简易LED光电特性测试装置设计

而不再需要A/D转换电路，使电路变得更简单。图3是TCS3200的引脚和功能框图。

当入射光投射到TCS3200上时，通过光电二极管控制引脚S2、S3的不同组合，可以选择不同的滤波器;经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波(占空比是50%)，不同的颜色和光强对应不同频率的方波;还可以通过输出定标控制引脚S0、S1,选择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行调整，以适应不同的需求。

因为STM32工作频率较高，因此将S0和S1直接接高电位，使输出比例因子为100%.S2和S3利用STM32的引脚进行控制，颜色传感器的输出信号用STM32编程实现测频。

3.测量数据运算及处理

STM32的软件系统设计中主要包括液晶显示，按键处理，DAC控制，ADC控制，颜色传感器控制及计数测量，这些模块都比较简单，在此不再赘述，下面主要介绍一下LED光学特性测量的数据运算及处理程序。

物体颜色的定量度量是一个涉及观察者的视觉生理、视觉心理、照明条件以及观测条件等诸多因素的复杂问题。CIE(国际照明委员会)从1931年开始发布了一系列色度学系统，规定了一整套颜色测量的原理、数据和计算方法，形成了奠定现代色度学基础的CIE标准色度学系统。

根据CIE的推荐，光源的色度可采用三刺激值X,Y,Z和色品坐标表色系统表征。

可以用下述公式将RGB值转为XYZ值：

色品坐标同三刺激值的关系是：

通过颜色传感器TCS3200测量构成光源色度的三基色的比例，得到R,G,B值，经过计算就可以得到光源色度的三刺激值X,Y,Z和色品坐标x,y,z.有了色品坐标，就可以根据CIE1931标准色度系统得到光源的亮度，主波长，色纯度，相关色温等参数值。式3中的Y值相应于人眼中对亮度的响应，可用于计算LED发光亮度。

从色品坐标要得到相关色温(CCT,Correlated Color Temperature)有很多种方法，其中近似公式法运算简单，便于实现，精度也可满足一般要求，当3000K

4.实验结果

应用上述电路，设计了简易的LED光电特性测试装置，并用一些红、绿、黄、蓝、白等各色LED进行了测试，结果如图4.图4(a)为不同颜色LED的伏安特性曲线，图4(b)为不同颜色LED的发光亮度与电流的关系。从图中可以看出，LED电流随电压变化很快，而发光亮度与电流基本上是线性关系。这可以作为设计LED驱动电路的参考依据。另外，用Keithley2612高精度源表对伏安特性进行了校准，用照度计对亮度测试进行了校准。实验结果表明，通过硬件调整和软件补偿，结果误差可以控制在5%以内，达到实用目标。

5.结束语

本文利用STM32微处理器为核心，颜色传感器为主要部件，设计了简易的LED光电特性装置，用于测试L E D的伏安特性，发光强度，相关色温，主波长等LED特性。整个系统简洁，智能，成本低廉，在某些LED的研究和应用领域可以代替昂贵的光谱分析仪等专用设备。实验结果表明，测试精度达到实用要求，本文方案可行。