एक एलईडी लाइट बल्ब को कैलिब्रेट करने के लिए कितने माप वैज्ञानिकों की आवश्यकता होती है? संयुक्त राज्य अमेरिका में राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी) के शोधकर्ताओं के लिए, यह संख्या कुछ सप्ताह पहले की तुलना में आधी है। जून में, एनआईएसटी ने एलईडी रोशनी और अन्य ठोस-राज्य प्रकाश उत्पादों की चमक का मूल्यांकन करने के लिए तेज, अधिक सटीक और श्रम-बचत अंशांकन सेवाएं प्रदान करना शुरू कर दिया है। इस सेवा के ग्राहकों में एलईडी लाइट निर्माता और अन्य अंशांकन प्रयोगशालाएँ शामिल हैं। उदाहरण के लिए, एक कैलिब्रेटेड लैंप यह सुनिश्चित कर सकता है कि डेस्क लैंप में 60 वॉट के बराबर एलईडी बल्ब वास्तव में 60 वॉट के बराबर है, या यह सुनिश्चित कर सकता है कि फाइटर जेट में पायलट के पास उचित रनवे लाइटिंग हो।

एलईडी निर्माताओं को यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि उनके द्वारा निर्मित लाइटें वास्तव में उतनी ही चमकदार हों जितनी उन्हें डिज़ाइन की गई हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, इन लैंपों को एक फोटोमीटर के साथ कैलिब्रेट करें, जो एक ऐसा उपकरण है जो विभिन्न रंगों के प्रति मानव आंख की प्राकृतिक संवेदनशीलता को ध्यान में रखते हुए सभी तरंग दैर्ध्य पर चमक को माप सकता है। दशकों से, एनआईएसटी की फोटोमेट्रिक प्रयोगशाला एलईडी चमक और फोटोमेट्रिक अंशांकन सेवाएं प्रदान करके उद्योग की मांगों को पूरा कर रही है। इस सेवा में ग्राहक की एलईडी और अन्य सॉलिड-स्टेट लाइटों की चमक को मापना, साथ ही ग्राहक के स्वयं के फोटोमीटर को कैलिब्रेट करना शामिल है। अब तक, एनआईएसटी प्रयोगशाला 0.5% और 1.0% के बीच त्रुटि के साथ अपेक्षाकृत कम अनिश्चितता के साथ बल्ब की चमक को माप रही है, जो मुख्यधारा अंशांकन सेवाओं के बराबर है।
अब, प्रयोगशाला के नवीनीकरण के लिए धन्यवाद, एनआईएसटी टीम ने इन अनिश्चितताओं को तीन गुना बढ़ाकर 0.2% या उससे कम कर दिया है। यह उपलब्धि नई एलईडी ब्राइटनेस और फोटोमीटर कैलिब्रेशन सेवा को दुनिया में सर्वश्रेष्ठ में से एक बनाती है। वैज्ञानिकों ने अंशांकन समय को भी काफी कम कर दिया है। पुरानी प्रणालियों में, ग्राहकों के लिए अंशांकन करने में लगभग पूरा दिन लग जाता था। एनआईएसटी शोधकर्ता कैमरून मिलर ने कहा कि अधिकांश काम का उपयोग प्रत्येक माप को स्थापित करने, प्रकाश स्रोतों या डिटेक्टरों को बदलने, दोनों के बीच की दूरी को मैन्युअल रूप से जांचने और फिर अगले माप के लिए उपकरण को पुन: कॉन्फ़िगर करने के लिए किया जाता है।
लेकिन अब, प्रयोगशाला में दो स्वचालित उपकरण टेबल हैं, एक प्रकाश स्रोत के लिए और दूसरा डिटेक्टर के लिए। टेबल ट्रैक सिस्टम पर चलती है और डिटेक्टर को प्रकाश से 0 से 5 मीटर की दूरी पर कहीं भी रखती है। दूरी को एक मीटर (माइक्रोमीटर) के 50 भाग प्रति मिलियन के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, जो मानव बाल की चौड़ाई का लगभग आधा है। ज़ोंग और मिलर निरंतर मानवीय हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना तालिकाओं को एक-दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित करने के लिए प्रोग्राम कर सकते हैं। पहले इसमें एक दिन लगता था, लेकिन अब इसे कुछ ही घंटों में पूरा किया जा सकता है. अब किसी भी उपकरण को बदलने की आवश्यकता नहीं है, सब कुछ यहाँ है और किसी भी समय उपयोग किया जा सकता है, जिससे शोधकर्ताओं को एक ही समय में कई काम करने की बहुत अधिक स्वतंत्रता मिलती है क्योंकि यह पूरी तरह से स्वचालित है।
आप कार्यालय चलने के दौरान अन्य कार्य करने के लिए वापस आ सकते हैं। एनआईएसटी शोधकर्ताओं का अनुमान है कि ग्राहक आधार का विस्तार होगा क्योंकि प्रयोगशाला ने कई अतिरिक्त सुविधाएं जोड़ी हैं। उदाहरण के लिए, नया उपकरण हाइपरस्पेक्ट्रल कैमरों को कैलिब्रेट कर सकता है, जो सामान्य कैमरों की तुलना में बहुत अधिक प्रकाश तरंग दैर्ध्य को मापता है जो आमतौर पर केवल तीन से चार रंगों को कैप्चर करते हैं। मेडिकल इमेजिंग से लेकर पृथ्वी की उपग्रह छवियों का विश्लेषण करने तक, हाइपरस्पेक्ट्रल कैमरे तेजी से लोकप्रिय हो रहे हैं। पृथ्वी के मौसम और वनस्पति के बारे में अंतरिक्ष-आधारित हाइपरस्पेक्ट्रल कैमरों द्वारा प्रदान की गई जानकारी वैज्ञानिकों को अकाल और बाढ़ की भविष्यवाणी करने में सक्षम बनाती है, और आपातकालीन और आपदा राहत की योजना बनाने में समुदायों की सहायता कर सकती है। नई प्रयोगशाला शोधकर्ताओं के लिए स्मार्टफोन डिस्प्ले, साथ ही टीवी और कंप्यूटर डिस्प्ले को कैलिब्रेट करना आसान और अधिक कुशल बना सकती है।

सही दूरी
ग्राहक के फोटोमीटर को कैलिब्रेट करने के लिए, एनआईएसटी के वैज्ञानिक डिटेक्टरों को रोशन करने के लिए ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोतों का उपयोग करते हैं, जो अनिवार्य रूप से कई तरंग दैर्ध्य (रंगों) के साथ सफेद रोशनी होते हैं, और इसकी चमक बहुत स्पष्ट होती है क्योंकि माप एनआईएसटी मानक फोटोमीटर का उपयोग करके किए जाते हैं। लेजर के विपरीत, इस प्रकार की सफेद रोशनी असंगत होती है, जिसका अर्थ है कि विभिन्न तरंग दैर्ध्य के सभी प्रकाश एक दूसरे के साथ सिंक्रनाइज़ नहीं होते हैं। एक आदर्श परिदृश्य में, सबसे सटीक माप के लिए, शोधकर्ता नियंत्रणीय तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश उत्पन्न करने के लिए ट्यून करने योग्य लेजर का उपयोग करेंगे, ताकि एक समय में डिटेक्टर पर प्रकाश की केवल एक तरंग दैर्ध्य विकिरणित हो। ट्यून करने योग्य लेजर के उपयोग से माप का सिग्नल-टू-शोर अनुपात बढ़ जाता है।
हालाँकि, अतीत में, ट्यून करने योग्य लेजर का उपयोग फोटोमीटर को कैलिब्रेट करने के लिए नहीं किया जा सकता था क्योंकि एकल तरंग दैर्ध्य लेजर एक तरह से स्वयं के साथ हस्तक्षेप करते थे जिससे उपयोग किए गए तरंग दैर्ध्य के आधार पर सिग्नल में अलग-अलग मात्रा में शोर जुड़ जाता था। प्रयोगशाला में सुधार के हिस्से के रूप में, ज़ोंग ने एक अनुकूलित फोटोमीटर डिज़ाइन बनाया है जो इस शोर को नगण्य स्तर तक कम कर देता है। इससे छोटी अनिश्चितताओं वाले फोटोमीटरों को कैलिब्रेट करने के लिए पहली बार ट्यून करने योग्य लेजर का उपयोग करना संभव हो जाता है। नए डिज़ाइन का अतिरिक्त लाभ यह है कि यह प्रकाश उपकरणों को साफ करना आसान बनाता है, क्योंकि उत्कृष्ट एपर्चर अब सीलबंद ग्लास खिड़की के पीछे सुरक्षित है। तीव्रता माप के लिए सटीक ज्ञान की आवश्यकता होती है कि डिटेक्टर प्रकाश स्रोत से कितनी दूर है।
अब तक, अधिकांश अन्य फोटोमेट्री प्रयोगशालाओं की तरह, एनआईएसटी प्रयोगशाला में इस दूरी को मापने के लिए कोई उच्च-सटीक विधि नहीं है। यह आंशिक रूप से इसलिए है क्योंकि डिटेक्टर का एपर्चर, जिसके माध्यम से प्रकाश एकत्र किया जाता है, मापने वाले उपकरण द्वारा छुआ जाने के लिए बहुत सूक्ष्म है। शोधकर्ताओं के लिए एक सामान्य समाधान यह है कि पहले प्रकाश स्रोत की रोशनी को मापें और एक निश्चित क्षेत्र की सतह को रोशन करें। इसके बाद, इस जानकारी का उपयोग व्युत्क्रम वर्ग नियम का उपयोग करके इन दूरियों को निर्धारित करने के लिए करें, जो बताता है कि बढ़ती दूरी के साथ प्रकाश स्रोत की तीव्रता कैसे तेजी से घटती है। इस दो-चरणीय माप को लागू करना आसान नहीं है और अतिरिक्त अनिश्चितता लाता है। नई प्रणाली के साथ, टीम अब व्युत्क्रम वर्ग विधि को त्याग सकती है और सीधे दूरी निर्धारित कर सकती है।
यह विधि एक माइक्रोस्कोप आधारित कैमरे का उपयोग करती है, जिसमें एक माइक्रोस्कोप प्रकाश स्रोत चरण पर बैठता है और डिटेक्टर चरण पर स्थिति मार्करों पर ध्यान केंद्रित करता है। दूसरा माइक्रोस्कोप डिटेक्टर कार्यक्षेत्र पर स्थित है और प्रकाश स्रोत कार्यक्षेत्र पर स्थिति मार्करों पर ध्यान केंद्रित करता है। डिटेक्टर के एपर्चर और प्रकाश स्रोत की स्थिति को उनके संबंधित सूक्ष्मदर्शी के फोकस में समायोजित करके दूरी निर्धारित करें। माइक्रोस्कोप डीफोकसिंग के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, और कुछ माइक्रोमीटर दूर की भी पहचान कर सकते हैं। नई दूरी माप शोधकर्ताओं को एलईडी की "वास्तविक तीव्रता" को मापने में भी सक्षम बनाती है, जो एक अलग संख्या है जो दर्शाती है कि एलईडी द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की मात्रा दूरी से स्वतंत्र है।
इन नई सुविधाओं के अलावा, एनआईएसटी वैज्ञानिकों ने कुछ उपकरण भी जोड़े हैं, जैसे गोनियोमीटर नामक एक उपकरण जो विभिन्न कोणों पर कितनी रोशनी उत्सर्जित होती है, यह मापने के लिए एलईडी रोशनी को घुमा सकता है। आने वाले महीनों में, मिलर और ज़ोंग को एक नई सेवा के लिए स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करने की उम्मीद है: एलईडी के पराबैंगनी (यूवी) आउटपुट को मापना। पराबैंगनी किरणें पैदा करने के लिए एलईडी के संभावित उपयोगों में भोजन की शेल्फ लाइफ बढ़ाने के लिए उसे विकिरणित करना, साथ ही पानी और चिकित्सा उपकरणों को कीटाणुरहित करना शामिल है। परंपरागत रूप से, वाणिज्यिक विकिरण पारा वाष्प लैंप द्वारा उत्सर्जित पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करता है।