Faint o wyddonwyr mesur sydd eu hangen i raddnodi bwlb golau LED? Ar gyfer ymchwilwyr yn y Sefydliad Cenedlaethol Safonau a Thechnoleg (NIST) yn yr Unol Daleithiau, mae'r nifer hwn yn hanner yr hyn ydoedd ychydig wythnosau yn ôl. Ym mis Mehefin, mae NIST wedi dechrau darparu gwasanaethau graddnodi cyflymach, mwy cywir ac arbed llafur ar gyfer gwerthuso disgleirdeb goleuadau LED a chynhyrchion goleuo cyflwr solet eraill. Mae cwsmeriaid y gwasanaeth hwn yn cynnwys gweithgynhyrchwyr golau LED a labordai graddnodi eraill. Er enghraifft, gall lamp wedi'i galibro sicrhau bod y bwlb LED cyfatebol 60 wat yn y lamp ddesg yn wirioneddol gyfwerth â 60 wat, neu sicrhau bod gan y peilot yn y jet ymladdwr oleuadau rhedfa priodol.

Mae angen i weithgynhyrchwyr LED sicrhau bod y goleuadau y maent yn eu cynhyrchu mor llachar ag y maent wedi'u dylunio. I gyflawni hyn, graddnodi'r lampau hyn gyda ffotomedr, sef offeryn sy'n gallu mesur disgleirdeb ar bob tonfedd wrth ystyried sensitifrwydd naturiol y llygad dynol i wahanol liwiau. Ers degawdau, mae labordy ffotometrig NIST wedi bod yn cwrdd â gofynion y diwydiant trwy ddarparu gwasanaethau graddnodi ffotometrig a disgleirdeb LED. Mae'r gwasanaeth hwn yn cynnwys mesur disgleirdeb LED y cwsmer a goleuadau cyflwr solet eraill, yn ogystal â graddnodi ffotomedr y cwsmer ei hun. Hyd yn hyn, mae labordy NIST wedi bod yn mesur disgleirdeb bwlb gydag ansicrwydd cymharol isel, gyda gwall rhwng 0.5% a 1.0%, sy'n debyg i wasanaethau graddnodi prif ffrwd.
Nawr, diolch i adnewyddu'r labordy, mae tîm NIST wedi treblu'r ansicrwydd hwn i 0.2% neu is. Mae'r cyflawniad hwn yn gwneud y gwasanaeth graddnodi disgleirdeb a ffotomedr LED newydd yn un o'r goreuon yn y byd. Mae gwyddonwyr hefyd wedi byrhau'r amser graddnodi yn sylweddol. Mewn hen systemau, byddai perfformio graddnodi ar gyfer cwsmeriaid yn cymryd bron i ddiwrnod cyfan. Dywedodd ymchwilydd NIST, Cameron Miller, fod y rhan fwyaf o'r gwaith yn cael ei ddefnyddio i sefydlu pob mesuriad, ailosod ffynonellau golau neu ganfodyddion, gwirio'r pellter rhwng y ddau â llaw, ac yna ail-gyflunio'r offer ar gyfer y mesuriad nesaf.
Ond nawr, mae'r labordy yn cynnwys dau dabl offer awtomataidd, un ar gyfer y ffynhonnell golau a'r llall ar gyfer y synhwyrydd. Mae'r bwrdd yn symud ar y system traciau ac yn gosod y synhwyrydd unrhyw le o 0 i 5 metr i ffwrdd o'r golau. Gellir rheoli'r pellter o fewn 50 rhan fesul miliwn o un metr (micromedr), sef tua hanner lled gwallt dynol. Gall Zong a Miller raglennu tablau i symud yn gymharol â'i gilydd heb fod angen ymyrraeth ddynol barhaus. Roedd yn arfer cymryd diwrnod, ond nawr gellir ei gwblhau o fewn ychydig oriau. Nid oes angen disodli unrhyw offer mwyach, mae popeth yma a gellir ei ddefnyddio ar unrhyw adeg, gan roi llawer o ryddid i ymchwilwyr wneud llawer o bethau ar yr un pryd oherwydd ei fod yn gwbl awtomataidd.
Gallwch ddychwelyd i'r swyddfa i wneud gwaith arall tra bydd yn rhedeg. Mae ymchwilwyr NIST yn rhagweld y bydd y sylfaen cwsmeriaid yn ehangu gan fod y labordy wedi ychwanegu nifer o nodweddion ychwanegol. Er enghraifft, gall y ddyfais newydd raddnodi camerâu hyperspectrol, sy'n mesur llawer mwy o donfedd ysgafn na chamerâu nodweddiadol sydd fel arfer yn dal tri i bedwar lliw yn unig. O ddelweddu meddygol i ddadansoddi delweddau lloeren o'r Ddaear, mae camerâu hyperspectral yn dod yn fwyfwy poblogaidd. Mae'r wybodaeth a ddarperir gan gamerâu gorsbectrol yn y gofod am dywydd a llystyfiant y Ddaear yn galluogi gwyddonwyr i ragweld newyn a llifogydd, a gall gynorthwyo cymunedau i gynllunio cymorth brys a thrychineb. Gall y labordy newydd hefyd ei gwneud hi'n haws ac yn fwy effeithlon i ymchwilwyr galibradu sgriniau ffôn clyfar, yn ogystal ag arddangosiadau teledu a chyfrifiadur.

Pellter cywir
Er mwyn graddnodi ffotomedr y cwsmer, mae Gwyddonwyr yn NIST yn defnyddio ffynonellau golau band eang i oleuo synwyryddion, sydd yn eu hanfod yn olau gwyn gyda thonfeddi lluosog (lliwiau), ac mae ei ddisgleirdeb yn glir iawn oherwydd bod mesuriadau'n cael eu gwneud gan ddefnyddio ffotomedrau safonol NIST. Yn wahanol i laserau, mae'r math hwn o olau gwyn yn anghydlynol, sy'n golygu nad yw pob golau o wahanol donfeddi wedi'i gydamseru â'i gilydd. Mewn sefyllfa ddelfrydol, ar gyfer y mesuriad mwyaf cywir, bydd ymchwilwyr yn defnyddio laserau tiwnadwy i gynhyrchu golau gyda thonfeddi y gellir eu rheoli, fel mai dim ond un donfedd o olau sy'n cael ei arbelydru ar y synhwyrydd ar y tro. Mae'r defnydd o laserau tiwnadwy yn cynyddu cymhareb signal-i-sŵn y mesuriad.
Fodd bynnag, yn y gorffennol, ni ellid defnyddio laserau tiwnadwy i raddnodi ffotomedrau oherwydd bod laserau tonfedd sengl yn ymyrryd â'u hunain mewn ffordd a oedd yn ychwanegu gwahanol symiau o sŵn i'r signal yn seiliedig ar y donfedd a ddefnyddiwyd. Fel rhan o welliant labordy, mae Zong wedi creu dyluniad ffotomedr wedi'i addasu sy'n lleihau'r sŵn hwn i lefel ddibwys. Mae hyn yn ei gwneud hi'n bosibl defnyddio laserau tiwnadwy am y tro cyntaf i galibradu ffotomedrau gyda mân ansicrwydd. Mantais ychwanegol y dyluniad newydd yw ei fod yn gwneud yr offer goleuo'n haws i'w lanhau, gan fod yr agorfa wych bellach wedi'i diogelu y tu ôl i'r ffenestr wydr wedi'i selio. Mae mesur dwyster yn gofyn am wybodaeth gywir o ba mor bell yw'r synhwyrydd o'r ffynhonnell golau.
Hyd yn hyn, fel y mwyafrif o labordai ffotometreg eraill, nid oes gan labordy NIST ddull manwl uchel eto i fesur y pellter hwn. Mae hyn yn rhannol oherwydd bod agorfa'r synhwyrydd, y mae golau'n cael ei gasglu trwyddo, yn rhy gynnil i'r ddyfais fesur ei gyffwrdd. Ateb cyffredin yw i ymchwilwyr fesur goleuo'r ffynhonnell golau yn gyntaf a goleuo arwyneb ag ardal benodol. Nesaf, defnyddiwch y wybodaeth hon i bennu'r pellteroedd hyn gan ddefnyddio'r gyfraith sgwâr gwrthdro, sy'n disgrifio sut mae dwyster ffynhonnell golau yn lleihau'n esbonyddol gyda phellter cynyddol. Nid yw'r mesuriad dau gam hwn yn hawdd i'w weithredu ac mae'n cyflwyno ansicrwydd ychwanegol. Gyda'r system newydd, gall y tîm nawr roi'r gorau i'r dull sgwâr gwrthdro a phennu'r pellter yn uniongyrchol.
Mae'r dull hwn yn defnyddio camera sy'n seiliedig ar ficrosgop, gyda microsgop yn eistedd ar y llwyfan ffynhonnell golau ac yn canolbwyntio ar y marcwyr safle ar y llwyfan canfod. Mae'r ail ficrosgop wedi'i leoli ar fainc waith y synhwyrydd ac mae'n canolbwyntio ar y marcwyr safle ar y fainc waith ffynhonnell golau. Darganfyddwch y pellter trwy addasu agorfa'r synhwyrydd a lleoliad y ffynhonnell golau i ffocws eu microsgopau priodol. Mae microsgopau yn sensitif iawn i ddadffocysu, a gallant adnabod hyd yn oed ychydig o ficromedrau i ffwrdd. Mae'r mesuriad pellter newydd hefyd yn galluogi ymchwilwyr i fesur "gwir ddwyster" LEDs, sy'n nifer ar wahân sy'n nodi bod faint o olau a allyrrir gan LEDs yn annibynnol ar bellter.
Yn ogystal â'r nodweddion newydd hyn, mae gwyddonwyr NIST hefyd wedi ychwanegu rhai offerynnau, megis dyfais o'r enw goniometer sy'n gallu cylchdroi goleuadau LED i fesur faint o olau sy'n cael ei allyrru ar wahanol onglau. Yn y misoedd nesaf, mae Miller a Zong yn gobeithio defnyddio sbectroffotomedr ar gyfer gwasanaeth newydd: mesur allbwn uwchfioled (UV) LEDs. Mae defnyddiau posibl LED ar gyfer cynhyrchu pelydrau uwchfioled yn cynnwys arbelydru bwyd i ymestyn ei oes silff, yn ogystal â diheintio dŵr ac offer meddygol. Yn draddodiadol, mae arbelydru masnachol yn defnyddio'r golau uwchfioled a allyrrir gan lampau anwedd mercwri.