Колико је научника за мерење потребно за калибрацију ЛЕД сијалице? За истраживаче са Националног института за стандарде и технологију (НИСТ) у Сједињеним Државама, овај број је упола мањи од онога што је био пре неколико недеља. У јуну, НИСТ је почео да пружа брже, прецизније и штеде услуге калибрације за процену осветљености ЛЕД светала и других производа за полупроводно осветљење. Корисници ове услуге су произвођачи ЛЕД светла и друге калибрационе лабораторије. На пример, калибрисана лампа може да обезбеди да је ЛЕД сијалица еквивалентна 60 вати у столној лампи заиста еквивалентна 60 вати, или да обезбеди да пилот у борбеном авиону има одговарајуће осветљење писте.

Произвођачи ЛЕД диода морају да обезбеде да светла која производе буду заиста светла као што су дизајнирана. Да бисте то постигли, калибришите ове лампе фотометром, који је алат који може да мери осветљеност на свим таласним дужинама узимајући у обзир природну осетљивост људског ока на различите боје. Деценијама, НИСТ-ова фотометријска лабораторија испуњава захтеве индустрије пружајући услуге осветљења ЛЕД диода и фотометријске калибрације. Ова услуга укључује мерење осветљености ЛЕД и других полупроводничких светала, као и калибрацију сопственог фотометра купца. До сада, НИСТ лабораторија је мерила осветљеност сијалице са релативно малом несигурношћу, са грешком између 0,5% и 1,0%, што је упоредиво са уобичајеним услугама калибрације.
Сада, захваљујући реновирању лабораторије, НИСТ тим је утростручио ове несигурности на 0,2% или ниже. Ово достигнуће чини нову услугу калибрације ЛЕД осветљења и фотометара једном од најбољих на свету. Научници су такође значајно скратили време калибрације. У старим системима, извођење калибрације за купце би трајало скоро цео дан. Истраживач НИСТ-а Камерон Милер изјавио је да се већина посла користи за подешавање сваког мерења, замену извора светлости или детектора, ручну проверу растојања између њих, а затим реконфигурисање опреме за следеће мерење.
Али сада, лабораторија се састоји од два аутоматизована стола опреме, један за извор светлости и други за детектор. Сто се креће по систему шина и поставља детектор било где од 0 до 5 метара од светла. Удаљеност се може контролисати унутар 50 делова на милион од једног метра (микрометра), што је отприлике половина ширине људске косе. Зонг и Милер могу програмирати столове да се померају један у односу на други без потребе за континуираном људском интервенцијом. Некада је то трајало један дан, али сада се може завршити за неколико сати. Више нема потребе да мењате било какву опрему, све је ту и може се користити у било ком тренутку, дајући истраживачима велику слободу да раде многе ствари у исто време јер је потпуно аутоматизован.
Можете се вратити у канцеларију да обављате друге послове док она ради. Истраживачи НИСТ-а предвиђају да ће се база купаца проширити пошто је лабораторија додала неколико додатних функција. На пример, нови уређај може да калибрише хиперспектралне камере, које мере много већу таласну дужину светлости од типичних камера које обично снимају само три до четири боје. Од медицинског снимања до анализе сателитских снимака Земље, хиперспектралне камере постају све популарније. Информације које пружају свемирске хиперспектралне камере о Земљином времену и вегетацији омогућавају научницима да предвиде глад и поплаве и могу помоћи заједницама у планирању хитне помоћи и помоћи у случају катастрофе. Нова лабораторија такође може да олакша и ефикасније истраживачима да калибришу екране паметних телефона, као и ТВ и компјутерске екране.

Исправно растојање
Да би калибрирали фотометар купца, научници у НИСТ-у користе широкопојасне изворе светлости за осветљавање детектора, који су у суштини бело светло са више таласних дужина (боја), а његова осветљеност је врло јасна јер се мерења врше помоћу НИСТ стандардних фотометара. За разлику од ласера, ова врста беле светлости је некохерентна, што значи да сва светлост различитих таласних дужина није синхронизована једна са другом. У идеалном сценарију, за најтачније мерење, истраживачи ће користити подесиве ласере за генерисање светлости са контролисаним таласним дужинама, тако да се само једна таласна дужина светлости зрачи на детектор у исто време. Употреба подесивих ласера ​​повећава однос сигнал-шум мерења.
Међутим, у прошлости, подесиви ласери нису могли да се користе за калибрацију фотометара јер су ласери са једном таласном дужином интерферирали сами са собом на начин који је додавао различите количине шума сигналу на основу таласне дужине која се користи. Као део побољшања лабораторије, Зонг је креирао прилагођени дизајн фотометра који ову буку смањује на занемарљив ниво. Ово омогућава да се по први пут користе подесиви ласери за калибрацију фотометара са малим несигурностима. Додатна предност новог дизајна је што олакшава чишћење опреме за осветљење, јер је изузетан отвор сада заштићен иза затвореног стакленог прозора. Мерење интензитета захтева тачно знање о томе колико је детектор удаљен од извора светлости.
До сада, као и већина других фотометријских лабораторија, НИСТ лабораторија још увек нема метод високе прецизности за мерење ове удаљености. Ово је делимично зато што је отвор детектора, кроз који се прикупља светлост, превише суптилан да би га мерни уређај додирнуо. Уобичајено решење је да истраживачи прво измере осветљеност извора светлости и осветле површину одређеном површином. Затим користите ове информације да одредите ове удаљености користећи закон инверзног квадрата, који описује како интензитет извора светлости опада експоненцијално са повећањем удаљености. Ово мерење у два корака није лако применити и уноси додатну несигурност. Са новим системом, тим сада може да напусти методу обрнутог квадрата и директно одреди растојање.
Ова метода користи камеру засновану на микроскопу, са микроскопом који се налази на степену извора светлости и фокусира се на маркере положаја на степену детектора. Други микроскоп се налази на радном столу детектора и фокусира се на маркере положаја на радном столу за извор светлости. Одредите растојање подешавањем отвора детектора и положаја извора светлости фокусу њихових одговарајућих микроскопа. Микроскопи су веома осетљиви на дефокусирање и могу препознати чак и неколико микрометара. Ново мерење удаљености такође омогућава истраживачима да измере „прави интензитет“ ЛЕД диода, што је посебан број који показује да је количина светлости коју емитују ЛЕД диоде независна од удаљености.
Поред ових нових карактеристика, научници НИСТ-а су додали и неке инструменте, као што је уређај који се зове гониометар који може да ротира ЛЕД светла да би измерио колико светлости се емитује под различитим угловима. У наредним месецима, Милер и Зонг се надају да ће користити спектрофотометар за нову услугу: мерење ултраљубичастог (УВ) излаза ЛЕД диода. Потенцијалне употребе ЛЕД-а за генерисање ултраљубичастих зрака укључују зрачење хране да би се продужио њен рок трајања, као и дезинфекцију воде и медицинске опреме. Традиционално, комерцијално зрачење користи ултраљубичасто светло које емитују лампе са живином паром.