Patrones de calibración para sustituir a las lámparas de incandescencia. Proyecto NEWSTAND

Joaquín Campos y Alejandro Ferrero
Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Instituto de Óptica “Daza de Valdés”

1. Introducción

El conocimiento preciso de la irradiancia espectral de la radiación óptica emitida por fuentes de luz artificiales y naturales en los rangos ultravioleta (UV), visible e infrarrojo cercano (NIR) es esencial en diferentes sectores, como la industria (para el curado con radiación UV, la desinfección, los equipos fotovoltaicos, la iluminación general y hortícola, etc.), la vigilancia del medio ambiente y el clima (radiación solar, composición atmosférica, variables climáticas esenciales, etc.), la medicina (camas solares, tratamientos fotobiológicos, etc.) o la ciencia (espectroscopía analítica, plasma, etc.). El campo de aplicaciones de las mediciones espectrales de la radiación óptica ha crecido de forma espectacular durante las últimas dos décadas debido a la introducción en el mercado de espectrorradiómetros asequibles de nueva tecnología basados en detectores matriciales y capacidades digitales para el procesamiento in situ de los datos espectrales. La disponibilidad rutinaria de las características espectrales de las fuentes de radiación óptica se ha convertido, así, en uno de los facilitadores tecnológicos para obtener productos, información y servicios de mayor calidad. En consecuencia, ahora existe una demanda creciente de los usuarios finales para caracterizaciones y calibraciones exhaustivas de los espectrorradiómetros utilizados en las diversas aplicaciones.

Para diseminar la unidad de irradiancia espectral desde los laboratorios nacionales de referencia hasta las aplicaciones de los usuarios finales, se han utilizado durante décadas fuentes de referencia basadas en lámparas de incandescencia, de las que quizás la lámpara tipo FEL 1000 W es la más popular. Sin embargo, la disponibilidad en el mercado de este tipo de lámparas con fines metrológicos está disminuyendo debido a la retirada progresiva de su producción tras la prohibición de su uso para la iluminación por parte de la Comisión Europea en 2009 [1]. Como resultado, existe una creciente preocupación por la disponibilidad de fuentes de radiación óptica aplicables a fines metrológicos.

La “Agenda estratégica de investigación para la metrología en Europa” de EURAMET afirma que se necesitan nuevas metodologías y normas basadas en fuentes para sustituir a las normas basadas en lámparas de incandescencia [2]. Del mismo modo, la estrategia de investigación de la CIE “Nuevas fuentes de calibración e iluminantes para fotometría, colorimetría y radiometría” señala entre las cuestiones clave de investigación, impulsadas por el cambio en la tecnología de iluminación, la necesidad de buscar fuentes alternativas adecuadas para calibrar espectrorradiómetros en rangos de longitud de onda ampliados, incluidos el NIR y el UV [3]. El “Documento estratégico del CCPR 2022-2032” señala la necesidad de desarrollar métodos, patrones de transferencia y procedimientos de calibración in situ que permitan la trazabilidad de los sensores utilizados para la observación del medio ambiente y el clima [4]. Por último, la “Agenda de Investigación Estratégica” de la Red Europea de Metrología para la Observación del Clima y los Océanos (EMN COO) establece como un reto en su hoja de ruta para la teledetección “estándares y métodos de calibración previos al vuelo que permitan incertidumbres trazables al SI que sean acordes con las necesidades del clima, disponibles para calibraciones rentables y eficientes en tiempo, en condiciones operativas, en ubicaciones industriales y académicas” [5].

Los laboratorios nacionales de metrología de EURAMET son conscientes de esta situación desde hace algunos años y por ello han desarrollado proyectos de investigación para mitigar esta situación. Así, para la calibración de fotómetros, se desarrollaron patrones de transferencia basados en LED de luz blanca, en el marco del proyecto EMPIR 15SIB07 «Fotometría futura basada en productos de iluminación de estado sólido» (PhotoLED). Sin embargo, el rango espectral utilizable de los patrones apenas cubre una parte importante de las longitudes de onda visibles. En lo que respecta a la aplicabilidad de estos patrones basados en LED para calibraciones de irradiancia espectral en el rango espectral visible y más allá, es necesario seguir desarrollándolos para mejorar sus características espectrales y geométricas, así como implementar métodos que puedan tener en cuenta su efecto sobre las incertidumbres de calibración de los instrumentos.

2. El proyecto NEWSTAND

En la estela del proyecto PhotoLED, un consorcio de laboratorios nacionales de metrología inició el proyecto “New calibration standards and methods for radiometry and photometry after phaseout of incandescent lamps” (22IEM05, NEWSTAND) dentro del programa de investigación Partenariado Europeo de Metrología (EPM, por sus siglas en inglés), cofinanciado por la Unión Europea y los institutos nacionales de metrología (NMI) miembros de EURAMET. El consorcio del proyecto está liderado por el PTB de Alemania y constituido por otros siete laboratorios nacionales de metrología, tres laboratorios designados, tres asociados, un instituto de investigación y dos empresas fabricantes de instrumentos de medición. El proyecto se inició en junio de 2023 y concluyó en mayo de 2026.

El objetivo general de este proyecto es garantizar mediciones trazables, según el Sistema Internacional (SI), de la irradiancia espectral de fuentes naturales y artificiales de radiación óptica, y desarrollar la infraestructura metrológica necesaria para estas mediciones tras la retirada progresiva, impulsada por los cambios tecnológicos, de las lámparas de incandescencia que se utilizan actualmente como patrones de transferencia. Para alcanzar ese objetivo general, se han propuesto los objetivos específicos siguientes:

1. Desarrollar nuevas fuentes de luz que sirvan como patrones de transferencia de la irradiancia espectral en los rangos espectrales ultravioleta, visible e infrarrojo cercano (UV-VIS-NIR), basadas en productos de nueva tecnología, que sustituirían a los actuales patrones de transferencia basados en lámparas de incandescencia. Los requisitos específicos para la irradiancia espectral de las nuevas fuentes patrón son:
   1. Distribuciones espectrales suaves
   2. Irradiancia homogénea a las típicas distancias de calibración
   3. Emisión alta dentro de los intervalos espectrales de aplicación
   4. Estabilidad a largo plazo
   5. Reproducibilidad
   6. Robustez
   7. Compatibilidad con las instalaciones de calibración existentes.

Estos requisitos deben cumplirse en la medida en que las nuevas fuentes patrón puedan permitir la diseminación de la unidad de irradiancia espectral con incertidumbres de transferencia tan bajas como 0,5 % (k = 2).

2. Desarrollar métodos novedosos que permitan la transferencia de la irradiancia espectral basada en espectrorradiómetros con detectores matriciales como alternativa a la transferencia basada en fuentes de luz. Esto debería implicar:
   1. La definición de los requisitos mínimos para que los espectrorradiómetros de matriz sean adecuados como patrones de transferencia
   2. El desarrollo de procedimientos para su caracterización y calibración que permitan mediciones trazables en la localización de los usuarios finales
   3. La determinación de las incertidumbres asociadas a los nuevos métodos de transferencia de la irradiancia espectral

3. Demostrar la aplicabilidad metrológica de las nuevas fuentes patrón y los métodos desarrollados en los objetivos anteriores, en aplicaciones espectrorradiométricas que impliquen mediciones de irradiancia espectral en al menos tres emplazamientos de usuarios finales con incertidumbres totales menores que el 1 % (k = 2).

4. Desarrollar directrices de buenas prácticas para el uso de las nuevas fuentes patrón y los procedimientos de calibración, así como implementar los métodos y dispositivos de medición desarrollados por el proyecto.

5. Demostrar el establecimiento de una infraestructura metrológica europea integrada y facilitar la adopción de la tecnología y la infraestructura de medición desarrolladas en el proyecto por parte de la cadena al servicio de la medición (laboratorios de calibración y ensayo), las organizaciones de normalización (División 2 de la CIE), los comités técnicos (EURAMET TC-PR, CCPR) y los usuarios finales (fabricantes y usuarios de espectrorradiómetros).

3. Estado del arte

Al inicio del proyecto, la situación del estado del arte en los objetivos propuestos era la siguiente:

1. Fuentes patrón para la irradiancia espectral en los rangos espectrales ultravioleta-visible-infrarrojo cercano (UV-VIS-NIR)

Los patrones de transferencia mejor establecidos para la irradiancia espectral en el rango espectral de 250 nm a 2500 nm se basan en lámparas QTH de 1000 W de los tipos FEL y DXW (designación ANSI) [6-7]. Las lámparas han sido fabricadas tradicionalmente por empresas como Osram, Philips, General Electric y Ushio para la iluminación puntual en estudios, teatros, escenarios, aeródromos, etc. Para ser consideradas patrones de transferencia, las lámparas se someten a un proceso de envejecimiento previo y se seleccionan en función de su estabilidad radiométrica. Las lámparas seleccionadas se calibran tanto en la orientación horizontal como en la vertical de su bulbo y filamento. Una desventaja de estas lámparas es la aparición ocasional de líneas de emisión o absorción espectrales pronunciadas que normalmente no se cuantifican durante el proceso de calibración, ya que este se realiza solo en pasos de longitud de onda discretos que no coinciden con esas líneas o bandas.

Durante los últimos años, la disponibilidad de estas lámparas ha seguido disminuyendo y la calidad de las lámparas que quedan en el mercado se está deteriorando notablemente, lo que hace cada vez más difícil seleccionar las adecuadas para su uso como patrones de transferencia radiométrica. La disponibilidad de otras lámparas halógenas de tungsteno en filamento de cuarzo de menor potencia y calidad que podrían utilizarse para este fin también está disminuyendo.

Para longitudes de onda inferiores a 300 nm, también se utilizan lámparas de deuterio como patrones de transferencia. La estabilidad a corto y largo plazo, la reproducibilidad y las características de emisión espacial de los patrones de transferencia basados en lámparas de deuterio son peores que en el caso de los patrones basados en lámparas incandescentes [8].

2. Trazabilidad de las mediciones de irradiancia espectral basada en radiómetros como alternativa a las basadas en lámparas incandescentes.

Las mediciones de irradiancia espectral en diversas aplicaciones para usuarios finales se realizan mediante espectrorradiómetros. Dada la disminución de la disponibilidad de lámparas incandescentes aplicables a la metrología que se utilizan habitualmente para calibrar los instrumentos, los espectrorradiómetros cualificados podrían calibrarse directamente en los laboratorios de calibración y utilizarse como patrones de transferencia para la irradiancia espectral, como alternativa a la diseminación de la unidad basada en la fuente.

Sin embargo, no cualquier espectrorradiómetro es apto para esta labor. Sus características técnicas clave (luz espectral dispersa, exactitud espectral, paso de banda y no linealidad) han de cumplir unos requisitos mínimos que los cualifiquen para tal tarea. Por tanto, el proceso de calibración de un espectrorradiómetro incluye también caracterizaciones obligatorias de todas las propiedades pertinentes del instrumento. Durante las últimas dos décadas, la comunidad radiométrica ha desarrollado técnicas y métodos para la caracterización radiométrica de la luz espectral dispersa, el paso de banda y la no linealidad [9-18]. Sin embargo, solo unos pocos laboratorios europeos ofrecen servicios de calibración para espectrorradiómetros de detectores matriciales.

En resumen, la implementación del enfoque basado en espectrorradiómetros en la infraestructura metrológica europea requiere:

• La definición de los requisitos mínimos de las propiedades relevantes para que estos espectrorradiómetros de detectores matriciales sean adecuados como patrones de transferencia,
• Los procedimientos de calibración que permitan realizar mediciones trazables en los sitios de los usuarios finales,
• El análisis de la propagación de la incertidumbre que incluya los componentes espectralmente correlacionados.

Esta necesidad se expresa de nuevo explícitamente en los documentos de orientación del Comité Técnico para Fotometría y Radiometría, TC-PR, de EURAMET y la División 2 de la CIE.

4. Desarrollos alcanzados en el proyecto NEWSTAND

Aunque en el proyecto NEWSTAND se han hecho desarrollos relevantes en todos los objetivos específicos planteados, este artículo se restringe a los relacionados con el objetivo A: Desarrollar nuevas fuentes patrón para la irradiancia espectral en los rangos espectrales ultravioleta, visible e infrarrojo cercano (UV-VIS-NIR). A día de hoy no existe un único emisor basado en las nuevas tecnologías que pueda reemplazar a los actuales patrones de transferencia basados en lámparas de incandescencia. Ni el intervalo espectral de emisión es tan amplio ni la distribución angular de la radiación emitida es tan uniforme como la de las lámparas de incandescencia. La tecnología LED, la más prometedora de las nuevas tecnologías, permite utilizar distintos emisores que cubran una amplia zona del espectro de emisión de las lámparas de incandescencia, pero no es sencillo aproximarse con ellos a la distribución espacial de la radiación emitida. Esto ya era conocido antes de este proyecto y con él se contribuye dando una prueba más en este sentido.

Puesto que no existe una única solución de reemplazo, el trabajo del proyecto se ha organizado según el intervalo espectral y así se presentan los resultados obtenidos en este artículo.

4.1 Fuente patrón en el intervalo UV

En este intervalo se han ensayado con éxito dos soluciones. Una en la que se ha buscado una fuente de emisión de amplio espectro con un único LED y otra aunando varios LED en una única fuente de emisión.

1. Fuente de amplia banda de emisión con un único LED recubierto con fósforo.

El prototipo desarrollado está basado en un LED emisor en la región UVC [aprox. (200-290) nm] cubierto con un fósforo emisor en las regiones UVB [aprox. (290-320) nm] y UVA [aprox. (320-400) nm]. Tras ensayar con dos tipos de LED y varios fósforos, se ha conseguido una fuente con la irradiancia espectral a 50 cm que se muestra en la figura 1, donde, para su comparación, también se representa la de una lámpara FEL.

Solo en la zona espectral de emisión del LED la nueva fuente emite más que la lámpara de incandescencia, si bien la nueva fuente emite en todo el intervalo UV, como se pretendía. Cabe pensar que una mejora en la eficiencia del fósforo cuando se irradia por detrás pueda dar lugar a un valor de irradiancia mayor.

En lo que respecta a estabilidad temporal a corto plazo, la fuente necesita entre 1 h y 1,5 h tras el encendido para alcanzar un régimen estable, que va decayendo luego alrededor de 0,5 % / h. La estabilidad a largo plazo no se ha podido evaluar con certeza todavía, si bien se observa pérdida de emisión tanto por parte del LED como del fósforo.

2. Fuente de emisión con varios LED.

Esta iniciativa consiste en situar varios LED (hasta 79 de 14 longitudes de onda de emisión diferentes) en una única placa PCB que permita el control de corriente de alimentación individualizado y el control de la temperatura del conjunto. Este tipo de fuente produce una distribución espectral uniforme en un plano a partir de una distancia dada, que depende de la separación de los LED elementales. La irradiancia espectral medida a 50 cm de distancia, como en el caso anterior, se muestra en la figura 2.

Si se compara con la figura 1, se observa que la irradiancia de esta fuente sigue siendo menor que la de la lámpara de incandescencia. También se observa que la fuente anterior emite más en los intervalos UVB y UVC, mientras que esta lo hace en el intervalo UVA. Esto se debe a que la tecnología LED está más desarrollada en esta región espectral que en las otras dos.

Respecto a la estabilidad del prototipo desarrollado, se ha observado que alcanza el régimen de emisión rápidamente y que tras 30 min de funcionamiento la caída es menor del 0,5 % en casi todo el espectro. Por otra parte, la repetibilidad de la irradiancia espectral tras 30 min en distintos encendidos es menor del 2 % en casi todo el intervalo espectral. En ambos casos estas propiedades empeoran por debajo de 250 nm aproximadamente.

4.2 Fuente patrón en el intervalo visible.

En el intervalo visible del espectro ya existían fuentes basadas en la tecnología LED comercialmente disponibles antes de este proyecto. Estas fuentes se basan bien en un LED emisor en la región de longitudes de onda corta y un fósforo que emite en el resto del intervalo espectral visible (las fuentes conocidas como LED blanco con diversas temperaturas de color correlacionadas), bien en un conjunto de LED que emiten a distintas longitudes de onda repartidas a lo largo del espectro. Incluso la Comisión Internacional de Iluminación, CIE, ha realizado intentos de normalización para definir una distribución espectral de referencia para estas fuentes en el espectro visible, en las aplicaciones fotométricas y colorimétricas [19].

Si se tiene en cuenta que al medir fuentes LED con un espectrorradiómetro las contribuciones a la incertidumbre debidas a la longitud de onda del instrumento junto con las de la propia distribución espectral de la fuente tienen un efecto dominante en la incertidumbre global de la medición, se concluye que las fuentes patrón de calibración de estos equipos deberían tener una distribución espectral más suave, evitando los picos en lo posible. Un análisis de la incertidumbre de medición muestra que lo ideal es que la fuente de calibración sea uniforme espectralmente, tenga un espectro equienergético, similar al iluminante E de la CIE, definido por unas coordenadas cromáticas (x = 0,333; y = 0,333) y una temperatura de color correlacionada (TCC = 5454 K).

Siguiendo este razonamiento, se han desarrollado en el proyecto diversas iniciativas para ecualizar el espectro de emisión de un LED blanco completándolo con varios emisores LED en las zonas espectrales donde la emisión del LED blanco es más pobre, pero este camino conduce a dispositivos con una alimentación eléctrica compleja por la variedad de los elementos necesarios.

Alternativamente se ha ensayado un dispositivo formado por 10 LED CIE E, que son emisores complejos que contienen varios fósforos en un único chip y que intentan reproducir el iluminante E de la CIE. Con esa combinación se ha medido una distribución espectral a 70 cm de la fuente como la que se muestra en la figura 3.

Como se puede observar, en este conjunto se elimina la presencia de picos intensos en la distribución espectral, pero aún se observan en la región de longitudes de onda cortas, por debajo de 460 nm. Para mejorar esta distribución, se ha ensayado otro dispositivo que contiene LED que emiten en la región UVA además de los anteriores LED CIE E. En la figura 4 se muestra la irradiancia espectral de uno de estos dispositivos medida a 70 cm de distancia de la fuente.

Se puede observar una mejoría notable en la distribución espectral de la fuente, espectralmente más plana en una región más amplia del espectro visible. Los picos de emisión siguen estando presentes, pero el gradiente espectral promedio es menor.

Esta fuente tiene, además, buenas características de estabilidad de emisión a corto plazo y de repetibilidad tras el apagado y encendido reiterado, si bien estas características dependen de la longitud de onda. En el espectro visible se ha observado un cambio máximo a la longitud de onda de 495 nm, menor que 5·10^-5 Wm^-2nm^-1, mientras que en el conjunto del espectro de emisión se observa un cambio máximo menor que 1,3·10^-4 Wm^-2nm^-1 a la longitud de onda de 360 nm. No obstante, estos datos son preliminares y han de ser confirmados con ensayos de envejecimiento más largos.

4.3 Fuente patrón en el intervalo infrarrojo cercano.

En este intervalo espectral también se han desarrollado o simulado dispositivos basados en tecnología LED siguiendo la misma aproximación que en los anteriores; es decir, agrupando varios LED en un único dispositivo y emisores con diversos fósforos excitados por un LED para conseguir una fuente de amplio espectro.

1. Fuente de amplia banda de emisión con un único LED recubierto con fósforo.

Existen varios modelos de este tipo de fuente en el mercado para aplicaciones espectroscópicas. En general, individualmente, emiten un flujo radiante bajo comparado con las lámparas de incandescencia. En este proyecto se ha llevado a cabo un estudio de mercado y se han ensayado distintas opciones para combinar varios emisores en un mismo dispositivo. Entre los modelos comerciales hay elementos en los que la excitación es un LED emitiendo en el infrarrojo cercano (entre 800 nm y 1000 nm) y otros en los que la excitación del fósforo se hace con un LED rojo. Estos emiten mayor flujo radiante que aquellos, mientras que el intervalo espectral de emisión de los primeros es, en general, mayor que el de los segundos, aunque esta característica depende, por supuesto, del fósforo empleado por cada fabricante. Por tanto, la solución para reemplazar las lámparas de incandescencia pasa por la combinación de varios LED en un único dispositivo.

En este proyecto se ha construido y ensayado un prototipo constituido por emisores con LED de excitación en el rojo y dos fósforos diferentes para ensanchar lo más posible el intervalo espectral de emisión del conjunto. La irradiancia espectral medida a 50 cm de distancia se muestra en la figura siguiente, donde se puede distinguir la irradiancia producida cuando se utiliza cada tipo de emisor por separado y cuando se utilizan los dos conjuntamente.

La irradiancia total es menor que la de una lámpara de incandescencia. Los primeros resultados de estabilidad indican un incremento en la emisión del orden del 10 % durante unas 150 h tras el encendido. Pasado este tiempo la deriva se reduce, habiéndose medido un cambio de solo 0,018 %/h durante 20 h.

Parece claro que se necesitan nuevos fósforos para ampliar la emisión espectral en el infrarrojo cercano y que tengan una mayor eficiencia de conversión para que este tipo de emisores pueda reemplazar con garantía a las lámparas de incandescencia en este intervalo espectral.

2. Fuente de emisión con varios LED.

Los LED que emiten en el infrarrojo cercano se han desarrollado ampliamente por el empuje de las comunicaciones ópticas y las necesidades de formación de imagen y dispositivos de alerta y control desarrollados en esa región espectral. Existen dispositivos comerciales que permiten combinar diferentes LED para obtener un espectro de emisión de banda ancha, aunque con la presencia de los picos característicos de emisión. En este proyecto se han simulado diferentes combinaciones con LED disponibles en el mercado, pero el número de emisores que se necesita para aproximarse a la irradiancia de una la lámpara de incandescencia tipo FEL es muy alto, lo que lo haría poco útil en la práctica.

Si el intervalo se restringe hasta [800, 1100] nm y se puede asumir tener un valor de irradiancia espectral del orden del 5 % del de una lámpara tipo FEL, entonces hay una aproximación razonable con 16 LED comerciales cuya irradiancia espectral simulada según datos de catálogo se puede observar en la figura 6.

Esta aproximación puede ser útil para la calibración de espectrorradiómetros con sensores de silicio, aunque en la distribución total se observa la presencia de picos de emisión.

Un problema general para los dispositivos que combinan diferentes LED en un mismo plano es que la irradiancia espectral no se distribuye uniformemente hasta que hay una distancia mínima entre el plano de medida y el emisor. Esta distancia depende de la separación de los emisores LED individuales en el dispositivo, que generalmente está determinada por necesidades de diseño y montaje para alcanzar estabilidad térmica y facilidad en la alimentación eléctrica. Para minimizar este problema y conseguir homogeneización espectral a una distancia corta desde el emisor, se ha ensayado en este proyecto utilizar un haz de fibras ópticas como fuente. La disponibilidad de fibras en esta región espectral es amplia y existen haces con una gran cantidad de fibras a las que se podrían acoplar LED individualmente y conseguir un conjunto espectralmente interesante y con una distancia entre emisores muy pequeña. Con el dispositivo desarrollado en este proyecto, utilizando 7 emisores LED acoplados a fibra, se obtiene la irradiancia espectral que se muestra en la figura siguiente en un plano situado a 10 cm del haz de fibras.

4.4 Otras aproximaciones desarrolladas en el proyecto.

En el proyecto NEWSTAND se han ensayado otras iniciativas para reemplazar las lámparas de incandescencia como patrones para la calibración de espectrorradiómetros, como una fuente basada en un plasma de xenón (comercialmente disponible y denominada “Laser Driven Light Source”) u otros emisores como un láser de supercontinuo. Estos ensayos no se presentan en este trabajo porque no son prácticos para laboratorios de calibración que no sean del más alto nivel.

Asimismo, se ha desarrollado una gran actividad para establecer espectrorradiómetros como patrones de transferencia, lo cual implica no solo su calibración radiométrica, sino una caracterización de un conjunto de rasgos del equipo que influyen en su desempeño como patrón de medida. Una guía para llevar a cabo esta calibración y caracterización será publicada en breve como fruto del trabajo realizado en este proyecto. Detalles de esta parte del proyecto y todos los entregables se pueden encontrar en el repositorio ZENODO [20].

5. Conclusión

Las lámparas de incandescencia tienen varias ventajas como patrones de transferencia radiométricos, en particular de la irradiancia espectral: emiten en un espectro amplio y sin discontinuidades, tienen una relativamente alta eficiencia, son sencillas y fáciles de manejar en el laboratorio, son térmicamente estables y pequeñas, lo que implica que se puede aplicar la ley del inverso del cuadrado de la distancia. Reemplazar estos patrones no es una tarea sencilla y el nivel de éxito en su sustitución por emisores basados en la tecnología LED, la más desarrollada, depende del intervalo espectral que se considere. Existen ya alternativas aceptables en el intervalo visible del espectro (400-800) nm, y con ciertas restricciones en una parte del infrarrojo (800-1100) nm, pero no ocurre lo mismo para el intervalo UV (250-400) nm ni para el resto del infrarrojo cercano, NIR, (1100-2500) nm.

Los emisores basados en instalar varios LED en un único dispositivo necesitan una gran cantidad de elementos para poder alcanzar niveles de irradiancia comparables a los de la lámpara de incandescencia tipo FEL, por lo que resultan poco prácticos para usarlos en laboratorios de calibración. Además, suelen presentar picos de emisión que no son recomendables para la calibración de espectrorradiómetros.

Los emisores basados en un fósforo excitado por un LED proporcionan niveles de irradiancia bajos excepto en el espectro visible, donde la tecnología se ha desarrollado más. En general, en los otros intervalos espectrales se necesita disponer de fósforos con una mayor eficiencia de conversión y con espectros amplios.

La estabilidad y deriva de la emisión es una asignatura pendiente para los dispositivos que emiten fuera del espectro visible. Se necesita mejorar los montajes mecánicos y el balance térmico y llevar a cabo estos estudios.

Agradiecimientos

The project 22IEM05 NEWSTAND has received funding from the European Partnership on Metrology, co-financed from the European Union’s Horizon Europe Research and Innovation Programme and by the Participating States

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1]       DIRECTIVE 2009/125/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 21 October 2009, “Establishing a framework for the setting of ecodesign requirements for energy-related products,” OJ L285, 10–35 (2009).

[2]       EURAMET Strategic Research Agenda for Metrology in Europe, V1.0 (03/2016), https://www.euramet.org/publications-media-centre/documents/

[3]       CIE Research Strategy 4: New Calibration Sources and Illuminants for Photometry, Colorimetry, and Radiometry, http://files.cie.co.at/CIE%20Research%20Strategy%20(April%202020)%20-%20Topic%204.pdf

[4]       CCPR Strategy Document 2022-2032, available at https://www.bipm.org/en/committees/cc/ccpr

[5]       Strategic Research Agenda European Metrology Network for Climate and Ocean Observation, ISBN 978-3-942992-70-0

[6]       J. Metzdorf, A. Sperling, S. Winter, K.-H. Raatz and W. Möller, A new FEL-type quartz-halogen lamp as an improved standard of spectral irradiance, Metrologia, 1998, 35, 423-426

[7]       NIST 2011. NIST Special Publication 250-89. Howard W. Yoon and Charles E. Gibson. NIST Measurement Services – Spectral Irradiance Calibrations. Gaithersburg: NIST. https://www.nist.gov/publications/sp250-spectral-irradiance-calibrations

[8]       P Sperfeld, K D Stock, K-H Raatz, B Nawo and J Metzdorf, “Characterization and use of deuterium lamps as transfer standards of spectral irradiance”, 2003 Metrologia 40 S111.

[9]       CIE 233:2019: “Calibration, Characterization and Use of Array Spectroradiometers”, DOI: 10.25039/TR.233.2019

[10]     Manninen, P, Hovila, J, Seppälä, L, Kärhä, P, Ylianttila, L and Ikonen, E, “Determination of distance offsets of diffusers for accurate radiometric measurements,” Metrologia 43 S120-S124 (2006)

[11]     Hopkinson, GR., Goodman, TM., Prince, SR., “A Guide to the Use and Calibration of Detector Array Equipment”, SPIE Press, Bellingham, Wash. 2004.

[12]     Ylianttila, L., Visuri, R., Huurto, L., and Jokela, K., “Evaluation of a single-monochromator diode array spectroradiometer for sunbed UV-radiation measurements”, Photochemistry and Photobiology, 81, 333-341, (2005).

[13]     Zong Y, Brown S W, Johnson B C, Lykke K R and Ohno Y 2006 Simple spectral stray light correction method for array spectroradiometers Appl. Opt. 45, 1111-1119.

[14]     Nevas S, Wübbeler G, Sperling A, Elster C and Teuber A 2012 Simultaneous correction of bandpass and stray light effects in array spectroradiometer data Metrologia 49 S43-S47.

[15]     Salim, SGR, Fox, NP, Woolliams, ER., Sun,T., and Grattan, K.T., “ Straylight correction for diode-array-based spectrometers using a monochromator,” App. Opt., 50 (26) 5130-5138.

[16]     S. Salim, N. Fox, E. Theocharous, T. Sun, and K. Grattan, “Temperature and nonlinearity corrections for a photodiode array spectrometer used in the field,” Appl. Opt. 50, 866 – 875 (2011).

[17]     Tomi Pulli, Saulius Nevas, Omar El Gawhary, Steven van den Berg, Janne Askola, Petri Kärhä, Farshid Manoocheri, and Erkki Ikonen, “Nonlinearity characterization of array spectroradiometers for the solar UV measurements”, Applied Optics Vol. 56, Issue 11, pp. 3077-3086 (2017). https://doi.org/10.1364/AO.56.003077.

[18]     CIE 214:2014: “Effect of Instrumental Bandpass Function and Measurement Interval on Spectral Quantities, ISBN 978-3-902842-53-4.

[19]     CIE 251:2023. LED Reference Spectrum for Photometer Calibration. ISBN 978-3-902842-66-4. DOI 10.25039/TR.251.2023.

[20]     ZENODO, acceso a resultados y entregables del proyecto NEWSTAND, https://zenodo.org/search?q=newstand&l=list&p=1&s=10&sort=bestmatch.