Hoefolle mjittingswittenskippers binne nedich om in LED-lampe te kalibrearjen? Foar ûndersikers fan it National Institute of Standards and Technology (NIST) yn 'e Feriene Steaten is dit oantal de helte fan wat it in pear wike lyn wie. Yn juny is NIST begon mei it leverjen fan rapper, krekter en arbeidsbesparjende kalibraasjetsjinsten foar it evaluearjen fan de helderheid fan LED-ljochten en oare produkten foar solid-state ferljochting. Klanten fan dizze tsjinst omfetsje fabrikanten fan LED-ljocht en oare kalibraasjelaboratoaren. Bygelyks, in kalibreare lampe kin derfoar soargje dat de 60 watt lykweardige LED-lampe yn 'e burolampe wirklik lykweardich is oan 60 watt, of soargje dat de piloat yn' e jachtfleanmasine passende runway-ljochting hat.

LED-fabrikanten moatte derfoar soargje dat de ljochten dy't se produsearje wirklik sa helder binne as se binne ûntwurpen. Om dit te berikken, kalibrearje dizze lampen mei in fotometer, dat is in ark dat helderheid op alle golflingten mjitte kin, wylst rekken hâlden wurdt mei de natuerlike gefoelichheid fan it minsklik each foar ferskate kleuren. Foar tsientallen jierren foldogge it fotometryske laboratoarium fan NIST oan de easken fan 'e yndustry troch it leverjen fan LED-helderheid en fotometryske kalibraasjetsjinsten. Dizze tsjinst omfettet it mjitten fan 'e helderheid fan' e LED's fan 'e klant en oare ljochten yn fêste steat, en ek it kalibrearjen fan' e eigen fotometer fan 'e klant. Oant no ta hat it NIST-laboratoarium bulbhelderheid mjitten mei relatyf lege ûnwissichheid, mei in flater tusken 0.5% en 1.0%, wat te fergelykjen is mei mainstream-kalibraasjetsjinsten.
No, troch de ferbouwing fan it laboratoarium, hat it NIST-team dizze ûnwissichheden fertrijefâldige nei 0,2% of leger. Dizze prestaasje makket de nije LED-helderheid en fotometer-kalibraasjetsjinst ien fan 'e bêste yn' e wrâld. Wittenskippers hawwe ek de kalibraasjetiid signifikant ynkoarte. Yn âlde systemen soe it útfieren fan in kalibraasje foar klanten hast in hiele dei duorje. NIST-ûndersiker Cameron Miller stelde dat it measte fan it wurk wurdt brûkt om elke mjitting yn te stellen, ljochtboarnen of detektors te ferfangen, de ôfstân tusken de twa manuell kontrolearje, en dan de apparatuer opnij konfigurearje foar de folgjende mjitting.
Mar no bestiet it laboratoarium út twa automatisearre apparatuertafels, ien foar de ljochtboarne en de oare foar de detektor. De tafel beweecht op it spoar systeem en pleatst de detektor oeral út 0 oan 5 meter fuort fan it ljocht. De ôfstân kin wurde regele binnen 50 dielen per miljoen fan ien meter (mikrometer), dat is likernôch de helte fan de breedte fan minsklik hier. Zong en Miller kinne tabellen programmearje om relatyf oan elkoar te ferpleatsen sûnder de needsaak foar trochgeande minsklike yntervinsje. It duorre eartiids in dei, mar no kin it binnen in pear oeren foltôge wurde. Gjin apparatuer mear hoecht te ferfangen, alles is hjir en kin op elk momint brûkt wurde, wat ûndersikers in protte frijheid jout om in protte dingen tagelyk te dwaan, om't it folslein automatisearre is.
Jo kinne weromgean nei it kantoar om oar wurk te dwaan wylst it rint. NIST ûndersikers foarsizze dat de klant basis sil útwreidzje as it laboratoarium hat tafoege ferskate ekstra funksjes. It nije apparaat kin bygelyks hyperspektrale kamera's kalibrearje, dy't folle mear ljochtgolflingte mjitte as typyske kamera's dy't typysk mar trije oant fjouwer kleuren fange. Fan medyske ôfbylding oant it analysearjen fan satellytôfbyldings fan 'e ierde, wurde hyperspektrale kamera's hieltyd populêrder. De ynformaasje levere troch romte-basearre hyperspektrale kamera's oer it waar en de fegetaasje fan 'e ierde kinne wittenskippers hongersneed en oerstreamings foarsizze, en kinne mienskippen helpe by it plannen fan need- en ramphelpferliening. It nije laboratoarium kin it ek makliker en effisjinter meitsje foar ûndersikers om smartphone-displays te kalibrearjen, lykas TV- en kompjûterdisplays.

Korrekte ôfstân
Om de fotometer fan 'e klant te kalibrearjen, brûke Wittenskippers by NIST breedbânljochtboarnen om detektors te ferljochtsjen, dy't yn wêzen wyt ljocht binne mei meardere golflingten (kleuren), en har helderheid is heul dúdlik om't mjittingen wurde makke mei NIST-standertfotometers. Oars as lasers is dit soarte fan wyt ljocht ûnkoherint, wat betsjut dat alle ljocht fan ferskate golflingten net mei elkoar syngronisearre wurdt. Yn in ideaal senario, foar de meast krekte mjitting, sille ûndersikers ynstelbere lasers brûke om ljocht te generearjen mei kontrolearbere golflingten, sadat mar ien golflingte fan ljocht tagelyk op 'e detektor wurdt bestraald. It gebrûk fan ynstelbere lasers fergruttet de sinjaal-oan-lûd-ferhâlding fan 'e mjitting.
Yn it ferline koene ynstelbere lasers lykwols net brûkt wurde om fotometers te kalibrearjen, om't lasers mei ien golflingte harsels bemuoiden op in manier dy't ferskate hoemannichten lûd tafoege oan it sinjaal basearre op 'e brûkte golflingte. As ûnderdiel fan laboratoariumferbettering hat Zong in oanpaste fotometerûntwerp makke dy't dit lûd ferminderet nei in negatyf nivo. Dit makket it mooglik om foar it earst ôfstelbere lasers te brûken om fotometers mei lytse ûnwissichheden te kalibrearjen. It ekstra foardiel fan it nije ûntwerp is dat it de ljochtapparatuer makliker makket om skjin te meitsjen, om't de prachtige diafragma no beskerme is efter it fersegele glêzen finster. Yntensiteitsmjitting fereasket krekte kennis fan hoe fier de detektor fan 'e ljochtboarne is.
Oant no ta, lykas de measte oare fotometrylaboratoaria, hat it NIST-laboratoarium noch gjin hege-precisionmetoade om dizze ôfstân te mjitten. Dit komt foar in part om't it diafragma fan de detektor, dêr't ljocht troch sammele wurdt, te subtyl is om troch it mjitapparaat oan te reitsjen. In mienskiplike oplossing is dat ûndersikers earst de ferljochting fan 'e ljochtboarne mjitte en in oerflak mei in bepaald gebiet ferljochtsje. Brûk dan dizze ynformaasje om dizze ôfstannen te bepalen mei de omkearde fjouwerkante wet, dy't beskriuwt hoe't de yntinsiteit fan in ljochtboarne eksponentiell ôfnimt mei tanimmende ôfstân. Dizze mjitting yn twa stappen is net maklik te ymplementearjen en bringt ekstra ûnwissichheid yn. Mei it nije systeem kin it team no de omkearde fjouwerkantmetoade ferlitte en de ôfstân direkt bepale.
Dizze metoade brûkt in mikroskoop basearre kamera, mei in mikroskoop sittend op it ljochtboarnepoadium en rjochte op de posysjemarkers op it detektorpoadium. De twadde mikroskoop leit op 'e detektor wurkbank en rjochtet him op' e posysje markers op 'e ljocht boarne workbench. Bepale de ôfstân troch it oanpassen fan de aperture fan 'e detektor en de posysje fan' e ljochtboarne oan 'e fokus fan har respektive mikroskopen. Mikroskopen binne tige gefoelich foar defocusing, en kinne sels in pear mikrometer fuort werkenne. De nije ôfstânmeting stelt ûndersikers ek yn steat om de "wiere yntensiteit" fan LED's te mjitten, dat is in apart nûmer dat oanjout dat de hoemannichte ljocht útstjoerd troch LED's ûnôfhinklik is fan ôfstân.
Neist dizze nije funksjes hawwe NIST-wittenskippers ek wat ynstruminten tafoege, lykas in apparaat neamd in goniometer dat LED-ljochten kin rotearje om te mjitten hoefolle ljocht yn ferskate hoeken útstjoerd wurdt. Yn 'e kommende moannen hoopje Miller en Zong in spektrofotometer te brûken foar in nije tsjinst: it mjitten fan de ultraviolet (UV) útfier fan LED's. De potinsjele gebrûk fan LED foar it generearjen fan ultraviolette strielen omfetsje it bestraljen fan iten om har hâldberens te ferlingjen, lykas it desinfisearje fan wetter en medyske apparatuer. Tradysjoneel brûkt kommersjele bestraling it ultraviolet ljocht dat útstjit troch kwikdamplampen.