Dapatkah LED terang menyebabkan kerusakan mata bahkan jika itu diredupkan dengan PWM?

Saya memiliki LED yang sangat terang, sangat terang sehingga saya tidak ingin melihatnya ketika itu pada kecerahan penuh. Saya meredupkannya dengan PWM (modulasi lebar-pulsa) ke 1/256 dari kecerahan aslinya. Pada siklus tugas 1/256, LED tampak redup. (Masih cukup terlihat, tapi tidak terlalu cerah.)

Pertanyaan saya adalah ini: karena LED benar-benar mengirimkan pulsa super terang 1/256 pada saat itu, dapatkah pulsa terang ini melukai mata lebih dari LED hipotetis yang menyala terus-menerus dan 1/256 secerah itu?

Saya menggunakan driver LED TLC5947 , jadi jika perhitungan saya benar, frekuensi PWM sekitar 1 kHz. (Jam internal chip adalah 4 MHz, dan satu siklus PWM adalah 4.096 siklus jam internal.)

LED yang saya kendarai adalah tampilan 7-segmen RGB ini . Kecerahan setiap segmen adalah 244 mcd untuk merah, 552 mcd untuk hijau, dan 100 mcd untuk biru. Jadi dengan semua 7 segmen menyala, itu akan menjadi 7 kali lipat.

Itu diizinkan dalam batas-batas tertentu. Tempat terbaik untuk melihat mungkin adalah standar IEC terkait (IEC 60285 Laser Safety dan IEC 62471 Lamp Safety), yang umumnya diakui secara internasional sebagai praktik terbaik. Sayangnya saya tidak dapat memposting kutipannya di sini karena mereka memiliki hak cipta.

Memilih standar mana yang akan diterapkan tergantung pada bagaimana LED digunakan. OSRAM memiliki appnote yang sangat komprehensif yang menggambarkan bagaimana standar ini berlaku untuk LED inframerah dan bagaimana menghitung paparan yang diizinkan.

Kasing khusus Anda berfokus pada cahaya yang berdenyut. Secara umum, lampu PWM berbobot terhadap nilai rata-rata, asalkan pulsa individu tidak melebihi batas radiasi (diberikan oleh grafik dalam standar panjang pulsa vs radiasi). Ini semua diuraikan dalam catatan OSRAM, meskipun karena Anda berada dalam kisaran yang terlihat Anda harus merujuk kembali ke standar sumber untuk melihat apa batas-batas tertentu untuk panjang gelombang Anda.

Sunting: Menemukan appnote lain yang mungkin berguna bagi Anda - OSRAM memiliki appnote pada 62471 secara keseluruhan, bukan hanya IR .

Tempat terbaik tentu saja untuk melihat adalah standar itu sendiri , tetapi harganya sekitar $ 250. Jika ini adalah produk yang Anda rancang, itu mungkin layak, tetapi jika ini hanya proyek hobi, saya akan mencari informasi berdasarkan catatan.

Pertama, penafian: Saya bukan profesional medis, saya juga tidak memiliki keahlian profesional di bidang oftalmologi. Saya akan mencoba untuk meningkatkan pemahaman saya tentang mekanisme kegagalan dalam sistem sensor sensitif dan beberapa sumber luar untuk berani menebak:

Menurut ini ringkasan dari jurnal oftalmologi, mekanisme kerusakan mata dapat dikategorikan sebagai photothermal, photomechanical, dan fotokimia. Untuk setiap mekanisme, kita harus bertanya apa konstanta waktu yang relevan untuk memahami apakah risiko kerusakan mata akan berkorelasi dengan puncak (pada) kecerahan atau kecerahan seperti yang Anda lihat, dirata-ratakan misalnya siklus PWM.

Fototermal - ini terjadi ketika suhu retina dinaikkan oleh energi elektromagnetik. Konstanta waktu termal retena cenderung berada di urutan detik (dugaan saya, berdasarkan skala dan konduktivitas termal jaringan biologis), sehingga cahaya rata-rata dan bukan puncak akan berkorelasi dengan kerusakan. Bagaimanapun, kerusakan fototermal diamati dalam paparan tingkat radiasi yang sangat tinggi (misalnya laser) dan tidak ada risiko bahkan dengan LED tidak jelas yang paling terang sekalipun.

Fotomekanik - ini terjadi ketika gaya tekan atau gaya tarik yang dihasilkan oleh energi kejadian menyebabkan kerusakan mekanis pada struktur optik yang sensitif. Jika jenis tekanan ini dapat muncul pada skala mekanis yang sangat kecil, mungkin ada kekhawatiran bahwa konstanta waktu yang relevan bisa berada di bawah periode PWM LED Anda. Namun, Anda mungkin dapat beristirahat dengan mudah, karena artikel tersebut mengaitkan mekanisme kerusakan ini dengan radiasi di kisaran terrawatt per cm ^ 2.

Photochemical - ini adalah jenis kerusakan retina yang paling umum, terkait dengan misalnya memandang matahari. Mekanisme kimianya pada akhirnya bersifat oksidatif - elektron dalam kromofor menjadi bersemangat oleh energi cahaya yang masuk dan kadang-kadang dapat menghasilkan radikal bebas yang kemudian merusak berbagai jaringan sensitif. Dalam artikel ringkasan lain di sini , diskusi tentang retinopati yang disebabkan oleh melihat mikroskop atau opthalmoscope dengan radiasi ~ 1W / cm ^ 2 memberikan sejumlah angka dan referensi yang relevan. Pada level ini, kerusakan ditunjukkan pada skala waktu dalam hitungan menit hingga jam. Bagi saya, ini menunjukkan bahwa proses biokimia yang relevan jauh lebih lambat daripada siklus PWM.

Sebagai latihan pemikiran terakhir, pertimbangkan bahwa banyak manusia secara rutin melirik matahari selama mungkin ratusan milidetik tanpa menderita retinopati matahari. Hanya ketika orang menolak dorongan biologis untuk memalingkan muka dan menahan pandangan mereka selama beberapa detik atau lebih (karena mereka sedang melihat gerhana, misalnya) kerusakan terjadi.

Tidak. LED 500 mcd dengan sudut tampilan 120 ° tipikal adalah sekitar 1 Lumen.
Jadi maks 7 lumen.

Tidak ada kemungkinan 550mcd x 7 akan merusak mata.

1 lumen 523nm hijau = irradiansi 2mW / m²sr atau 14mW untuk semua 7 segmen

Jika Anda melihat tabel di halaman 2 dalam OSRAM PDF angka minimum adalah 100 Watt. Itu 7143 kali lebih besar dari 14mW Anda.

Pada halaman 9 dari PDF dikatakan (dengan mengingat LED daya tinggi mereka masuk ke ratusan lumens):

Penilaian dasar LED daya tinggi saat ini tersedia
dari OSRAM Opto Semiconductor sesuai dengan standar IEC 62471 mengungkapkan bahwa LED tunggal seperti saat ini tersedia dalam warna hijau, kuning, oranye, merah dan hiper-merah selalu jatuh ke dalam Grup Risiko 0

Ada Oleh karena itu, saat ini tidak diperlukan penilaian keselamatan LED khusus untuk desain dalam rentang spektrum individu (510nm ≤ panjang gelombang ≤ 660nm) berdasarkan teknologi semikonduktor yang ada.

Saya bekerja dengan strip LED yang menghasilkan 100-1000 lumens. Satu-satunya bahaya adalah berjalan-jalan dengan bintik-bintik dalam pandangan saya.

Sebenarnya ada banyak penelitian tentang ini. Pertama, setiap bit sama pentingnya dengan pencahayaan adalah panjang gelombang. Cahaya biru berpotensi sangat merusak mata, sedangkan lampu merah tidak terlalu berbahaya sama sekali. Cahaya putih mengandung sebagian besar spektrum yang terlihat, sehingga harus diperlakukan seperti cahaya biru dari perspektif keamanan. Dari sana, Anda perlu mengetahui intensitas cahaya, diukur dalam candelas atau millicandella, dan pencahayaan, diukur dalam candelas per meter persegi. Ini adalah subjek yang sangat sulit dan sulit untuk menemukan info yang bagus. Namun, kenyataannya adalah dibutuhkan banyak haluntuk merusak mata dari cahaya tampak. Matahari memiliki pencahayaan sekitar 10 ^ 9cd / m ^ 2, yang dapat menyebabkan kerusakan retina dalam waktu kurang dari satu detik, dan kilatan tukang las busur adalah urutan besarnya setidaknya lebih rendah, dengan kerusakan terjadi dalam waktu kurang dari satu detik hingga beberapa detik.

itu sangat meragukan LED yang Anda gunakan dapat menyebabkan kerusakan mata permanen, tetapi yang terbaik yang dapat Anda lakukan untuk aman adalah membandingkan nomor lembar data dengan sumber lain yang diketahui menyebabkan kerusakan dan memperkirakan waktu bukaan yang diperbolehkan dari sana.

Sejauh komentar Anda tentang PWM, Anda telah mendapatkannya mundur: 100% duty cycle sudah penuh (arus konstan) dan karenanya kecerahan maksimum. Apa pun yang kurang dari 100% berarti bahwa sebagian waktu akan mati, dan karena itu kecerahan akan menjadi fungsi rasio on / off. Ini tidak berbeda dengan perhitungan arus rata-rata DC, yang didasarkan pada rasio rasio waktu on / off. Ini semua berlaku untuk frekuensi switching aktual, karena Anda memiliki efek penyimpanan energi yang dapat menyebabkan LED bekerja lebih lama daripada tepat waktu. Apapun, total kecerahan harus kurang dari kecerahan ketika LED menyala terus menerus.