LED lampasını kalibrləmək üçün neçə ölçmə alimi lazımdır? ABŞ-ın Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) tədqiqatçıları üçün bu rəqəm bir neçə həftə əvvəlkinin yarısıdır. İyun ayında NIST LED işıqlarının və digər bərk cisim işıqlandırma məhsullarının parlaqlığını qiymətləndirmək üçün daha sürətli, daha dəqiq və əməyə qənaət edən kalibrləmə xidmətləri təqdim etməyə başladı. Bu xidmətin müştəriləri arasında LED işıq istehsalçıları və digər kalibrləmə laboratoriyaları var. Məsələn, kalibrlənmiş lampa stolüstü lampadakı 60 vatt ekvivalent LED lampanın həqiqətən 60 vata bərabər olmasını və ya döyüş təyyarəsindəki pilotun uçuş-enmə zolağının müvafiq işıqlandırmasına malik olmasını təmin edə bilər.

LED istehsalçıları istehsal etdikləri işıqların həqiqətən dizayn edildiyi qədər parlaq olmasını təmin etməlidirlər. Buna nail olmaq üçün insan gözünün müxtəlif rənglərə təbii həssaslığını nəzərə alaraq bütün dalğa uzunluqlarında parlaqlığı ölçə bilən bir alət olan fotometr ilə bu lampaları kalibrləyin. Onilliklər ərzində NIST-in fotometrik laboratoriyası LED parlaqlığı və fotometrik kalibrləmə xidmətləri göstərməklə sənaye tələblərinə cavab verir. Bu xidmət müştərinin LED və digər bərk cisim işıqlarının parlaqlığının ölçülməsini, həmçinin müştərinin öz fotometrinin kalibrlənməsini nəzərdə tutur. İndiyədək NIST laboratoriyası lampanın parlaqlığını nisbətən aşağı qeyri-müəyyənliklə, 0,5% ilə 1,0% arasında xəta ilə ölçürdü ki, bu da əsas kalibrləmə xidmətləri ilə müqayisə edilə bilər.
İndi laboratoriyanın təmiri sayəsində NIST komandası bu qeyri-müəyyənlikləri üç dəfə artıraraq 0,2% və ya daha aşağı səviyyəyə çatdırdı. Bu nailiyyət yeni LED parlaqlığı və fotometrin kalibrləmə xidmətini dünyanın ən yaxşılarından birinə çevirir. Alimlər həmçinin kalibrləmə müddətini də xeyli qısaldıblar. Köhnə sistemlərdə müştərilər üçün kalibrləmə demək olar ki, bütün gün çəkərdi. NIST tədqiqatçısı Cameron Miller, işin çoxunun hər bir ölçmə qurmaq, işıq mənbələrini və ya detektorları dəyişdirmək, ikisi arasındakı məsafəni əl ilə yoxlamaq və sonra növbəti ölçmə üçün avadanlıqları yenidən konfiqurasiya etmək üçün istifadə edildiyini bildirdi.
Amma indi laboratoriya biri işıq mənbəyi, digəri isə detektor üçün nəzərdə tutulmuş iki avtomatlaşdırılmış avadanlıq masasından ibarətdir. Cədvəl trek sistemində hərəkət edir və detektoru işıqdan 0-5 metr məsafədə istənilən yerə qoyur. Məsafə insan saçının eninin təxminən yarısı olan bir metrin (mikrometr) milyonda 50 hissəsi daxilində idarə oluna bilər. Zong və Miller davamlı insan müdaxiləsinə ehtiyac olmadan cədvəlləri bir-birinə nisbətən hərəkət etdirmək üçün proqramlaşdıra bilirlər. Əvvəllər bir gün çəkirdi, indi isə bir neçə saat ərzində tamamlamaq olar. Artıq heç bir avadanlığın dəyişdirilməsinə ehtiyac yoxdur, hər şey buradadır və istənilən vaxt istifadə oluna bilər, tədqiqatçılara tam avtomatlaşdırıldığı üçün eyni vaxtda bir çox işi görmək üçün çoxlu sərbəstlik verir.
Ofis işləyərkən başqa işləri görmək üçün ofisə qayıda bilərsiniz. NIST tədqiqatçıları laboratoriyaya bir neçə əlavə funksiya əlavə etdiyi üçün müştəri bazasının genişlənəcəyini proqnozlaşdırırlar. Məsələn, yeni cihaz adətən yalnız üç-dörd rəng çəkən tipik kameralardan daha çox işıq dalğa uzunluğunu ölçən hiperspektral kameraları kalibrləyə bilir. Tibbi təsvirlərdən tutmuş Yerin peyk şəkillərinin təhlilinə qədər hiperspektral kameralar getdikcə populyarlaşır. Kosmosa əsaslanan hiperspektral kameralar tərəfindən Yerin havası və bitki örtüyü haqqında verilən məlumatlar elm adamlarına aclıq və daşqınları proqnozlaşdırmağa imkan verir və icmalara fövqəladə hallar və fəlakətlərin aradan qaldırılması planlarında kömək edə bilər. Yeni laboratoriya həm də tədqiqatçılar üçün smartfon displeylərini, həmçinin televizor və kompüter displeyini kalibrləməyi asan və səmərəli edə bilər.

Düzgün məsafə
Müştərinin fotometrini kalibrləmək üçün NIST-in alimləri detektorları işıqlandırmaq üçün genişzolaqlı işıq mənbələrindən istifadə edirlər ki, bunlar əslində çoxlu dalğa uzunluğuna (rənglərə) malik ağ işıqdır və onun parlaqlığı çox aydındır, çünki ölçmələr NIST standart fotometrlərindən istifadə etməklə aparılır. Lazerlərdən fərqli olaraq, bu tip ağ işıq qeyri-koherentdir, yəni müxtəlif dalğa uzunluqlu bütün işıqlar bir-biri ilə sinxronlaşdırılmır. İdeal bir ssenaridə, ən dəqiq ölçmə üçün tədqiqatçılar tənzimlənə bilən lazerlərdən istifadə edərək idarə olunan dalğa uzunluqları ilə işıq yaradacaqlar ki, eyni anda detektorda yalnız bir dalğa uzunluğunda işıq şüalansın. Tənzimlənən lazerlərin istifadəsi ölçmənin siqnal-küy nisbətini artırır.
Bununla belə, keçmişdə tənzimlənə bilən lazerlər fotometrlərin kalibrlənməsi üçün istifadə oluna bilməzdi, çünki tək dalğa uzunluqlu lazerlər istifadə olunan dalğa uzunluğuna əsasən siqnala müxtəlif miqdarda səs-küy əlavə edən şəkildə özlərinə müdaxilə edirdilər. Laboratoriyanın təkmilləşdirilməsinin bir hissəsi olaraq, Zong bu səs-küyü cüzi səviyyəyə endirən fərdi fotometr dizaynı yaratmışdır. Bu, kiçik qeyri-müəyyənliklərlə fotometrlərin kalibrlənməsi üçün ilk dəfə tənzimlənən lazerlərdən istifadə etməyə imkan verir. Yeni dizaynın əlavə üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, işıqlandırma avadanlığının təmizlənməsini asanlaşdırır, çünki nəfis apertura indi möhürlənmiş şüşə pəncərənin arxasında qorunur. İntensivliyin ölçülməsi detektorun işıq mənbəyindən nə qədər uzaq olduğu barədə dəqiq məlumat tələb edir.
İndiyə qədər, əksər digər fotometriya laboratoriyaları kimi, NIST laboratoriyasında hələ bu məsafəni ölçmək üçün yüksək dəqiqlikli üsul yoxdur. Bu qismən ona görədir ki, işığın toplandığı detektorun diyaframı ölçmə cihazı tərəfindən toxunulmayacaq qədər incədir. Ümumi bir həll, tədqiqatçılar üçün əvvəlcə işıq mənbəyinin işıqlandırmasını ölçmək və müəyyən bir sahə ilə bir səthi işıqlandırmaqdır. Sonra, işıq mənbəyinin intensivliyinin artan məsafə ilə eksponent olaraq necə azaldığını təsvir edən tərs kvadrat qanunundan istifadə edərək bu məsafələri müəyyən etmək üçün bu məlumatdan istifadə edin. Bu iki addımlı ölçmənin həyata keçirilməsi asan deyil və əlavə qeyri-müəyyənlik yaradır. Yeni sistemlə komanda artıq tərs kvadrat metodundan imtina edərək məsafəni birbaşa təyin edə bilər.
Bu üsul mikroskop əsaslı kameradan istifadə edir, mikroskop işıq mənbəyi səhnəsində oturur və detektor mərhələsindəki mövqe markerlərinə fokuslanır. İkinci mikroskop detektorun iş dəzgahında yerləşir və işıq mənbəyinin iş dəzgahındakı mövqe markerlərinə fokuslanır. Detektorun diafraqmasını və işıq mənbəyinin mövqeyini müvafiq mikroskopların fokusuna uyğunlaşdırmaqla məsafəni müəyyənləşdirin. Mikroskoplar fokuslanmaya çox həssasdırlar və hətta bir neçə mikrometr məsafəni də tanıya bilirlər. Yeni məsafənin ölçülməsi tədqiqatçılara LED-lərin “əsl intensivliyini” ölçməyə imkan verir ki, bu da LED-lərin buraxdığı işığın miqdarının məsafədən asılı olmadığını göstərən ayrıca rəqəmdir.
Bu yeni xüsusiyyətlərə əlavə olaraq, NIST alimləri müxtəlif bucaqlarda nə qədər işığın yayıldığını ölçmək üçün LED işıqlarını döndərə bilən qoniometr adlı cihaz kimi bəzi alətləri də əlavə ediblər. Önümüzdəki aylarda Miller və Zonq yeni bir xidmət üçün spektrofotometrdən istifadə etməyə ümid edirlər: LED-lərin ultrabənövşəyi (UV) çıxışını ölçmək. Ultrabənövşəyi şüalar yaratmaq üçün LED-dən potensial istifadələrə qidanın raf ömrünü uzatmaq üçün şüalanma, həmçinin suyun və tibbi avadanlıqların dezinfeksiya edilməsi daxildir. Ənənəvi olaraq, kommersiya şüalanması civə buxar lampaları tərəfindən yayılan ultrabənövşəyi şüalardan istifadə edir.