Sa shkencëtarë matës nevojiten për të kalibruar një llambë LED? Për studiuesit në Institutin Kombëtar të Standardeve dhe Teknologjisë (NIST) në Shtetet e Bashkuara, ky numër është gjysma e asaj që ishte disa javë më parë. Në qershor, NIST ka filluar ofrimin e shërbimeve të kalibrimit më të shpejtë, më të saktë dhe që kursen fuqinë e punës për vlerësimin e ndriçimit të dritave LED dhe produkteve të tjera të ndriçimit në gjendje të ngurtë. Klientët e këtij shërbimi përfshijnë prodhues të dritave LED dhe laboratorë të tjerë kalibrues. Për shembull, një llambë e kalibruar mund të sigurojë që llamba LED ekuivalente 60 vat në llambën e tavolinës është vërtet e barabartë me 60 vat, ose të sigurojë që piloti në avion luftarak të ketë ndriçimin e duhur të pistës.

Prodhuesit LED duhet të sigurojnë që dritat që prodhojnë të jenë vërtet aq të ndritshme sa janë projektuar. Për ta arritur këtë, kalibroni këto llamba me një fotometër, i cili është një mjet që mund të masë ndriçimin në të gjitha gjatësitë e valëve duke marrë parasysh ndjeshmërinë natyrale të syrit të njeriut ndaj ngjyrave të ndryshme. Për dekada, laboratori fotometrik i NIST ka përmbushur kërkesat e industrisë duke ofruar shërbime të ndriçimit LED dhe kalibrimit fotometrik. Ky shërbim përfshin matjen e ndriçimit të LED-ve të klientit dhe dritave të tjera të gjendjes së ngurtë, si dhe kalibrimin e fotometrit të vetë klientit. Deri më tani, laboratori NIST ka matur ndriçimin e llambës me pasiguri relativisht të ulët, me një gabim midis 0,5% dhe 1,0%, i cili është i krahasueshëm me shërbimet e kalibrimit të zakonshëm.
Tani, falë rinovimit të laboratorit, ekipi i NIST ka trefishuar këto pasiguri në 0.2% ose më të ulët. Kjo arritje e bën shërbimin e ri të kalibrimit të ndriçimit LED dhe fotometrit një nga më të mirët në botë. Shkencëtarët gjithashtu kanë shkurtuar ndjeshëm kohën e kalibrimit. Në sistemet e vjetra, kryerja e një kalibrimi për klientët do të merrte pothuajse një ditë të tërë. Studiuesi i NIST Cameron Miller deklaroi se pjesa më e madhe e punës përdoret për të vendosur çdo matje, për të zëvendësuar burimet e dritës ose detektorët, për të kontrolluar manualisht distancën midis të dyve dhe për të rikonfiguruar pajisjen për matjen tjetër.
Por tani, laboratori përbëhet nga dy tavolina të automatizuara të pajisjeve, njëra për burimin e dritës dhe tjetra për detektorin. Tabela lëviz në sistemin e pistave dhe e vendos detektorin diku nga 0 deri në 5 metra larg dritës. Distanca mund të kontrollohet brenda 50 pjesëve për milion prej një metri (mikrometër), që është afërsisht gjysma e gjerësisë së flokëve të njeriut. Zong dhe Miller mund të programojnë tabelat që të lëvizin në lidhje me njëra-tjetrën pa pasur nevojë për ndërhyrje të vazhdueshme njerëzore. Dikur merrte një ditë, por tani mund të përfundojë brenda pak orësh. Nuk ka më nevojë të zëvendësoni asnjë pajisje, gjithçka është këtu dhe mund të përdoret në çdo kohë, duke u dhënë studiuesve shumë liri për të bërë shumë gjëra në të njëjtën kohë, sepse është plotësisht i automatizuar.
Mund të ktheheni në zyrë për të bërë punë të tjera ndërsa ajo është në punë. Studiuesit e NIST parashikojnë se baza e klientëve do të zgjerohet pasi laboratori ka shtuar disa veçori shtesë. Për shembull, pajisja e re mund të kalibrojë kamerat hiperspektrale, të cilat matin shumë më shumë gjatësi vale të dritës sesa kamerat tipike që kapin zakonisht vetëm tre deri në katër ngjyra. Nga imazhet mjekësore te analizimi i imazheve satelitore të Tokës, kamerat hiperspektrale po bëhen gjithnjë e më popullore. Informacioni i siguruar nga kamerat hiperspektrale të bazuara në hapësirë ​​për motin dhe vegjetacionin e Tokës u mundëson shkencëtarëve të parashikojnë zi buke dhe përmbytje dhe mund të ndihmojnë komunitetet në planifikimin e ndihmës emergjente dhe fatkeqësive. Laboratori i ri gjithashtu mund ta bëjë më të lehtë dhe më efikas për kërkuesit kalibrimin e ekraneve të smartfonëve, si dhe ekranet e televizorit dhe kompjuterit.

Distanca e saktë
Për të kalibruar fotometrin e klientit, shkencëtarët në NIST përdorin burime drite me brez të gjerë për të ndriçuar detektorët, të cilët në thelb janë dritë e bardhë me gjatësi vale (ngjyra) të shumëfishta dhe shkëlqimi i tij është shumë i qartë sepse matjet bëhen duke përdorur fotometra standardë NIST. Ndryshe nga lazerët, kjo lloj drite e bardhë është jokoherente, që do të thotë se e gjithë drita me gjatësi vale të ndryshme nuk sinkronizohet me njëra-tjetrën. Në një skenar ideal, për matjen më të saktë, studiuesit do të përdorin lazer të sintonizueshëm për të gjeneruar dritë me gjatësi vale të kontrollueshme, në mënyrë që vetëm një gjatësi vale e dritës të rrezatohet në detektor në të njëjtën kohë. Përdorimi i lazerëve të sintonizueshëm rrit raportin sinjal-zhurmë të matjes.
Megjithatë, në të kaluarën, lazerët e sintonizueshëm nuk mund të përdoreshin për të kalibruar fotometrat, sepse lazerët me një gjatësi vale ndërhynin në vetvete në një mënyrë që shtonin sasi të ndryshme zhurme në sinjal bazuar në gjatësinë e valës së përdorur. Si pjesë e përmirësimit laboratorik, Zong ka krijuar një dizajn fotometër të personalizuar që e redukton këtë zhurmë në një nivel të papërfillshëm. Kjo bën të mundur përdorimin e lazerëve të sintonizueshëm për herë të parë për të kalibruar fotometrat me pasiguri të vogla. Përfitimi shtesë i dizajnit të ri është se e bën pajisjen e ndriçimit më të lehtë për t'u pastruar, pasi hapja e shkëlqyer tani mbrohet pas dritares së xhamit të mbyllur. Matja e intensitetit kërkon njohuri të sakta se sa larg është detektori nga burimi i dritës.
Deri më tani, si shumica e laboratorëve të tjerë të fotometrisë, laboratori NIST nuk ka ende një metodë me saktësi të lartë për të matur këtë distancë. Kjo është pjesërisht për shkak se hapja e detektorit, përmes të cilit mblidhet drita, është shumë delikate për t'u prekur nga pajisja matëse. Një zgjidhje e zakonshme është që studiuesit së pari të masin ndriçimin e burimit të dritës dhe të ndriçojnë një sipërfaqe me një zonë të caktuar. Më pas, përdorni këtë informacion për të përcaktuar këto distanca duke përdorur ligjin e anasjelltë të katrorit, i cili përshkruan se si intensiteti i një burimi drite zvogëlohet në mënyrë eksponenciale me rritjen e distancës. Kjo matje me dy hapa nuk është e lehtë për t'u zbatuar dhe sjell pasiguri shtesë. Me sistemin e ri, ekipi tani mund të braktisë metodën e kundërt të katrorit dhe të përcaktojë drejtpërdrejt distancën.
Kjo metodë përdor një kamerë të bazuar në mikroskop, me një mikroskop të ulur në skenën e burimit të dritës dhe duke u fokusuar në shënuesit e pozicionit në fazën e detektorit. Mikroskopi i dytë ndodhet në tavolinën e punës të detektorit dhe fokusohet në shënuesit e pozicionit në tavolinën e punës me burim drite. Përcaktoni distancën duke rregulluar hapjen e detektorit dhe pozicionin e burimit të dritës në fokusin e mikroskopëve të tyre përkatës. Mikroskopët janë shumë të ndjeshëm ndaj defokusimit dhe mund të njohin edhe disa mikrometra larg. Matja e re e distancës gjithashtu u mundëson studiuesve të matin "intensitetin e vërtetë" të LED-ve, i cili është një numër i veçantë që tregon se sasia e dritës së emetuar nga LED është e pavarur nga distanca.
Përveç këtyre veçorive të reja, shkencëtarët e NIST kanë shtuar edhe disa instrumente, të tilla si një pajisje e quajtur goniometër që mund të rrotullojë dritat LED për të matur se sa dritë emetohet në kënde të ndryshme. Në muajt e ardhshëm, Miller dhe Zong shpresojnë të përdorin një spektrofotometër për një shërbim të ri: matjen e daljes ultraviolet (UV) të LED-ve. Përdorimet e mundshme të LED për gjenerimin e rrezeve ultravjollcë përfshijnë rrezatimin e ushqimit për të zgjatur jetëgjatësinë e tij, si dhe dezinfektimin e ujit dhe pajisjeve mjekësore. Tradicionalisht, rrezatimi komercial përdor dritën ultravjollcë të emetuar nga llambat e avullit të merkurit.