Règles de sécurité - utiliser des sources lumineuses - Maxicours

Règles de sécurité - utiliser des sources lumineuses

Objectifs
  • Connaitre les risques associés aux sources lumineuses.
  • Identifier les sources de danger.
Points clés
  • L’exposition à des sources lumineuses puissantes constitue un danger pour l’œil.
  • Certaines sources de lumière, telles que le laser ou les LED, sont directement dangereuses pour l’œil.
  • Le laser peut entrainer des dommages oculaires permanents qui dépendent de ses caractéristiques (sa longueur d’onde et sa puissance), ainsi que du mode d’exposition (axe du rayonnement).
  • Un laser a un spectre monochromatique tandis qu’une LED a un spectre polychromatique, riche en radiations bleues : ceci présente des risques pour la santé visuelle.
Pour bien comprendre
  • La longueur d’onde d’une radiation
  • La puissance par unité de surface
1. Le principe d'un laser et des LED

Les lasers et les LED sont des sources de lumière grandement utilisées de nos jours, dans l’éclairage pour les LED ou dans l’industrie et la médecine pour le laser.

Le laser a la propriété de déposer localement une grande énergie et la LED permet de se substituer à des moyens d’éclairage plus énergivores.

a. Les domaines du rayonnement électromagnétique

Les ondes électromagnétiques sont répartis en diverses catégories (visible, rayons UV, X, infrarouges, etc.) en fonction de la valeur de leurs longueurs d’onde (exprimées ici en mètre).

b. Le laser
Le principe de fonctionnement

L'effet laser est basé sur l'émission stimulée : dans un milieu amplificateur, des atomes sont pour la plupart dans un état excité. Lorsqu’un atome émet un photon par émission spontanée, ce photon va entrainer une multitudes d'émissions stimulées qui donnent le même photon. On obtient alors un faisceau laser d’une grande puissance.


Principe de l’émission stimulée
La lumière émise par un laser
Un faisceau laser est monochromatique (composé d’une seule radiation de longueur d’onde ), directif (l’essentiel de la lumière laser se déplace selon une direction donnée) et transporte une puissance importante : il est capable de déposer une grande énergie sur une petite surface.

Trois caractéristiques sont associées au laser, qui vont influer le faisceau laser :

  • La longueur d’onde de la radiation émise.
  • La puissance : c’est la quantité d’énergie émise par unité de temps. Un laser délivrant 1 joule pendant 1 seconde aura une puissance d’1 watt.
  • L’intensité : c’est la puissance par unité de surface, qui s’exprime en nombre de watts par centimètre carré (W·cm–2).
c. Les DEL (Diode ÉlectroLuminescente)
La composition d’une DEL

Une diode (ou DEL) est composée de deux semi-conducteurs, un P (possédant des lacunes électroniques libres ou trous) et un N (possédant des électrons libres).


Schéma normalisé d’une diode
et correspondance
Le fonctionnement d’une DEL

La lumière est obtenue au niveau de la jonction P-N, lorsqu’un électron rebouche un trou : c’est une recombinaison « électron-trou ». L’électron émet alors un photon d’énergie précise, dépendant de la nature des matériaux composant les semi-conducteurs P et N.

La lumière émise par une DEL

La lumière émise par les DEL blanches est riche en radiations bleues car elles sont la réunion d’une DEL bleue qui fournit la lumière et d’un luminophore qui a pour fonction d’étaler le spectre afin d’obtenir une lumière blanche au final.


Spectres de différentes DEL
2. Les signes pathologiques et la prévention
a. Les risques oculaires dus au rayonnement laser

L’exposition à un rayonnement laser peut aller d’une fatigue visuelle (larmoiements, picotements, etc.) à celle d’un fort éblouissement qui peut entrainer la perte définitive de l’acuité visuelle.

Les risques oculaires dépendent de la longueur d’onde du rayonnement laser, de la durée d’exposition et du mode d’exposition dans le temps (continu ou pulsé).
  • Les lasers les moins dangereux, à puissance égale, sont ceux qui émettent dans le visible (longueurs d’onde entre 400 nm et 800 nm) car notre œil possède le réflexe palpébral, c’est-à-dire celui de cligner en fermant les paupières dès que le rayonnement atteint la rétine.
  • Les lasers les plus dangereux sont les rayons laser infrarouges (longueurs d’onde supérieures à 800 nm). Ces rayons invisibles pénètrent en effet profondément dans l’œil, sans que le réflexe palpébral se déclenche, et peuvent occasionner des brulures irréversibles de la cornée en moins d’une seconde d’exposition.
    La formation d’une cataracte, qui est une augmentation de l’opacité du cristallin entrainant une baisse de l’acuité visuelle, est favorisée par l’exposition à ces rayons lasers.

Il existe une classification des rayonnements laser en fonction de leur dangerosité.

Classe Puissance Effets pathologiques
1 Faible puissance Aucun
2 Puissance modérée Éblouissement, vision altérée transitoirement
3 Puissance moyenne Brulure locale de la rétine, taches sombres définitives dans le champ visuel
4 Forte puissance Brulure intense de la rétine, cécité définitive
b. Les risques oculaires dus aux LED

Les dangers de la lumière bleue émise par les LED pour la vue sont : réduction de l'acuité visuelle et augmentation du risque de DMLA (dégénérescence maculaire(1) liée à l'âge) à long terme.

(1)La dégénérescence maculaire est une maladie de la rétine où la partie centrale de la rétine (macula) se détériore progressivement.

La lumière bleue dangereuse représente une partie seulement de l’ensemble de la lumière bleue existante : ce sont les longueurs d'onde bleu-violet de longueurs d’onde comprises entre 415 et 455 nanomètres.

c. Les actions préventives

La prévention se situe au niveau de la gestion de l’environnement lumineux.

Pour limiter les risques, il faut :

  • éviter le rayonnement direct dans le champ de vision ;
  • diminuer l’intensité excessive ;
  • limiter la durée de l’exposition.

Les limites maximales acceptables d’exposition en fonction du type de lumière sont clairement définies.

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