光电技术实验实验报告目录一、光源与光辐射度参数的测量（必做） (3)二、PWM调光控实验 (5)三、LED色温控制实验 (8)四、光敏电阻伏安特性实验 (11)五、线阵CCD驱动电路及特性测试（必做） (13)六、相关器的研究及其主要参数的测量（必做） (15)七、多点信号平均器（必做） (19)八、考试内容 (23)实验一 光源与光度辐射度参数的测量一、实验目的1.熟悉进行光电实验过程中所用数字仪表使用方法2.了解LED 发光二极管3.研究影响LED 光照度的参数二、实验仪器光电综合实验平台主机系统 1 台、发白光的 LED 平行光源（远心照明光源）及其夹持装置各 1 个三、实验原理(1)LED 发光原理：LED 发光二极管为 PN 结在正向偏置下发光的特性。
有些材料构成的 PN 结在正向电场的作用下，电子与空穴在扩散过程中要产生复合。
复合过程中电子从高能级的“导带”跌落至低能级的“价带”， 电子在跌落过程中若以辐射的形式释放出多余的能量，则将产生发光或发辐射的现象。
并且，可以通过控制电流来控制（或调整）发光二极管的亮度，即可以通过改变发光管的电流改变投射到探测器表面上的照度，这就是 LED 光源具有的易调整性。
(2)光度参数与辐射度参数：光源发出的光或物体反射光的能量计算通常是用“通量”、“强度”、“出射度”和“亮度”等参数，而对于探测器而言，常用“照度”参数。
辐照度或光照度均为单位探测器表面所接收的辐射通量或光通量。
即)/(2m W SeEe φ=或 )(lx SvEv φ=式中S 为探测器面积。
(3)点光源照度与发光强度的关系：各向同性的点光源发出的光所产生的照度与发光强度 I v 成正比，与方向角的余弦（COS φ）成正比，与距离光源的距离平方(l^2)成反比，即)(cos 2lx lIv Ev φ=四、实验内容(1)安装LED 发光装置与照度探测器装置，并在电路中接入电流表、限流电阻和可调电阻测量发光LED 的电流。
(2)测量发光管未点亮时的暗背景照度。
(3)测量同一距离、同一LED 的照度值随电流变化的情况。
记录实验数据。
(4)调节LED 与照度探测器间的距离，重复步骤(3)。
记录实验数据。
(5)更换不同的LED ，重复步骤(3)和(4)。
(6)测量遮罩时红光LED 的照度值和与探测器间距的关系，实验步骤类似，注意保持LED 电流不变。
记录实验数据。
(7)关机结束实验。
五、数据处理(1)测量不同距离、不同LED 光照度参数的测量 背景光强：Evb=7.35×10 Lx白光蓝光红光E-l(2)测量蓝光LED在盖上遮罩时照度与距离的关系六、分析(1)不同色光中，在同等条件下，白光LED的照度值最大，这是由于白光中包含最多频率的光，其余色光的LED，波长越短，照度越强。
(2)同一色光LED，在距离不变的情况下，流过LED的电流越大，照度值越强。
(3)同一色光LED，在电流不变的情况下，距离探测器越远，照度值越弱。
实验二 PWM调光控制实验引言随着LED背光的节能、环保、高性能等优势的凸显，LCD屏的背光逐渐从CCFL向LED 切换，目前公司的液晶屏也逐渐从CCFL背光得型号向LED背光的型号切换。
两种背光的模式最大的不同在于驱动方式，CCFL背光的屏的背光驱动需要逆变器提供高压，而LED背光的驱动方式相对简单，只需要恒定的低压直流电源即可。
但是无论是逆变器也好，还是LED 背光驱动电路也好，都会用到一种PWM调光技术，对背光的亮度大小进行调节。
这里学习一下关于LED的PWM调节。
一、实验目的了解LED 亮度调节的原理和方法二、实验仪器LED 智能控制实验箱一台、示波器一台。
三、实验原理LED 调光是指通过调光器调节LED 的亮度，达到节能、环保、舒适等效果。
调光器的原理有波宽控制调光（Pulse Width Modulation，简称PWM），模拟调光。
模拟调光，指用模拟线性技术调整电流的大小，只是简单的改变LED 串的DC 电流。
模拟调光尽管实现简单，不会引入潜在EMC，但是由于LED 的发光特性随着平均驱动电流而偏移，对于单色LED 来说，其主波长会改变。
对白光LED 来说，其相关颜色温度（CCT）会改变。
对于人眼来说，很难察觉到红、绿或蓝LED 中几纳米波长的变化，特别是在光强也在变化的时候。
但是白光的颜色温度变化是很容易检测的。
同时模拟调光还面临输出电流精度的问题，而这种精细控制在RGB 应用中特别重要。
另外在对比度、能耗等方面PWM 调光同样具有优势，因此在大多数设计中仍然使用PWM 数字调光。
脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换及LED照明等许多领域中。
通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。
此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。
简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。
电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
下面介绍一下PWM的三个基本参数：1、脉冲宽度变化幅度（最小值/最大值）2、脉冲周期（1秒内脉冲频率个数的倒数）3、电压高度（例如：0V-5V）可见我们只需要提供宽/窄不同(占空比高/低)的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节LED 的亮度。
四、实验内容(1)打开LED 智能控制实验箱，接通12V/2A 电源，依次打开电源开关；检查各模块是否正常工作，两个黄色按键（触动式按键开关）用来控制LED 的亮暗，即PWM 调光。
如图2.1 所示；(2)依次按下“红色”、“绿色”、“蓝色”、“白色”四个按钮，相对应LED 灯及工作指示灯熄灭；(3)选择某一颜色的LED 灯，单击对应的按键，使其点亮工作；(4)按动黄色的“暗”、“亮”按键，观察LED 灯明亮的变化，理解PWM调光的过程；(5)此时，用示波器测量不同通道与不同亮度下的PWM波形，计算占空比，填入表格；(6) 关闭该LED 灯，按照上述步骤，依次尝试其他光源的明亮变化过程。
五、数据处理红色LED 亮度变化，依次暗、微亮、亮、明亮、刺眼亮下PWM的占空比波形截图六、思考题a.结合实验过程和实际情况简述PWM 调光的方法和原理。
以LED显示器为例，我们知道显示器是可以调节亮度的，那么这种变化是如何实现的呢？原理是这样的，显示器需要调节LED发光的亮度，通过电流来调节亮度太过复杂，为了节约成本，对于屏幕亮度的调节，行业里会采用闪烁的方式来解决。
LED光源的亮度是一定的，让LED光源不断的开启和关闭，通过调节开启时间和关闭时间的长短，来调节屏幕的亮度。
具体的过程是这样的，比如LED背光闪烁1000次，其中500次开启和500次关闭，如果开启的时间停顿1秒，关闭的时间停顿0.5秒，这时的屏幕亮度就要比开启和关闭停顿时间一样的背光系统强。
这样用户在调节屏幕亮度的时候，实际上亮度的明暗得益于LED背光闪烁的变化。
在实际的产品中，LED背光这种明暗时间的转变速度非常的快，采用PWM调光的普通大众显示器其工作频率一般在200Hz-1000Hz左右，而人眼在频率达到100Hz的时候就已经难以察觉明显的明暗变化了，因为人眼感知亮度的过程是积累的，在闪烁的速度足够快的时候，人眼看到的画面是“常亮”的。
实验三 LED 色温控制实验引言LED 产品中，一项重要的规格数字就是色温，这关系到LED 灯光照明产品所显示的颜色特性，一般的灯具也都有色温的规格。
研究表明，色温作为评价照明光源的重要指标，对人的心理健康和生理健康，尤其是长时间处于一定照明环境中，具有十分重要的影响。
一、实验目的1.了解 LED 色温实现连续控制的原理和方法2.理解色温、相关色温的概念，主观感觉色温的变化对人体的影响二、实验仪器LED 智能控制实验箱一台、数字光谱仪一套三、实验原理如果人体眼睛受到外界光的刺激，人就会产生特定的主观感受，这个感受被称为颜 色。
表述光源颜色的方法有很多种，用“色温”的概念表述热辐射光源的颜色是一种准 确而简单的方法。
作为描述光源和其他物体的光度特性的重要物理量，光源的色温是通 过对比其色彩和理论的热黑体辐射(简称黑体，在任何温度下对任何波长的辐射能的吸 收率都等于 1 的物体，是一种理想的模型，也叫完全辐射)来确定的。
热辐射发射光源的光谱是连续而光滑的。
对黑体而言，温度不同，颜色也不一样。
黑体发光的颜色与温度存在唯一的对应关系。
色温是颜色温度的简称，在表述某光源的 颜色时，常常把该光源的颜色与黑体发光的颜色进行比较。
色温是以绝对温度 K （开尔 文）为单位表示的，以黑体辐射的 0K=-273℃为起点，加热黑体。
随着温度的升高，黑 体辐射便进入可见光领域，依次由深红-浅红-橙黄-白-蓝逐渐变化。
当某一光源与黑体 的颜色相同时，我们将黑体的绝对温度表示为该实际光源的色温。
例如，在 3000K 时， 灯泡的发光颜色与黑体的发射光相同，我们便称灯泡的色温是 3000K 。
黑体发射光的相对光谱功率分布由普朗克定律给出：()1/511),(2---=T c e c T P λλλ（1）四、实验内容(1)依次打开电源。
(2)选择四色 LED 的某一颜色（红色）LED 光源，使其点亮工作。
(3) 将光谱仪与电脑连接，运行光盘中对应软件，根据提示完成安装，并在桌面生成“SpectraSmart ”快捷方式。
双击打开采集软件，请从程序主选单中选择“ 量测”，再进一步选择“ 色彩量测”，即打开“量测选择界面”，选择“ 光源色彩测量- 绝对测量”之后点击“下一步”，如图 1-1；打开“设定色彩量测参数”界面，观测角度和参考光源可选择默认的 2 度和 A 光源；然后点击“下一步”进入“参数设定”界面， 为得到最佳量测效果，请先选择“ 自动设置”，程序会自动将曝光时间调整为最佳曝光时间；点击“下一步”进入参考光谱采集界面，选择 ，将现在量测到的光源储存为参考光谱；点击“下一步”，进入“暗光谱获取”系统，可以使用预设暗光谱。
(4) 点击“下一步”进入“光源光谱测量”界面，整个采集界有三个显示区域，一是光源光谱显示，一是色彩信息，一是 CIE 色度图。
在色彩信息里面我们可以获取的参数有光谱分布、主波长、色坐标、三刺激值、色纯度。