T E L KO M NIK A , V ol . 1 7 No. 4 A ug us t   201 9 , p p.1 8 38 ~1 8 44   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 accr ed ited   F irst  Gr ad e b K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 4 . 11985      18 38       Rec ei v ed   Dec e mb er  6 , 2 01 8 ; Rev i s e J an ua r y  31 ,  20 1 9 ; A c c ep t ed   A pri l   7 , 2 01 9   Charac teriz atio n o excita tio n s ou rce  LEDs a nd   sensors   w i th ou t f il ters  f or meas urin g f l uo resc e nce    in f lu orescei n a nd  gre en lea f ex tract       M i g u el  Á n g e l G ar r ido  T ama y o 1 , Fr ed y   E d ime r  Ho yos V e las co * 2   Joh n  E . C and elo - Be ce r r a 3   1 ,2 Uni v e rs i d a d  Na c i o n a l  d e  Co l o m b i a Se d e  M e d e l l í n Fa c u l ta d  d e  Ci e n c i a s Es c u e l a  d e  F í s i c a ,   Carre ra  6 5  No 5 9 A - 1 1 0 0 5 0 0 3 4 Ca m p u s  Vo l a d o r,  M e d e l l ín Col o m b i a     3 Uni v e rs i d a d  Na c i o n a l  d e  Co l o m b i a Se d e  M e d e l l ín ,  F a c u l t a d  d e  M i n a s   Dep a rta m e n t o  d e  En e rg ía   El é c tri c a  y  Au to m á t i c a   Carre ra  8 0  No 6 5 - 2 2 3 Cam p u s  Ro b l e d o M e d e l l ín Col o m b i a     *C o rre s p o d i n g  a u t h o r,  e - m a i l m a g a rr i d o t@ u n a l .e d u .c o 1 fe h o y o s v e @un a l .e d u .c o 2 ,   j e c a n d e l o b @u n a l . e d u . c o 3         Ab strac t     Th i s   p a p e p r e s e n ts   t h e   c h a ra c te ri z a ti o n   o e x c i ta t i o n   s o u rc e   L EDs   a n d   s e n s o r s   wit h o u fi l t e rs   fo r   m e a s u ri n g   f l u o re s c e n c e   i n   fl u o re s c e i n   a n d   g re e n   l e a e x tr a c t.   Fo th i s   p u rp o s e ,   e i g h l i g h t - e m i tt i n g   d i o d e s   (L EDs wer e   u s e d   wit h   t h e   fo l l o win g   c h a ra c te r i s t i c s o n e   b l u e o n e   g re e n o n e   re d o n e   i n f ra re d ,   a n d   f o u r   v i o l e ts Th e   fi rs fo u L EDs  we r e  u s e d  a s  s e n s o r s  wi t h o u fi l t e rs  t o  d e te c fl u o re s c e n c e  i n d u c e d  b y   th e   o th e r   fo u v i o l e L EDs   i n   1 1   s a m p l e s   o d i ff e re n fl u o re s c e i n   c o n c e n tra ti o n s   a n d   i n   1 4   s a m p l e s   o d i ff e r e n t   d i l u t i o n s   o f   g re e n   l e a e x tra c t.   Th e   re s u l ts   s h o th a t   i n fr a re d   L EDs   c a n   d e t e c th e   r e d   e m i s s i o n   o f   g re e n   l e a e x tr a c t   a n d   re d   a n d   i n fra re d   L ED s   d e te c t h e   f l u o r e s c e n c e   o f   fl u o re s c e i n   i n   c o n c e n tra ti o n s   o u p   t o     1 .8   μM Th e   d e v e l o p e d   s y s te m   a l l o ws   a n d   fa c i l i ta te s   te a c h i n g   o p ti c a l   s p e c tro s c o p y   i n   b a s i c   e d u c a ti o n   wit h o u t  i n c u rri n g  h i g h   c o s ts .     Key w ords c h l o r o p h y l l fl u o re s c e i n f l u o r e s c e n c e g re e n  l e a f  e x tra c t ,   l i g h t - e m i tt i n g   d i o d e     Copy righ ©  2 0 1 9  Uni v e rsi t a s  Ahm a D a hl a n.  All  rig ht s   r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   F l uo r om ete r s  are s e ns i ti v eq u i pm en t th a t c an  c l as s i f y  bi ol og i c a l  m ate r i a l s  of  m ed i c al   or  ag r i c u l tura l   i m po r tan c b y   the i r   f l u ores c en t   c ha r ac te r i s ti c s   [1 9] .   Ho wev er,  i t   i s   no t   ea s y   to   ac c es s   thi s   eq ui pm en du e   to  i ts   hi gh   c os t   an i i s   n ec es s ar y   to   ut i l i z th em   i an   ec o no m i c al   wa y   s t arti n f r om   the   r es ea r c an d   c ha r ac teri z a ti on   of   m ate r i al s   o bta i ne l oc al l y   [5,   10 11 ]   T he   de s i gn   of   l o w - c os f l u orom ete r s   tha i m prov th op t i c al   s pe c tr os c op y   [ 12 ]   of   bi ol og i c a l   m ate r i al s   tea c h i ng   i n   ba s i c   ed uc at i on   i ns t i tut i o ns   or  i s c i en t i f i c   r es ea r c i s   g ap   we     m u s f ac [10 13 15 ] C u r r en tl y L E tec h no l og y   [16]   as   an   ex c i tat i on   s o u r c ha s   be en   r ep l ac i ng   l as ers   b ec au s e   the y   are   c he a p,  h av l o c urr en c on s um pti o n,  a n d   are  ea s y   to  i m pl em en t.  A l l   t he s c ha r ac teri s ti c s   m a k the m   i de al   f or  the   d ev el op m en of   f l uo r om ete r s   i n   s c ho ol s c ol l eg es an un i v ers i t i es A   pr oo f   of   thi s   i s   tha i 20 13 f l uo r om ete r   to  m ea s ur e   c hl orop h y l l   was   bu i l f or  l es s   tha $1 4 b y   us i ng   4 2 nm   LE as   an   ex c i tat i on   s ou r c an r ed  Ros c ol ux  f i l ter  i n f r on t o f  a  ph oto di od e r ec ei v er ( P D )   [17]   A   s l i gh t l y   m ore  s op hi s t i c at ed   d ev i c was   de s i gn ed   b y   P ui a nd   c o l l ab or ato r s   i n   20 1 5 ,   the y   de v el o pe d   s u bm ers i bl to  m ea s ure  c hl oroph y l l - a,  o i l ,   an prot ei m ate r i al   ( t y r os i n a nd   tr y pto ph a n)  i na tura l   wate r s   b y   us i ng   u l tr av i o l et  ( U V )   LE Ds   at  28 nm   an bl u e   LE Ds   at  45 0   nm   an U S B 20 0 +   s pe c tr om ete r   as   the   d et ec t i on   s y s t em   [18] L E Ds   ar n ot  o nl y   us e as   an   ex c i tat i on   s ou r c b ut  al s as   f l uo r es c en c s en s ors T he   us of   LE Ds   as   s en s or s   i s   no ne w   tec hn i qu e i 19 9 2,  c h i wi th  an   arr a y   o f   s i x   LE Ds   was   de v el op e an i m pl em en ted   i s o l ar  ph ot om ete r   to  m ea s ure  atm o s ph eric   turbi di t y   an prec i pi tab l w at er  [19] I 2 00 5,  A c ha r y a   de v el op e s o l ar  ph ot om ete r   to  m ea s ure  v ari ati on s   of   op ti c a l   de pth   of   the   atm os ph ere  us i n three  LE Ds   ( r ed y e l l o an gree n)  as   a   de t ec ti o s y s tem   an de m on s tr ate th at  th s pe c tr a l   r es po ns e o f  L E Ds  i s  or i en t ed  to war wav el en gt hs  of  g r ea ter p o w er   [ 20 ]   La u   an c o l l ab orat ors   i 20 06   d ev el o pe a op t i c a l   d ev i c f or  c o l orim etri c   a na l y s i s   ba s ed   on   a   l i gh t - em i tti ng   di o de   ( LE D)   as   t he   de t ec t or;  th eq u i pm en w as   v al i da t ed   thro ug Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Charac teri z a ti o n o f  ex c i tat i on  s ou r c e L E Ds  a nd  s e ns o r s ... ( Mi gu el   Á n ge l  G arr i d T am ay o )   1839   ab s orba nc m ea s ure m en wi th  B r om oc r es ol   G r ee a nd   th en   us e to  d ete c c a dm i u m ( II)  an d   l ea d   ( II)   i wate r   [21 ] O 'T oo l e   a nd   c ol l ab orators   i n   20 07 b y   Ma l ac hi t G r e en   m eth o us ed   f or  the   de term i na ti o of   ph os p ha te,   i m pl em en ted   de t ec ti on   s y s t em   w i th  pa i r   of   LE Ds o ne   as   the   ex c i tat i on   s ou r c a nd   the   oth er  f or  c ol or i m etri c   de t ec ti o [2 2] A   m ul ti - c ol or  RG B   LE D   ( em i tti ng   r ed   at  6 25   nm green  at  5 27   nm an bl u at   46 nm )   ha s   be en   i m pl em en te to  wor k   s i m ul tan eo us l y   as   l i gh e m i tte r   f or  ex c i tat i on   an l u m i ne s c en c r ec ep tor  i p h os ph or  m ate r i al s   ( 50 0 65 nm )   [23] In  20 12 P ok r z y wn i c k an c o l l ab o r at ors   de v e l op ed   op to el ec tr on i c   f l o de tec tors   i n   m i ni atu r e   to   de t erm i ne   ph oto m etri c al l y   a nd   f l uo r om etri c al l y   pro tei ns   s uc as   al b um i an g l ob ul i ns   [24 ] .   F i ed oruk   an c o l l a bo r at ors   i 20 1 w ere  ab l to  d et ec ph os ph orus   i s oi l s   an c a l c i um   an p h os ph orus   i hu m an   s era  b y   us i ng   ex t erna l   f l uo r op ho r e s   as   m ar k ers ,   i nd uc i ng   f l uo r es c en c wi th   two  green   L E Ds   of   52 nm ,   an t he n   d ete c t i ng   th f l u o r es c en c w i th  r ed   L E of   65 nm   [25 2 6] .   In  20 18 F i ed oruk   et  al pe r f or m ed   the   p ho t om etri c   de term i na ti on   of   he m og l ob i i h um an   bl oo as   wel l   as   f l uo r om etri c   de term i na ti on   of   qu i n i ne   i ton i c s   an d   c al c i um  i on s  i n m i ne r al   wat ers  us i ng  t he s du a l  L E D s y s t em s   [27]   A l l   th es w ork s   r ep ort  the   r es ul ts   of   LE D   ap pl i c ati on s   as   ex c i tat i on   s ou r c es   an d   l i gh s en s ors ; h o wev er, no ne  m ak es  a  de ta i l ed   an d  s i m pl c ha r ac teri z at i on  of  th e  r eq u i r em en ts  f or i ts   i m pl em en tat i on ,   w h i c h   as   wel l   as   th f l u ores c en c e   m ea s urem en of   f l uo r es c e i n   an d   gree l e af  ex tr ac ( tot a l   c hl oroph y l l ) i s   the   p urpos of   thi s   w ork E i gh t   LE Ds   ( on bl ue on gr ee n,  on e   r ed on i nf r ared,  a nd   f ou r   v i o l ets )   are  us ed   i t h t es t,  where  t he   f i r s f ou r   are  us ed   as   s en s ors   wi th ou op t i c al   f i l ters   an th l as f ou r   are  us e as   th ex c i tat i on   s o urc e.  T s ho w   thi s s ec ti on   pres en ts   the   m ate r i a l s   an m eth od s s ec ti on   d es c r i b es   the   r es ul ts   an a na l y s i s an s ec ti on   4   i nc l u de s  t h e c on c l us i o ns .       2.      M ateri als  and  M eth o d s   2.1 . Ch ar a cteri z atio n  of  L E Ds   F ou r   L E Ds   of   e as y   ac qu i s i ti on   w ere   us e as   s en s ors i nf r ared   L E ( Ir L E D) r e d   LE ( r LE D) gree LE ( gL E D) an b l u LE ( bL E D) a l l   wi th  tr a ns pa r e nt  m m   en c ap s u l at i on F ou r   v i o l et   L E Ds   ( v L E Ds )   w ere   us ed   as   the   ex c i t ati on   s o urc e.  A l l   LE Ds   w ere   as s em bl ed   i n     c uv ett e   ho l de r   as   s ho wn  i n   F i g ure  1   an p l ac e d   i b l ac k   bo x   to  a v o i d   i nte r f erenc b y   ex ternal   l i g ht.   T he   em i s s i on   s pe c tr a   of   th e i g ht  LE Ds   wer ob t a i n ed   w i t F LA M E - S   m i ni atu r s pe c tr om ete r   fr o m   O c ea O pti c s   at  a   d i od c urr en of   15   m A T ab l r ep orts   pe ak   w av el en g ths   an ba n d w i dth s  o bta i ne d f or f i v e t y pe s  of  L E Ds  ( the  f o ur v L E Ds  pres e nte d t h e s a m e s pe c tr u m ) .           F i gu r 1.   A s s em bl y   of  LE D s  i n c u v e tt e h o l d er   T ab l e 1 .   E m i s s i on  S p ec tr Deta i l s  of  Four   S en s or  LE Ds   an V i ol et  L E D Us ed  as   E x c i tat i on   S o urc es   Ty p e   o f   L E D   W a v e len g t h   P e a k   ( n m )   B a n d w idt h   ( n m )   I n f r a r e d   780   33   R e d   631   21   Gr e e n   521   37   B lue   457   23   V iole t   400   18         T o g ua r an t ee   the  em i s s i on   s pe c tr um  of  v LE D,  the   w a v el e ng th  s hi f was  c ha r ac ter i z ed  at   25 °C  wi th   r es pe c to  c urr e nt  c ha n ge s   i the   LE us i ng   F l uk 87 V C   m ul ti m et er.  F i gu r 2   ( a)   s ho w s   the   r es ul ts   o bta i n ed   an l i ne ar  r eg r es s i o n;  i i s   po s s i b l t s ee   tha t   b et we en   1 m A   an 15   m A the   em i s s i on   i s   m ai nta i ne d   at   40 0.5   nm F i g ure  2   ( b)  s ho w s   t he   em i s s i on   s pe c tr um   o the   v L E D   at   a   c urr en t   of   1 0   m A w hi c h   pres e nts   wi dt at   h al f - he i gh t   ( F W HM)   of   17 .6 nm   an m a x i m u m  e m i s s i on  at  3 99 . 45  nm .   K no wi n the   c urr e nt  an d   em i s s i on   w a v e l en gth   of   the   v i o l et  L E D,  i r r ad i an c w as   m ea s ured  ac c ordi ng   to  v ol t ag e.   F or  th i s t he   c urr e nt  was   ad j us ted   to   15   m A   an pu l s wi dt h   m od ul ati o ( P W M)  w as   m ad w i t an   A r d ui n P r Mi ni   wi th   A T m eg a3 2 m i c r oc on tr ol l er.  Ir r ad i a nc was   m ea s ured  wi th   a   De l taOhm   HD  23 0 2.0   r ad i om ete r F i g ure  s ho w s   t he   ne ar  l i n ea r i t y   of  av era ge   i r r ad i an c e wi th  r es pe c t to  v LE D  v ol tag e ( l i n ea r  r e gres s i on   R 2 = 0.9 9 99 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   1 7 ,  No 4 A ug us t   20 19 :   1 8 38 - 1 84 4   1840                     ( a)       ( b)     F i gu r 2.  ( a) C ha n ge s  i n v L E D   w a v e l e ng t w i th  c ha ng es  i n c urr en t a n   ( b) v L E D em i s s i on  s pe c tr u m       G i v e t he   ab ov da t a,  ex c i tat i on   LE Ds   w ere   c on f i g ure as   f ol l o w s :   L E D   c urr en t   1 m A ,   c en tr al   w a v e l e ng t 40 0 .58 nm an LE v ol t ag 3 .2  V c orr es po n di ng   to  a n   i r r ad i a nc of    7.4   W / m 2 V ol tag es   g en er ate d   b y   L E Ds   us e as   s e ns ors   wer no am pl i f i ed t he y   wer e   r ea d   di r ec tl y   b y   th an al og - to - di g i ta l   c on v erter   ( A DC)   o f   the   P IC1 6F193 m i c r oc on tr ol l er  f r o m   Mi c r oc hi I nc .,  s e nt  b y   B l u eto ot t c e l l   p ho n ( F r e a pp s B T   S i m pl T er m i na l ,   f or  A n droi d) an proc es s ed   i O r i g i n P r 8.  T he   i r r ad i an c of   40 0   nm   LE Ds   c an   b c al c u l at ed   w i t ( 1)  b y   ap p l y i ng  a  P W M t o t he  L E D,  w he r e   I   i s  t he   i r r ad i an c an V   i s  t he   v o l ta ge   on  t he   LE D:     = 2306 . 6 + 2 . 948   ( 1 )     LE Ds   c a h av s pe c tr a l   r es po ns e   tha nk s   to  the   p ho t oe l ec tr i c   ef f ec t,  whos e   en erg y   ( )   c an   be   w r i tte as   i ( 2)  [28] w h e r   i s   P l an c k s   c on s tan t,    i s   the   m i ni m u m   f r eq ue nc y   of   r ad i ati on     ( s the r i s   a   ph oto el ec tr i c   ef f ec t)   i s   th w ork   f un c ti on ,   an e 0   i s   th m ax i m um   k i ne ti c   e n erg y  of  el ec tr on s .     = = e 0   ( 2)     In  ( 1),  i t  i s   ob s er v ed  th at  th e e ne r g y   of  th e  i nc i de nt  ph oto n  i s   di r ec t l y   pro po r t i on al   to  t he  r ad i ati on   f r eq ue nc y the r ef ore,  l o wer - en erg y   p ho to ns   ( r ed   L E of   63 nm f or  ex a m pl e)  do   no i nd uc   a p h oto c urr en t  i n  a  b l u e L E D of  45 nm           F i gu r 3.  A v e r ag e  i r r ad i a nc e o f  v L E D ac c ord i ng  to  t he   v o l tag e a pp l i e wi th  a P W M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Charac teri z a ti o n o f  ex c i tat i on  s ou r c e L E Ds  a nd  s e ns o r s ... ( Mi gu el   Á n ge l  G arr i d T am ay o )   1841   2.2 E xtr ac t ion  of  gre en le av es   G r ee l e af   ex tr ac w as   o bt ai n ed   f r o m   0.5   of   green  l ea v es   i 10   m of   96 eth an o l   ( CH 3 CH 2 O H)   th at  was   m ac erated   an c en tr i f ug ed   ( RO T O F I X   32 A   H ett i c h   c en tr i f ug e)  at    4,5 0 r pm   f or  f i v m i nu t es T he   s up ern ata n w as   f i l tered   us i ng   f i l ter  p ap e r   ( MUNK T E LL     grade  39 1)   w i t p arti c l r et en ti on   of   2 μm thi s   s am pl was   d i l ute to   1:8 ,   1 92   to  y i e l d   t ota l   of   14   s a m pl es Chl oroph y l l   c on c en tr at i o w as   no d ete r m i ne be c au s the   p u r po s was   to   de term i ne  L E D s en s i ti v i t y   i n t he  de t ec ti o n o f  f l uo r es c e nt  r ad i at i on .     2.3 P r epar atio n  of  f luo r e sc ein   F or  f l uo r es c ei n,  11   s am pl e s   of   c on c en tr ati o ns   60 2 30 1,  15 0.5 75 . 3,  37 .6,   18 .8 10 7. 2,  5.4 a nd   1. μM  w er pr ep are i s o l ut i o of   m on op ota s s i um   ph os ph ate   ( K H 2 PO 4 )   a nd   di p ota s s i um   ph os ph at ( K 2 HP O 4 )   wi th  pH  of   7.6 T he   f l uo r es c en c s pe c tr of   f l uo r es c ei as   s ho w i F i g ure  4   a nd   gre en   l e af   ex tr ac as   s ho wn  i F i gu r 5   w ere  o bta i n ed   wi th  t he   s am e   s pe c tr om ete r   us ed   to  c h arac teri z th L E Ds w h i c are  i n   the   gree an d   r ed   r eg i on s r es pe c ti v el y .   A th be gi nn i ng   of   ea c m ea s urem en t,  r ea d i ng s   of   ba c k ground   n oi s an s am pl bl a nk s  w ere o bta i ne d a n d s ub tr ac t ed  f r o m  s a m pl e read i ng s .           F i gu r 4.  F l uo r es c en t  em i s s i on  s pe c tr um     of  f l uo r es c ei n       F i gu r 5.  F l uo r es c en t  em i s s i on  s pe c tr um  of   green  l e af  ex tr ac t       3.  Re sult s a n d   A n al y s is   F i gu r s h o w s   f ou r   c ha nn e l s   tha m ea s ure  the   r es po ns of   LE Ds   ( x   ax i s )   to    the   f l u ores c en c of   di f f erent  d i l uti on s   of   gr ee n   l e af   e x tr ac t.  It  i s   c l e ar  th at  t he   LE D   tha g av   r es po ns wi th  gre ate r   d i s c r i m i na ti o w i t r es pe c t di f f erent  di l ut i on s   of   s am pl was   Ir LE D,  whereas   r L E D,   gL E D,   an bL E produc e o v erla p pi ng   r es p on s es F i g ure  7   s ho w s     the   r es po ns of   Ir LE to  d i f f erent  di l ut i o ns   of   green  l ea f   ex tr ac t,  de tec ti n di l ut i on s   of   1:8 ,   192  wi th  a Ir LE v ol t ag of   0 .06   V   wi th ou am pl i f i c at i on .   T he   v ol ta ge   dro pp e be l o w   d i l uti on s   of   1:4 whi c h   c ou l be   r el a ted   to  t he   i nt erna l   f i l t er  ef f ec du to  hi g c h l oro ph y l l   c on c en tr ati on s   i n     the  s am pl es   w i t h d i l uti on s  1 :1  an d 1 : 2.   Res po ns es   of   the   f ou r   L E Ds   to  f l u ores c e i n   are   r ep r es en te i F i g ure  8 T hi s   r es ul s ho w s   tha L E Ds   tha d i s c r i m i na te  the   be s at  d i f f erent  c on c en tr at i o ns   w er r LE an Ir LE D;     the   oth er  t wo  LE Ds   pro v i de a ov erla pp i ng   r es po ns e.   F i g ure  s h o w s   t he   r es po ns es   of   RL E an Ir L E f or  di f f erent  c on c e ntrati on s   of   f l uo r es c ei n.  T he s da ta  s ho w   th at  at  c o nc en tr at i on s   of   1.8  µM , RL E gi v es  a  v o l ta ge  0. 2 V  an d I r L E D g i v es  a  v o l tag e o f  0. 0 38   V   wi th  no   am pl i f i c ati on .   F i gu r 10   s ho w s   t ha L E D s   r es po nd i ng   t di f f erent  f l uo r es c en c h av l o ng er  e m i s s i on   wav el e ng t hs T ha i s   w h y   t he   L E Ds ,   bL E D,   gL E D,   an r LE d no t   r es po n t t he   f l u ores c en c e   of   green  l ea f   ex tr ac ( em i s s i on   a 68 nm ) ho w e v er,  Ir LE D,  whi c h   i s   th l ea s e ne r ge t i c d oe s .   O th o the r   ha nd ,   f or  the   f l uo r es c en c e   of   f l uo r es c ei ( em i s s i on   a 5 20   nm ) r LE an d   Ir L E D   r es po nd ,   w h ereas   bL E D   a nd   gL E tha t   c orr ob orate   the   s h i f b et w e en   the   em i s s i on   an d   th s pe c tr al   r es p on s e   of   the   L E Ds   d n ot  [20] P s eu d o - r ep l i c ate s   of   the   11   f l uo r es c ei s o l ut i o ns   wer m ad two  da y s   l ate r   to  ex am i ne   the   s ta bi l i t y   of   the   r ea di n gs F i g ure  1 s ho w s   the   hi gh   r ep r od uc i bi l i t y   i n t he  f l u ores c en c e d et ec ti o n o f  L E Ds .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   1 7 ,  No 4 A ug us t   20 19 :   1 8 38 - 1 84 4   1842       F i gu r 6.   R es po ns es  of  f ou r  LE Ds  to  r ed   f l uo r es c en c e o f  green  l ea f  ex tr ac t       F i gu r 7.  R es po ns of  IrLE D to  d i f f erent  di l uti on s  of  gree n l ea f  ex tr a c t           F i gu r 8.  R es po ns es  of  f ou r  LE Ds  to  gree f l uo r es c en c e o f  di f f erent f l u ores c ei c on c en tr at i on s       F i gu r 9.  R es po ns es  of  r  L E D a nd  IrL E D t di f f erent d i l ut i on s   of  f l uo r es c ei n           F i gu r 10 . F l u ores c en t e m i s s i on  s pe c tr of   s a m pl es  un de r  s tud y  a nd  r es po nd i n g L E Ds       F i gu r 11 Res po ns es  of  r ed  an d f ar - r ed  LE D S   to  th e repe ti t i o n o f   m ea s urem en ts   f or  f l uo r es c ei n s am pl es       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       Charac teri z a ti o n o f  ex c i tat i on  s ou r c e L E Ds  a nd  s e ns o r s ... ( Mi gu el   Á n ge l  G arr i d T am ay o )   1843   4.  Co n clus ion   T hi s   pa pe r   pres en t ed   the   c ha r ac teri z at i o of   ex c i t ati o s ou r c e   L E Ds   a nd   s en s ors   wi th ou f i l t ers   f or m ea s urin g   f l uo r es c en c i f l u ores c ei n   an gr ee l ea f   ex tr ac t.  T he   r es ul ts   s ho tha t   the   m ore  en er ge t i c   t he   LE D   ( s ho r ter   w a v e l en gth ) t he   na r r o wer   i ts   s pe c tr al   r es po ns e,   m a k i ng   i t   bu i l t - i n   ba nd p a s s   f i l ter.  T hi s   al l o w s   the   us of   L E D   s en s ors whi c h   i s   an   i n ex pe ns i v op ti on   f or  the   de v e l o pm en of   f l uo r es c en c m ea s urin g   eq ui pm en t.  A   78 nm   e m i s s i on   LE c an   be   us ed   as   f l uo r es c en c s en s or  of   green  l e af   ex tr ac whos f l uo r es c en c c o ul d   be   r el a ted   t o   the   tot al   c hl orop h y l l   pres e n i the   l ea f LE Ds   wi th  63 1   n m   ( r ed )   an 78 nm   ( IR)   em i s s i on s   c a n   be   us ed   as   s en s ors   of   f l uo r es c en c f or  f l uo r es c ei n,  a n wi th  s ui tab l c al i brat i o n   to  qu an t i f y   i t.  T ac hi ev g ua r a nte e d   r e ad i ng s   at  l o w   c o nc en tr a ti o ns i i s   i m po r tan to  i ns ert   an   ad j us tab l ga i am pl i f i er.  It  i s   al s i m po r tan t   to  g ua r a nte e   the   L E c urr en t k ee the   w a v e l en gth   s ta bl when   us ed   as   an   ex c i ta ti o l i g ht  s o urc e.  A   h i g c o n c en tr ati on   of   f l uo r op ho r es   wi l l   ha v e   l o s pe c tr al   r es po ns of   LE Ds   du to  the   i nte r na l   f i l ter  ef f ec f r o m   the   s am pl e.  F i na l l y the   i r r ad i a nc e   of   the   L E Ds   c an   be   c al c u l ate b y   us i ng   t he   eq ua t i o tha c on s i de r s   o nl y   t he   v o l tag a pp l i e   wi th  a P W M.       A c kno w ledg men t s   T hi s   wor k   w as   s u pp ort ed   b y   the   U ni v ers i d ad   Nac i on al   de   Co l om bi a,   S e de   M e de l l ín,   un de r   the   proj ec ts   HE RM E S - 3 46 7 a nd   H E R ME S - 36 91 1.  T he   a uth o r s   tha nk   the   S c ho ol   of  P h y s i c s th S o i l   M i c r ob i o l og y   La bo r at or y   of   th F ac u l t y   of   A grar i an   S c i en c es ,   a nd     the   Dep artm en of   E l ec tr i c al   E n erg y   a nd   A uto m ati on   of   the   Un i v ers i da Nac i o na l   de   Co l om bi f or thei r  v al ua b l he l i n c o nd uc ti ng  t hi s  r es e arc h.       Ref er en ce s   [1   Nel s o n   N,  Sa n d e D,  Dan d i n   M e a l Han d h e l d   F l u o r o m e t e rs   fo L a b - on - a - Chi p   A p p l i c a t i o n s IEEE   Tra n s  B i o m e d  Ci r c u i ts  S y s t .   2 0 0 9 3 ( 2 ) 9 7 1 0 7 .   [2   L a m b e rt  P,   G o l d t h o rp   M Fi e l d h o u s e   B,  e a l Fi e l d   f l u o ro m e t e rs   a s   d i s p e rs e d   o i l - in - w a te m o n i to rs Ha z a r d   M a te r .   2 0 0 3 1 0 2 ( 1 ) 5 7 79.   [3   Roe s l e C,  Uit z   J Cla u s tre   H,   e a l Rec o m m e n d a ti o n s   fo o b ta i n i n g   u n b i a s e d   c h l o ro p h y l l   e s ti m a t e s   fro m   i n   s i tu   c h l o r o p h y l l   fl u o ro m e te r s g l o b a l   a n a l y s i s   o W ET   L a b s   ECO   s e n s o r s L i m n o l   O c e a n o g r   M e th o d s .   2 0 1 7 1 5 (6 ) 572 5 8 5 .   [4   Ea rp   A,   Han s o n   CE,   Ral p h   PJ e t   a l Rev i e w   o fl u o re s c e n t   s t a n d a r d s   fo r   c a l i b r a ti o n   o i n   s i t u   fl u o ro m e t e rs :   Rec o m m e n d a ti o n s   a p p l i e d   i n   c o a s ta l   a n d   o c e a n   o b s e rv i n g   p ro g ra m s .   O p t   Ex p r e s s .   2 0 1 1 1 9 (2 7 ) 2 6 7 6 8 82 .   [5   Sta n l e y   PE.   Com m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   fl u o ro m e te r s l u m i n o m e te rs   a n d   i m a g i n g   d e v i c e s   fo l o w - l i g h t   l e v e l   m e a s u re m e n t s   a n d   a l l i e d   k i ts   a n d   r e a g e n ts s u rv e y   u p d a t e   6 L u m i n e s c e n c e .   1 9 9 9 1 4 (4 )   201 2 1 3 .   [6   Sri d h a r   A,   Ram e s h   Ba b u   DR ,   Pa n d y a   K,   e t   a l P h a s e - re s o l v e d   F l u o r o m e te fo r   Fl u o re s c e n c e   L i fe ti m e   M e a s u re m e n t s  i n  t h e  Hu m a n   Ey e M a te r T o d a y  Pro c .   2 0 1 9 1 0 1 6 19.   [7   L a n d e M E,  L i n d s tr o m   T Rut i s h a u s e M e a l Dev e l o p m e n a n d   fi e l d   te s ti n g   a   s a t e l l i t e - l i n k e d   fl u o ro m e t e r f o m a r i n e  v e rt e b r a te s .   An i m  Bi o te l e m e tr y .   2 0 1 5 ;  3 (1 ) 4 0 .   [8   Sc h o e p p   NG An s a r i   W S Dal l w i g   J A,  e a l Rap i d   e s t i m a ti o n   o p ro te i n l i p i d a n d   d r y   w e i g h i n   m i c r o a l g a e   u s i n g  a  p o rt a b l e  L ED fl u o ro m e t e r.  Al g a l  Re s .   2 0 1 5 1 1 1 0 8 1 1 2 .   [9   Ba n g a re   SL Pra d e e p i n i   G Pa ti l   ST Neu ro e n d o s c o p y   Ad a p te M o d u l e   Dev e l o p m e n fo Be tt e Bra i n   T u m o Im a g e   Vi s u a l i z a ti o n I n te rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   El e c tri c a l   a n d   Com p u t e E n g i n e e ri n g .   2 0 1 7 ;   7 (6 ) 3643 - 3 6 5 4 .   [1 0   W i g to n   BT Ch o h a n   BS,   M c Don a l d   C, e t   a l .   A   Po rta b l e ,   L o w - Cos t,   L ED  F l u o r i m e te r   fo r   M i d d l e   Sc h o o l ,   Hig h  Sc h o o l a n d  Un d e rg ra d u a te  Ch e m i s try  L a b s J  Ch e m  E d u c .   2 0 1 1 8 8 ( 8 ) 1 1 8 2 1 1 8 7 .   [1 1   Hos s a i n   A,  Can n i n g   J As S,  e a l L a b - in - a - Ph o n e Sm a r tp h o n e - Ba s e d   Po rta b l e   Fl u o ro m e te fo p M e a s u re m e n t s  o En v i ro n m e n t a l   W a t e r.  IEEE  S e n s  J .   2 0 1 5 1 5 (9 ) 5 0 9 5 5 1 0 2 .   [1 2   Su c i p to   S,  A n n a   M Ar w a n i   M ,   e a l ra p i d   c l a s s i f i c a ti o n   o w h e a fl o u p ro te i n   c o n te n t   u s i n g   a rt i fi c i a l   n e u ra l   n e tw o rk   m o d e l   b a s e d   o n   b i o e l e c tr i c a l   p ro p e r ti e s TEL KO M NIKA  Te l e c o m m u n i c a t i o n   Com p u ti n g   E l e c tro n i c s  a n d   Co n tro l .   2 0 1 8 1 7 ( 2 ) 9 2 0 927.   [1 3   Al a m   M W ,   W a h i d   KA,  G o e l   R K,  e a l .   Dev e l o p m e n o a   l o w - c o s a n d   p o rta b l e   s m a rt  fl u o ro m e te f o r   d e te c ti n g  b re a s c a n c e c e l l s Bi o m e d  Opt  E x p re s s .   2 0 1 9 1 0 (2 ) 3 9 9 .   [1 4   Zi e g e r   SE,   M i s tl b e rg e G ,   T ro i   L ,   e t   a l Co m p a c t   a n d   L o w - Cos Fl u o r e s c e n c e   Ba s e d   Fl o w - T h ro u g h   An a l y z e fo Ea rl y - Sta g e   Cla s s i f i c a ti o n   o Po t e n ti a l l y   T o x i c   Al g a e   a n d   i n   Si t u   Se m i q u a n ti f i c a ti o n .   En v i ro n  Sc i  T e c h n o l .   2 0 1 8 5 2 (1 3 ) 7 3 9 9 7 4 0 8 .   [1 5   Ki m  S - H, He  Y L e e  E - H, e a l .  Po rta b l e  F l u o ro m e te r f o r Cy a n o b a c te ri a  De te c ti o n IEEE  Se n s  J .   20 1 7 ;   17 (8 ) 2 3 7 7 2 3 8 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   1 7 ,  No 4 A ug us t   20 19 :   1 8 38 - 1 84 4   1844   [1 6   Chi a   KS,  T a n   Y P.   Des i g n   a n d   Dev e l o p m e n o a   Sh o r tw a v e   n e a In fra r e d   Sp e c tro s c o p y   u s i n g   NI R   L EDs   a n d   Reg re s s i o n   M o d e l .   In t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   El e c tri c a l   a n d   Com p u te r   En g i n e e r i n g .   2 0 1 7 ;   7 (6 ) 3 0 7 0 .   [1 7   L e e u w   T Bo s s   E W r i g h D.   I n   s i tu   M e a s u re m e n ts   o Ph y t o p l a n k to n   F l u o re s c e n c e   Us i n g   L o w   Cos t   El e c tr o n i c s S e n s o rs .   2 0 1 3 1 3 (6 ) 7 8 7 2 7 8 8 3 .   [1 8   Pu i u   A F i o ra n i   L M e n i c u c c i   I ,   e a l .   Su b m e r s i b l e   S p e c tro fl u o ro m e te fo Re a l - T i m e   Se n s i n g   o W a te r   Q u a l i ty S e n s o r s .   2 0 1 5 ;  1 5 (6 ) 1 4 4 1 5 1 4 4 3 4 .   [1 9   M i m s   FM Su n   p h o to m e t e w i th   l i g h t - e m i tt i n g   d i o d e s   a s   s p e c tra l l y   s e l e c ti v e  d e te c to r s Ap p l  Opt .   1 9 9 2 ;   31 (3 3 ) :  6 9 6 5 .   [2 0   Ac h a ry a   Y B.  Sp e c tra l   a n d   e m i s s i o n   c h a ra c te ri s ti c s   o L E a n d   i ts   a p p l i c a ti o n   t o   L ED - b a s e d   s u n - p h o to m e try O p L a s e r T e c h n o l .   2 0 0 5 3 7 (7 ) 5 4 7 5 5 0 .   [2 1   L a u   K - T M c   Hug h   E,  Ba l d w i n   S,  e a l P a i re d   e m i tt e r - d e te c to l i g h e m i tt i n g   d i o d e s   fo r   th e   m e a s u re m e n t  o l e a d ( II ) a n d  c a d m i u m (I I).   An a l  Ch i m  A c ta .   2 0 0 6 5 6 9 (1 - 2) 2 2 1 2 2 6 .   [2 2   O T o o l e   M L a u   K T Sh e p h e r d   R,  e a l Det e r m i n a ti o n   o p h o s p h a te   u s i n g   a   h i g h l y   s e n s i ti v e   p a i re d   e m i tt e r d e te c to r d i o d e  p h o to m e tri c   fl o w  d e te c to r.   An a l  Ch i m   Ac ta .   2 0 0 7 5 9 7 (2 ) 2 9 0 294.   [2 3   L a n g e   V,  Ri b e i ro   F T e w s   W e a l M u l ti c o l o L ED  s e n s o r.  I n Be rg h m a n s .   Pro c e e d i n g s   o f   SPIE - T h e   In te rn a ti o n a l  S o c i e ty  f o r Opt i c a l  En g i n e e ri n g .   2 0 0 8 .   [2 4   Po k rz y w n i c k a   M T y m e c k i   Ł ,   Ko n c k i   R.  L o w - c o s o p t i c a l   d e te c to rs   a n d   f l o w   s y s te m s   f o p ro te i n   d e te r m i n a ti o n Ta l a n t a 2 0 1 2 9 6 1 2 1 1 2 6 .   [2 5   Fi e d o r u k - Po g re b n i a k   M Ko n c k i   R.  M u l ti c o m m u t a te d   fl o w   a n a l y s i s   s y s t e m   b a s e d   o n   fl u o re s c e n c e   m i c r o d e t e c t o rs   fo s i m u l ta n e o u s   d e te rm i n a ti o n   o p h o s p h a te   a n d   c a l c i u m   i o n s   i n   h u m a n   s e r u m .   Ta l a n ta 2 0 1 5 ;  1 4 4 1 8 4 1 8 8 .   [2 6   Fi e d o r u k   M Coc o v i - So l b e rg   DJ T y m e c k i   Ł ,   e t   a l .   Hy b ri d   fl o w   s y s t e m   i n te g r a ti n g   a   m i n i a t u ri z e d   o p to e l e c tro n i c   d e t e c to r   fo r   o n - l i n e   d y n a m i c   fra c ti o n a t i o n   a n d   fl u o ro m e tri c   d e te r m i n a ti o n   o f   b i o a c c e s s i b l e  o rt h o p h o s p h a t e   i n  s o i l s T a l a n ta .   2 0 1 5 1 3 3 5 9 65.   [2 7   Fi e d o r u k - Po g re b n i a k   M G ra n i c a   M Ko n c k i   R.   Com p a c d e te c t o rs   m a d e   o f   p a i re d   L EDs   fo r   p h o to m e tr i c   a n d  f l u o r o m e tri c   m e a s u re m e n t s  o n  p a p e r.  T a l a n ta .   2 0 1 8 ;  1 7 8 3 1 36.   [2 8   Sk o o g   D,  Ho l l e r   F,   Nie m a n   T Pri n c i p i o s   d e   a n á l i s i s   i n s tru m e n ta l .   5 th   e d M a d ri d Es p a ñ a :     M c G ra w - Hil l .   2001.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.