Hversu marga mælingarfræðinga þarf til að kvarða LED ljósaperu? Fyrir vísindamenn við National Institute of Standards and Technology (NIST) í Bandaríkjunum er þessi tala helmingur af því sem hún var fyrir nokkrum vikum. Í júní byrjaði NIST að veita hraðari, nákvæmari og vinnusparandi kvörðunarþjónustu til að meta birtustig LED ljósa og annarra ljósavara í föstu formi. Meðal viðskiptavina þessarar þjónustu eru LED ljósaframleiðendur og aðrar kvörðunarrannsóknarstofur. Til dæmis getur kvarðaður lampi tryggt að 60 watta jafngildi LED peran í skrifborðslampanum jafngildi sannarlega 60 vöttum, eða tryggt að flugmaðurinn í orrustuþotunni hafi viðeigandi flugbrautarlýsingu.

LED framleiðendur þurfa að tryggja að ljósin sem þeir framleiða séu sannarlega eins björt og þau eru hönnuð. Til að ná þessu skal kvarða þessa lampa með ljósmæli, sem er tæki sem getur mælt birtustig á öllum bylgjulengdum á meðan tekið er tillit til náttúrulegs næmis mannsaugans fyrir mismunandi litum. Í áratugi hefur ljósmyndarannsóknarstofa NIST uppfyllt kröfur iðnaðarins með því að veita LED birtustig og ljósmælinga kvörðunarþjónustu. Þessi þjónusta felst í því að mæla birtustig ljósdíóða viðskiptavinarins og annarra fasta ljósa, auk þess að kvarða eigin ljósmæli viðskiptavinarins. Hingað til hefur NIST rannsóknarstofan verið að mæla birtustig peru með tiltölulega lítilli óvissu, með skekkju á milli 0,5% og 1,0%, sem er sambærilegt við almenna kvörðunarþjónustu.
Nú, þökk sé endurbótum á rannsóknarstofunni, hefur NIST teymið þrefaldað þessa óvissu í 0,2% eða lægri. Þetta afrek gerir nýja LED birtustig og ljósmæla kvörðunarþjónustu að einni bestu í heiminum. Vísindamenn hafa einnig stytt kvörðunartímann verulega. Í gömlum kerfum myndi það taka næstum heilan dag að framkvæma kvörðun fyrir viðskiptavini. Rannsóknarmaður NIST, Cameron Miller, sagði að megnið af vinnunni sé notað til að setja upp hverja mælingu, skipta um ljósgjafa eða skynjara, athuga fjarlægðina á milli þeirra tveggja handvirkt og síðan endurstilla búnaðinn fyrir næstu mælingu.
En nú samanstendur rannsóknarstofan af tveimur sjálfvirkum búnaðartöflum, annarri fyrir ljósgjafann og hinn fyrir skynjarann. Borðið hreyfist á brautarkerfinu og setur skynjarann ​​hvar sem er frá 0 til 5 metra fjarlægð frá ljósinu. Fjarlægðinni er hægt að stjórna innan við 50 hluta á milljón úr einum metra (míkrómetra), sem er um það bil helmingur af breidd mannshárs. Zong og Miller geta forritað töflur þannig að þær hreyfast miðað við hvort annað án þess að þurfa stöðugt mannleg afskipti. Það tók einn dag áður en nú er hægt að klára það á nokkrum klukkustundum. Það þarf ekki lengur að skipta um neinn búnað, allt er hér og hægt að nota hvenær sem er, sem gefur rannsakendum mikið frelsi til að gera marga hluti á sama tíma því það er algjörlega sjálfvirkt.
Þú getur snúið aftur á skrifstofuna til að vinna aðra vinnu á meðan hún er í gangi. NIST vísindamenn spá því að viðskiptavinahópurinn muni stækka þar sem rannsóknarstofan hefur bætt við nokkrum viðbótareiginleikum. Til dæmis getur nýja tækið kvarðað ofurrófsmyndavélar, sem mæla mun meiri ljósbylgjulengd en dæmigerðar myndavélar sem ná venjulega aðeins þrjá til fjóra liti. Allt frá læknisfræðilegum myndgreiningum til að greina gervihnattamyndir af jörðinni, ofurrófsmyndavélar verða sífellt vinsælli. Upplýsingarnar frá geimmyndavélum um veður og gróður jarðarinnar gera vísindamönnum kleift að spá fyrir um hungursneyð og flóð og geta aðstoðað samfélög við að skipuleggja neyðar- og hamfarahjálp. Nýja rannsóknarstofan getur einnig gert það auðveldara og skilvirkara fyrir vísindamenn að kvarða snjallsímaskjái, sem og sjónvarps- og tölvuskjái.

Rétt fjarlægð
Til að kvarða ljósmæli viðskiptavinarins nota vísindamenn hjá NIST breiðbandsljósgjafa til að lýsa upp skynjara, sem eru í meginatriðum hvítt ljós með mörgum bylgjulengdum (litum), og birta þess er mjög skýr vegna þess að mælingar eru gerðar með NIST stöðluðum ljósmælum. Ólíkt leysigeislum er þessi tegund af hvítu ljósi ósamhengi, sem þýðir að allt ljós af mismunandi bylgjulengdum er ekki samstillt hvert við annað. Í ákjósanlegri atburðarás, fyrir nákvæmustu mælingar, munu vísindamenn nota stillanleg leysir til að mynda ljós með stýranlegum bylgjulengdum, þannig að aðeins ein bylgjulengd ljóss er geislað á skynjarann ​​í einu. Notkun stillanlegra leysira eykur merki-til-suð hlutfall mælinga.
Hins vegar áður fyrr var ekki hægt að nota stillanlega leysira til að kvarða ljósmæla vegna þess að leysir með einbylgjulengd trufluðu sjálfa sig á þann hátt að það bætti mismunandi hávaða við merkið miðað við bylgjulengdina sem notuð var. Sem hluti af endurbótum á rannsóknarstofu hefur Zong búið til sérsniðna ljósmælahönnun sem dregur úr þessum hávaða niður í hverfandi magn. Þetta gerir það mögulegt að nota stillanleg leysir í fyrsta skipti til að kvarða ljósmæla með litlum óvissu. Aukaávinningurinn við nýju hönnunina er að hún gerir ljósabúnaðinn auðveldari í þrifum, þar sem hið stórkostlega ljósop er nú varið á bak við lokaða glergluggann. Styrkleikamæling krefst nákvæmrar vitneskju um hversu langt skynjarinn er frá ljósgjafanum.
Hingað til, eins og flestar aðrar ljósmælingarrannsóknarstofur, hefur NIST rannsóknarstofan ekki ennþá mikla nákvæmni aðferð til að mæla þessa fjarlægð. Þetta er að hluta til vegna þess að ljósop skynjarans, sem ljós er safnað í gegnum, er of lúmskt til að mælitækið snerti það. Algeng lausn er að vísindamenn mæli fyrst birtustig ljósgjafans og lýsi upp yfirborð með ákveðnu svæði. Næst skaltu nota þessar upplýsingar til að ákvarða þessar fjarlægðir með því að nota öfugt ferningslögmálið, sem lýsir því hvernig styrkleiki ljósgjafa minnkar veldisvísis með aukinni fjarlægð. Þessi tveggja þrepa mæling er ekki auðveld í framkvæmd og leiðir til aukinnar óvissu. Með nýja kerfinu getur teymið nú yfirgefið öfuga ferningsaðferðina og ákvarðað fjarlægðina beint.
Þessi aðferð notar myndavél sem byggir á smásjá, þar sem smásjá situr á ljósgjafastigi og einbeitir sér að stöðumerkjum á skynjarastigi. Önnur smásjáin er staðsett á skynjaravinnubekknum og einbeitir sér að stöðumerkjum á ljósgjafavinnubekknum. Ákvarðu fjarlægðina með því að stilla ljósop skynjarans og stöðu ljósgjafans að fókus viðkomandi smásjár. Smásjár eru mjög viðkvæmar fyrir fókusleysi og þekkja jafnvel nokkra míkrómetra í burtu. Nýja fjarlægðarmælingin gerir vísindamönnum einnig kleift að mæla „raunna styrkleika“ ljósdíóða, sem er sérstök tala sem gefur til kynna að ljósmagnið sem ljósdíóða gefur frá sér sé óháð fjarlægð.
Til viðbótar við þessa nýju eiginleika hafa NIST vísindamenn einnig bætt við nokkrum tækjum, svo sem tæki sem kallast goniometer sem getur snúið LED ljósum til að mæla hversu mikið ljós er gefið frá sér við mismunandi sjónarhorn. Á næstu mánuðum vonast Miller og Zong til að nota litrófsmæli fyrir nýja þjónustu: að mæla útfjólubláa (UV) framleiðsla LED. Hugsanleg notkun LED til að búa til útfjólubláa geisla felur í sér að geisla mat til að lengja geymsluþol þess, auk sótthreinsunar á vatni og lækningatækjum. Hefð er fyrir því að geislun í atvinnuskyni notar útfjólubláa ljósið sem gefur frá sér kvikasilfursgufulampa.