Säkerhet

Grunder

Infraröd (IR) strålning används vanligen i eye tracking-system för att belysa ögat utan att vara synlig för det mänskliga ögat. Även om IR-strålning är en naturlig del av vår miljö (ungefär 50% av solstrålningen är infraröd) kan långvarig eller överdriven exponering vara skadlig, särskilt för känsliga områden som ögonen.

För att säkerställa säker användning har riktlinjer upprättats som definierar exponeringsgränser baserat på faktorer som den påverkade kroppsdelen (t.ex. öga, hud), strålningens våglängd och exponeringens varaktighet. Min säkerhetsbedömning bygger främst på två auktoritativa källor:

ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) är en oberoende organisation som tillhandahåller vetenskapligt underbyggda riktlinjer om hälsoeffekter av icke-joniserande strålning, inklusive infrarött. Deras exponeringsgränser är internationellt erkända och använda.

EN 62471 är en europeisk standard som ger detaljerade kriterier för att utvärdera den fotobiologiska säkerheten hos optiska strålningskällor. Den specificerar exponeringsgränser för att förhindra termisk och fotokemisk skada på ögon och hud.

Dessa källor bildar grunden för mina beräkningar, designbeslut och säkerhetsåtgärder, som är utformade för att hålla IR-exponeringen från systemet väl under de tillämpliga exponeringsgränserna. Eftersom innehållet och gränserna i båda referenserna i princip är identiska kommer enbart EN 62471-standarden att förklaras i detalj nedan. ICNIRP-källorna citeras utan vidare utveckling.

EN 62471

EN 62471 utvärderar fotobiologiska faror från optisk strålning i området 200-3000 nm. I detta projekts kontext är kontinuerlig infraröd exponering vid ungefär 860 nm under mer än 10 sekunder relevant, specifikt termiska faror för näthinnan, termiska effekter på linsen och termisk skada på hud.

Infraröd strålningsfarans exponeringsgränser för ögat

IR-strålning kan absorberas av ögats yttre och inre strukturer, inklusive hornhinna och lins, vilket leder till lokal uppvärmning. Eftersom IR-strålning är osynlig och inte utlöser naturliga skyddsreflexer är ögat särskilt sårbart för oavsiktlig överexponering. För exponeringsvaraktigheter längre än 1000 sekunder sätter EN 62471 strikta irradiansgränser för att förhindra akut termisk skada och minimera långsiktiga degenerativa effekter som kataraktogenes:

To avoid thermal injury of the cornea and possible delayed effects upon the lens of the eye (cataractogenesis), ocular exposure to infrared radiation, \(E_{IR}\), over the wavelength range 780 nm to 3000 nm, for times greater than 1000 s, shall not exceed [EN 62471 4.3.7]:

$$E_{IR} = \sum_{780}^{3000} E_{\lambda} \times \Delta \lambda \leq 100 \quad \left[\frac{\text{W}}{\text{m}^2}\right] \quad \text{for } (t > 1000 \text{ s})$$$$E_{IR} \leq 100 \frac{\text{W}}{\text{m}^2} = 10 \frac{\text{mW}}{\text{cm}^2} \quad \text{for } (t > 1000 \text{ s})$$

Where:

• \(E_{\lambda}\) is the spectral irradiance,
• \(\Delta \lambda\) is the bandwidth,
• \(t\) is the exposure duration,
• \(E_{IR}\) is the infrared irradiance (total IR radiation power per unit area over the wavelength range 780-3000 nm).

Termisk retinafara exponeringsgräns (svag visuell stimulans)

Till skillnad från de allmänna strålningsgränserna som främst behandlar termiska effekter på de främre delarna av ögat, fokuserar den termiska retinafarans exponeringsgräns på risken för skada på näthinnan orsakad av infraröd strålning. Även när den visuella stimulansen är svag eller knappt märkbar kan strålningen koncentreras på näthinnan och orsaka lokal uppvärmning och potentiell skada. Eftersom näthinnan är särskilt känslig för temperaturökningar fastställer EN 62471 strikta exponeringsgränser för korta varaktigheter för att skydda näthinnceller från irreversibel termisk skada.

For an infrared heat lamp or any near-infrared source where a weak visual stimulus is inadequate to activate the aversion response; the near infrared (780 nm to 1400 nm) radiance, \(L_{IR}\), as viewed by the eye for exposure times greater than 10 s shall be limited to [EN 62471 4.3.6]:

$$L_{IR} = \sum_{780}^{1400} L_{\lambda} \times R(\lambda) \times \Delta \lambda \leq \frac{6000}{\alpha} \quad \left[\frac{\text{W}}{\text{m}^2 \cdot \text{sr}}\right] \quad \text{for } (t > 10 \text{ s})$$

Where:

• \(L\) is the spectral radiance,
• \(R(\lambda)\) is the burn hazard weighting function,
• \(\Delta \lambda\) is the bandwidth in nm,
• \(t\) is the exposure time in seconds,
• \(\alpha\) is the angular subtense in radians.

Termisk faras exponeringsgräns för hud

Utöver ögonsäkerhet behandlar EN 62471 även risken för termisk skada på hud orsakad av långvarig exponering för infraröd strålning. Eftersom huden kan absorbera IR-strålning över ett brett område kan överdriven exponering leda till ytuppvärmning, brännskador eller långsiktig vävnadsskada. För exponeringsvaraktigheter över 10 sekunder över större områden noterar dock standarden att smärta typiskt upplevs innan någon faktisk vävnadsskada uppstår. Som ett resultat begränsar individens naturliga aversionsreaktion på grund av obehag generellt exponeringen väl innan skada är möjlig. Av den anledningen behandlas inte termiska farars exponeringsgränser för hud vidare.

[...] exposure limit is based on skin injury due to a rise in tissue temperature and applies only to small area irradiation. Exposure limits for periods greater than 10 s are not provided. Severe pain occurs below the skin temperature required for skin injury, and an individual's exposure normally will be limited for comfort. Large area irradiation and heat stress are not evaluated since this involves consideration of heat exchange between the individual and the environment, physical activity, and various other factors, which cannot be applied in a product safety standard, but must be evaluated by environmental heat-stress criteria. [EN 62471 4.3.8 (Note)]

ICNIRP

ICNIRP, International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, är en oberoende organisation som tillhandahåller vetenskaplig vägledning om hälsoeffekter av icke-joniserande strålning, inklusive infrarött. I sina publikationer från 2006 och 2013 behandlar ICNIRP exponeringsgränser och potentiella hälsoeffekter. 2006 års publikation, ICNIRP Guidelines on Limits of Exposure to Broad-Band Incoherent Optical Radiation (2006), inkluderar den relevanta hudexponeringsgränsen i formel 4b på sida 639 (eller sida 11 i dokumentet). 2013 års publikation, ICNIRP Guidelines on Limits of Exposure to Incoherent Visible and Infrared Radiation (2013), presenterar en uppdaterad gräns i formel 21 på sida 88 (eller sida 18 i dokumentet).

Vad „Exempt Group“ betyder

IEC 62471 (EN 62471) definierar fyra fotobiologiska riskgrupper, ordnade från lägst till högst risk: Exempt (undantagsgrupp), Riskgrupp 1 (låg risk), Riskgrupp 2 (måttlig risk) och Riskgrupp 3 (hög risk). En källa som klassificeras som Exempt Group enligt IEC 62471 placeras i den lägsta riskkategorin som definieras av standarden. Denna klassificering utgör inte någon garanti för säkerhet under alla tänkbara verkliga användningsförhållanden. Följ därför alltid säkerhetsanvisningarna under fliken Översikt.

FFVR-INDEX-V2 klassificerades som Exempt Group för varje utvärderad farokategori, för båda testade modulerna.

Vad som testades

• Enhet: Eye & Face Tracking Kit för Valve Index, modell FFVR-INDEX-V2
• Utvärderade komponenter: ögonmodulen och ansiktsmodulen. Båda ögonmodulerna (vänster och höger) är identiska i konstruktion och drivs av samma krets; rapporten utvärderar ögonmodulens design.
• Emissionsläge: kontinuerligt (inte pulsat)

Hur det testades

• Standard: EN 62471:2008, Fotobiologisk säkerhet för lampor och lampsystem
• Laboratorium: Shenzhen Southern LCS Compliance Testing Co., Ltd.
• Testdatum: 16 april 2026 (rapport utfärdad 17 april 2026)
• Driftsförhållanden: DC 5 V matning, omgivningstemperatur 25 ± 1 °C, stabil
• Mätsystem: EVERFINE OST-300, mätsystem för optisk strålningssäkerhet
• Rapportnummer: LCSB03236073S

Uppmätta emissioner vs. EN 62471 exponeringsgränser

Tabellerna nedan listar de värden som registrerats i testrapporten tillsammans med de tillämpliga Exempt Group-gränserna. De uppmätta värdena ligger inom de tillämpliga gränserna under de testförhållanden som beskrivs i den refererade rapporten. Där det används betecknar α källans vinkelutbredning i radianer, enligt definitionen per farokategori i EN 62471.

Ögonmodul

Ansiktsmodul

Ladda ner testrapporten (PDF, 18 sidor) →

För att begränsa de infraröda emissionerna begränsas LED-strömmen av tre oberoende mekanismer som spänner över både hårdvara och mjukvara, utformade så att strömbegränsningen inte enbart förlitar sig på mjukvara.

Dessutom skulle en betydande ökning av IR-uteffekten normalt bli synlig i praktiken: överexponering i eye tracking-applikationen resulterar i en utvättnad eller oanvändbar bild, vilket indikerar att något är fel.

Säkerhetsåtgärder för ögonen

Hårdvaran innehåller tre oberoende säkerhetsmekanismer som begränsar strömmen och därmed LED:arnas uteffekt:

Mjukvarubaserad strömbegränsning
LED-strömmen är justerbar via mjukvara, vilket möjliggör exakt kontroll över ljusstyrkan. En maxgräns tillämpas i firmwaren, vilket håller LED:arna inom det avsedda driftsområdet under normala förhållanden.

Hårdvarubegränsning via AW9967DNR LED-drivaren
LED-drivaren (AW9967DNR) har en inbyggd strömbegränsare som sätter ett hårt tak per utgångskanal. Denna hårdvarusäkring är utformad för att hålla strömmen under fördefinierade värden även om mjukvaran misslyckas eller beter sig felaktigt.

Polyfuse-skydd (10 mA per ögonmodul)
Varje ögonmodul skyddas av sin egen polyfuse ratad för att lösa ut vid ungefär 10 mA. Om hårdvaruströmbegränsningen av någon anledning misslyckas begränsar polyfusen strömmen genom att avsevärt öka sitt motstånd. När normala förhållanden återställs återställs säkringen automatiskt.