簡(jiǎn)易LED光電特性測(cè)試裝置設(shè)計(jì)

當(dāng)入射光投射到TCS3200上時(shí)，通過(guò)光電二極管控制引腳S2、S3的不同組合，可以選擇不同的濾波器;經(jīng)過(guò)電流到頻率轉(zhuǎn)換器后輸出不同頻率的方波(占空比是50%)，不同的顏色和光強(qiáng)對(duì)應(yīng)不同頻率的方波;還可以通過(guò)輸出定標(biāo)控制引腳S0、S1,選擇不同的輸出比例因子，對(duì)輸出頻率范圍進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需求。

因?yàn)镾TM32工作頻率較高，因此將S0和S1直接接高電位，使輸出比例因子為100%.S2和S3利用STM32的引腳進(jìn)行控制，顏色傳感器的輸出信號(hào)用STM32編程實(shí)現(xiàn)測(cè)頻。

3.測(cè)量數(shù)據(jù)運(yùn)算及處理

STM32的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要包括液晶顯示，按鍵處理，DAC控制，ADC控制，顏色傳感器控制及計(jì)數(shù)測(cè)量，這些模塊都比較簡(jiǎn)單，在此不再贅述，下面主要介紹一下LED光學(xué)特性測(cè)量的數(shù)據(jù)運(yùn)算及處理程序。

物體顏色的定量度量是一個(gè)涉及觀察者的視覺(jué)生理、視覺(jué)心理、照明條件以及觀測(cè)條件等諸多因素的復(fù)雜問(wèn)題。CIE(國(guó)際照明委員會(huì))從1931年開(kāi)始發(fā)布了一系列色度學(xué)系統(tǒng)，規(guī)定了一整套顏色測(cè)量的原理、數(shù)據(jù)和計(jì)算方法，形成了奠定現(xiàn)代色度學(xué)基礎(chǔ)的CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)。

根據(jù)CIE的推薦，光源的色度可采用三刺激值X,Y,Z和色品坐標(biāo)表色系統(tǒng)表征。

可以用下述公式將RGB值轉(zhuǎn)為XYZ值：

色品坐標(biāo)同三刺激值的關(guān)系是：

通過(guò)顏色傳感器TCS3200測(cè)量構(gòu)成光源色度的三基色的比例，得到R,G,B值，經(jīng)過(guò)計(jì)算就可以得到光源色度的三刺激值X,Y,Z和色品坐標(biāo)x,y,z.有了色品坐標(biāo)，就可以根據(jù)CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)得到光源的亮度，主波長(zhǎng)，色純度，相關(guān)色溫等參數(shù)值。式3中的Y值相應(yīng)于人眼中對(duì)亮度的響應(yīng)，可用于計(jì)算LED發(fā)光亮度。

從色品坐標(biāo)要得到相關(guān)色溫(CCT,Correlated Color Temperature)有很多種方法，其中近似公式法運(yùn)算簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，精度也可滿足一般要求，當(dāng)3000K

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

應(yīng)用上述電路，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的LED光電特性測(cè)試裝置，并用一些紅、綠、黃、藍(lán)、白等各色LED進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如圖4.圖4(a)為不同顏色LED的伏安特性曲線，圖4(b)為不同顏色LED的發(fā)光亮度與電流的關(guān)系。從圖中可以看出，LED電流隨電壓變化很快，而發(fā)光亮度與電流基本上是線性關(guān)系。這可以作為設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路的參考依據(jù)。另外，用Keithley2612高精度源表對(duì)伏安特性進(jìn)行了校準(zhǔn)，用照度計(jì)對(duì)亮度測(cè)試進(jìn)行了校準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)硬件調(diào)整和軟件補(bǔ)償，結(jié)果誤差可以控制在5%以內(nèi)，達(dá)到實(shí)用目標(biāo)。

5.結(jié)束語(yǔ)

本文利用STM32微處理器為核心，顏色傳感器為主要部件，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的LED光電特性裝置，用于測(cè)試L E D的伏安特性，發(fā)光強(qiáng)度，相關(guān)色溫，主波長(zhǎng)等LED特性。整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，智能，成本低廉，在某些LED的研究和應(yīng)用領(lǐng)域可以代替昂貴的光譜分析儀等專(zhuān)用設(shè)備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)試精度達(dá)到實(shí)用要求，本文方案可行。