簡(jiǎn)易LED光電特性測試裝置設計

當入射光投射到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%)，不同的顏色和光強對應不同頻率的方波;還可以通過(guò)輸出定標控制引腳S0、S1,選擇不同的輸出比例因子，對輸出頻率范圍進(jìn)行調整，以適應不同的需求。

因為STM32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用STM32編程實(shí)現測頻。

3.測量數據運算及處理

STM32的軟件系統設計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數測量，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)特性測量的數據運算及處理程序。

物體顏色的定量度量是一個(gè)涉及觀(guān)察者的視覺(jué)生理、視覺(jué)心理、照明條件以及觀(guān)測條件等諸多因素的復雜問(wèn)題。CIE(國際照明委員會(huì ))從1931年開(kāi)始發(fā)布了一系列色度學(xué)系統，規定了一整套顏色測量的原理、數據和計算方法，形成了奠定現代色度學(xué)基礎的CIE標準色度學(xué)系統。

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

可以用下述公式將RGB值轉為XYZ值：

色品坐標同三刺激值的關(guān)系是：

通過(guò)顏色傳感器TCS3200測量構成光源色度的三基色的比例，得到R,G,B值，經(jīng)過(guò)計算就可以得到光源色度的三刺激值X,Y,Z和色品坐標x,y,z.有了色品坐標，就可以根據CIE1931標準色度系統得到光源的亮度，主波長(cháng)，色純度，相關(guān)色溫等參數值。式3中的Y值相應于人眼中對亮度的響應，可用于計算LED發(fā)光亮度。

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

4.實(shí)驗結果

應用上述電路，設計了簡(jiǎn)易的LED光電特性測試裝置，并用一些紅、綠、黃、藍、白等各色LED進(jìn)行了測試，結果如圖4.圖4(a)為不同顏色LED的伏安特性曲線(xiàn)，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(xiàn)性關(guān)系。這可以作為設計LED驅動(dòng)電路的參考依據。另外，用Keithley2612高精度源表對伏安特性進(jìn)行了校準，用照度計對亮度測試進(jìn)行了校準。實(shí)驗結果表明，通過(guò)硬件調整和軟件補償，結果誤差可以控制在5%以?xún)?，達到實(shí)用目標。

5.結束語(yǔ)

本文利用STM32微處理器為核心，顏色傳感器為主要部件，設計了簡(jiǎn)易的LED光電特性裝置，用于測試L E D的伏安特性，發(fā)光強度，相關(guān)色溫，主波長(cháng)等LED特性。整個(gè)系統簡(jiǎn)潔，智能，成本低廉，在某些LED的研究和應用領(lǐng)域可以代替昂貴的光譜分析儀等專(zhuān)用設備。實(shí)驗結果表明，測試精度達到實(shí)用要求，本文方案可行。