Преимущества белых светодиодных ламп Е27 и новые детекторные технологии в фотометрии

Светодиодное (LED) освещение становится все более популярным, поскольку лампы накаливания постепенно прекращаются во всем мире. Светодиоды имеют ряд преимуществ по сравнению с лампами накаливания, включая энергоэффективность, надежность, длительный срок службы и хорошую временную стабильность. Три последние характеристики делают светодиоды привлекательными кандидатами в качестве новых фотометрических стандартов. Поскольку спектры белых светодиодов ограничены видимым диапазоном длин волн, может быть использован новый способ реализации фотометрических элементов на основе предсказуемого квантово-эффективного детектора (PQED). Этот метод устраняет необходимость в фотометрических фильтрах, которые традиционно используются в фотометрии, и вместо этого основывается на проведении фотометрического взвешивания численно на основе измеренного относительного спектра источника. Реализация на основе PQED значительно упрощает цепочку прослеживаемости фотометрических измерений по сравнению с традиционным методом на основе фильтров. Измеренные значения освещенности белого светодиода отклоняются только на 0,03% при определении новыми и традиционными методами. Новый метод PQED имеет значительно более низкую расширенную неопределенность на 0,26% (k = 2) по сравнению с традиционным методом на основе фильтров - 0,42% (k = 2). Кроме того, когда отфильтрованные фотометры, которые измеряют светодиодное освещение, калибруются с использованием светодиодных ламп в качестве источников калибровки вместо ламп накаливания, может быть получено значительное уменьшение неопределенности, связанной с коррекцией несоответствия спектра. Максимальные спектральные ошибки несоответствия измерений светодиодов в среднем уменьшались в 3 раза при переключении с лампы накаливания на калибровочный источник светодиодов.

Введение
Лампы накаливания постепенно прекращаются в пользу более энергоэффективных решений, таких как светодиоды (светодиоды) 1,2,3,4,5. Эта тенденция поднимает некоторые важные вопросы, поскольку лампы накаливания с вольфрамовой нитью широко используются в качестве исходных стандартов в фотометрии6,7,8,9,10. Например, будут ли в будущем стандартные лампы накаливания накаливания, и если да, то какова будет их цена? Помимо доступности, будут ли какие-либо преимущества в использовании одиночных светодиодов или светодиодных ламп в качестве фотометрических стандартов? Возможно, самое главное, когда световые решения на основе светодиодов становятся все более и более популярными в будущем, тогда разумно или оправданно продолжать использовать лампы накаливания с вольфрамовой нитью в качестве фотометрических стандартных ламп? Эта статья посвящена последним двум вопросам.

Очевидное преимущество использования светодиодов в качестве стандартов фотометрических источников заключается в том, что их срок службы обычно намного дольше, чем у ламп накаливания11, 12, 13, 14. Также было показано, что некоторые светодиодные лампы исключительно стабильны с точки зрения выходного светового потока14. Светодиодные лампы более надежны, чем лампы накаливания, что делает транспортировку и обработку новых стандартных ламп менее трудоемкими. Более того, адаптировать различные свойства светодиодных ламп для удовлетворения потребностей приложений довольно просто15. Эти свойства включают размеры освещающей области, угловое распределение излучения и форму спектра излучения. Кроме того, спектры большинства белых светодиодных ламп - в отличие от спектров ламп накаливания - не распространяются без необходимости на ультрафиолетовую (УФ) или инфракрасную (ИК) области, которые по определению не представляют интереса для фотометрии.

В этой статье мы обсуждаем новый метод16 для реализации фотометрических единиц, которые можно использовать, когда в качестве источников света используются белые светодиодные лампы, поскольку их спектры ограничены видимым диапазоном длин волн. Этот метод основан на нефильтрованном детекторе с известной абсолютной чувствительностью и на выполнении фотометрического взвешивания, численно основанного на измеренном относительном спектре источника света, что исключает необходимость использования фотометрических фильтров в реализации блока. Когда в качестве широкополосного детектора используется предсказуемый квантово-эффективный детектор (PQED) 17,18,19 - новый первичный стандарт оптической мощности, основанный на ловушке фотодиодов с индуктивным переходом и имеющий квантовую эффективность, близкую к единице, - высокая точность может достигается, потому что абсолютная спектральная чувствительность PQED может быть предсказана с относительной неопределенностью менее 0,01% 20,21. Мы покажем, что метод PQED является более точным, чем метод фотометра, когда в качестве источников света используются белые светодиодные лампы. Также будет показано, что способ значительно упрощает цепочку прослеживаемости реализации фотометрического устройства до известных стандартов. В дополнение к включению нового метода для реализации фотометрической единицы, светодиодные фотометрические стандартные лампы значительно уменьшают компонент неопределенности в фотометрических калибровках, связанных с