CNS 15016-1-2006 Safety of laser products - Part 1 Equipment classification requirements and user`s guide《雷射产品安全-第1部:设备分类、要求和用户指南》.pdf
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1、1 印月957月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 13.110;31.260 C5280-115016-1 經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 957月10日 月日 (共104頁)雷射產品安全第1部:設備分類、要求和用戶指南 Safety of laser products Part 1: Equipment classification, requirements and users guide 目錄 節次 頁次 第 1 章總則 1. 範圍和目的 . 4 1.1 適用範圍 . 4 1.2 目的 5 2. 引用標準 . 5 3. 定義 . 5 第
2、2章製造要求 4. 工程規格 . 13 4.1 一般要求 . 13 4.2 防護罩 . 13 4.3 擋扳和安全互鎖 . 14 4.4 遙控互鎖連接器 . 14 4.5 鑰匙控制器 14 4.6 雷射輻射發射警告 15 4.7 光束終止器或衰減器 15 4.8 控制裝置 . 15 4.9 光學觀察器 15 4.10 掃描安全裝置 . 15 4.11 校準輔助器 15 4.12 “進入 ”通道 15 4.13 環境條件 16 4.14 其他危害防護 . 16 5. 標籤 . 16 5.1 一般要求 . 16 5.2 第 1類及第 1M類 16 5.3 第 2類及第 2M類 17 2 CNS 15
3、016-1, C 5280-1 5.4 第 3R類 . 17 5.5 第 3B類 . 18 5.6 第 4類 . 18 5.7 孔徑標籤 18 5.8 輻射輸出和標準資訊 . 18 5.9 擋扳標籤 19 5.10 不可見雷射輻射警告 . 20 5.11 可見雷射輻射警告 20 5.12 LED輻射警告 . 20 6. 其他資訊要求 20 6.1 用戶資訊 20 6.2 採購及檢修資訊 . 21 7. 專用雷射產品之附加要求 . 21 7.1 醫用雷射產品 . 21 7.2 本系列標準其他部分 . 21 8. 分類 22 8.1 簡介 . 22 8.2 雷射分類描述 . 22 8.3 責任分級
4、 23 8.4 分類規則 23 9. 分類之量測 . 26 9.1 測試 . 26 9.2 雷射輻射之量測 . 26 9.3 測量幾何學 27 第 3章用戶指南 10. 安全預防措施 37 10.1 一般要求 37 10.2 遙控互鎖連接器之使用 . 37 10.3 鑰匙控制器 . 37 10.4 光束終止器或 衺 減器 . 37 10.5 警告符號 37 10.6 光路 . 37 10.7 鏡反射 . 38 10.8 眼睛防護裝置 . 38 10.9 防護衣 . 39 10.10 訓練 . 39 3 CNS 15016-1, C 5280-1 10.11 醫學監督 39 11. 雷射操作伴隨
5、之危害 40 11.1 大氣污染 40 11.2 伴隨輻射危害 . 40 11.3 電氣危害 40 11.4 低溫致冷劑 40 11.5 材料加工 40 11.6 其他危害 40 12. 危害控制程序 41 12.1 一般要求 41 12.2 室外使用雷射危害評估 . 41 12.3 個人防護 41 12.4 雷射展示顯示及展覽 . 41 12.5 實驗室和工作間內之雷射裝置 . 42 12.6 室外及施工中之雷射裝置 43 13. 最大允許曝露 44 13.1 一般要求 44 13.2 限制孔徑 45 13.3 重複脈衝雷射或調變雷射 45 13.4 測量條件 46 13.5 擴展光源雷射
6、. 47 附錄 A(參考 )計算舉例 . 61 附錄 B(參考 )生物物理學考慮 . 84 附錄 C(參考 )參考文獻 . 93 附錄 D(參考 )一覽表 94 附錄 E(參考 )高功率雷射專用於材料加工之雷射產品 . 97 附錄 F(參考 )相關國家標準 100 附錄 G(參考 )LED製造商提供之資訊 101 附錄 H(參考 )本標準關聯部分綜述 .103 4 CNS 15016-1, C 5280-1 第 1章 總則 1. 範圍和目的 1.1 適用範圍 本標準適用於雷射產品之安全。為方便起見,本標準分成獨立之三個章節:第1 章總則、第 2 章製造要求、第 3 章用戶指南。 雷射產品可以是
7、附帶或不附帶獨立電源之單一雷射,也可以是裝配了一個或多個雷射之複雜光學、電氣或機械系統。雷射產品一般用於物理和光學現象之展示、材料加工、資料讀出及存儲、資訊傳輸及顯示等等。這些系統已用在工業、商業、娛樂、研究、教育及醫學上。但是,出售給其他製造商用作任何系統組件之雷射產品可以不遵守本標準,因為最終產品本身將要遵守本標準。 本標準中所用的辭彙 “雷射 “無論何時都包括發光二極體 (LED)。 參考附錄 G 由發光二極體製造商所提供之資訊。 符合下列條件的雷射產品或 LED產品,不需考慮本標準之要求,如果: 製造商根據第 3 節、第 8 節、第 9 節之分類,表明在所有操作、維護、檢修和失效條件下
8、,其發射位準不超過第 1 類的 AEL; 不含有嵌裝式雷射或嵌裝式 LED。 除了雷射輻射引起之危害外,雷射設備也可能引起其他危害,諸如火災和電擊。 本標準敍述最低要求。 如果雷射系統構成設備的一部分,而設 備必須遵從國家安全標準如醫療設備(IEC 606012-22)、資訊技術設備 (CNS 14336)、音頻和視頻設備 (CNS 14408)、在危害環境中使用的設備 ,對於雷射輻射危害結果,本章之應用依循 IEC Guide 104*之規定。 然而,如果雷射系統從設備移開後 可以單獨操作,則被移開之單元應符合本標準之要求。 若無適用之產品安全標準,則應使用 IEC 61010-1。 本標準
9、之最大允許曝露量 (MPE)值只針對雷射輻射而不適用於伴隨輻射。 然而,如果存在一種危險之可接觸伴隨輻射,則可使用雷射輻射之 MPE 值對該危險進行謹慎評估。 MPE 值不適用於醫學上對患者進行治療之雷射曝露。 備考: 附錄 A 至附錄 D 包括一般指導並列舉許多典型例子。但勿將附錄視為確定或詳盡的,而應視為第 1 章到第 3 章相應條款之參考資料。 * IEC Guide 104:1984 安全標準起草指導、安全指導功能及安全群組功能委員會之角色。 此指導 IEC 技術委員會及安全規格出版之草案對撰寫者所需之特殊考量。 本指導不包括引用標準,僅做資訊參考。 5 CNS 15016-1, C
10、5280-1 1.2 目的 1.2.1 為了保護人員免受波長範圍為180 nm l mm 雷射輻射之傷害,提出安全工作之雷射輻射位準,並引入按照雷射和雷射產品危害程度之分類體系。 1.2.2 要求為用戶和製造商建立程序並提供資訊,以便採取適當之預防措施。 1.2.3 透過符號、標簽和說明,確保能夠警告與雷射產品之可達輻射有關的各種危害。 1.2.4 為減少傷害之可 能性,使不必要之可達輻射減至最小,並且經由保護措施以改進雷射輻射危害之 控制,且藉由特定用戶控制措施以提供雷射產品之安全使用。 1.2.5 保護人員免受來自操作和使用雷射產品造成之其他危害。 2. 引用標準 下列標準所包含條文,通過
11、在本標準中引用而構成為本標準之條文。本標準出版時,所示版本均為有效。所有標準都會被修訂,使用本標準之各方應探討使用下列標準最新版本之可能性。 IEC 60027-1: 1992 電氣技術所用之文字符號第 1 部:一般(修正版 1: 1997) IEC 60050(845): 1987 國際電工辭彙 (IEV)第 845 章:光 IEC 60601-2-22: 1992 醫用電氣設備第 2 部:診斷和治療用雷射設備安全特殊要求 CNS 15016-2 雷射產品安全第 2 部:光纖通訊系統之安全性 IEC 61010-1:2001 測量、控制和實驗室用電氣設備之安全要求第 1 部:一般要求 IEC
12、61040: 1990 測量雷射輻射功率及能量之探測器、儀器與設備 ISO 1000: 1992 國際單位制及其應用 3. 定義 本標準採用下列定義。 3.1 擋板 防護罩或防護密封的一部分。當移開或拆除時,可提供雷射輻射之通路。 3.2 可達發射極限 (AEL) 所定類別內允許之最大可達發射位準。 3.3 管理控制 非工程安全措施。如:鑰匙監視、 人員的安全訓練、警告措施、發射程序及安全範圍控制。 3.4 校準雷射產品 為下列一個或幾個用途而設計、製造、預定或推銷之雷射產品: (a) 通過角度測量確定並描繪出點、面、體之位置、形狀或區域; (b)彼此各部分相對定位或調整; (c)確定一個平面
13、、位準、高度或直線。 3.5 最小值 見對向角 (第 3.7 節 )。 3.6 可接受角度 (min) 一個探測器對光學輻射作出回應之平面角度,通常以弧度測量。可由孔徑或在探6 CNS 15016-1, C 5280-1 測器前之光學元件控制此可接受角度 (見圖 16)。可接受角度有時可參用視野角。 符號: 備考: 可接受角度為評估光化學危害。為光化學危害之評估,一個限制測量之可接受角度, p被規定。 p角係與眼睛運動生物聯繫有關而與光源之對向角無關。如果光源之對向角比限制的可接受角度更小,不須限制可接受角度之實際測量。如果光源之對向角比規定的限制可接受角度更大,則可接受角度必須限制,並且光源
14、必須掃描過熱點。如果測量可接受角度不侷限於規定之位準,危害也許會大過估計的。 符號: p3.7 對向角 () 對向角為在空間的一點觀察到之表 觀光源。為了分類,在此標準決定一點之對向角為從表觀光源不小於 100 mm(或在出射窗口或產品透鏡如果表觀光源位於大於 100 mm 距離之窗口或透鏡 )(見第 3.5.3 節和第 3.5.7 節 )。為了分析最大允許曝露量位準,對向角必須在從表觀光源不小於 100 mm 之觀察距離決定。本概念在附錄 A 第 3 節中討論。 備考 1. 在本標準中,表觀光源之對向角在波長範圍 400 nm 至 1400 nm,視網膜危害範圍內是適用的。 2. 不應該混淆
15、光源之對向角與光束之發散。 3.8 孔徑;孔徑光閘 孔徑是雷射產品防護罩或其他密 封上之任一開孔,通過該孔徑發射之雷射輻射允許人員接近。 孔徑光閘是用來定義待測輻射通過面積之開孔。 3.9 表觀光源 在視網膜上可能形成最小影像之實際或虛擬物體。 備考: 本定義用於決定 400 nm 1400 nm 波長範圍內之雷射輻射光源之位置,其中假定光源處於眼睛之可調節範圍內 ( 100 mm)。在發散度為零之極限情況,即理想的準直光束情況下,表觀光源之位置為無窮遠。 表觀光源這一概念的適用波長可擴展到 302.5nm 4000 nm 的波長範圍,因為在此範圍內均可用普通透鏡聚焦。 3.10 光束 具有方
16、向、發散、直徑或掃描規格之雷射輻射。從非鏡面之反射的散射輻射並不認為是一個光束。 3.11 光束衰減器 將雷射輻射降低到或降低於規定位準之裝置。 3.12 光束直徑 (光束寬度 ) 在空間某點處之光束直徑 du是指其功率 (或能量 )為總雷射功率 (或能量 )的 u %之最小圓直徑。本標準採用 d63。 備考:對於高斯光束, d63對應於輻照度 (輻射曝露量 )降低到其中心峰值之 l/e 的點。 7 CNS 15016-1, C 5280-1 3.13 光束發散角 光束發散角是由光束直徑的錐形遠場平面角定義。如果間距為r 的兩點之光束直徑 (見第 3.10 節 )為d63和 d63,則光束之發
17、散角為: =2rd-darctan 2 6363SI 單位:弧度 3.14 擴束器 可增大雷射光束直徑之光學元件組。 3.15 光路組件 位於規定光路之光學組件 (例如:光束控制鏡或聚焦透鏡 )。 3.16 光束終止器 終止雷射光束路徑之裝置。 3.17 第 l 類雷射產品 在相應波長和發射持續時間內,人員接近雷射輻射不允許超過第 1 類可達發射極限 (AEL) 之任何雷射產品 (見第 8.2 節和第 8.4(e)節 )。 3.18 第 1 M 類雷射產品 在相應波長和發射持續時間內,人員接近雷射輻射不允許超過第 1 類可達發射極限 (AEL)之波長範圍從 302.5 nm 至 4000 nm
18、 之任何雷射產品 (見第 8.4(e)節 ),而輻射位準依據第 9.2(g)節測量 )。然而用更小之測量孔徑或者距表觀光源更遠比用在第 1 類雷射產品更須評估。因此當使用光學儀器觀察時,第 1 M 類產品之輸出具有潛在危害。 3.19 第 2 類雷射產品 在相應波長和持續發射時間內,人員接近雷射輻射不允許超過第 2 類可達發射極限 (AEL)之任何雷射產品。 3.20 第 2 M 類雷射產品 在相應波長和持續發射時間內,人員接近雷射輻射不允許超過第 2 類可達發射極限 (AEL)之波長範圍從 400 nm 至 700 nm 之任何雷射產品 (見第 8.4(e)節 ),而輻射位準依據第 9.2(
19、h)節測量。然而用更小之測量孔徑或者距表觀光源更遠比用在第 2 類雷射產品更須評估。因此當使用光學儀器觀察第 2 M 類產品之輸出具有潛在危害。 3.21 第 3 R 類及第 3 B 類雷射產品 允許人員接近雷射輻射超過第 1 類及第 2 類可達發射極限 (AEL),但在任何發射持續時間及波長上,人員接觸雷射輻射分別不允許超過第 3 R 類和第 3 B 類可達發射極限 (AEL)之任何雷射產品 (見第 8.2 節 )。 3.22 第 4 類雷射產品 人員接近雷射輻射允許超過第 3 B 類可達發射極限 (AEL)之任何雷射產品 (見第8.2 節 )。 8 CNS 15016-1, C 5280-
20、1 3.23 伴隨輻射 雷射操作時所必然產生,或者因雷射操作而使雷射產品發射在 180 nm l mm波長範圍內雷射輻射以外之電磁輻射。 3.24 準直光束 發散角或收斂角極小之 “平行 “輻射光束。 3.25 連續波 (CW) 雷射輸出是連續而不是脈衝之波形。在本標準中,把連續輸出時間等於或大於0.25s 之雷射視為連續雷射。 3.26 規定光路 在雷射產品內部雷射光束之預定路徑。 3.27 展示類雷射產品 為了展示、娛樂、廣告宣傳、顯示或藝術構圖而設計、製造、預定或推銷之雷射產品。 “展示類雷射產品 “一詞不適用於為其他應用 而設計和預定之雷射產品,雖然也可能用於展示這些應用。 3.28
21、漫反射 輻射光束通過一表面或介質多向散射而改變了輻射光束空間分布。理想漫反射可破壞出射方向與入射方向之所有關係。 備考:此定義與 IEC 60050(845)(IEV 845-04-47)不同。 3.29 嵌裝式雷射產品 在本標準中,嵌裝式雷射產品由於工程設計限制了可達發射極限,因而所定類別低於其中雷射固有發射能力之雷射產品。 備考:嵌裝於嵌裝式雷射產品中之雷射稱為嵌裝式雷射。 3.30 發射持續時間 由於使用、維護或檢修雷射產品,可能出現人員接觸雷射輻射之單脈衝、脈衝串或系列脈衝之持續時間,或連續波雷射之使用時間。對於一個脈衝串其持續時間為前脈衝之第一個半峰值點到尾脈衝之最後半峰值點。 3.
22、31 漂移雷射輻射 與規定光路偏離之雷射輻射。這樣之輻射包括來自光路組件之多餘二次反射,從未調準或已損壞組件之異常輻射及來自工件 (workpiece)之反射。 3.32 曝露時間 單脈衝、系列脈衝、脈衝串或連續發射之雷射輻射入射到人體上之持續時間。對於一個脈衝串其持續時間為前脈衝之 第一個半峰值點到尾脈衝之最後半峰值點。 3.33 擴展光源觀察 在 100 mm或更遠處之表觀光源對眼睛所成的張角大於最小對向角 (min)的觀察條件。 當考慮視網膜熱傷害時在本標準中考慮兩個擴展光源條件:中間光源和大光源用來區別對向角 介於 min和 max(中間光源 )之光源和大於 max(大光源 )之光源。
23、 9 CNS 15016-1, C 5280-1 例如對某些漫反射和某些雷射二極體陣列之觀察。 3.34 失效保護 當組件失效時不增加危害之保護設計。在失效模式時,使系統不操作或無危害。 3.35 失效保護安全互鎖 失效模式時,互鎖作用不失效之安全裝置。例如:一旦鉸接蓋開始打開或可拆卸蓋被拆除,互鎖必定處於並保持在 “關閉 “位置,直到鉸接蓋關上或可拆卸蓋進入鎖定狀態,互鎖才處於 “開啓“位置。 3.36 人員接觸 (a) 人體受到由孔徑發射出之危害雷射輻射的能力;或者一個直徑為12 mm,最長為80 mm 之探針阻斷第 2 類、第 2 M 類、第 3 R 類雷射輻射的能力。 (b) 在防護罩
24、內,有超過 (a)中雷射輻射極限值之雷射輻射位準時,人體的任一部分受到由產品內任意伸進單個平面直接反 射並通過防護罩的任何開孔射出之有害雷射輻射的能力。 3.37 總輻亮度 總輻亮度在給定曝露時間內的積分,表示為單位發射立體角內,單位輻射面積上之輻射能量 (通常用單位 Jm-2sr-1表示 )。 3.38 光束內視 當眼睛曝露於直接或鏡反射雷射光束之所有觀察條件對比於例如漫射 (diffuse reflections)。 3.39 輻照度 入射到表面一點處之元件上的輻射通量 d 與該元件之面積 dA 的商。 符號: E dAdE= SI 單位:瓦特每平方公尺 (Wm-2) 3.40 雷射 主要
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