Wéi vill Moosswëssenschaftler si gebraucht fir eng LED Glühbir kalibréieren? Fir Fuerscher um National Institute of Standards and Technology (NIST) an den USA ass dës Zuel d'Halschent vun deem wat et virun e puer Wochen war. Am Juni huet NIST ugefaang méi séier, méi präzis an Aarbechtsspuerend Kalibrierungsservicer ze liwweren fir d'Hellegkeet vun LED Luuchten an aner Solid-State Beliichtungsprodukter ze evaluéieren. D'Clientë vun dësem Service enthalen LED-Liichthersteller an aner Kalibratiounslaboratoiren. Zum Beispill kann eng kalibréiert Lampe suergen datt d'60 Watt gläichwäerteg LED Glühbir an der Schreiflampe wierklech gläichwäerteg mat 60 Watt ass, oder suergen datt de Pilot am Kämpferjet adequat Bunnebeleuchtung huet.

LED Hiersteller mussen dofir suergen datt d'Luuchten déi se fabrizéieren wierklech sou hell sinn wéi se entworf sinn. Fir dëst z'erreechen, kalibréiert dës Luuchte mat engem Photometer, deen e Tool ass, deen d'Hellegkeet op all Wellelängt moosse kann, während d'natierlech Empfindlechkeet vum mënschlechen Auge fir verschidde Faarwen berücksichtegt gëtt. Zënter Joerzéngten huet NIST's photometrescht Laboratoire d'Industriefuerderunge begéint andeems se LED Hellegkeet a photometresch Kalibrierungsservicer ubidden. Dëse Service beinhalt d'Messung vun der Hellegkeet vun der LED vum Client an aner Solid-State Luuchten, souwéi d'Kalibrierung vum eegene Photometer vum Client. Bis elo huet den NIST Laboratoire d'Glühbirnehellegkeet mat relativ gerénger Onsécherheet gemooss, mat engem Feeler tëscht 0.5% an 1.0%, wat mat Mainstream Kalibrierungsservicer vergläichbar ass.
Elo, dank der Renovatioun vum Laboratoire, huet d'NIST Team dës Onsécherheeten op 0,2% oder manner verdräifacht. Dës Erreeche mécht den neie LED Hellegkeet a Photometer Kalibrierungsservice zu engem vun de beschten op der Welt. Wëssenschaftler hunn och d'Kalibrierungszäit wesentlech verkierzt. An ale Systemer, eng Eechung fir Clienten ausféieren géif bal e ganzen Dag huelen. NIST Fuerscher Cameron Miller sot datt déi meescht Aarbecht benotzt gëtt fir all Messung opzestellen, Liichtquellen oder Detektoren ze ersetzen, d'Distanz tëscht deenen zwee manuell ze kontrolléieren an dann d'Ausrüstung fir déi nächst Messung nei ze konfiguréieren.
Awer elo besteet de Laboratoire aus zwee automateschen Ausrüstungstabellen, eng fir d'Liichtquell an déi aner fir den Detektor. Den Dësch bewegt sech op der Streck System a setzt den Detektor iwwerall vun 0 bis 5 Meter vun der Luucht ewech. D'Distanz kann bannent 50 Deeler pro Millioun vun engem Meter (Mikrometer) kontrolléiert ginn, wat ongeféier d'Halschent vun der Breet vu mënschlechen Hoer ass. Zong a Miller kënnen Dëscher programméiere fir relativ zueneen ze bewegen ouni de Besoin fir kontinuéierlech mënschlech Interventioun. Et huet fréier en Dag gedauert, awer elo kann et bannent e puer Stonnen ofgeschloss ginn. Et brauch net méi Ausrüstung ze ersetzen, alles ass hei a kann zu all Moment benotzt ginn, wat de Fuerscher vill Fräiheet gëtt fir vill Saache gläichzäiteg ze maachen, well et komplett automatiséiert ass.
Dir kënnt zréck op de Büro fir aner Aarbecht ze maachen während et leeft. NIST Fuerscher virauszesoen datt d'Clientsbasis erweidert wéi de Laboratoire e puer zousätzlech Funktiounen bäigefüügt huet. Zum Beispill kann den neien Apparat hyperspektral Kameraen kalibréieren, déi vill méi Liichtwellelängt moossen wéi typesch Kameraen déi typesch nëmmen dräi bis véier Faarwen erfaassen. Vun der medizinescher Imaging bis zur Analyse vun Satellitebiller vun der Äerd, hyperspektral Kameraen ginn ëmmer méi populär. D'Informatioun zur Verfügung gestallt vu Weltraumbaséierten hyperspektralen Kameraen iwwer d'Äerdwieder a Vegetatioun erméiglecht d'Wëssenschaftler Hongersnout an Iwwerschwemmungen virauszesoen, a kënne Gemeinschaften hëllefen bei der Planung vun Nout- a Katastrophenhëllef. Den neie Laboratoire kann et och méi einfach a méi effizient fir Fuerscher maachen fir Smartphone-Displays, souwéi Fernseh- a Computer-Displays ze kalibréieren.

Korrekt Distanz
Fir de Photometer vum Client ze kalibréieren, benotzen d'Wëssenschaftler bei NIST Breetbandliichtquellen fir Detektoren ze beliichten, déi wesentlech wäiss Liicht mat multiple Wellelängten (Faarwen) sinn, a seng Hellegkeet ass ganz kloer well Miessunge mat NIST Standard Photometer gemaach ginn. Am Géigesaz zu Laser ass dës Zort vu wäissem Liicht inkohärent, dat heescht datt all Liicht vu verschiddene Wellelängten net matenee synchroniséiert ass. An engem ideale Szenario, fir déi genee Miessung, wäerten d'Fuerscher tunable Laser benotze fir Liicht mat kontrolléierbare Wellelängten ze generéieren, sou datt nëmmen eng Wellelängt vum Liicht gläichzäiteg um Detektor bestraalt gëtt. D'Benotzung vun tunable Laser erhéicht d'Signal-to-Geräusch Verhältnis vun der Messung.
Wéi och ëmmer, an der Vergaangenheet konnten tunable Laser net benotzt ginn fir Photometer ze kalibréieren, well eenzel Wellelängtelaser sech selwer gestéiert hunn op eng Manéier déi verschidde Quantitéite vu Kaméidi un d'Signal bäigefüügt hunn op Basis vun der benotzte Wellelängt. Als Deel vun der Laboverbesserung huet Zong e personaliséierte Photometer-Design erstallt, deen dëse Kaméidi op e vernoléissegen Niveau reduzéiert. Dëst mécht et méiglech tunable Laser fir d'éischte Kéier ze benotzen photometers mat kleng Onsécherheeten calibréiert. Den zousätzleche Virdeel vum neien Design ass datt et d'Beliichtungsausrüstung méi einfach ze botzen mécht, well déi exquisite Ouverture elo hannert der versiegelt Glasfenster geschützt ass. Intensitéitmiessung erfuerdert genee Wëssen iwwer wéi wäit den Detektor vun der Liichtquell ass.
Bis elo, wéi déi meescht aner Photometrielaboratoiren, huet den NIST Laboratoire nach keng héich Präzisiounsmethod fir dës Distanz ze moossen. Dëst ass deelweis well d'Ouverture vum Detektor, duerch deen d'Liicht gesammelt gëtt, ze subtil ass fir vum Miessapparat beréiert ze ginn. Eng gemeinsam Léisung ass fir d'Fuerscher fir d'éischt d'Beliichtung vun der Liichtquell ze moossen an eng Uewerfläch mat engem bestëmmte Beräich ze beliichten. Als nächst benotzt dës Informatioun fir dës Distanzen ze bestëmmen mat dem inverse Quadratgesetz, wat beschreift wéi d'Intensitéit vun enger Liichtquell exponentiell mat der Erhéijung vun der Distanz erofgeet. Dës zwee-Schrëtt Messung ass net einfach ze implementéieren a féiert zousätzlech Onsécherheet. Mam neie System kann d'Team elo d'inverse Quadratmethod opginn an d'Distanz direkt bestëmmen.
Dës Method benotzt eng Mikroskopbaséiert Kamera, mat engem Mikroskop deen op der Liichtquellebühn sëtzt a sech op d'Positiounsmarker op der Detektorbühn fokusséiert. Déi zweet Mikroskop läit op der Detektor Workbench a konzentréiert sech op d'Positiounsmarker op der Liichtquell Workbench. Bestëmmt d'Distanz andeems d'Ouverture vum Detektor an d'Positioun vun der Liichtquell un de Fokus vun hire jeweilege Mikroskopen ugepasst gëtt. Mikroskope si ganz empfindlech fir defokusséieren, a kënnen och e puer Mikrometer ewech erkennen. Déi nei Distanzmessung erlaabt d'Fuerscher och déi "richteg Intensitéit" vun LEDs ze moossen, wat eng separat Zuel ass, déi beweist datt d'Quantitéit u Liicht, déi vun LEDs emittéiert gëtt, onofhängeg vun der Distanz ass.
Zousätzlech zu dësen neie Fonctiounen hunn NIST Wëssenschaftler och e puer Instrumenter bäigefüügt, sou wéi en Apparat genannt Goniometer deen LED Luuchten rotéiere kann fir ze moossen wéi vill Liicht a verschiddene Winkelen emittéiert gëtt. An de kommende Méint hoffen de Miller an den Zong e Spektrofotometer fir en neie Service ze benotzen: d'Messung vum ultraviolet (UV) Output vun LEDs. Déi potenziell Notzunge vu LED fir ultraviolet Strahlen ze generéieren enthalen d'Bestrahlung vu Liewensmëttel fir seng Haltbarkeet ze verlängeren, souwéi d'Desinfektioun vu Waasser a medizinescht Ausrüstung. Traditionell benotzt kommerziell Bestrahlung dat ultraviolet Liicht dat vu Quecksëlwerdamplampen emittéiert gëtt.