UV LED 真的很危险吗?
“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:
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。
以下是我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:
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),
$$ T_{\text{max}} = \frac{10\text{KJ}/\text{m}^2}{140\text{mW}/\text{m}^2} \大约 20\; \文本{小时} $$
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。这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。
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)。