¿Son los LEDs de UV realmente peligrosos?

Question

Acabo de comprar un poco de LEDs UV

Los compré para comprobar los billetes y los documentos de identidad. Leí la documentación y vi algunas advertencias sobre la luz UV en las que el vendedor aconseja no mirar directamente a la luz y no exponer la piel a la luz.

¿Puedo usar estos LEDs con seguridad?

Answer 1

Los límites de la luz emitida "segura" son muy complicados. Puede leer sobre los fundamentos aquí .

Una regla general que he oído es que si la potencia emitida es superior a 5mW, se debe utilizar protección. Ya que los LEDs que enlazaste son capaces de 10mW, sí pueden ser perjudiciales . No los utilice hasta que entienda cómo pueden ser perjudiciales y cómo prevenirlo.

Los rayos UV son especialmente peligrosos porque no podemos verlos, por lo que nuestro reflejo de parpadeo no sirve de nada. Para trabajar de forma segura con estos LEDs debes conseguir unas gafas que bloqueen las posibles longitudes de onda que puede emitir el LED, de 390 a 405nm ±2,5nm. Aquí hay ejemplos.

Este párrafo responde a una pregunta editada en el OP que se preguntaba por qué tenía un bolígrafo UV sin advertencias. En cuanto a tu pregunta sobre la luz del bolígrafo UV, es probable que la potencia fuera lo suficientemente baja como para no ser perjudicial. Menos de 0,39mW (aproximadamente) se considera seguro para los ojos, así que por debajo de eso no habría sido necesaria ninguna advertencia.

Answer 2

En caso de duda o cuando se trate de asuntos de salud y seguridad, aconsejo encarecidamente evitar por todos los medios las opiniones, las reglas de los pulgares o cualquier otra sabiduría de sentido común . No acepte ningún consejo que no esté respaldado por una referencia autorizada. La buena práctica en ciencia e ingeniería obliga a acudir en primer lugar a la fuente de conocimiento contrastada y aceptada.

Para este caso, le remito al excelente documento de la ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) sobre el tema:

Directrices sobre los límites de exposición a la radiación UV incoherente entre 180 y 400 nm

El documento puede ser un poco desalentador para aquellos que carecen de un poco de experiencia en óptica y cálculo de potencia, sin embargo, es muy claro y está bien escrito.

A continuación se presenta una resumen de mi interpretación de estas directrices , para su caso concreto :

• Una fuente LED de luz incoherente a ~390nm está en el límite de lo que llamamos luz visible. Apenas entra en la región UVA del espectro, la radiación UV menos peligrosa. De hecho, en torno a los 400 nm está lo que nosotros (los humanos) llamamos y percibimos como color "púrpura".

• Las directrices de la ICNIRP indican un exposición máxima recomendada de 10KJ/m2 .

  • Los valores de los datos mostrados en la tabla 1 del documento se utilizan para calcular las exposiciones agregadas (ponderadas) de una fuente UV compuesta por varias "longitudes de onda". Al hacerlo, se puede alcanzan incorrectamente un máximo de 680KJ/m2 a 390nm .
  • Corrigiendo el valor anteriormente llegado, en la página 174, se dice claramente que el límite de exposición para los ojos no debe superar los 10KJ/m2 en caso de exposición UV no ponderada en la región de 315-400nm .

Finalmente:

• Como se indica en la hoja de datos, el LED UV3TZ-390-15 suele emitir 10mW @ 20mA con un ángulo de potencia del 50% de 15 grados.
• Si la fuente del LED era Lambertian (120 grados de ángulo de potencia del 50%), el pico de irradiación (a 0 grados, vista frontal) sería la potencia total emitida dividida por pi (3,1415...)
• Sin embargo, teniendo en cuenta el ángulo de potencia de 15 grados del 50% del LED real, aplicaremos un factor de conversión adicional, llegando a la irradiación máxima:

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

Calculemos dos casos:

1. El operador mira fijamente el LED a 0 grados (vista frontal) a 1m de distancia :

   • A 1m, 1sr es 1m2, por lo que Ip = 140mW/m2 a 1m.
   • Para alcanzar la exposición ICNIRP, el operador tendrá que mirar fijamente al LED (a 1m) durante,

$$ T_{\text{max}} = \frac{10\text{KJ}/\text{m}^2}{140\text{mW}/\text{m}^2} \approx 20\;\text{hours} $$

2. El operador mira fijamente el LED a 0 grados (vista frontal) a 10cm de distancia :

   • A 10cm, 1sr es 0,01m2, por lo que Ip = 14W/m2 a 10cm.
   • Para alcanzar la exposición ICNIRP, el operador tendrá que mirar fijamente al LED (a 10 cm) durante,

$$ T_{\text{max}} = \frac{10\text{KJ}/\text{m}^2}{14\text{W}/\text{m}^2} \approx 12\;\text{minutes} $$

Answer 3

La potencia lumínica emitida por estos LEDs es de UVA, normalmente de 10mW con un ángulo de potencia de 15° al 50%. No hay un máximo especificado, pero probablemente podríamos decir que más de 15-20mW sería muy improbable.

Eso está dentro del rango en el que se pide precaución. Aquí es un informe de seguridad muy detallado de una gran universidad. Reproduzco un gráfico a continuación, pero tenga en cuenta que se basa en la exposición con "pausas" para permitir la reparación celular. Además, supongo que es conservador.

Si se aleja un poco del extremo del LED, la densidad de potencia disminuye con el cuadrado de la distancia. Si permites una irradiación de 0,1mW/cm^2 (límite de exposición de 30 segundos según la tabla), entonces necesitas estar al menos a una distancia \$d\$ del LED:

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

Así que si permites 20mW en el LED necesitarías una distancia de más de 1m para ser seguro para una exposición de ~30s (y asumiendo que la potencia está bastante bien distribuida sobre el "punto" central).