关于激光的安全等级和灯的光流明.doc

激光的安全等级是如何规定的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正规生产激光设备，其安全等级均应按 FDA 或 IEC 标准进行标注IEC 标准将激光设备分为五个等级，分别称为 Class1, Class2, Class3A, 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的安全等级 Class I：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室分析仪器等 Class II：低输出的可视激光（功率 0.4mW-1mW） ，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 激光典型应用如课堂演示，激光教鞭，瞄准设备和测距仪等 Class III ：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 IIIＡ和 IIIＢ级 IIIＡ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 IIIＡ激光，这样可能增大危险IIIＡ的典型应用和Class II 级有很多相同之处，如激光教鞭，激光扫描仪等 III B 级为 5-500mＷ的连续激光，直接在光束内观察有危险但最小照射距离为13ｃｍ，最大照射时间十秒以下为安全IIIB 激光的典型应用如光谱测定和娱乐灯光表演等。

ClassIV：高输出连续激光（大于 500mW） ，高过第三级，有火灾的危险，扩散反射也有危险典型应用如外科手术，研究，切割，焊接和显微机械加工等关于激光等级划分激光器按波长分各种类型，由于不同波长的激光对人体组织器官伤害不同因而在各类型的激光器中按其功率输出大小及对人体伤害分以下四级第一级激光器：即无害免控激光器这一级激光器发射的激光，在使用过程中对人体无任何危险，即使用眼睛直视也不会损害眼睛对这类激光器不需任何控制第二级激光器：即低功率激光器输出激光功率虽低，用眼睛偶尔看一下不至造成眼损伤，但不可长时间直视激光束否则，眼底细胞受光子作用而损害视网膜但这类激光对人体皮肤无热损伤第三级激光器：即中功率激光器这种激光器的输出功率如聚焦时，直视光束会造成眼损伤，但将光改变成非聚焦，漫反射的激光一般无危险，这类激光对皮肤尚无热损伤第四级激光器：即大功率激光器，此类激光不但其直射光束及镜式反射光束对眼和皮肤损伤，而且损伤相当严重，并且其漫反射光也可能给人眼造成损伤1 千瓦=1000 瓦特 1KW=1000W1 兆瓦=1000 千瓦=1000000 瓦特 1MW=1000KW=1000000W1 毫瓦=0.001 瓦特 1mw=0.001w1 瓦特=3.6x10 6 焦耳 1W=3.6X10 的六次方=3600000J1 毫米=100 丝=1000 微米=1000000 纳米 1MM=100 丝=1000 μM=1000000NM流明与焦耳之间存在什么关系光强度(luminous intensity)是光源在单位立体角内辐射的光通量,以 I 表示,单位为坎德拉(candela,简称 cd).1 坎德拉表示在单位立体角内辐射出 1 流明的光通量. 勒克司（lux, 法定符号 lx）照度单位，为距离一个光强为 lcd 的光源，在 1 米处接受的照明强度，习称：烛光.米。

亦即距离该光源 1 米处，1 平方米面积接受 1lm 光通量时的照度焦耳（joule,法定符号 j）能或功的基本物理单位，等于 1 个牛顿(N) 的力作用 1 米距离所作的功，或消耗的能 1 焦耳=107 尔格 =1 瓦特.秒 牛顿（Newton,法定符号 N）：力的单位，使 1 千克的质量每秒加速 1 米／秒的力 1N=105dyne(达因) 瓦（特） （watt,法定符号 W）：功率的单位，单位时间（1 秒）所作的功等于 1 焦耳时的功率 1W=1J/S; 1j=1W.s 国际单位制(SIE 单位制)的光度单位 光 度 量几 何 学 名称符号单位英文名 光强度 I 坎德拉 Candela(cd) 光照度 E 勒克斯 Lux(lx) 光亮度 L 尼特 Nit 光通量 φ 流明 Lumen(lm) 与心理学关系密切的单色光单位有: 1.光强度 光强度(luminous intensity)是光源在单位立体角内辐射 的光通量,以 I 表示,单位为坎德拉(candela,简称 cd).1 坎德拉表示在 单位立体角内辐射出 1 流明的光通量. 2.光通量 光通量(luminous flus)是由光源向各个方向射出的光功 率,也即每一单位时间射出的光能量 ,以 φ 表示, 单位为流明(lumen,简称 lm).3.光照度 光照度(illuminance)是从光源照射到单位面积上的光通 量,以 E 表示, 照度的单位为勒克斯(Lux,简称 lx). 4.反射系数 人们观看物体时, 总是要借助于反射光,所以要经常用到 "反射系数"的概念.反射系数(reflectance factor)是某物体表面的流 明数与入射到此表面的流明数之比,以 R 表示. 5.光亮度 光亮度 (luminance)是指一个表面的明亮程度,以 L 表示, 即从一个表面反射出来的光通量.不同物体对光有不同的反射系数或吸收系 数.光的强度可用照在平面上的光的总量来度量 ,这叫入射光 (inci-dent light)或照度(illuminance).若用从平面反射到眼球中的光量来度量光 的强度,这种光称为反射光(reflection light)或亮度(brightness). 例如, 一般白纸大约吸收入射光量的 20%,反射光量为 80%;黑纸只反射入 射光量的 3%.所以 ,白纸和黑纸在亮度上差异很大 . 亮度和照度的关系如图 6-2(a)所示, 最常用的照度单位是呎烛光 (footcandle).1 呎烛光是在距离标准烛光一英尺远的一平方英尺平面上 接受的光通量.如果按公制单位 ,则以米为标准,照度就用米烛光 (metrecandle)来表示,即 1 米烛光是距离标准烛光一米远的一平方米面积 上的照度.1 米烛光等于 0.0929 呎烛光. 从图 6-2 上,我们不难理解亮度和照度之间的关系, 其关系为 : L=R×E [公式 6-1] 式中 L 为亮度,R 为反射系数,E 为照度. 因此, 当我们知道一个物体表面的反射系数及其表面的照度时, 便可推 算出它的亮度. 亮度也有几种度量单位.亮度的单位是用一种理想化了的标准状态来定 义的( 如图 6-2b).以一支标准蜡烛当作光源,放在一个半径为 1 公尺的 球体的中心位置.假设这个蜡烛会均匀发散它的全部光线 ,则落在球体内表 面一平方公尺表面积上的所有光量为 1 个流明(lumen). 实际应用中 ,亮度 单位用流明太小了,所以通常取其十倍的单位 ——毫朗伯(millilambert) 来表示.比毫朗伯稍大的单位是呎朗伯 (footlambert),1 毫朗伯等于 0.929 呎朗伯.英国标准的呎朗伯是用光源的烛光数 ,从光源到表面积的英尺数和 表面的反射率来规定的.在有些国家 ,普遍使用的是米制单位 ,是以毫朗伯 为基础的[1 毫朗伯(mL)=0.929 呎朗伯(ftL)=3.183 烛光/平方米(c/m2) =10 阿普熙提(apostilbs)]. 光亮度的单位还有 :坎德拉/平方米 (即尼特, Nit=1cd/m2)等 . 多年来，感光材料的感光度计算方法是以使感光材料产生一定密度值所需曝光量为计算依据的，而曝光量又是以烛光. 米. 秒或勒克司*秒为计量单位的。

曝光量的计算公式是； H（曝光量）=E（照度）×t（时间） 照度与光源的发光强度（光强 I）成正比： E=I（光强） ×D-2（D 为距离） 光强的单位： （旧）烛光：又名国际烛光，国际标准照明协会（CIE）早期规定的，以特定的鲸鱼油蜡烛的单位发光强度为单位，这也是烛光一词命名的由来显然，当时主要是以光源的亮度为依据的（亮度的定义是：单位面积发光体的光强） （新）烛光，法定名称坎德拉 candela.cd,CIE（1942 ）定义为一平方厘米绝对黑体在金属铂的凝固温度（2045K）时发光强度的六十分之一，这个规定既确定了其亮度，又确定了其色温 新烛光=0.981 旧烛光 1979 年，CIE 又对坎德拉规定了新的标准：定义频率为 540×1012Hz（即波长 555nm）的单色光源每单位立体角（1 个球面度）辐射能为 1／683W 时的发光强度这个定义把光强单位和能量绝对单位联系起来了，含义覆盖面更广了特别规定单色光源的波长，进一步把光的波长和机械能与亮度和光强联系起来 在通常的感光测定工作中，都采用白光作为感光仪的光源和施照光，严格规定其色温和光强，并以烛光为光强单位，以勒克司 lx 为照度单位，以 lx*s 为曝光量单位，并以这些单位为基础的数据评价照相性能，计算感光材料的感光度，这无疑是很实用的常规方法。

这个方法检测的数据和通常感光材料在应用时的实用性能是一致的，但是这仅适用于在实际应用时用白光曝光的感光材料 。