光谱课程设计报告(邓萍萍)

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1、物理与电子科学学院课程设计报告专业班级：光电12101班学生姓名：邓萍萍学生学号：201211040112指导教师：刘长青设计时间：2014.12.15—2014.12.2920*课程设计项目一*一、课程设计题目LED彩色显示屏亮度及光强测试二、课程设计目的：1、学习stc4000快速光谱仪、远方CBM-8光度色度智能测试管理系统硬件和软件的安装方法及使用方法。2、学习利用stc4000快速光谱仪测LED灯所发光的稳态及光度、利用远方CBM-8及光度色度智能测试管理系统测量光度和色度。3、掌握利用工

2、具软件来实现LED测试的基本概念、基本原理的方法。三、设计内容与时间安排1、stc4000快速光谱仪、远方CBM-8光度色度智能测试管理系统的安装；2、利用工具软件来LED测试的基本概念、基本原理的方法。3、时间安排：2014年12月15日－2014年12月29日四、设计一：stc4000快速光谱仪稳态及光度测试（一）设计原理1、系统描述CCD阵列外部触发USB2.0光学分光装置光度测量通道MCU微处理器上位机EEPROMCCD驱动电路16Bit高速AD图一：系统原理图被测光源的光经过采光适配器（或

3、光纤）入射到仪器内，经光学分光装置后上，并被CCD阵列转化为电信号输出，信号经滤波放大等处理后，经高速A/D转换为16位的数字信号。微处理器将读取到的数字信号通过USB接口上传到计算机，通过STC4000光谱分析系统软件进行数据处理。202、系统特点1）光学分辨率高。本仪器核心器件CCD阵列是目前为止国内外所采用的最先进的CCD线阵之一，该款CCD有3648个像素点,而当前主流的快速光谱分析仪所采用的CCD均只有2048个像素点。所以本款仪器的光学分辨率将近提高了一倍。2）独有的光度测量通道。仪器配

4、备了光度探测器接口，可增配光度探测器、积分球测量光通量等光度参数。利用积分和分光相结合的专利要求，光度测量可达到极高精度和极宽的线性测量动态范围。3、相关理论本仪器主要涉及“光辐射测量”的“光度学”和“色度学”两大领域，由于本仪器的综合性功能，本仪器可以说是光、色测量的最重要仪器之一，其主要设计依据CIE（国际照明委员会）关于光和颜色测量的标准出版物。为客观、统一地评价光源或物体的颜色，CIE在大量心理学和物理学实验基础上推荐了“CIE1931XYZ标准色度系统”，其三刺激函数如图图二所示。20图二

5、：CIE1931XYZ系统三刺激值函数对于一发光物体假设其发射光谱为P（λ），则人眼的刺激值响应为：色品坐标为:20自然界中的全部颜色均能用色品坐标（x,y）表示，且均能在CIE1931XYZ色度系统的马蹄形色品图中找到，如图3.3所示。图三：CIE1931XYZ系统色品图由于CIE1931XYZ标准色度系统在实际应用中存在诸如色差容限不均匀等问题，CIE又推荐了“CIE1976均匀色品图”，其色品图如图3.4所示。其颜色坐标由(u´,v´)表示，与CIE1931色品图中的（x,y）存在以下坐标变换

6、关系：事实上,(x,y)和(u´,v´)存在一一对应关系，均表示颜色的坐标位置，只是两种不同色度空间的表示法。图四20中，中间的一条曲线表示黑体在不同温度下辐射的颜色坐标点(u´,v´)的轨迹。如果某一发光体颜色与一定温度下的黑体辐射光有相同的颜色，即在色品图上坐标相同，则称该黑体的温度为发光体的色温，现实世界中，大部分的发光体，如三基色荧光粉或荧光灯，它的色度的坐标点一般不处在黑体轨迹上，此时用相关色温表示。当发光体颜色与某一温度下的黑体辐射颜色最接近，则称该黑体的温度为发光体的相关色温。在CIE

7、1960UCS均匀色品图上，通过发光体的色品坐标点向黑体轨迹作垂线，得到垂足点所对应的黑体温度即为该发光体的相关色温。可见，测得了发光体的色品坐标即可计算出其相应的相关色温。相同色品坐标的荧光粉或荧光灯照明物体时产生的客观效果并不一定相同，有的荧光粉或荧光灯的颜色显现能力较强，即显色指数高，另外也有显色指数低的。为了考核发光体（或照明体）的显色指数，CIE规定了14种标准试验色，见表1。号数近似孟塞尔标号在昼光下的色貌17.5R6/4带浅灰的红色25Y6/4带暗灰的黄色35GY6/8深黄绿色42.5

8、G6/6适中黄的绿色510BG6/4带浅兰的绿色65PB6/8浅兰色72.5P6/8浅紫罗兰色810P6/8带浅红的紫色94.5R4/13深红色105Y8/10深黄色114.5G5/8深渌色123PB3/11深兰色135YR8/4带浅黄的粹色（白人的肤色）145GY4/4适中的青果绿色（树叶绿）计算被测光源和相同色温的黑体辐射(大于5000K时,为平均日光辐射)分别照明试验色板时两者的颜色差△E，即可求得特殊显色指数Ri:必要时，可计算特殊显色指数R15：其中，15E