3、激光安全的分类

引言

      能量高度集中的激光光束有可能对人体造成损害,如眼睛或皮肤。根据激光对人体的危险度分类,在光树内观察对眼睛的MPE(maximal possible effect最大可能的影响)做基准。所以,国际电子技术委员会IEC(International Electrotechical Commission)和食品及药品管理局FDA(Food and Drug Administration)对激光设备的安全性,按其激光输出值的大小进行了分类。
      IEC标准EN60825-1:2007将激光设备分为七个等级,分别称为Class1, Class1M,Class2, Class2M,Class3R, Class3B, Class4。例如,Class1级激光设备,在“可预见的工作条件下”是一种安全设备;而Class4级的激光设备,则是可能生成有害的漫反射的设备,会引起皮肤的灼伤乃至火灾,使用中应特别小心。
      FDA标准Z136-2000将激光设备分为六个等级,即ClassⅠ, ClassⅡa,ClassⅡ,ClassⅢa, ClassⅢb和ClassⅣ。对ClassⅠ级者,其激光辐射量不认为是有害的,对ClassⅣ级者,其激光辐射量无论是直接辐射还是散射(Scattered),对皮肤和眼睛均是有害的。

      激光产品厂商,其安全等级均应按FDA或IEC标准将警示标签贴到相应的激光产品上。

      Class 1:低输出激光(功率小于0.4mW),不论何种条件下对眼睛和皮肤,都不会超过MPE值,甚至通过光学系统聚焦后也不会超过MPE值。可以保证设计上的安全,不必特别管理,没有生物性危害。典型应用如激光教鞭,CD播放机,CD-ROM设备,地质勘探设备和实验。

                                                               

      Class2:低输出的可视激光(功率0.4mW-1mW),不会灼伤皮肤,不会引起火灾。人闭合眼睛的反应时间为0.25秒,用这段时间算出的曝光量不可以超过MPE值。通常1mW以下的激光,会导致晕眩无法思考,用闭合眼睛来保护,不能说完全安全,不要直接在光束内观察,也不要用Class II激光直接照射别人的眼睛,避免用远望设备观察Class II激光。在这类激光设备上应放黄色警告标签。典型应用如课堂演示,激光教鞭,瞄准设备和测距仪等。 

                           

      Class 3 :中输出激光,光束若直接射入眼睛,会产生伤害,基于某些安全的理由,进一步分为3R和3B级。

      Class 3R:级为可见光的连续激光,输出为1-5mW的激光束,光束的能量密度不要超过25W/m﹣m,避免用远望设备观察3R日激光,这样可能增大危险。3R的典型应用和Class 2级有很多相同之处,如激光教鞭,激光扫描仪等。

在某种条件下,这类激光可以对眼睛造成致盲以及其他损伤。这类激光产品应该有:
  (1) 激光发射指示灯,表明激光器是否在工作; 
  (2) 应该使用电源钥匙开关,阻止他人擅自使用; 
  (3) 应该贴有一个危险标签和输出Class 3R的标签。

                    

      Class 3B:级为5-500mW的连续激光,直接在光束内观察有危险。在功率比较高时,这类激光产品能够烧焦皮肤。3B激光的典型应用如光谱测定和娱乐灯光表演等。

这类激光产品明确定义为对眼睛有危害,尤其是在功率比较高时,将造成眼睛损伤。这类激光产品必须具备:
  (1) 钥匙开关,阻止他人擅自使用; 
  (2) 激光发射指示灯,表明激光器是否在工作; 
  (3) 启动电源后有3至5秒延迟时间使操作者离开光束路径,
  (4) 装有急停开关,随时关断激光光束; 
  (5) 在激光器上必须贴有红色的危险标签和Class 3B(aperature)标签。

        

      Class 4:高输出连续激光(大于500mW),高过第三级,扩散反射也有危险,这类激光产品一定能够造成眼睛损伤。就像灼烧皮肤和点燃衣物一样,激光能够引燃其他材料。典型应用如外科手术,研究,切割,焊接和显微机械加工等。

激光处理上的安全对:
  (1) 钥匙开关,阻止他人擅自使用; 
  (2) 保险装置,防止工作时系统的保护盖被打开; 
  (3) 激光发射指示灯,表明激光器是否在工作; 
  (4) 装有急停开关,随时关断激光光束; 
  (5) 在激光器上贴好红色危险标签和Class 4(aperature)标签,这类激光反射光束和主光束一样都很危险。

          

激光功率的测定

      以上定义仅仅给出了一个概念,那么如何判断一个产品是否属于3R类或3B类呢?在IEC/EN60825-1标准中在表10规定的孔径光阑和与表观光源的距离时测得的辐照度或辐照量功率小于或等于3R类的AEL值,则此激光产品属于3R类。在可见光范围内测量辐照度或辐照量时的距离是100mm,光阑直径为7mm,这个距离是根据人眼的特性制定的,人眼的调节的最短距离为100mm,当然这排除了近视眼和年轻人的眼睛,选取的是大多数人的眼睛特性。采用7mm光阑是模拟人眼的瞳孔直径。在此条件下测量光束内视的辐照度或辐照量。

激光灯的激光安全保护

      激光束对人眼和皮肤有潜在伤害,功率越高,危险越大!所以欧美等发达国家的立法机构对激光产品的设计制定了一套严格的技术标准要求,如果不按照这个安全标准设计激光产品而进行销售,那么违犯者轻者被罚款,重者被勒令停产,甚至坐牢!因为在西方国家,人的生命被认为是神的创造,广受尊重
  舞台激光灯的效果是通过高速振镜或低速步进电机对激光束进行高速扫描而形成的。如果由于扫描系统(振镜或步进电机)故障或其它系统原因,造成激光束静止不动,哪怕是很短的时间,那么这束不动的激光束万一射到观众的眼睛,他的眼睛就会受到不可恢复的伤害。功率大于100mW的激光束在人的眼睛停留哪怕只有一秒,那么他的眼睛就会立即报废,永远失明!更高功率的激光器不仅伤眼,还会伤害人的皮肤
  思奥特从事激光产品的开发和生产多年,深知激光安全的重要性,也熟悉欧美的激光安全标准。所以,思奥特产品的开发设计过程中,把激光安全作为首要条件来考虑,特别是舞台表演激光,它直接面向不了解激光危险性的普通观众。CR-TEC深知世事难了,所以设计全方位的主动式振镜保护防护系统,只要振镜两轴振动小于3度时,专用硬件芯片就会主动切断光源,避免单点激光出现。在高端产品系列,更配备了机械式激光安全闸刀,不管什么原因造成激光束不动或图案缩小到接近一根光束时,能在0.01秒内切断激光光路。不仅如此,CR-TEC的激光灯还为用户配置了专业激光安全开启锁以及远程安全锁,只有手握激光钥匙的专业人员才能开启激光,防止未经许可的人员使用激光。远程安全锁,当激光出现不可预估的情况,包括所以的电子安全防范都失效时,远程INTERLOCK作为人工防范的最坚实防线。操作人员通过远距离线遥,远程硬件式断低压电关闭激光,避免悲剧的发生。
  激光娱乐产品越来越普及,但在中国大陆,无论是生产厂家,工程商还是用户对激光的危险性认识不足,激光伤人的事件时有发生。CR-TEC将奉着以人为本,尊重生命的理念,为推动中国激光演艺产品的规范设计尽自己的社会责任。激光娱乐产品原本是为了娱乐大众,如果没有激光安全保护,那么激光娱乐产品与伤人的激光武器没有本质上的区别。
  何判断一台激光灯有没有激光扫描失控保护功能?一个简单的办法就是通过控制系统让整个激光图案作缩小运动,当图案在缩小并接近到一个大于3度时即“点”前,如果激光没有被自动关闭,那么这支激光灯肯定没有安全保护措施,因为它可以投放一束危险的静止激光束。

国内激光安全参考

 由于激光的广泛应用,有许多人都可能受到激光的辐照损害。为了减少和预防这种损伤,我国在激光安全方面已经制定了几个标准,现列举如下:
  (1)GB7247-87《激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南》。国家标准局1987年2月9日发布,1987年10月1日实施。
  (2)GB-10320-88《激光设备和实施的电气安全》。国家技术监督局1988年12月30日发布,1990年1月1日实施。
  (3)GB10435-89《作业场所激光辐射卫生标准》。卫生部1989年2月24日发布,1989年10月1日实施。
  (4)国家行业标准JB/T5524-91《实验室激光安全规则》。机械电子工业部1991年7月16日发布,1992年7月1日实施。

 

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