რამდენი საზომი მეცნიერია საჭირო LED ნათურის დასაკალიბრებლად? შეერთებული შტატების სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის (NIST) მკვლევრებისთვის ეს რიცხვი არის რამდენიმე კვირის წინ არსებულის ნახევარი. ივნისში NIST-მა დაიწყო უფრო სწრაფი, ზუსტი და შრომატევადი კალიბრაციის სერვისების მიწოდება LED განათების და სხვა მყარი მდგომარეობის განათების პროდუქტების სიკაშკაშის შესაფასებლად. ამ სერვისის მომხმარებლები არიან LED განათების მწარმოებლები და სხვა კალიბრაციის ლაბორატორიები. მაგალითად, კალიბრირებულ ნათურას შეუძლია უზრუნველყოს, რომ მაგიდის ნათურაში 60 ვატიანი LED ნათურა ნამდვილად უდრის 60 ვატს, ან უზრუნველყოს, რომ მოიერიშე თვითმფრინავის პილოტს აქვს შესაბამისი განათება.

LED მწარმოებლებმა უნდა უზრუნველყონ, რომ მათ მიერ წარმოებული განათებები მართლაც ისეთივე კაშკაშა იყოს, როგორც ისინი შექმნილია. ამ მიზნის მისაღწევად, დაკალიბრეთ ეს ნათურები ფოტომეტრით, რომელიც არის ინსტრუმენტი, რომელსაც შეუძლია გაზომოს სიკაშკაშე ტალღის სიგრძეზე, ხოლო გაითვალისწინოს ადამიანის თვალის ბუნებრივი მგრძნობელობა სხვადასხვა ფერის მიმართ. ათწლეულების განმავლობაში, NIST-ის ფოტომეტრული ლაბორატორია აკმაყოფილებს ინდუსტრიის მოთხოვნებს LED სიკაშკაშისა და ფოტომეტრული კალიბრაციის სერვისებით. ეს სერვისი გულისხმობს მომხმარებლის LED და სხვა მყარი ნათურების სიკაშკაშის გაზომვას, ასევე მომხმარებლის საკუთარი ფოტომეტრის დაკალიბრებას. ამ დრომდე NIST ლაბორატორია ზომავს ნათურის სიკაშკაშეს შედარებით დაბალი გაურკვევლობით, შეცდომით 0.5%-დან 1.0%-მდე, რაც შედარებადია ძირითადი კალიბრაციის სერვისებთან.
ახლა, ლაბორატორიის განახლების წყალობით, NIST-ის გუნდმა გაასამმაგა ეს გაურკვევლობა 0.2%-მდე ან უფრო დაბალი. ეს მიღწევა ხდის LED სიკაშკაშის და ფოტომეტრის კალიბრაციის ახალ სერვისს მსოფლიოში ერთ-ერთ საუკეთესოდ. მეცნიერებმა ასევე მნიშვნელოვნად შეამცირეს კალიბრაციის დრო. ძველ სისტემებში კლიენტებისთვის კალიბრაციის შესრულებას თითქმის მთელი დღე დასჭირდებოდა. NIST-ის მკვლევარმა კამერონ მილერმა განაცხადა, რომ სამუშაოს უმეტესი ნაწილი გამოიყენება თითოეული გაზომვის დასაყენებლად, სინათლის წყაროების ან დეტექტორების შესაცვლელად, მათ შორის მანძილის ხელით შესამოწმებლად და შემდეგ აღჭურვილობის ხელახლა კონფიგურაციისთვის შემდეგი გაზომვისთვის.
მაგრამ ახლა, ლაბორატორია შედგება ორი ავტომატური აღჭურვილობის მაგიდისგან, ერთი სინათლის წყაროსთვის და მეორე დეტექტორისთვის. მაგიდა მოძრაობს ტრასის სისტემაზე და ათავსებს დეტექტორს სინათლისგან 0-დან 5 მეტრამდე დაშორებით. მანძილის გაკონტროლება შესაძლებელია 50 ნაწილად მილიონზე ერთი მეტრის ფარგლებში (მიკრომეტრი), რაც ადამიანის თმის სიგანის დაახლოებით ნახევარია. ზონგს და მილერს შეუძლიათ დაპროგრამონ ცხრილები, რომ გადაადგილდნენ ერთმანეთთან შედარებით, ადამიანის უწყვეტი ჩარევის საჭიროების გარეშე. ადრე ერთი დღე სჭირდებოდა, ახლა კი რამდენიმე საათში შეიძლება დასრულდეს. აღარ სჭირდება რაიმე აღჭურვილობის გამოცვლა, ყველაფერი აქ არის და მისი გამოყენება ნებისმიერ დროს შეიძლება, რაც მკვლევარებს დიდ თავისუფლებას აძლევს, გააკეთონ ბევრი რამ ერთდროულად, რადგან ის სრულიად ავტომატიზირებულია.
თქვენ შეგიძლიათ დაბრუნდეთ ოფისში სხვა სამუშაოს შესასრულებლად, სანამ ის მუშაობს. NIST-ის მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ მომხმარებელთა ბაზა გაფართოვდება, რადგან ლაბორატორიას დაემატა რამდენიმე დამატებითი ფუნქცია. მაგალითად, ახალ მოწყობილობას შეუძლია ჰიპერსპექტრული კამერების დაკალიბრება, რომელიც ზომავს გაცილებით მეტ სინათლის ტალღის სიგრძეს, ვიდრე ტიპიური კამერები, რომლებიც, ჩვეულებრივ, მხოლოდ სამიდან ოთხ ფერს იღებენ. სამედიცინო გამოსახულებიდან დაწყებული დედამიწის თანამგზავრული სურათების ანალიზამდე, ჰიპერსპექტრული კამერები სულ უფრო პოპულარული ხდება. კოსმოსური ჰიპერსპექტრული კამერების მიერ მოწოდებული ინფორმაცია დედამიწის ამინდისა და მცენარეულობის შესახებ მეცნიერებს საშუალებას აძლევს იწინასწარმეტყველონ შიმშილი და წყალდიდობა და დაეხმაროს თემებს საგანგებო და კატასტროფების დახმარების დაგეგმვაში. ახალ ლაბორატორიას ასევე შეუძლია მკვლევარებს გაუადვილოს და უფრო ეფექტურს გაუადვილოს სმარტფონის დისპლეის, ასევე ტელევიზორისა და კომპიუტერის ჩვენების დაკალიბრება.

სწორი მანძილი
მომხმარებლის ფოტომეტრის დასაკალიბრებლად, NIST-ის მეცნიერები იყენებენ ფართოზოლოვანი სინათლის წყაროებს დეტექტორების გასანათებლად, რომლებიც არსებითად არის თეთრი შუქი მრავალი ტალღის სიგრძით (ფერებით) და მისი სიკაშკაშე ძალიან ნათელია, რადგან გაზომვები ხდება NIST სტანდარტული ფოტომეტრების გამოყენებით. ლაზერებისგან განსხვავებით, ამ ტიპის თეთრი შუქი არათანმიმდევრულია, რაც ნიშნავს, რომ სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ყველა სინათლე არ არის სინქრონიზებული ერთმანეთთან. იდეალურ სცენარში, ყველაზე ზუსტი გაზომვისთვის, მკვლევარები გამოიყენებენ რეგულირებად ლაზერებს კონტროლირებადი ტალღის სიგრძის სინათლის გენერირებისთვის, ასე რომ დეტექტორზე ერთდროულად მხოლოდ ერთი ტალღის სიგრძის შუქი დასხივდება. რეგულირებადი ლაზერების გამოყენება ზრდის გაზომვის სიგნალისა და ხმაურის თანაფარდობას.
თუმცა, წარსულში, რეგულირებადი ლაზერები არ შეიძლებოდა გამოეყენებინათ ფოტომეტრების დასაკალიბრებლად, რადგან ერთი ტალღის სიგრძის ლაზერები ერეოდნენ საკუთარ თავს ისე, რომ ამატებდნენ სხვადასხვა რაოდენობის ხმაურს სიგნალს გამოყენებული ტალღის სიგრძის მიხედვით. როგორც ლაბორატორიული გაუმჯობესების ნაწილი, Zong-მა შექმნა მორგებული ფოტომეტრის დიზაინი, რომელიც ამცირებს ამ ხმაურს უმნიშვნელო დონემდე. ეს შესაძლებელს ხდის რეგულირებადი ლაზერების პირველად გამოყენებას ფოტომეტრების დაკალიბრებისთვის მცირე გაურკვევლობებით. ახალი დიზაინის დამატებითი უპირატესობა ის არის, რომ ის აადვილებს განათების აღჭურვილობის გაწმენდას, რადგან დახვეწილი დიაფრაგმა ახლა დაცულია დალუქული მინის ფანჯრის მიღმა. ინტენსივობის გაზომვა მოითხოვს ზუსტ ცოდნას იმის შესახებ, თუ რამდენად დაშორებულია დეტექტორი სინათლის წყაროდან.
ამ დრომდე, ისევე როგორც სხვა ფოტომეტრიის ლაბორატორიების უმეტესობას, NIST ლაბორატორიას ჯერ არ აქვს ამ მანძილის გაზომვის მაღალი სიზუსტის მეთოდი. ეს ნაწილობრივ იმიტომ ხდება, რომ დეტექტორის დიაფრაგმა, რომლის მეშვეობითაც გროვდება სინათლე, ძალიან დახვეწილია საზომი მოწყობილობის მიერ შეხებისთვის. საერთო გამოსავალია, რომ მკვლევარებმა ჯერ გაზომონ სინათლის წყაროს განათება და გაანათონ ზედაპირი გარკვეული ფართობით. შემდეგი, გამოიყენეთ ეს ინფორმაცია ამ მანძილების დასადგენად ინვერსიული კვადრატის კანონის გამოყენებით, რომელიც აღწერს, თუ როგორ მცირდება სინათლის წყაროს ინტენსივობა ექსპონენციალურად მანძილის მატებასთან ერთად. ეს ორეტაპიანი გაზომვა ადვილი არ არის განსახორციელებელი და დამატებით გაურკვევლობას იწვევს. ახალი სისტემით, გუნდს ახლა შეუძლია უარი თქვას შებრუნებული კვადრატის მეთოდზე და პირდაპირ განსაზღვროს მანძილი.
ეს მეთოდი იყენებს მიკროსკოპზე დაფუძნებულ კამერას, მიკროსკოპით, რომელიც ზის სინათლის წყაროს სცენაზე და ფოკუსირებულია პოზიციის მარკერებზე დეტექტორის სტადიაზე. მეორე მიკროსკოპი მდებარეობს დეტექტორის სამუშაო მაგიდაზე და ფოკუსირებულია პოზიციის მარკერებზე სინათლის წყაროს სამუშაო მაგიდაზე. განსაზღვრეთ მანძილი დეტექტორის დიაფრაგმის და სინათლის წყაროს პოზიციის რეგულირებით მათი შესაბამისი მიკროსკოპის ფოკუსზე. მიკროსკოპები ძალიან მგრძნობიარეა დეფოკუსის მიმართ და შეუძლიათ ამოიცნონ რამდენიმე მიკრომეტრის დაშორებაც კი. ახალი მანძილის გაზომვა ასევე საშუალებას აძლევს მკვლევარებს გაზომონ LED-ების "ნამდვილი ინტენსივობა", რაც ცალკე რიცხვია, რომელიც მიუთითებს იმაზე, რომ LED-ების მიერ გამოსხივებული სინათლის რაოდენობა დამოუკიდებელია მანძილისგან.
ამ ახალი ფუნქციების გარდა, NIST-ის მეცნიერებმა ასევე დაამატეს რამდენიმე ინსტრუმენტი, როგორიცაა მოწყობილობა სახელწოდებით გონიომეტრი, რომელსაც შეუძლია LED განათების როტაცია, რათა გაზომოს რამდენი შუქი გამოიყოფა სხვადასხვა კუთხით. უახლოეს თვეებში მილერი და ზონგი იმედოვნებენ, რომ გამოიყენებენ სპექტროფოტომეტრს ახალი სერვისისთვის: LED-ების ულტრაიისფერი (UV) გამოსავლის გაზომვა. LED-ის პოტენციური გამოყენება ულტრაიისფერი სხივების წარმოქმნისთვის მოიცავს საკვების დასხივებას მისი შენახვის ვადის გახანგრძლივების მიზნით, ასევე წყლისა და სამედიცინო აღჭურვილობის დეზინფექციას. ტრადიციულად, კომერციული დასხივება იყენებს ვერცხლისწყლის ორთქლის ნათურების მიერ გამოსხივებულ ულტრაიისფერ შუქს.