У меня очень яркий светодиод, настолько яркий, что я не хочу смотреть на него, когда он на полной яркости. Я уменьшаю его с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции) до 1/256 от его первоначальной яркости. В рабочем цикле 1/256 светодиод выглядит довольно тусклым. (Все еще довольно видимый, но не ослепительно яркий.)
Мой вопрос заключается в следующем: поскольку светодиод на самом деле посылает сверхяркие импульсы в 1/256 времени, могут ли эти яркие импульсы повредить глазу больше, чем гипотетический светодиод, который постоянно горит и был 1/256 ярким?
Я использую драйвер светодиода TLC5947 , поэтому, если мои расчеты верны, частота ШИМ составляет примерно 1 кГц. (Внутренняя тактовая частота чипа составляет 4 МГц, а один цикл ШИМ составляет 4096 внутренних тактовых циклов.)
Светодиод, которым я управляю, - это RGB 7-сегментный дисплей . Яркость каждого сегмента составляет 244 мкд для красного, 552 мкд для зеленого и 100 мкд для синего. Таким образом, при освещении всех 7 сегментов это будет в 7 раз больше.
Ответы:
Это допустимо в определенных пределах. Лучше всего искать соответствующие стандарты IEC (IEC 60285 Laser Safety и IEC 62471 Lamp Safety), которые, как правило, признаны на международном уровне как лучшая практика. К сожалению, я не могу опубликовать их выдержки здесь, поскольку они защищены авторским правом.
Выбор используемого стандарта зависит от того, как используется светодиод. OSRAM имеет очень подробное приложение, описывающее, как эти стандарты применяются к инфракрасным светодиодам и как рассчитать допустимую экспозицию.
Ваш конкретный случай фокусируется на импульсном свете. В общем, свет с широтно-импульсной модуляцией взвешивается по отношению к его усредненному значению, при условии, что отдельные импульсы не превышают предел освещенности (приведенный диаграммой в стандарте длительности импульса в зависимости от освещенности). Все это изложено в приложении OSRAM, хотя, поскольку вы находитесь в видимом диапазоне, вам придется обратиться к исходным стандартам, чтобы увидеть, каковы конкретные пределы для ваших длин волн.
Изменить: Нашел еще одно приложение, которое может быть полезно для вас - у OSRAM есть приложение на 62471 в целом, а не только на ИК .
Лучше всего, конечно, посмотреть сам стандарт , но он стоит около 250 долларов. Если это продукт, который вы разрабатываете, это, вероятно, того стоит, но если это всего лишь хобби-проект, я бы собирал информацию, основываясь на комментариях.
источник
Во-первых, отказ от ответственности: я не медицинский работник, и у меня нет профессиональных знаний в области офтальмологии. Я попытаюсь использовать моё понимание механизмов отказов в чувствительных сенсорных системах и некоторых внешних источниках, чтобы высказать обоснованное предположение:
Согласно этому резюме из офтальмологического журнала, механизмы повреждения глаза могут быть классифицированы как фототермические, фотомеханические и фотохимические. Для каждого механизма мы должны спросить, каковы соответствующие постоянные времени, чтобы понять, будет ли коррелировать риск повреждения глаз с пиковой (включенной) яркостью или яркостью, как вы ее видите, усредненной, например, по циклу ШИМ.
Фототермический - это происходит, когда температура сетчатки повышается за счет падающей электромагнитной энергии. Тепловая постоянная времени ретены, вероятно, будет порядка секунд (мое предположение основано на масштабе и теплопроводности биологической ткани), так что среднее, а не пиковое излучение будет коррелировать с повреждением. Во всяком случае, фототермическое повреждение наблюдается при воздействии очень высокого уровня освещенности (например, лазеров) и не представляет вероятного риска даже для самого яркого некогерентного светодиода.
Фотомеханический - это происходит, когда сжимающие или растягивающие силы, генерируемые падающей энергией, вызывают механическое повреждение чувствительных оптических структур. Если эти типы напряжений могут возникать в очень небольших механических масштабах, может возникнуть некоторая обеспокоенность тем, что соответствующая постоянная времени может быть ниже периода ШИМ вашего светодиода. Тем не менее, вы, вероятно, можете быть спокойны, поскольку статья связывает этот механизм повреждения с излучением в диапазоне терраватт на см ^ 2.
Фотохимический - это наиболее распространенный тип повреждения сетчатки, связанный, например, с взглядом на солнце. Химический механизм в конечном счете окислительный - электроны в хромофорах возбуждаются поступающей световой энергией и могут иногда генерировать свободные радикалы, которые в дальнейшем повреждают различные чувствительные ткани. В другой сводной статье здесь , обсуждение ретинопатии, вызванной просмотром микроскопа или офтальмоскопа с освещенностью ~ 1 Вт / см ^ 2, дает некоторые соответствующие цифры и ссылки. На этом уровне ущерб указывается на шкале времени в минутах или часах. Для меня это говорит о том, что соответствующие биохимические процессы намного медленнее, чем цикл ШИМ.
В качестве заключительного упражнения для размышления учтите, что многие люди обычно смотрят на солнце, вероятно, на сотни миллисекунд, не страдая от солнечной ретинопатии. Только тогда, когда люди сопротивляются биологическому импульсу, чтобы отвести взгляд и удерживать свой взгляд в течение нескольких секунд или более (потому что они проверяют затмение, например), происходит повреждение.
источник
Нет. Светодиод 500 мкд с типичным углом обзора 120 ° составляет около 1 люмен.
Так максимум 7 люмен.
Нет никаких шансов, что 550mcd x 7 повредит глаза.
1 люмен 523 нм зеленого цвета = 2 мВт / м² освещенности или 14 мВт для всех 7 сегментов
Если вы посмотрите на таблицу на странице 2 в файле OSRAM PDF, минимальная мощность составляет 100 Вт. Это в 7143 раза превышает ваши 14 мВт.
На странице 9 PDF-документа говорится (имея в виду, что их мощные светодиоды идут в сотни люменов):
Я работаю с полосками светодиодов, которые выдают 100-1000 люмен. Единственная опасность - ходить с пятнами в моем видении.
источник
Там на самом деле много исследований в этом. Во-первых, длина волны так же важна, как и яркость. Синий свет потенциально очень вреден для глаз, тогда как красный свет вообще не особо опасен. Белый свет содержит большую часть видимого спектра, поэтому с точки зрения безопасности его следует рассматривать как синий свет. Оттуда вам нужно знать силу света, измеряемую в канделах или милликанделлах, и яркость, измеряемую в канделах на квадратный метр. Это действительно сложная тема, и трудно найти хорошую информацию о ней. Однако реальность такова, что требуется многоповредить глаз от видимого света. Солнце имеет яркость около 10 ^ 9 кд / м ^ 2, которая может вызвать повреждение сетчатки менее чем за секунду, а вспышка дуговой сварки, по крайней мере, на порядок ниже, а повреждение происходит менее чем за секунду до нескольких секунд.
Весьма сомнительно, что используемый вами светодиод может привести к необратимому повреждению глаз, но лучшее, что вы можете сделать, чтобы быть в безопасности, - это сравнить данные таблицы с другими источниками, которые, как известно, вызывают повреждение, и экстраполировать допустимое время воздействия оттуда.
Что касается вашего комментария о ШИМ, вы получили его задом наперед: рабочий цикл 100% включен (постоянный ток) и, следовательно, максимальная яркость. Если значение меньше 100%, это означает, что в некоторых случаях оно будет выключено, и, следовательно, яркость будет зависеть от соотношения вкл / выкл. Он не отличается от расчета среднего тока постоянного тока, который основан на соотношении времени включения / выключения. Это все относится к фактической частоте переключения, потому что у вас есть эффекты накопления энергии, которые могут привести к тому, что светодиод будет работать дольше, чем время включения. В любом случае, общая яркость должна быть меньше, чем яркость, когда светодиод горит постоянно.
источник