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,這些模塊都比較簡單,在此不再贅述,下面主要介紹一下LED光學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涉及觀察者的視覺生理、視覺心理、照明條件以及觀測條件等諸多因素的復雜問題。CIE(國際照明委員會)從1931年開始發布了一系列色度學系統,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基礎的CIE標準色度學系統。
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:
通過顏色傳感器TCS3200測量構成光源色度的三基色的比例,得到R,G,B值,經過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,色純度,相關色溫等參數值。式3中的Y值相應于人眼中對亮度的響應,可用于計算LED發光亮度。
從色品坐標要得到相關色溫(CCT,Correlated Color Temperature)有很多種方法,其中近似公式法運算簡單,便于實現,精度也可滿足一般要求,當3000K《CCT《15000K時,采用如下公式:
4.實驗結果
應用上述電路,設計了簡易的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,圖4(b)為不同顏色LED的發光亮度與電流的關系。從圖中可以看出,LED電流隨電壓變化很快,而發光亮度與電流基本上是線性關系。這可以作為設計LED驅動電路的參考依據。另外,用Keithley2612高精度源表對伏安特性進行了校準,用照度計對亮度測試進行了校準。實驗結果表明,通過硬件調整和軟件補償,結果誤差可以控制在5%以內,達到實用目標。
5.結束語
本文利用STM32微處理器為核心,顏色傳感器為主要部件,設計了簡易的LED光電特性裝置,用于測試L E D的伏安特性,發光強度,相關色溫,主波長等LED特性。整個系統簡潔,智能,成本低廉,在某些LED的研究和應用領域可以代替昂貴的光譜分析儀等專用設備。實驗結果表明,測試精度達到實用要求,本文方案可行。
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