Kiom da mezursciencistoj necesas por kalibri LED-ampolon? Por esploristoj de la Nacia Instituto pri Normoj kaj Teknologio (NIST) en Usono, ĉi tiu nombro estas duono de tio, kio estis antaŭ kelkaj semajnoj. En junio, NIST komencis provizi pli rapidajn, pli precizajn kaj labor-ŝparajn calibrajn servojn por taksi la brilecon de LED-lumoj kaj aliaj solidsubstancaj lumproduktoj. Klientoj de ĉi tiu servo inkluzivas LED-lumajn fabrikistojn kaj aliajn kalibrajn laboratoriojn. Ekzemple, kalibrita lampo povas certigi, ke la 60-vata ekvivalenta LED-ampolo en la skribotablolampo estas vere ekvivalenta al 60 vatoj, aŭ certigi, ke la piloto en la ĉasaviadilo havas taŭgan startleman lumon.

LED-fabrikistoj devas certigi, ke la lumoj, kiujn ili fabrikas, estas vere same brilaj kiel ili estas dezajnitaj. Por atingi tion, kalibru ĉi tiujn lampojn per fotometro, kiu estas ilo, kiu povas mezuri brilecon ĉe ĉiuj ondolongoj, konsiderante la naturan sentemon de la homa okulo al malsamaj koloroj. Dum jardekoj, la fotometria laboratorio de NIST kontentigas industriajn postulojn provizante LED-brilecon kaj fotometrikajn kalibrajn servojn. Ĉi tiu servo implikas mezuri la brilecon de la LED kaj aliaj solidsubstancaj lumoj de la kliento, same kiel kalibri la propran fotometron de la kliento. Ĝis nun, La NIST-laboratorio mezuris bulb-brilecon kun relative malalta necerteco, kun eraro inter 0.5% kaj 1.0%, kiu estas komparebla al ĉefaj kalibraj servoj.
Nun, danke al la renovigo de la laboratorio, La NIST-teamo triobligis ĉi tiujn necertecojn al 0.2% aŭ malpli. Ĉi tiu atingo igas la novan LED-brilecon kaj fotometran kalibran servon unu el la plej bonaj en la mondo. Sciencistoj ankaŭ signife mallongigis la kalibran tempon. En malnovaj sistemoj, fari alĝustigon por klientoj bezonus preskaŭ tutan tagon. NIST-esploristo Cameron Miller deklaris, ke la plej granda parto de la laboro estas uzata por agordi ĉiun mezuradon, anstataŭigi lumfontojn aŭ detektilojn, permane kontroli la distancon inter la du, kaj poste reagordi la ekipaĵon por la sekva mezurado.
Sed nun, la laboratorio konsistas el du aŭtomatigitaj ekipaĵtabloj, unu por la lumfonto kaj la alia por la detektilo. La tablo moviĝas sur la traksistemo kaj metas la detektilon ie ajn de 0 ĝis 5 metrojn for de la lumo. La distanco povas esti kontrolita ene de 50 partoj per miliono de unu metro (mikrometro), kio estas proksimume duono de la larĝo de homa hararo. Zong kaj Miller povas programi tablojn por moviĝi relative unu al la alia sen la bezono de kontinua homa interveno. Ĝi antaŭe daŭris tagon, sed nun ĝi povas esti kompletigita ene de kelkaj horoj. Ne plu bezonas anstataŭigi ajnan ekipaĵon, ĉio estas ĉi tie kaj povas esti uzata en ajna momento, donante al esploristoj multe da libereco fari multajn aferojn samtempe ĉar ĝi estas tute aŭtomatigita.
Vi povas reveni al la oficejo por fari alian laboron dum ĝi funkcias. NIST-esploristoj antaŭdiras, ke la klientbazo vastiĝos ĉar la laboratorio aldonis plurajn pliajn funkciojn. Ekzemple, la nova aparato povas kalibri hiperspektrajn fotilojn, kiuj mezuras multe pli da malpeza ondolongo ol tipaj fotiloj kiuj tipe nur kaptas tri ĝis kvar kolorojn. De medicina bildigo ĝis analizado de satelitaj bildoj de la Tero, hiperspektraj fotiloj fariĝas ĉiam pli popularaj. La informoj provizitaj de spacbazitaj hiperspektraj fotiloj pri la vetero kaj vegetaĵaro de la Tero ebligas al sciencistoj antaŭdiri malsatkatastrofojn kaj inundojn, kaj povas helpi komunumojn en planado de kriz- kaj katastrofhelpo. La nova laboratorio ankaŭ povas faciligi kaj pli efika por esploristoj kalibri saĝtelefonajn ekranojn, same kiel televidajn kaj komputilajn ekranojn.

Ĝusta distanco
Por kalibri la fotometron de la kliento, sciencistoj ĉe NIST uzas larĝbendajn lumfontojn por lumigi detektilojn, kiuj estas esence blanka lumo kun multoblaj ondolongoj (koloroj), kaj ĝia brileco estas tre klara ĉar mezuradoj estas faritaj per NIST-normaj fotometroj. Male al laseroj, ĉi tiu speco de blanka lumo estas nekohera, kio signifas, ke ĉiu lumo de malsamaj ondolongoj ne estas sinkronigita unu kun la alia. En ideala scenaro, por la plej preciza mezurado, esploristoj uzos agordeblajn laserojn por generi lumon kun kontroleblaj ondolongoj, tiel ke nur unu ondolongo de lumo estas surradiita sur la detektilo samtempe. La uzo de agordeblaj laseroj pliigas la signalo-bruo-proporcion de la mezurado.
Tamen, en la pasinteco, agordeblaj laseroj ne povus esti uzitaj por kalibrigi fotometrojn ĉar ununuraj ondolongaj laseroj influis sin en maniero kiel kiu aldonis malsamajn kvantojn de bruo al la signalo bazita sur la ondolongo uzita. Kiel parto de laboratorio-plibonigo, Zong kreis personecigitan fotometro-dezajnon kiu reduktas ĉi tiun bruon al nekonsiderinda nivelo. Tio ebligas uzi agordeblajn laserojn unuafoje por kalibri fotometrojn kun malgrandaj necertecoj. La kroma avantaĝo de la nova dezajno estas, ke ĝi faciligas purigi la luman ekipaĵon, ĉar la delikata aperturo nun estas protektita malantaŭ la sigelita vitra fenestro. Intencmezurado postulas precizan scion pri kiom longe la detektilo estas de la lumfonto.
Ĝis nun, kiel la plej multaj aliaj fotometriaj laboratorioj, La NIST-laboratorio ankoraŭ ne havas altprecizan metodon por mezuri ĉi tiun distancon. Ĉi tio estas parte ĉar la aperturo de la detektilo, tra kiu lumo estas kolektita, estas tro subtila por esti tuŝita de la mezura aparato. Ofta solvo estas ke esploristoj unue mezuru la lumigadon de la lumfonto kaj lumigu surfacon kun certa areo. Poste, uzu ĉi tiujn informojn por determini ĉi tiujn distancojn uzante la inversan kvadratan leĝon, kiu priskribas kiel la intenseco de lumfonto malpliiĝas eksponente kun kreskanta distanco. Ĉi tiu dupaŝa mezurado ne estas facile efektivigebla kaj enkondukas plian necertecon. Kun la nova sistemo, la teamo nun povas forlasi la inversan kvadratan metodon kaj rekte determini la distancon.
Ĉi tiu metodo uzas fotilon bazitan sur mikroskopo, kun mikroskopo sidanta sur la lumfontostadio kaj temigante la poziciosignojn sur la detektilstadio. La dua mikroskopo situas sur la detektila labortablo kaj temigas la poziciosignojn sur la lumfonta laborbenko. Determini la distancon ĝustigante la aperturon de la detektilo kaj la pozicion de la lumfonto al la fokuso de iliaj respektivaj mikroskopoj. Mikroskopoj estas tre sentemaj al malfokuso, kaj povas rekoni eĉ kelkajn mikrometrojn for. La nova distancmezurado ankaŭ ebligas al esploristoj mezuri la "veran intensecon" de LED-oj, kiu estas aparta nombro indikante, ke la kvanto de lumo elsendita de LED-oj estas sendependa de distanco.
Krom ĉi tiuj novaj funkcioj, NIST-sciencistoj ankaŭ aldonis kelkajn instrumentojn, kiel aparaton nomitan goniometro, kiu povas rotacii LED-lumojn por mezuri kiom da lumo estas elsendita laŭ malsamaj anguloj. En la venontaj monatoj, Miller kaj Zong esperas uzi spektrofotometron por nova servo: mezuri la ultraviola (UV) eligo de LED-oj. La eblaj uzoj de LED por generado de ultraviolaj radioj inkluzivas surradiadon de manĝaĵo por plilongigi ĝian breton, same kiel desinfekti akvon kaj medicinan ekipaĵon. Tradicie, komerca surradiado uzas la ultraviola lumon elsendita per hidrargaj vaporlampoj.