¿Pueden los LED brillantes causar daño a los ojos incluso si están atenuados con PWM?

Está permitido dentro de ciertos límites. El mejor lugar para buscar es probablemente los estándares IEC asociados (IEC 60285 Laser Safety y IEC 62471 Lamp Safety), que generalmente son reconocidos internacionalmente como mejores prácticas. Lamentablemente, no puedo publicar extractos de ellos aquí porque tienen derechos de autor.

La elección del estándar a aplicar depende de cómo se use el LED. OSRAM tiene un appnote muy completo que describe cómo estos estándares se aplica a los LED infrarrojos y cómo calcular la exposición permisible.

Su caso particular se enfoca en la luz pulsada. En general, la luz PWM se compara con su valor promedio, siempre que los pulsos individuales no excedan el límite de irradiancia (dado por un gráfico en el estándar de longitud de pulso contra irradiancia). Todo esto se describe en la nota de OSRAM, aunque ya que está en el rango visible, tendrá que consultar los estándares de origen para ver cuáles son los límites específicos para sus longitudes de onda.

Editar: Encontré otra nota de aplicación que puede ser útil para usted: OSRAM tiene una nota sobre 62471 como un todo, no solo IR .

Por supuesto, el mejor lugar para buscar es el estándar , pero cuesta alrededor de $ 250. Si este es un producto que estás diseñando, probablemente valga la pena, pero si este es solo un proyecto de pasatiempo, buscaría información basada en las notas de las aplicaciones.

En primer lugar, un descargo de responsabilidad: no soy un profesional médico, ni tengo ninguna experiencia profesional en el área de oftalmología. Intentaré aprovechar mi comprensión de los mecanismos de falla en sistemas de sensores sensibles y algunas fuentes externas para aventurar una conjetura educada:

Según este resumen de una revista de oftalmología, los mecanismos de daño al ojo pueden Ser categorizado como fototérmico, fotomecánico y fotoquímico. Para cada mecanismo, deberíamos preguntarnos cuáles son las constantes de tiempo relevantes para comprender si el riesgo de daño ocular se correlacionaría con el brillo máximo (encendido) o el brillo tal y como se ve, promediado por ej. un ciclo PWM.

Fototérmica: esto ocurre cuando la temperatura de la retina aumenta por la energía electromagnética incidente. Es probable que la constante de tiempo térmica de la retena sea del orden de segundos (supongo, según la escala y la conductividad térmica del tejido biológico), de modo que la radiancia media y no máxima se correlacionaría con el daño. En cualquier caso, se observa daño fototérmico en la exposición a niveles de irradiancia muy altos (por ejemplo, láseres) y no es un riesgo probable incluso con el LED incoherente más brillante.

Fotomecánica: esto ocurre cuando las fuerzas de compresión o tracción generadas por la energía incidente causan daños mecánicos a estructuras ópticas sensibles. Si este tipo de tensiones pueden surgir en una escala mecánica muy pequeña, puede haber alguna preocupación de que la constante de tiempo relevante pueda estar por debajo del período de PWM de su LED. Sin embargo, probablemente pueda descansar tranquilo, ya que el artículo asocia este mecanismo de daño con la irradiación en el rango de terrawatts por cm ^ 2.

Fotoquímico: este es el tipo más común de daño retiniano, asociado con, por ejemplo, mirando al sol. El mecanismo químico es finalmente oxidativo: los electrones de los cromóforos se excitan con la energía de la luz entrante y, en ocasiones, pueden generar radicales libres que dañan una variedad de tejidos sensibles. En otro artículo de resumen aquí , una discusión de la retinopatía causada por la visualización de un microscopio u oftalmoscopio con una irradiancia de ~ 1W / cm ^ 2 proporciona algunos Números relevantes y referencias. En este nivel, el daño se indica en escalas de tiempo en minutos a horas. Para mí, esto sugiere que los procesos bioquímicos relevantes son mucho más lentos que un ciclo de PWM.

Como ejercicio de pensamiento final, considere que muchos humanos miran al sol de manera rutinaria durante cientos de milisegundos sin sufrir retinopatía solar. Es solo cuando las personas se resisten al impulso biológico de mirar hacia otro lado y sostienen su mirada por unos segundos o más (porque están controlando un eclipse, por ejemplo) que ocurre el daño.

No. Un LED de 500 mcd con un ángulo de visión típico de 120 ° es aproximadamente 1 lumen.
Tan max 7 lúmenes.

No hay posibilidad de que 550 mcd x 7 dañen los ojos.

1 lumen de 523nm verde = 2mW / m²sr de irradiancia o 14mW para los 7 segmentos

Si observa la tabla en la página 2 en el OSRAM PDF, la cifra mínima es de 100 vatios. Eso es 7143 veces mayor que su 14mW.

En la página 9 del PDF, dice (teniendo en cuenta que sus LED de alta potencia se ubican en cientos de lúmenes):

  

Una evaluación básica de los LED de alta potencia disponibles actualmente
  de OSRAM Opto Semiconductors de acuerdo con la IEC   La norma 62471 revela que los LED individuales están disponibles actualmente en   Los colores verde, amarillo, naranja, rojo e hiper-rojo siempre caen.   en el grupo de riesgo 0

Por lo tanto, no hay necesidad por el momento de una evaluación de seguridad individual y específica del diseño de los LED en este rango del espectro (510nm ≤ longitud de onda ≤ 660nm) basada en la tecnología de semiconductores existente.

Trabajo con tiras de LED que emiten entre 100 y 1000 lúmenes. El único peligro es caminar con manchas en mi visión.

En realidad hay mucha investigación sobre esto. Primero, cada bit tan importante como la luminancia es la longitud de onda. La luz azul es potencialmente muy dañina para los ojos, mientras que la luz roja no es particularmente peligrosa. La luz blanca contiene la mayor parte del espectro visible, por lo que debe tratarse como luz azul desde una perspectiva de seguridad. A partir de ahí, debe conocer la intensidad luminosa, medida en candelas o millicandellas, y la luminancia, medida en candelas por metro cuadrado. Es un tema realmente difícil y difícil de encontrar buena información. Sin embargo, la realidad es que se necesita mucho para dañar el ojo de la luz visible. El sol tiene una luminancia de algo así como 10 ^ 9cd / m ^ 2, que puede causar daño retiniano en menos de un segundo, y el destello de un soldador de arco es un orden de magnitud más bajo al menos, con daño en menos de un segundo a varios segundos.

es muy dudoso que el LED que está usando pueda causar daño ocular permanente, pero lo mejor que puede hacer para estar seguro es comparar los números de la hoja de datos con otras fuentes que se sabe que causan daño y extrapolar un tiempo de exposición permitido desde allí. .

En cuanto a su comentario sobre PWM, lo tiene al revés: el ciclo de trabajo del 100% es total (corriente constante) y, por lo tanto, el brillo máximo. Cualquier valor inferior al 100% significa que parte del tiempo estará apagado y, por lo tanto, el brillo será una función de la relación de encendido / apagado. No es diferente del cálculo de la corriente media de CC, que se basa en la relación de la relación de tiempo de encendido / apagado. Sin embargo, todo esto se aplica a la frecuencia de conmutación real, ya que tiene efectos de almacenamiento de energía que pueden hacer que el LED conduzca durante más tiempo que el encendido. En cualquier caso, el brillo total debe ser algo menor que el brillo cuando el LED está encendido continuamente.