UV LED 真的很危险吗?

电器工程 引领 安全 紫外线
2022-01-06 01:20:55

我刚买了一些UV LED

我买它们是为了测试钞票和身份证。我阅读了文档并看到了一些关于紫外线的警告,其中供应商建议不要直视光线,也不要让皮肤暴露在光线下。

我可以安全地使用这些 LED 吗?

3个回答

“安全”发射光的限制非常复杂。您可以在此处阅读基础知识

我听说的一条经验法则是,如果发射功率超过 5mW,则应使用保护。由于您链接的 LED 的功率为 10mW,是的,它们可能是有害的。在您了解它们如何有害以及如何预防之前,请勿使用它们。

紫外线特别危险,因为我们看不到它,所以我们的眨眼反射无济于事。为了安全地使用这些 LED,您应该戴上一副能阻挡 LED 可能发出的波长(390 至 405nm ±2.5nm)的眼镜。这里的例子。

本段回答了 OP 中一个已编辑的问题,想知道为什么他有一支没有警告的 UV 笔。至于您的紫外线笔灯问题,功率可能足够低以至于无害。小于 0.39mW(大约)被认为是人眼安全的,因此不需要任何警告。

当有疑问或处理健康和安全问题时,我强烈建议避免任何意见、经验法则或任何其他常识性智慧不要接受任何未经权威参考支持的建议。科学和工程方面的良好实践要求首先获得对比和公认知识的来源。

对于这种情况,我建议您参考 ICNIRP(国际非电离辐射保护委员会)关于此事的优秀论文:

180 至 400 纳米之间非相干紫外线比率的暴露限值指南

对于那些缺乏一点光学和功率计算背景的人来说,这篇论文可能有点令人生畏,但是,它非常清晰且写得很好。

以下是对这些指南的解释摘要针对您的具体情况

  • 约 390nm 的非相干LED 光源处于我们所说的可见光的极限。它几乎没有进入光谱的 UVA 区域,这是最危险的紫外线辐射。事实上,在 400nm 左右是我们(人类)称之为并感知为“紫色”的颜色。
  • ICNIRP 指南指出最大推荐暴露量为 10KJ/m2

    • 本文表 1 中显示的数据值用于计算由几个“波长”组成的 UV 源的(加权)聚合曝光。通过这样做,您可能会错误地达到 680KJ/m2 @ 390nm 的最大值
    • 更正先前到达的值,在第 174 页,明确指出,在 315-400nm 区域内未加权的 UV 暴露的情况下,眼睛的暴露限制不应超过 10KJ/m2

最后:

  • 如数据表所示,UV3TZ-390-15 LED 通常输出 10mW @ 20mA,50% 功率角为 15 度。
  • 如果 LED 光源是朗伯(50% 功率角的 120 度),则峰值辐照度(0 度时,前视图)将是总发射功率除以 pi (3.1415...)
  • 然而,考虑到实际 LED 的 15 度 50% 功率角,我们将应用一个额外的转换因子,得出峰值辐照度:

$$ I_p = \frac{P_{tot}}{\pi} \frac{\sin^2\theta_1}{\sin^2\theta_2} = \frac{10\text{mW}}{\pi} \ frac{\sin^2 (60^{\circ})}{\sin^2 (7.5^{\circ})} \约 140 \frac{\text{mW}}{sr} $$

让我们计算两种情况:

  1. 操作员在1m 距离处以 0 度(正视图)盯着 LED

    • 在 1m 处,1sr 为 1m2,因此 Ip = 140mW/m2 @ 1m。
    • 为了达到 ICNIRP 曝光,操作员必须在以下期间盯着 LED(1m 处),

$$ T_{\text{max}} = \frac{10\text{KJ}/\text{m}^2}{140\text{mW}/\text{m}^2} \大约 20\; \文本{小时} $$

  1. 操作员在10 厘米的距离处以 0 度(正视图)盯着 LED

    • 在 10cm 处,1sr 为 0.01m2,因此 Ip = 14W/m2 @ 10cm。
    • 要达到 ICNIRP 曝光,操作员必须在以下期间盯着 LED(10 厘米处),

$$ T_{\text{max}} = \frac{10\text{KJ}/\text{m}^2}{14\text{W}/\text{m}^2} \大约 12\; \文本{分钟} $$

这些 LED 的发射光功率为 UVA,通常为 10mW,功率角为 15° 50%。没有指定最大值,但我们可以说超过 15-20mW 的可能性很小。

这在需要谨慎的范围内。是来自一所大型大学的非常详细的安全报告。我将在下面复制一张图表,但请注意,它是基于“休息”的暴露,以允许细胞修复发生。另外,我希望它是保守的。

在此处输入图像描述

如果您距离 LED 的末端有一点距离,则功率密度会随着距离的平方而下降。如果您允许 0.1mW/cm^2 的辐照度(根据图表的 30 秒曝光限制),那么您需要与 LED 至少保持距离 \$d\$:

$$d = \left(\sqrt\frac {P_{mW}}{Ir_{MAX}}\right) \frac{1}{\tan(7.5°)}$$

因此,如果您在 LED 上允许 20mW 的功率,则需要大约 1m 以上的距离才能安全地进行约 30 秒的曝光(并假设功率在中心“点”上分布得相当好)。