Я хотел бы создать систему лазерных меток своими руками. Сайт Milestag рекомендует использовать Vishay Tsal-6100 в качестве ИК-светодиода. Вот таблица данных: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf
Поскольку я хочу сфокусировать свет (возможно, расхождение на один или два градуса после линзы), я начал думать о потенциальных опасностях для глаз. Читая эту тему, вы обнаружите, что инфракрасный свет может быть очень проблематичным. Глаз не видит инфракрасных длин волн и не может реагировать на передержку. Поэтому очень важно быть в рамках стандартов безопасности.
Например, IEC 62471, который, кажется, является применимой нормой. На самом деле Vishay опубликовал документ с данными об их светодиодах, на которые ссылается эта норма: http://www.vishay.com/docs/81935/eyesafe.pdf
Tsal6100 описывается как 400 мВт / ср в худшем случае. Это должно означать, что светодиод "освобожден" = менее опасен, чем класс 1.
Но что это значит ? В спецификациях указано 230 мВт / ср, так что, похоже, они уже включили какой-то запас прочности. Я не мог найти расстояние, на котором достигается эта интенсивность. Если спецификации записывают 230 мВт / ср на расстоянии 1 м и наихудший случай согласно норме составляет 50 см, то сфокусированный луч (диаметр 10 см ^ 2, расхождение на несколько углов) может иметь гораздо более высокую интенсивность.
Мой вопрос: как рассчитать интенсивность моего луча? Как узнать, безопасно ли использовать светодиод?
Обновить:
Я прочитал на единицу мВт / ср и нашел это определение:
- фи как интенсивность
- омега как угол
Половина угла до фокусировки светодиода составляет 10 градусов, после объектива я надеюсь получить что-то вроде 1 градуса. Таким образом, коэффициент равен 10. Я применил немного математики:
Если я правильно понимаю, сфокусированный луч света в 10 раз мощнее, чем не сфокусированный. Это правильно ?
Новая проблема: как мне получить исходную область? Должна быть поверхность линзы.
Я попытался ввести значения в этот калькулятор: http://www.intersil.com/en/products/optoelectronics/ambient-light-sensors/eye-safety.html
(большое спасибо Дэйву за отличную ссылку)
но есть много полей, которые я просто не знаю, как заполнить. Светодиод с мощностью 2300 мВт всегда оказывается смертельным, и это кажется неправильным.
В качестве проверки работоспособности я попытался просто скопировать значения из спецификации в калькулятор. Оказывается, светодиод опасен, даже не сфокусирован. Теперь я уверен, что допустил некоторую ошибку, поскольку Вишай сказал, что этот продукт «освобожден».
- Какой тип светодиода для моей установки? Я выбрал "линзед"
- Если я выберу линзу, что такое «расширенная область источника»? Поверхность линзы?
Не могли бы вы помочь мне и попытаться ввести значения сами? Калькулятор представляет собой электронную таблицу Excel. Я скопировал его в свой почтовый ящик, так что вы можете просто использовать Microsoft Excel онлайн. Вот ссылка: https://www.dropbox.com/s/r28n3p6bdf5m7hs/exposure-calculator.xlsx?dl=0
Опять же, ссылка на спецификацию: http://www.mouser.com/ds/2/427/tsal6100-279822.pdf
Большое обновление:
Если быть более точным, о моих проблемах с калькулятором: чтобы получить интересные ограничения, такие как предел воздействия и коэффициент безопасности, необходимо выбрать «тип устройства внутренней близости». В этом поле вы можете выбрать «стандартный датчик приближения» или «датчик приближения на большие расстояния».
Если выбор не сделан, поля для факторов безопасности остаются пустыми.
Может быть, мы сможем решить проблему без этого калькулятора?
Я думал об этом устройстве мВт / ср. Видимо это не зависит от расстояния. Таким образом, чтобы получить эффект для глаза, вероятно, необходимо определить долю области, которая фактически «поражает» глаз. На расстоянии 10 м от ИК-светодиода половинный угол в 10 ° создал круг с радиусом 1,73 м и площадью 9,4 м ^ 2. Глаз (не зрачок, я не совсем уверен, что может быть повреждено) может иметь площадь 3 см ^ 2. Это очень низкий процент, безусловно, безвредный.
Таким образом, я могу предположить, что линза создает идеально параллельный луч света, а затем создает долю между площадью поверхности линзы и площадью поверхности глаза.
Это упрощает мой вопрос: какая сила безвредна для глаз. Предполагая фиксированную площадь для глаза, можете ли вы рассчитать диаметр линзы, который сделает светодиод безопасным? Этот подход в порядке?
Я проверил по документу безопасности Vishay:
В случае ИК-излучателей доминирующим пределом является риск роговицы / хрусталика в диапазоне длин волн от 780 нм до 3000 нм. Это ограничивает излучение E_e = 100 Вт / м ^ 2, которое выражается в виде интенсивности, равной значению I_e = 4 Вт / ср с учетом условия измерения этого стандарта с учетом расстояния 0,2 м.
Это определяет: расстояние просмотра 0,2 м и ограничение 4 Вт / ср. Согласно моим размышлениям выше, они, вероятно, рассчитали конус на этом расстоянии, а затем определили процент площади поверхности глаза. Тогда вы можете получить конкретное значение для I_e = 4 Вт / ср.
Это означает, что я мог бы получить значения для других расстояний. Мощность на площадь составляет максимум 4 Вт / ср для расстояния 0,2 м. На 0,1 м площадь конуса составляет 1/4 от этой площади, поэтому я бы получил максимум 1 Вт / ср для I_e - Мышление: конус составляет 1/4 от этой площади -> процент поверхности глаза в 4 раза выше - > Мощность на площадь должна составлять 1/4 от контрольного значения. И на 0,05 м будет разрешено только 250 МВт / ср.
Для TSAL-6100 документ гласит: «максимальная интенсивность при абсолютных максимальных номиналах» 400 мВт / ср.
Поэтому я считаю, что я мог бы использовать светодиод с f> 0,063 м. Расчет за этим: Максимальная мощность на площадь TSAL составляет 400 мВт / ср. Это в 10 раз ниже эталонной мощности на область. Площадь дна конуса уменьшается квадратично с высотой конуса. Следовательно, я могу уменьшить расстояние на квадрат (10). Это приводит к расстоянию просмотра 6,3 см.
Я считаю, что 6,3 см - это предел безопасности при взгляде прямо на TSAL-6100. Не могли бы вы проверить мои расчеты.
Если бы я устанавливал объектив именно в этом месте с точным фокусным расстоянием 6,3ххх см, то с любого расстояния было бы так, как если бы я смотрел на светодиод с расстояния 6,3 см. Какой точный запас прочности.
Что-то, что все еще беспокоит меня: разные светодиоды имеют разные половины угла. Почему они могут указать один конкретный I_e для всех своих ИК-светодиодов? Конус TSAL-6200 (половинный угол 20 °) намного больше, чем у TSAL-6100. Поэтому доля света, попадающего в глаз, должна быть меньше. Поэтому я должен быть больше.
Может быть, весь мой подход нарушен?
Ответы:
Ле Гуг приобрел документ по «IEC 62471» от Intersil с соответствующими уравнениями. Спасибо, Ле Гуг.
Пожалуйста, попробуйте Google-стандарт безопасности. Вот прогулка Интерсила.
Редактировать: Хорошо, я действительно должен был быть прямым и просто сказал вам, чтобы сделать математику. Ee = Ie / (d ^ 2) = (400 мВт / ср) / (0,2 м ^ 2) = 10 Вт / м ^ 2.
В соответствии с определениями в листе Intersil, которые я предоставил вам выше, если нет ограничения по времени или если ограничение по времени превышает 1000 секунд (что вам не нужно передавать данные попадания для лазерной метки) Сумма всех длин волн Ee должно быть меньше 100 Вт / м ^ 2 (что вы получите). Обратной стороной является то, что минимальное безопасное расстояние просмотра для вашего IRLED будет (0,4 Вт / ср) / (100 Вт / м ^ 2) = d ^ 2 = 0,004 -> sqrt (0,004) = 0,063246 м. Так что да, ваша математика для минимального безопасного расстояния была правильной. Но опять же, я просто хотел бы отметить, что вашей системе лазерных меток не требуется 1000 секунд для отправки импульсного света. Скорее всего, вы могли бы подойти ближе и не понести непоправимого вреда (серьезно, большинство систем лазерных меток дают около 0,1 сек импульсного света). В любом случае, пожалуйста, используйте математику. (не калькулятор)
Редактировать 2: конкретный пример о лазертаг. Взлом LightStrike
Предоставленная ссылка содержит некоторую базовую информацию о версии лазерной метки, которая существует на рынке (существовала, не уверена, продана ли она больше). Используя его декодирование, время наихудшего случая для передачи «данных о попадании» составляет 6750 мкс + (32 межбитовых маркера * 900 мкс) + (32 бита * 3700 мкс (для одного)) = ~ 4 секунды. Никто никогда не должен ждать так долго, и этот пример - просто худший пример использования известной схемы продукта. Прошло 4 секунды, меньше 1000 секунд. Используя уравнение 1 из информационного листа Intersil, который я связал. Ee <= 18000 * (4сек) ^ - 0,75 или Ee <= 6363,96 Вт / м ^ 2. Снова применяя обратную математику для получения минимального безопасного расстояния, мы получим (0,4 Вт / ср) / (6363,96 Вт / м ^ 2) = d ^ 2 = 6,28539e-5 -> sqrt (6,28539e-5) = 0,007928m или около 8 мм. Таким образом, ваше минимальное безопасное расстояние составляет 8 мм, если вы будете использовать его с лазерным маркером светового удара. Результаты будут варьироваться в зависимости от кодировки, конечно. Я надеюсь, что это предоставило вам более чем достаточно информации, чтобы судить о безопасности вашего устройства (это первый вопрос). Если у вас появятся какие-либо вопросы, задайте их в новом вопросе, чтобы у других была возможность помочь вам.
источник