CN102279046A

CN102279046A - 带rgb分析的便携式色温亮度计

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Publication number: CN102279046A
Application number: CN2011100940155A
Authority: CN
Inventors: 吴超青; 林深茂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2011-12-14

Abstract

本发明提供了一种带RGB分析的便携式色温亮度计，包括电源、数据采集模块、MCU控制模块和显示模块，所述电源用于给所述数据采集模块和MCU控制模块供电，所述数据采集模块包括RGB传感器，所述RGB传感器用于采集被测光源的RGB数据，所述MCU控制模块包括色差坐标计算单元，用于将所述RGB传感器采集到的RGB数据换算成色温数据和发光强度数据，并将换算成的色温数据和发光强度数据通过所述显示模块显示出来。本发明带RGB分析的便携式色温亮度计能够同时显示被测量光中RGB分量数据换算成的彩色色温数据和发光强度数据，结构简单且多种功能集合于一体。

Description

带RGB分析的便携式色温亮度计

技术领域

本发明涉及一种亮度计，更具体地涉及一种带RGB分析的便携式色温亮度计。

背景技术

随着LED行业的快速发展，竞争的不断加剧，LED品质受到了前所未有的重视，尤其是在大屏幕显示、LED照明等对颜色要求较高的场合，品质控制的难度和重要性均显得特别突出。因此，对LED性能的测试和评估逐渐被提上日程。

通常LED的标准检测仪是光谱分析仪，它能够分析LED发出光的颜色和亮度但它体积庞大，没有色温计算器。使用复杂，专业人员使用也不方便。其次，现在市面上的彩色分析仪没有色温计算器，只显示色坐标数值和发光强度值，要知道被测光的颜色色温数值时只能用色坐标值在色温列表上查找对应色温点或在色坐标图上找到色温点，使用极不方便，而且非专业人员不会使用。并且没有光照度lx的测量功能。而且，另外现在市面上的照度计都使用取样范围小误差大多量程模拟取样测量方式，从x10、x100到x1000等，传统亮度计只能测量其感光器件所接收的光强，如不使用滤光设备，则无法检测被测光源所包含的单色光光强。使用上不方便，以上几种产品都没有方便自动生产检验功能和远程双向通信功能的USB接口，不适用于实施自动化生产控制领域。

因此，有必要提供一种改进的带RGB分析的便携式色温亮度计来克服上述缺陷。

发明内容

本发明提供一种带RGB分析的便携式色温亮度计，能够同时显示被测量光中RGB分量数据换算成的彩色色温数据和发光强度数据，结构简单且多种功能集合于一体。

为实现上述目的，本发明提供了一种带RGB分析的便携式色温亮度计，包括电源、数据采集模块、MCU控制模块和显示模块，所述电源用于给所述数据采集模块和MCU控制模块供电，所述数据采集模块包括RGB传感器，所述RGB传感器用于采集被测光源的RGB数据，所述MCU控制模块包括色差坐标计算单元，用于将所述RGB传感器采集到的RGB数据换算成色温数据和发光强度数据，并将换算成的色温数据和发光强度数据通过所述显示模块显示出来。

较佳地，所述数据采集模块还包括亮度传感器，用于采集被测光源的光亮度数据光照度数据，并将采集到的光亮度数据光照度数据经过所述MCU控制模块计算处理后，通过所述显示模块显示出来。

较佳地，所述MCU控制模块包括：数据采集控制单元，用于控制所述数据采集模块进行数据采集；数据接收单元，用于接收所述数据采集模块采集到的数据；数据处理计算单元，与所述数据接收单元连接以将所述采集到的数据进行计算处理，所述数据处理计算单元包括所述色差坐标计算单元；数据发送单元，与所述数据处理计算单元连接，用于将进行计算处理后的数据发送到所述显示模块进行显示。

较佳地，还包括与所述MCU控制模块连接的测量按键模块，用于实现按键控制测量。

较佳地，还包括与所述MCU控制模块连接的模式按键模块，用于实现对测量颜色的选择用于实现对工作模式的选择。

较佳地，还包括与所述MCU控制模块连接的串口转USB接口模块，用于实现与计算机的双向通信。

较佳地，所述电源与所述数据采集模块、MCU控制模块之间设有稳压电路，用于向所述数据采集模块、MCU控制模块提供稳定电压。

与现有技术相比，本发明提供了一种能够同时显示被测量光中RG B分量数据并换算成彩色色温数据和发光强度数据直接同时显示出来的便携式的带RGB分析的色温亮度计。结束了彩色分析仪的体积庞大和亮度计没有色温计数显示的时代。本发明的最大特点为：一，是设计内置了色差坐标计算器，能够显示RGB数据并换算成彩色色温数据和发光强度数据直接同时显示出来。二，内置了光色分析和照度感光(RGB传感器和亮度传感器)两个独立的感光头，能使一个仪表同时具有色光RGB分析和光照度LX测量功能。三，设计了免安装驱动软件的USB电脑接口，实现了与计算机的双向通信。把检测数据数字化通过计算机实现远程控制分析和方便将本产品用于实施自动化生产控制领域。四，利用本系统做成的色温亮度计，在面板上还印上标准色温与颜色参数图，方便使用者将被测数据的彩色色温与标准颜色图样进行对比，在使用上更直观。五，利用本系统做成的色温亮度计外观设计小巧，与移动电话差不多大小并且具有RGB分析和lx照度测量功能，方便携带使用。

综上所述，本发明带RGB分析的便携式色温亮度计适用于LED产品参数检验、带屏幕的视像电子产品(如LED屏，LCD屏，CRT屏)等电子产品的参数检验、以及照明行业产品参数的检验等领域使用。特别适合室内装修，照明行业，亮光工程设计验收等行业使用，对合理安装使用灯管，达到合理节能的目的。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明带RGB分析的便携式色温亮度计的系统组成原理方框图。

图2为图1所示带RGB分析的便携式色温亮度计的MCU控制模块的组成结构示意图。

图3为图1所示带RGB分析的便携式色温亮度计的电路图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种带RGB分析的便携式色温亮度计，能够同时显示被测量光中RG B分量数据换算成的彩色色温数据和发光强度数据，结构简单且多种功能集合于一体。

首先请参考图1，，为本发明带RGB分析的便携式色温亮度计的系统组成原理方框图。如图1所示，本发明带RGB分析的便携式色温亮度计包括电源10、数据采集模块20、MCU控制模块30和显示模块40，所述电源10用于给所述数据采集模块20和MCU控制模块30供电，所述MCU控制模块30与数据采集模块20是属于双向通信，利用MCU控制模块30向所述数据采集模块20发送数据采集指令，当所述数据采集模块20接收到光信号后，输出频率会随之发生变化，MCU控制模块30对数据采集模块20采集到的数据进行适当的判断、计算和处理，然后数字化的显示到所述显示模块40中。

所述数据采集模块20包括RGB传感器21，所述RGB传感器21用于采集被测光源90的RGB数据，而所述MCU控制模块30包括色差坐标计算单元330(参考图2)，所述色差坐标计算单元330能够将所述RGB传感器21采集到的RGB数据换算成色温数据(单位为K开尔文)和发光强度数据(单位为mCD毫坎德拉)，并将换算成的色温数据和发光强度数据通过所述显示模块40显示出来。

所述数据采集模块20还包括亮度传感器22，所述亮度传感器22用于采集被测光源90的光亮度数据光照度数据(单位为LX勒克斯)，并将采集到的光亮度数据光照度数据(单位为LX勒克斯)经过所述MCU控制模块30计算处理后，通过所述显示模块40显示出来。

本发明实施例还包括与所述MCU控制模块30连接的测量按键模块50和模式按键模块60，所述测量按键模块50用于实现按键控制测量，按一次会重测一次；而所述模式按键模块60用于实现对工作模式(RGB模式或BRIGHT模式)测量颜色的选择。，按一次变换一种模式。在RGB模式时按一次测量按键模块50，它只会对RGB传感器21分别进入RGB和没滤波这4种取样进行读取并完成测试和而在BRIGHT模式时只会对亮度传感器22进行取样测试。

本发明实施例还包括与所述MCU控制模块30连接的串口转USB接口模块70，用于实现亮度计与计算机的双向通信和数据交换。

另外，所述电源10为9V电池，且所述电源10与所述数据采集模块20、MCU控制模块30之间设有稳压电路80，用于向所述数据采集模块20、MCU控制模块30提供稳定电压，具体地，所述9V电池输出连接一5V稳压电路后分两支，一支与所述RGB传感器21连接，另一支连接一3.3V稳压电路后分别与所述MCU控制模块30和亮度传感器22连接。

具体地，请参考图2，所述MCU控制模块30包括数据采集控制单元31、数据接收单元32、数据处理计算单元33及数据发送单元34，所述数据采集控制单元31用于接收所述测量按键模块50和模式按键模块60输入的指令，并响应控制所述数据采集模块20进行数据采集；所述数据接收单元32用于接收所述数据采集模块20采集到的数据，并将所述数据采集模块20采集到的数据发送到所述数据处理计算单元33；所述数据处理计算单元33与所述数据接收单元32连接以将所述采集到的数据进行判断、计算和处理，所述数据处理计算单元33包括所述色差坐标计算单元330，即所述数据处理计算单元33既可以计算处理所述亮度传感器22采集被测光源90的光亮度数据光照度数据，也可以计算处理所述RGB传感器采集到的RGB数据，并将所述RGB数据换算成色温数据和发光强度数据；而数据发送单元34与所述数据处理计算单元33连接，用于将进行计算处理后的数据发送到所述显示模块40进行显示。

下面，请参考图3，图3为图1所示带RGB分析的便携式色温亮度计的电路图。

本发明的MCU控制模块30采用BARL201101 40pin MCU作为主控芯片，该芯片具有13个10比特AD I/O口，和Master I2C控制功能。由它控制传感器完成数据的采集、计算处理、信号接收发送、键盘指令控制及显示传送等主要功能，它的核心部分是单片机对传感器(数据采集模块)的控制。在CPU内部集成了色差坐标计算器软件，能够显示RG B数据并换算成彩色色温数据和发光强度数据直接同时显示出来。从软件上解决了现在市面上的彩色分析仪没有色温计算器(使用时需查看色坐标图或查色差对对照列表)问题，在使用上更方便。

用于RGB数据和发光强度数据采集的RGB传感器21则采用了颜色传感器TCS230，TCS230的引脚封装和功能对于本技术领域的人员来说是比较了解的，因此在这里不再详细描述，它是个带数字兼容接口RGB光/频率转换器，由主控芯片控制完成信号数据读取，过程如下：

1、依次选通三种颜色的滤波器，然后对TCS230的输出脉冲(输出范围在0-500kz)依次进行计数；

2、当计数到255时停止计数，并分别计算每个通道所用的时间。这些时间就是对应于实际测试时TCS230每种滤波器所采用的时间基准，在这段时间内所测得的脉冲数就是所对应的R、G和B的值。

3、根据三基色原理，r＝R/(R+G+B)，g＝G/(R+G+B)，b＝B/(R+G+B)，由于r+g+b＝1，所以只用给出r和g的值，就能准确地确定一种颜色。

将RGB值求出r和g的值过程如下：

R、G、B分别是TCS230采集到的频率，r、g、b分别是0～255色值，w为比例因子：

因为r＝R*w，g＝G*w，b＝B*w；

x＝r/(r+g+b)，y＝g/(r+g+b)，z＝b/(r+g+b)；

所以x＝R*w/(R*w+G*w+B*w)，

y＝G*w/(R*w+G*w+B*w)，

z＝B*w/(R*w+G*w+B*w)；

从而x＝R/(R+G+B)，y＝G/(R+G+B)，z＝B/(R+G+B).

根据以上过程分别求出了x和y的值就即色温坐标值。根据1931CIE-RGB表色系统坐标图原理，将x和y值代入主控芯片内部的色温计算器即可显示出对应的色温数值。

本发明实施例中的亮度传感器22使用bh1750fvi，它具有I2C数据读取功能，由BARL201101用I2C控制完成信号数据读取时，它的精度可以精确到1LX，读取范围可以做到1LX-65535LX之间，轻松解决常规亮度计的取样范围小，误差大，用多档位测试，等使用中的不便问题。

而串口转USB接口模块70采用PL2303芯片，用于实现亮度计与计算机的双向通信和数据交换，以轻松解决普通USB接口的识别安装和不兼容问题。

而显示模块40可采用大屏幕W84mm×H50mm，128×64点阵显示屏，能将检测参数同时直观地全部显示出来，省去同类产品的计算和记录过程。

综上所述，本发明提供了一种能够同时显示被测量光中RGB分量数据并换算成彩色色温数据和发光强度数据直接同时显示出来的便携式的带RGB分析的色温亮度计。结束了彩色分析仪的体积庞大和亮度计没有色温计数显示的时代。本发明的最大特点为：一，是设计内置了色差坐标计算器，能够显示RGB数据并换算成彩色色温数据和发光强度数据直接同时显示出来。二，内置了光色分析和照度感光(RGB传感器和亮度传感器)两个独立的感光头，能使一个仪表同时具有色光RGB分析和光照度LX测量功能。三，设计了免安装驱动软件的USB电脑接口，实现了与计算机的双向通信。把检测数据数字化通过计算机实现远程控制分析和方便将本产品用于实施自动化生产控制领域。四，利用本系统做成的色温亮度计，在面板上还印上标准色温与颜色参数图，方便使用者将被测数据彩色色温与标准颜色图样进行对比，在使用上更直观。五，利用本系统做成的色温亮度计外观设计小巧，与移动电话差不多大小并且具有RGB分析和lx照度测量功能，方便携带使用。

本发明带RGB分析的便携式色温亮度计适用于LED产品参数检验、带屏幕的视像电子产品(如LED屏，LCD屏，CRT屏)等电子产品的参数检验、以及照明行业产品参数的检验等领域使用。特别适合室内装修，照明行业，亮光工程设计验收等行业使用，对合理安装使用灯管，达到合理节能的目的。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims

1.一种带RGB分析的便携式色温亮度计，包括电源、数据采集模块、MCU控制模块和显示模块，所述电源用于给所述数据采集模块和MCU控制模块供电，所述数据采集模块包括RGB传感器，所述RGB传感器用于采集被测光源的RGB数据，其特征在于：所述MCU控制模块包括色差坐标计算单元，用于将所述RGB传感器采集到的RGB数据换算成色温数据和发光强度数据，并将换算成的色温数据和发光强度数据通过所述显示模块显示出来。

2.如权利要求1所述的带RGB分析的便携式色温亮度计，其特征在于：所述数据采集模块还包括亮度传感器，用于采集被测光源的光照度光亮度数据，并将采集到的光照度光亮度数据经过所述MCU控制模块计算处理后，通过所述显示模块显示出来。

3.如权利要求1所述的带RGB分析的便携式色温亮度计，其特征在于：所述MCU控制模块包括：

数据采集控制单元，用于控制所述数据采集模块进行数据采集；

数据接收单元，用于接收所述数据采集模块采集到的数据；

数据处理计算单元，与所述数据接收单元连接以将所述采集到的数据进行计算处理，所述数据处理计算单元包括所述色差坐标计算单元；

数据发送单元，与所述数据处理计算单元连接，用于将进行计算处理后的数据发送到所述显示模块进行显示。

4.如权利要求1所述的带RGB分析的便携式色温亮度计，其特征在于：还包括与所述MCU控制模块连接的测量按键模块，用于实现按键控制测量。

5.如权利要求1所述的带RGB分析的便携式色温亮度计，其特征在于：还包括与所述MCU控制模块连接的模式按键模块，用于实现对测量颜色的选择用于实现对工作模式的选择。

6.如权利要求1所述的带RGB分析的便携式色温亮度计，其特征在于：还包括与所述MCU控制模块连接的串口转USB接口模块，用于实现与计算机的双向通信。

7.如权利要求1所述的带RGB分析的便携式色温亮度计，其特征在于：所述电源与所述数据采集模块、MCU控制模块之间设有稳压电路，用于向所述数据采集模块、MCU控制模块提供稳定电压。