के निकटता संवेदक" के बीच चयन कर सकते हैं।

यदि कोई विकल्प नहीं बनाया जाता है, तो सुरक्षा कारकों के लिए क्षेत्र खाली रहते हैं।

शायद हम इस कैलकुलेटर के बिना समस्या को हल कर सकते हैं?

मैंने इस यूनिट mW / sr के बारे में सोचा। जाहिर है यह दूरी पर निर्भर नहीं करता है। इसलिए आंख पर प्रभाव प्राप्त करने के लिए संभवतः उस क्षेत्र के अंश को निर्धारित करना आवश्यक है जो वास्तव में आंख को "हिट" करता है। आईआर एलईडी से 10 मीटर की दूरी पर, 10 ° के आधे कोण ने त्रिज्या 1.73m और क्षेत्र 9.42 ^ 2 के साथ एक सर्कल का उत्पादन किया है। आंख (पुतली नहीं, मुझे पूरी तरह से यकीन नहीं है कि क्या नुकसान हो सकता है) शायद 3cm ^ 2 का एक क्षेत्र है। यह बहुत कम प्रतिशत है, निश्चित रूप से हानिरहित है।

इसलिए मैं मान सकता था कि लेंस प्रकाश की पूरी तरह से समानांतर किरण बनाता है और फिर लेंस सतह क्षेत्र और आंख की सतह क्षेत्र के बीच का अंश बनाता है।

यह मेरे प्रश्न को सरल बनाता है: आंख के लिए कौन सी शक्ति हानिरहित है। आंख के लिए एक निश्चित क्षेत्र मानते हुए, क्या आप एक लेंस व्यास की गणना कर सकते हैं जो एलईडी को हानिरहित बनाता है? क्या यह दृष्टिकोण ठीक है?

मैंने विशय सुरक्षा दस्तावेज के खिलाफ जाँच की:

आईआर के मामले में - एमिटर हावी होने की सीमा 780 एनएम से 3000 एनएम तक तरंग दैर्ध्य रेंज में कॉर्निया / लेंस जोखिम है। यह E_e = 100 W / m ^ 2 के विकिरण को सीमित करता है जिसे I_e = 4 W / sr के मान के रूप में व्यक्त किया जाता है, जो उस मानक की माप स्थिति को ध्यान में रखते हुए 0.2 m दूरी के साथ होता है।

यह निर्दिष्ट करता है: 0.2m की देखने की दूरी और 4 W / sr की सीमा। ऊपर मेरी सोच के अनुसार उन्होंने शायद इस दूरी पर शंकु की गणना की और फिर आंख के सतह क्षेत्र का प्रतिशत निर्धारित किया। तब आप I_e = 4 W / sr के लिए एक ठोस मूल्य प्राप्त कर सकते हैं।

जिसका अर्थ है कि मुझे अन्य दूरियों के लिए मूल्य मिल सकते हैं। प्रति क्षेत्र शक्ति 0.2 मीटर की दूरी के लिए अधिकतम 4W / sr है। 0.1 मी पर शंकु क्षेत्र उस क्षेत्र का 1/4 है, इसलिए मुझे I_e के लिए अधिकतम 1W / sr मिलेगा - यह सोचकर: शंकु उस क्षेत्र का 1/4 हिस्सा है -> आंखों की सतह का प्रतिशत 4 गुना अधिक है - > प्रति क्षेत्र बिजली संदर्भ मूल्य का 1/4 होना चाहिए। और 0.05 मीटर पर केवल 250mw / sr की अनुमति होगी।

TSAL-6100 के लिए दस्तावेज़ कहता है: "पूर्ण अधिकतम पर अधिकतम तीव्रता। रेटिंग्स" 400mW / sr।

इसलिए मुझे विश्वास है कि मैं f> 0.063m के साथ एक एलईडी का उपयोग कर सकता हूं। उसके पीछे की गणना: TSAL के प्रति क्षेत्र अधिकतम शक्ति 400mW / sr है। यह प्रति क्षेत्र संदर्भ शक्ति से 10 गुना कम है। शंकु ऊंचाई के साथ शंकु-तल क्षेत्र द्विघात घटता है। इसलिए मैं sqrt (10) से दूरी कम कर सकता हूं। यह 6.3cm की देखने की दूरी की ओर जाता है।

मेरा मानना ​​है कि 6.3 सेमी सीधे TSAL-6100 में देखने की सुरक्षा सीमा है। क्या आप मेरी गणना की जाँच कर सकते हैं।

अगर मैं ठीक फोकल लंबाई 6.3xxx सेमी के साथ इस स्थान पर एक लेंस माउंट करूंगा, तो किसी भी दूरी से ऐसा होगा जैसे कि मैं 6.3 सेमी दूरी से एलईडी को देखूंगा। जो सटीक सुरक्षा मार्जिन है।

कुछ जो अभी भी मुझे परेशान करता है: अलग-अलग एलईडी के अलग-अलग आधे कोण हैं। कैसे वे अपने सभी IR-LED के लिए एक ठोस I_e निर्दिष्ट कर सकते हैं? TSAL-6200 (20 ° आधा कोण) का शंकु TSAL-6100 की तुलना में बहुत बड़ा है। इसलिए प्रकाश का वह अंश जो आंख में प्रवेश करता है, छोटा होना चाहिए। इसलिए I_e बड़ा होना चाहिए।

शायद मेरा पूरा दृष्टिकोण टूट गया है?

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Comments

स्टेरेडियन एक कोणीय माप है, और इसलिए बिजली का स्तर दूरी से स्वतंत्र है। यदि आप अपने एल ई डी के उत्पादन पर ध्यान केंद्रित करने जा रहे हैं तो आप इसे बदल देते हैं, और आपको गणना करने का तरीका सीखने की आवश्यकता होगी।

— व्हाट्सएप

आप सही हे। मैंने यूनिट पर पढ़ा और आवश्यक गणना करने की कोशिश की। फिर मैंने dave द्वारा प्रदान कैलकुलेटर में नए मूल्यों को दर्ज करने की कोशिश की। मैं इसे काम पर नहीं

— ला

"ध्यान केंद्रित करने से पहले आधा कोण ..." इसे एक शंकु की तरह सोचो, और एल तल पर "प्रति क्षेत्र शक्ति" है, शंकु की ऊंचाई से विभाजित है। यदि आप कोण को 1/10 तक कम करते हैं, तो क्षेत्रफल घटकर (1/10) / = 1/100 हो जाता है। यदि आप शक्ति का संरक्षण करते हैं, तो आपके पास 100 का कारक है!

— स्वर्गदूत

@sweber, यह एक बहुत अधिक सुलभ परिभाषा है, धन्यवाद। लेकिन नेतृत्व करने के लिए दूरी की स्वतंत्रता के बारे में क्या, मैंने सोचा कि इकाई देखने की दूरी पर निर्भर नहीं थी। जिस तरह से आप इसे परिभाषित करते हैं, तल पर स्थित क्षेत्र (पाप (phi) * h) ^ 2 * pi है। विभाजित करें कि एच और हम अभी भी एच पर निर्भरता है। जिसका अर्थ है कि यदि यह इकाई mw / sr प्रति क्षेत्र की शक्ति माना जाता है और h के लिए निरंतर wrt रहना है, तो P (h) = C * mw / sr * A (h) / h = C2 * h। एच के साथ एलईडी शक्ति का रैखिक वृद्धि? मुझे डर नहीं है मुझे समझ नहीं आ रहा है।

— LHK

ऊपर मेरी टिप्पणी के लिए क्षमा करें - वास्तव में आपको ऊंचाई के वर्ग द्वारा सतह को विभाजित करना होगा। सामान्य तौर पर, एसआर में मापा जाने वाला डायहेड्रल कोण एक इकाई क्षेत्र (त्रिज्या = 1) पर एक सतह है। इसका मतलब है कि पूरे क्षेत्र के लिए अधिकतम मूल्य 4pi है।

— 21

Answer 1

ले गूग ने प्रासंगिक समीकरणों के साथ इंटेरसिल से "आईईसी 62471" पर एक दस्तावेज खरीदा है। धन्यवाद, ले गूग।

कृपया Google-आईएनजी सुरक्षा मानक आज़माएँ। यहां से इंटरसिल की पैदल यात्रा होती है।

संपादित करें: ठीक है, मुझे वास्तव में सीधे आगे होना चाहिए था और बस आपको गणित करने के लिए कहा था। Ee = Ie / (d ^ 2) = (400mW / sr) / (0.2m ^ 2) = 10 W / m ^ 2।

अगर आपने कोई समय सीमा नहीं दी है या अगर समय सीमा 1000 सेकंड से अधिक है (जो आपको लेजर टैग के लिए हिट डेटा को प्रसारित करने की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए) से अधिक है तो चौराहे की शीट में परिभाषा के अनुसार, सभी ई वेवलेंग्थ का योग 100 W / m ^ 2 (जो आपको मिलेगा) से कम होना चाहिए। इसका उल्टा यह है कि आपके IRLED के लिए न्यूनतम सुरक्षित देखने की दूरी होगी (0.4W / sr) / (100W / m ^ 2) = d ^ 2 = 0.004 -> sqrt (0.004) = 0.063246m। तो हाँ न्यूनतम सुरक्षित दूरी के लिए आपका गणित सही था। लेकिन फिर से मैं यह बताना चाहूंगा कि स्पंदित प्रकाश भेजने के लिए आपके लेजर टैग सिस्टम को 1000 सेकंड नहीं लगते हैं। अधिक संभावना है कि आप करीब पहुंच सकते हैं और अपूरणीय नुकसान नहीं उठा सकते हैं (गंभीरता से, अधिकांश लेजर टैग सिस्टम लगभग 0.1 सेकंड स्पंदित प्रकाश करते हैं)। वैसे भी, कृपया गणित का उपयोग करें। (कैलकुलेटर नहीं)

संपादित 2: लेजर टैग के बारे में एक ठोस उदाहरण। लाइटस्ट्रीम को हैक करना

प्रदान किए गए लिंक में लेजर टैग के एक संस्करण पर कुछ बुनियादी जानकारी है जो बाजार पर मौजूद है (अस्तित्व में है, सुनिश्चित नहीं है कि अब बेचा जाए)। अपने डिकोड का उपयोग करते हुए, "हिट डेटा" प्रसारित करने के लिए सबसे खराब स्थिति का समय 6750us + (32interbit मार्कर * 900us) + (32bit * 3700us (एक के लिए)) = ~ 4 सेकंड है। किसी को भी लंबे समय तक इंतजार नहीं करना चाहिए और यह उदाहरण एक ज्ञात उत्पाद योजना का उपयोग करके केवल एक सबसे खराब स्थिति है। उस 4 सेकंड के बाद, यह 1000 सेकंड से कम है। Eq.1 का उपयोग मैंने जो लिंक किया है, उस अंतराफलक सूचना पत्र से। Ee <= 18000 * (4sec) ^ - 0.75 या Ee <= 6363.96 W / m ^ 2। न्यूनतम सुरक्षित दूरी प्राप्त करने के लिए उल्टा गणित लगाने पर हमें (0.4 W / sr) / (6363.96 W / m ^ 2) = d ^ 2 = 6.28539e-5 -> sqrt (6.28539e-5) = 0.007928 मी या 8 मिमी के आसपास। तो आपकी न्यूनतम सुरक्षित दूरी 8 मिमी है यदि आप इसे लाइटस्ट्राइक लेजर टैग मार्कर के साथ उपयोग करना चाहते थे। परिणाम निश्चित रूप से एन्कोडिंग के आधार पर अलग-अलग होंगे। मुझे उम्मीद है कि इसने आपको आपकी डिवाइस की सुरक्षा (जो कि पहला सवाल है) का न्याय करने के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान की है। यदि आपके पास कोई और प्रश्न हैं, तो कृपया उन्हें एक नए प्रश्न में पूछें ताकि दूसरों को आपकी मदद करने का अवसर मिले।

Comments

लिंक के लिए आपका बहुत - बहुत धन्यवाद। दुर्भाग्य से मैं सही मान प्रतीत करने वाले मान उत्पन्न करने के लिए कैलकुलेटर प्राप्त नहीं कर सकता। बेशक यह हो सकता है कि मेरे सेटअप में, एलईडी वास्तव में खतरनाक है। लेकिन यहां तक ​​कि कल्पना पत्र से मूल्यों के लिए, सुरक्षा सीमाएं पार हो गई हैं। मैंने अपने प्रश्न को तदनुसार अद्यतन किया

— lhk

यह लगभग आक्रामक लगता है। पहले Google के बारे में बुरा वाक्य और अब "कृपया गणित का उपयोग करें"? ठीक यही मैंने किया। मैंने एक सार्थक प्रश्न तैयार करने की कोशिश की और आपने पुस्तक मुझ पर फेंक दी। उस मानक में संदर्भित कैलकुलेटर मूल रूप से टूटा हुआ है। रिसीवर प्रकार के आधार पर, आप किसी भी एलईडी को आंख के लिए खतरनाक हो सकते हैं, कभी-कभी यह मानों को थूक नहीं देता है। इसलिए मैंने उस mW / sr यूनिट पर आधारित प्रश्न को फिर से समझने की कोशिश की, अपने परिणाम साझा किए और सत्यापन के लिए कहा। आपने सिर्फ मेरे परिणामों की नकल की। विभिन्न आधे कोणों के बारे में प्रश्न के बारे में क्या?

— LHK

@ एलएच, डब्ल्यू / एसआर लैब में एक मापा मूल्य है। इसका वस्तुतः कोण या अर्ध-कोण पर कोई निर्भरता नहीं है। यदि एक ही डब्ल्यू / एसआर और अलग-अलग आधे-कोण के साथ दो एलईडी होते हैं, तो एक एलईडी दूसरे की तुलना में शारीरिक रूप से उज्जवल है। IE यह अधिक विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित करता है। मैंने आपके परिणामों की नकल बिल्कुल नहीं की। मैंने उन्हें स्वयं किया और फिर आपके परिणामों की पुष्टि की। "तो हाँ न्यूनतम सुरक्षित दूरी के लिए आपका गणित सही था।" <- यही इस अनुभाग के लिए प्रतिक्रिया को यहां कहा जाता है -> "मेरा मानना ​​है कि 6.3cm सीधे TS-6100 में देखने के लिए सुरक्षा सीमा है। क्या आप मेरी गणना की जांच कर सकते हैं।"

— डेव

@lhk, गणित के बारे में टिप्पणी यह ​​है कि मैंने उस पृष्ठ को पिछले पृष्ठ पर कभी स्क्रॉल नहीं किया है। 3. आपके प्रश्न को समझने के लिए आपको जो कुछ भी चाहिए वह उस हैंडआउट के पहले 3 पृष्ठों पर है। मुझे एहसास भी नहीं हुआ कि कोई कैलकुलेटर था। हालाँकि यह मेरा अनुभव है कि इंटरनेट कैलकुलेटर बुरी तरह से बनाए हुए हैं और आम तौर पर बेकार हैं। मैंने आपके द्वारा की गई धारणा में कुछ छोटी-छोटी बातों को भी इंगित किया। आपने विशेष रूप से कहा कि आप इसका उपयोग लेजर टैग सिस्टम में करने जा रहे हैं। मैं उन लोगों से परिचित हूं। तो मैंने आपको बताया कि आप गलत समीकरण का उपयोग कर रहे थे। आपको इंटरसेक्शन "EQ 1"

— डेव

@ शिन्ज़ौ कोई भी प्रकाश जो पर्याप्त उज्ज्वल है, मानव आंख को नुकसान पहुंचा सकता है, विशेष रूप से "गैर-दृश्यमान" प्रकाश क्योंकि यह "ब्लिंक प्रतिक्रिया" नहीं करता है। इस विशिष्ट उदाहरण के लिए पूर्ण सुरक्षित दूरी 8 मिमी रही होगी। दूसरे शब्दों में, अगर वह आईआर देखने में असमर्थता के साथ अपने लेजर टैग मार्कर को बेच देता है तो आईआर 8 मिमी (कुछ शारीरिक रूप से मौजूद प्लास्टिक बाधा के माध्यम से) के करीब पहुंच जाता है तो कोई चिंता का विषय नहीं हो सकता है।

— डेव