Gefährdungspotenzial von IR-LEDs

[laser-tv]

Hallo zusammen,
eine kurze Frage zur Einschätzung des Gefahrenpotenzials von IR-LEDs.
Es gibt mittlerweile recht leistungsfähige Typen, z.B. SFH4550.
Die geben beim Nennstrom bei einer Wellenlänge von 850nm eine optische Ausgangsleistung von 50mW bei einem Öffnungswinkel von 6 Grad ab.
Ich habe schon einige Seiten im Netz durchwühlt, dabei u.a. von der Berufsgenossenschaft und dem Fachverband für Strahlenschutz PDFs zu dem Thema gefunden.
Leider konnte ich zumindest in Bezug auf IR-A außer zum Thema Laser nichts konkretes darin finden.
Was mich interessiert ist nicht, ob man tagelang ungefährdet hineinsehen kann, sondern ob ein Blick aus etwa 50cm Entfernung im Sekundenbereich (ca. 10-20 sek) bleibende Schäden am Auge verursacht.
Insbesondere würde mich ebenfalls interessieren, wie es sich bei leistungsfähigen Arrays verhält (ca. 40-400 Stück), wobei die Gesamtausgangsleistung schnell in den Watt-Bereich kommt, sich allerdings auch über eine große Quellfläche verteilt.
Gibt es dafür konkrete Sicherheitsvorschriften oder ist das bislang noch unergründetes Land??
Vielen Dank vorab.
Gruß
Wilfried

[Hatschi]

Halli Hallo

HighPower-Led´s

Hatschi

[laser-tv]

Hallo.
Tnx.
Die haben ja ganz nette Sachen.
Ich habe mich mal durch das Angebot durchgewuselt und zumindest bei den Datenblättern einiger sichtbaren LEDs die Klassifizierung in 1M gefunden.
Nichtsdestowenigertrotz aber nicht bei den mit den vom mir verwendeten IR-LEDs vergleichbaren Dioden.
Ansonsten gab aber das Netz trotz intensiver weiterer Suche nichts konkretes zu meiner Frage her. Offensichtlich wird sogar darüber nachgedacht, LEDs aus den bestehenden Klassifizierungen analog zum Laser wieder herauszunehmen
Ich ziehe daraus also den Schluß, daß das Thema nicht so reguliert ist, daß es wirklich bindende Vorschriften gibt.
Also ist es offensichtlich nicht problematisch, quasi beliebig viel IR-Leistung durch Zusammenschaltung mehrerer Einzel-IR-LEDs abzustrahlen, ohne sich in irgend einer Form Sorgen machen zu müssen.
Das kommt meinem Vorhaben sehr entgegen.
Sollte vielleicht doch noch jemand etwas dazu wissen wäre ich erfreut, darüber zu lesen.
Gruß
Wilfried

[ekkard]

Hallo Wilfried (Laser-TV),
die Angaben sind meist nicht geeignet, das Gefahrenpotential auch nur annähernd einzuschätzen. Aus Leistung und Aufweitung ergibt sich nicht die Quellgröße. Diese ist bei Lasern sehr klein. Ihre Abbildung führt auf dem Augenhintergrund zu enorm hohen Leistungsdichten (mit der Folge großer Temperatur-Erhöhungen). Bei LED sind die Quellgrößen deutlich größer und damit die Leistungsdichten nach der Abbildung im Auge deutlich geringer.

Datenblättern einiger sichtbaren LEDs die Klassifizierung in 1M gefunden.

Dies kann man nicht verallgemeinern. Zur Zeit fallen die meisten LED mit sichtbarer Strahlung noch in die LED Klasse 1 oder 1 M. Doch es gibt bereits welche mit LED Klasse 2 und 2M (Hochleistungs-LED).

Ansonsten gab aber das Netz trotz intensiver weiterer Suche nichts konkretes zu meiner Frage her.

Was Wunder? Der LED Hersteller liefert nur ein OEM Produkt. Erst das Endprodukt muss klassifiziert werden. Es kommt ja darauf an, mit wie viel Leistung die LED versorgt, wie sie geregelt wird, und welche "Filter" (oder Gehäuse) sich darum herum befinden.

Offensichtlich wird sogar darüber nachgedacht, LEDs aus den bestehenden Klassifizierungen analog zum Laser wieder herauszunehmen

Das zwar! Aber stattdessen gibt es eine andere Norm, in der Vergleichbares geregelt werden wird. Es geht nur um eine Vereinfachung des Verfahrens. In der Sache wird sich nichts ändern. Im Gegenteil: Auch andere intensive Lichtquellen werden zusammen mit den LED geregelt werden.

Ich ziehe daraus also den Schluß, daß das Thema nicht so reguliert ist, daß es wirklich bindende Vorschriften gibt.

Dies ist ein Trugschluss. Im Moment gilt DIN EN 60825-1:2003 und sobald "intensive Lichtquellen" geregelt sind, gelten die neuen Regeln gemäß den gesetzlichen Vorschriften (Arbeitsschutz, Gerätesicherheit), durch welche die Normen verbindlich sind.

(Es ist) offensichtlich nicht problematisch, quasi beliebig viel IR-Leistung durch Zusammenschaltung mehrerer Einzel-IR-LEDs abzustrahlen, ohne sich in irgend einer Form Sorgen machen zu müssen.

Nicht so ganz: Solange die LED einen Abstand von 10 mm und mehr haben, wird jede Lichtquelle bei Distanzen in Dezimeterbereich (< 1m) einzeln betrachtet. Bei größeren Abständen werden sie u. U. zusammengefasst. Es gibt (bei LED) zwei Mess-Entfernungen: 10 cm und 2 m. In beiden Fällen ist der Aufnahmewinkel auf 100 mrad begrenzt. Bei 10 cm Entfernung gilt daher ein Mindestabstand der Lichtquellen von 10 mm für getrennte Betrachtung. Bei 2 m Abstand ist der Durchmesser der zu betrachtenden Fläche 20 cm. Alles Licht, das in 2m Abstand von einer Fläche von 20 cm Durchmesser durch eine 5cm-Blende fällt ist zu bestimmen. Das kann durchaus der kritische Fall sein!

[laser-tv]

Hallo Ekkard,
vielen Dank für die Hintergrundinformationen.
Einige Fragen noch dazu in der Hoffnung, Dich nicht unzumutbar auszuquetschen ...
1. kann man eine solche Klassifizierung selbst vornehmen?
2. Wenn man also die Möglichkeit hätte, die Emission der relevanten Teilfläche eines IR-Strahlers, bestehend aus einer Vielzahl von Einzeldioden in 2m Entfernung durch eine 5cm-Blende zu messen...wäre das anerkannt, wenn man dabei eine ankommende Leistung weit unterhalb des Grenzwertes ermittelt oder muß das in jedem Fall durch ein akkreditiertes Labor o.ä. erfolgen?
3. Kann allgemein gesagt werden, wie hoch der Grenzwert der in 2m Entfernung ankommenden Summenleistung durch die 5cm-Blende für 850nm liegt?
4. Für die Einzeldiodenbetrachtung...wo liegt etwa der Grenzwert der auftreffenden Leistung in 10cm Distanz bei einer Quellgröße von 0,3 x 0,3mm und einem Abstrahlwinkel von 6 Grad, Wellenlänge 850nm? Eine Einzeldiode gibt in dem konkreten Fall eine optische Ausgangsleistung von max. 50mW ab. Ist das bereits ein Output, der bei 0,3 x 0,3 mm Quellengröße in 10cm Entfernung annähernd in den gefährlichen Bereich kommen kann? Oder kann man bereits ohne groß zu rechnen sagen, daß man bei 50mW Output dort in jeden Fall im sicheren Bereich bleibt?
Viele Grüße
Wilfried

[ekkard]

Hallo Wilfried

1. kann man eine solche Klassifizierung selbst vornehmen?

Radio Eriwan: "Im Prinzip ja, aber …". Welche Behörde glaubt dieser Klassifizierung?

2. Wenn man also die Möglichkeit hätte, die Emission …

Die Sache ist deutlich komplizierter! Ich riskiere hier keine verbindliche Aussage, welches z.B. der erwähnte kritische Fall ist. Ich hatte geschrieben "kann"!

3. Kann allgemein gesagt werden, wie hoch der Grenzwert der in 2m Entfernung ankommenden Summenleistung durch die 5cm-Blende für 850nm liegt?

Klar, wenn es sich um cw (current wave = gleich bleibende) Strahlung handelt:
0,7 mW * C4 * C6 * C7 / (4.Wurzel(T2)); C4(850nm)= 2; C6 = 2; C7 = 1; T2=10,35 s
Damit ist der Grenzwert zugänglicher Strahlung (GzS) = 1,56 mW/Pupille.
Dieser Grenzwert gilt für alle Messbedingungen, von denen die ungünstigste maßgebend ist. Die Quellgröße habe ich mit 0,3 mm Durchmesser angesetzt.

4. Für die Einzeldiodenbetrachtung...wo liegt etwa der Grenzwert der auftreffenden Leistung in 10cm (Klasse 1M) Distanz bei einer Quellgröße von 0,3 x 0,3mm und einem Abstrahlwinkel von 6 Grad, Wellenlänge 850nm? Eine Einzeldiode gibt in dem konkreten Fall eine optische Ausgangsleistung von max. 50mW ab. Ist das bereits ein Output, der bei 0,3 x 0,3 mm Quellengröße in 10cm Entfernung annähernd in den gefährlichen Bereich kommen kann?

Bei einer Divergenz von 6° und einem Abstand von 100 mm zur scheinbaren Quelle (Linsen beachten!) kommen von 50 mW roh geschätzt auf einer 7 mm Pupille (Aperturblende) noch 50 mW * (7mm/(100mm*tan6°)² = 50mW*0,444~22mW an, also bereits ein Bisschen viel! (Die normkonforme Berechnung müsste noch beachten, dass die maßgebliche Strahlfläche nur 1-1/e ~ 63% der Strahlungsleistung erfassen darf.)

Oder kann man bereits ohne groß zu rechnen sagen, daß man bei 50mW Output dort in jeden Fall im sicheren Bereich bleibt?

Im Gegenteil. Die Überschlagsrechnung zeigt eine Überschreitung. Jetzt müsste man noch die Expositionsdauer betrachten. (Aber jetzt bin ich zu müde zum Weiterrechnen …)

[kohärenzlängenfetischist]

Hallo,
in der DIN EN 62471 (VDE 0837-471) Photobiologische Sicherheit von Lampen und Lampensystemen werden die Messverfahren und Grenzwertberechnungen genau erklärt.
Habe hier allerdings einen Normentwurf (vom Januar 2007).
Müsste mal schauen (lassen), ob es da schon was neues bzw. aktuelles gibt.

Gruß Thomas
(Kohärenzlängenfetischist)

[ekkard]

Die gleichnamige IEC 62471 ist gültige, internationale Norm und die EN noch Entwurf. Meistens werden diese Spezialnormen 1:1 übernommen. Es könnten aber noch nationale Abweichungen formuliert und aufgenommen werden.

[alex20q90]

Hi,

ich schieb den Post mal aus gegebenem Anlass wieder hoch!

Ich habe eine IR-LED typ SFH 4550. Ich möchte diese LED als Kamerabeleuchtung hernehmen. Ca 50 Stück dieser LEDs auf eine Platine als IR-Strahler. Wellenlänge ist 850nm bei 3° Abstrahlwinkel.

Durch rumsuchen im Internet nach der Regelung IEC-Norm 60825-1 bzw DIN EN 60825-1 sties ich auf nichts brauchbares.

Wie kann ich feststellen wie durch die im Datenblatt angegebene Leistung/Abstrahlwinkel und Anzahl der LEDs auf der Platine sich die Schutzklasse ermitteln lassen? Habt ihr mir Tips?

Grüße
Alex

[gopher]

Ich persöhnlich glaube nicht dass es eine Leuchtdiode gibt die auch nur annähernd die punktuelle Helligkeit eines Klasse 2 Lasers erreicht - ausser wenn man sie direkt unmittelbar ans Auge hält - aber wer macht das schon. Daher denke ich dass LEDs jeglicher Art als Beleuchtungskörper für Anwendungen jeder Art unproblematisch sind.

Grüße: Walter

[laser-tv]

Hi,

...SFH 4550......850nm bei 3° Abstrahlwinkel....

.... Habt ihr mir Tips?

Nein, leider nicht wirklich.
Außer dem von Ekkard ausgeführten Sachverhalt kann ich nichts dazu beisteuern.
Allerdings strahlen die Dioden nicht mit 3 Grad ab, sondern mit 6 Grad Öffnungswinkel. Insofern ist die Strahlung nicht gar so sehr konzentriert.
Trotzdem ist sicherlich Vorsicht geboten.
LEDs erreichen mittlerweile Helligkeiten, die nicht ganz ohne sind. Insbesondere im blauen und violetten Bereich treten neben thermischen Wirkungen auch photochemische Wirkungen auf.
Stichwort: Blaulichtgefahr.
Siehe auch: http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Op ... __nnn=true
Das Problem bei IR-LEDs ist, daß sich die Pupille nicht wie bei extrem hellen sichtbaren Licht verkleinert, sondern im ungünstigen Fall geöffnet bleibt.
Insofern kann die Netzhaut von der vollen IR-Leistung getroffen werden, die durch etwa 7mm "Blendenöffnung" hindurchkommt.
In kurzen Distanzen können also nennenswerte Erwärmungen der Netzhaut auftreten, obwohl die Quellgröße des aktiven Elementes einer LED wesentlich größer ist als bei einem Laser. Das Abbild auf der Netzhaut wird zwar entsprechend größer als beim Laser, aufgrund der hohen Leistung ist dann aber trotzdem noch eine kritische Energiedichte möglich.
Aber...aufgrund der relativ großen Divergenz und der angesprochenen deutlich ausgedehnteren Quellgröße(n) werden sich die Sicherheitsabstände im nahen cm-Bereich bewegen. Wenn also der Strahler nicht gerade auf Augenhöhe hängt, dann sollte das reichen und wird nicht das volle Sicherheitsmaßnahmenpaket wie bei Klasse 3B-Lasern erfordern. Insbesondere nicht, solange das nicht explizit verbindlich geregelt ist. Wenn man bedenkt, wie hell das aus einem Beamer austretende Licht ist (mehrere hundert WATT, kleiner Winkel, kleine Quellgröße). Da reicht offensichtlich auch ein Hinweis in der Bedienungsanleitung und ein Aufkleber, der vor dem Hineinsehen warnt.

Ansonsten sind die LEDs wirklich gut.
Die machen ganz schön viel Licht im IR-Bereich....
Für IR-Beleuchtungszwecke würde ich allerdings eher die SFH 4285 empfehlen.
Denn 6 Grad sind für gängige Kamerabrennweiten schon zu schmal, es wird nur ein Teil der Szenerie erleuchtet. Die SFH 4285 strahlt mit 30 Grad ab. Das aktive Element scheint das gleiche zu sein wie bei der SFH4550, nur die Linse ist anders. Und bei 30 Grad Divergenz braucht man sich um Sicherheitsabstände größer als der Scheinwerferinnenraumlänge sicher keine Gedanken zu machen.
Und wer schaut schon absichtlich mehrere Sekunden lang oder länger in eine intensive IR-Quelle???

Gruß.
Wilfried

[alex20q90]

Hi Willfried,

der Link den Du gepostet hast beinhaltet eine PDF die ich überall gesucht habe! Erstmal Danke!

Ja der Öffnungswinkel ist sehr schmal! Bei normalen Kameras würde ich auch die SFH 4285 nehmen.

Aber :

Ich habe eine Kamera mit einem Zoomobjektiv mit bis zu 12mm Brennweiter (oder wars Blende?). Die Cam hat 0.0001 Lux und macht Nachts echt gute Bilder. Aber in Verbindung mit den LEDs wäre sogar der Tag bei Nacht möglich.

Grüße
Alex

[laser-tv]

Hallo zusammen,
auch wenn der Thread schon ziemlich alt ist, hole ich ihn aus aktuellem Anlaß wieder hervor.
Denn unser optisches Richtfunksystem nimmt so langsam konkrete Formen an.
Wer kann eine Messung zur rechtlich wasserdichten Klassifizierung vornehmen bzw. verbindliche Auskunft darüber erteilen, inwieweit eine Klassifizierung für einen unbemannten Dauerbetrieb überhaupt notwendig ist? Wieviel kostet so etwas ungefähr?
Falls es bereits ausreichen würde, ähnlich wie bei Videobeamern einen Warnaufkleber anzubringen und damit auf eine potenzielle Gefährdung im Nahbereich hinzuweisen, käme uns das sehr entgegen.
Aber dazu bräuchten wir einen Ansprechpartner, mit dem man unser konkretes Vorhaben genau erörtern kann um die notwendige Vorgehensweise festzulegen.
Wir haben zwar einen äußerst begrenzten Fördertopf, aber der ist durch Patentanwalt, Berater usw. schon gewaltig angegriffen.
Der technische Entwicklungsteil läuft auch aus Kostengründen momentan komplett privat, es steht also nur sehr wenig Budget zur Verfügung.
Ich bin also für konstruktive Antworten sehr dankbar.
Hinweise wie ..."wenn Ihr zuwenig Geld habt, laßt es besser..." helfen nicht wirklich weiter.
Tnx vorab
Wilfried

P.S.: Es geht immer noch um LEDs, nicht um Laser.

[ekkard]

Da ich annehme, Dir helfen zu können, habe ich Dir eine private Message mit meiner Kontaktadresse geschickt.