一種便攜式數字化三基色演示儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種便攜式數字化三基色演示儀，包括箱體、設在箱體內并與驅動電路連接的光源、與驅動電路連接的USB外接電源，USB外接電源開關設在箱體的一側，其特征是：在所述箱體的上面設有混色裝置，該混色裝置由白色透明底座和放置在其上的薄壁白色球組成，并與所述箱體內的光源對應；在所述箱體的側面設有調節裝置，該調節裝置由三個RGB開關按鈕和三個帶刻度的RGB旋轉微調按鈕組成，并與箱體內的驅動電路連接。本實用新型能夠方便、準確的調節三基色的組分，得到不同的合成顏色。可用于大、中、小、幼課堂演示或者公眾科普教育。
【專利說明】一種便攜式數字化三基色演示儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于物理教學演示儀器，具體涉及一種便攜式數字化三基色演示儀。【背景技術】
[0002]眾所周知，不同波長的光會引起人眼不一樣的色彩感覺，同一波長的光引起的人眼彩色感覺是一定的。那么人眼對某一色調的感覺是不是就只能對應著一種波長的單色光呢？實踐中表明，不同波長的單色光集中混合在一起，也可以引起人眼產生與另外一種單色光相同的彩色感覺。早些年，科學家們就從實踐中證明得到，自然界可以見到的絕大部分彩色，都可以由幾種不同波長(顏色)的單色光用不同比例相混合來等效，這一現象叫做混色效應。科學家們進一步研究，得到了一個重要的原理一“三基色原理”。三基色原理表明，自然界中的絕大部分彩色，都可以由三種相互獨立基色按照一定比例混合得到；反之，任意一種彩色均可以被分解為三種基色。并且，混合得到的彩色光的亮度等于參與混合的各基色的亮度之和。
[0003]色度學最早起源于牛頓的色散理論，隨著色度學的發展，被廣泛地應用到了現代工業生產生活中，如彩色電視、彩色攝像、印刷、染料、紡織、造紙、交通信號、照明等領域，同時也被應用到產品檢測和產品質量監控中，比如寶石級別的評價、石油中含硫量的檢測以及水環境污染的監測，等等。此外，在地質方面，地質沉積物的色度值也可以反映出沉積物的組分，從而能夠間接地推測出當初的沉積環境。可見，色度學方面的知識在國內的各行各業里都或多或少地有所涉及。因此，在大學物理實驗課程乃至于全民普及的義務素質教育課程中都應該有所擇重地涉及到色度學方面的知識，以提高全民的綜合素質。但目前的現狀是九年義務教育課程中，只有非常少量的涉及到色度學方面的知識，沒有任何的實驗課程。而理工類大學中只有少數幾所綜合性大學(清華大學，北京師范大學，上海交通大學，南京大學等)開設了色度學實驗課。CN 203288142 U公開的“一種物理教學用三原色合成演示裝置”，包括殼體、透光板和LED燈，所述透光板和所述LED燈依次設置在所述殼體內，所述殼體上設置有通孔，所述透光板上設置有紅原色板、綠原色板和藍原色板。該演示裝置通過自由轉動三種原色透光板，可演示三種色光的任意合成效果。CN101915609A公開的一種用于光學測量的積分球裝置，其第一半積分球球殼與第二半積分球球殼緊固在一起形成一個空心球殼；中心擋光板固定在第一半積分球球殼與第二半積分球球殼結合面的中心位置，可調光源與第一半積分球球殼的連接處設置采樣孔，所述可調光源與采樣孔中間固定狹縫裝置，雜散光消除裝置通過螺紋固定在第二半積分球球殼上，第二半積分球球殼與雜散光消除裝置的固定處設置出光孔，探測孔設置在第二積分球球殼上的出光孔的下部。其解決了現有積分球裝置結構的對稱性差、光源發熱控制不力和采樣口通光量不可調節的問題，適用于LED或者各種燈具輻射量測量、顏色測量、熒光光譜學等領域的積分球裝置。
[0004]CN 103245923 A公開了一種發光二極管LED光色電性能快速批量測試裝置，包括控制電路板、積分球、PC機、加熱模塊、恒壓源模塊和恒流源模塊。控制電路板通過按鍵控制半導體LED器件的亮滅，同時通過對反饋的溫度進行檢測，實時調整加熱驅動模塊的輸出電流，維持加熱模塊溫度的恒定。該測試裝置通過設計嵌入式控制系統，為每顆LED提供相同的測試溫度，并對每顆LED進行單獨的關斷和點亮，大大提高了半導體功率LED器件的測試效率；并且在測量的方便性、快速性和準確性方面具有明顯的優勢，可以快速對大批量功率半導體LED的光學性能進行測試。
[0005]色度學涉及到物理、生理、心理等諸多學科，與人們生產、生活密切相關，如數字顯示屏、繪圖、印染作業等。而目前國內的色度學實驗演示儀大都采用的是鎢燈作為光源。傳統的三基色演示儀或色度學實驗平臺的光源多選用溴鎢燈、高壓汞燈、鈉燈等光源，但這類光源可能驅動電壓高、驅動電路復雜、三基色不全，價格昂貴，還隱藏不安全因素，都使得色度學儀器很難進入大、中、小學的課堂或者公眾科普教育。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種便攜式數字化三基色演示儀，其能夠方便、準確的調節三基色的組分，得到不同的合成顏色。
[0007]本實用新型所述的一種便攜式數字化三基色演示儀，包括箱體、設在箱體內并與驅動電路連接的光源、與驅動電路連接的USB外接電源，USB外接電源開關設在箱體的一側，其特征是:
[0008]在所述箱體的上面設有混色裝置，該混色裝置由白色透明底座和放置在其上的薄壁白色球組成，并與所述箱體內的光源對應；
[0009]在所述箱體的側面設有調節裝置，該調節裝置由三個RGB開關按鈕和三個帶刻度的RGB旋轉微調按鈕組成，并與箱體內的驅動電路連接。
[0010]進一步，所述光源由兩顆紅色LED燈、一顆藍色LED燈和一顆綠色高亮LED燈組成，呈“田”字形分布。
[0011]進一步，所述USB外接電源的電壓在2 - 24V之間。
[0012]進一步，所述混色裝置的薄壁白色球為白色薄壁乒乓球。
[0013]本實用新型和現有技術相比具有以下優點:由于使用高亮紅、綠、藍LED燈作為光源，并呈“田”字形分布，所以能夠得到最佳顏色合成效果；由于USB外接電源采用的是低壓電源，供電電壓在2 — 24V之間，所以安全可靠，還能夠簡化驅動電路。LED燈還具備高效、節能、環保、壽命長、適用性高、體積小、重量輕等優點。該實用新型可用于大、中、小、幼課堂演示或者公眾科普教育。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的光源模型示意圖；
[0016]圖3為本實用新型的電路原理圖；
[0017]圖4為本實用新型與現有的精密光色電測試系統連用的示意圖；
[0018]圖5為演示儀演示過程的綠色(CIE坐標X=0.1237 Y=0.5612)及數字化測量的色品坐標曲線圖；
[0019]圖6為演示儀演示過程的紫色(CIE坐標X=0.1508 Y=0.0503.)及數字化測量的色品坐標曲線圖；
[0020]圖7為演示儀演示過程的粉色(CIE坐標X=0.4188 Y=0.2523.)及數字化測量的色品坐標曲線圖；
[0021]圖8為演示儀演示過程的黃色(CIE坐標X=0.4991y=0.4521)及數字化測量的色品坐標曲線圖；
[0022]圖9為演示儀演示過程的白色(CIE坐標X=0.33Y=0.33)及數字化測量的色品坐標曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的描述，但是本實用新型的保護范圍不限于以下具體實施例。
[0024]參見圖1、圖2和圖3，所述的一種便攜式數字化三基色演示儀，包括箱體1、設在箱體內并與驅動電路連接的光源2、與驅動電路連接的USB外接電源，USB外接電源開關(SI)設在箱體的一側，其特征是:
[0025]在所述箱體I的上面設有混色裝置，該混色裝置由白色透明底座3和放置在其上的薄壁白色球4組成，并與所述箱體內的光源2對應；
[0026]在所述箱體I的側面設有調節裝置，該調節裝置由三個RGB開關按鈕S2、S3、S4和三個帶刻度的RGB旋轉微調按鈕R4、R5、R6組成，并與箱體I內的驅動電路連接；該調節裝置能夠方便、準確的調 節三基色的組分，以得到不同的合成顏色。
[0027]進一步，所述光源2由兩顆紅色LED燈、一顆藍色LED燈和一顆綠色高亮LED燈組成，呈“田”字形分布；采用“田”字形分布的光源，能夠得到最佳顏色合成效果；本實用新型使用普通白色薄壁乒乓球作為混色裝置，以實現三基色的匯聚和混合。
[0028]進一步，所述USB外接電源的電壓在2 — 24V之間；使用安全可靠，還可以簡化驅動電路。USB外接電源，可用臺式機、筆記本等設施供電，或者也可以使用干電池供電。
[0029]進一步，所述混色裝置的薄壁白色球4為白色薄壁乒乓球。本實用新型使用普通白色薄壁乒乓球作為混色裝置，以實現三基色的匯聚和混合。
[0030]參見圖4至圖9，本實用新型的混色裝置能夠直接與精密光色電測試系統(如CN103245923 A公開了一種發光二極管LED光色電性能快速批量測試裝置)的積分球聯用，以測量合成顏色的色品坐標，使得演示儀數字化。所述精密光色電測試系統包括PC機7、與PC機連接的光色電測試主機6、與光色電測試主機連接的積分球5，該積分球與本實用新型的混色裝置連用，測量合成顏色一綠色、紫色、粉色、黃色、白色的色品坐標分別參見圖5、圖
6、圖7、圖8、圖9.。
[0031]本實用新型的驅動電路簡單，只需要通過三個獨立可調電流大小的電路用以驅動LED燈，通過改變電路中電流的大小來控制LED燈的亮度，最終控制三基色的混光成分，已顯示出不同顏色的光。
[0032]此外，由于本實用新型需要對三基色混合得到的顏色進行光譜掃描，得出準確的色品坐標，為了方便將燈具放置在積分球中，所以需要外接一個類似的電路板以便將電路板放入到積分球中檢測，而又能通過外圍電路控制燈的亮度大小。
【權利要求】
1.一種便攜式數字化三基色演示儀，包括箱體(I)、設在箱體內并與驅動電路連接的光源(2)、與驅動電路連接的USB外接電源，USB外接電源開關(SI)設在箱體的一側，其特征是: 在所述箱體(I)的上面設有混色裝置，該混色裝置由白色透明底座(3)和放置在其上的薄壁白色球(4)組成，并與所述箱體內的光源(2)對應； 在所述箱體(I)的側面設有調節裝置，該調節裝置由三個RGB開關按鈕(S2、S3、S4)和三個帶刻度的RGB旋轉微調按鈕(R4、R5、R6)組成，并與箱體(I)內的驅動電路連接。
2.根據權利要求1所述的一種便攜式數字化三基色演示儀，其特征是:所述光源(2)由兩顆紅色LED燈、一顆藍色LED燈和一顆綠色高亮LED燈組成，呈“田”字形分布。
3.根據權利要求1或2所述的一種便攜式數字化三基色演示儀，其特征是:所述USB外接電源的電壓在2 - 24V之間。
4.根據權利要求1或2所述的一種便攜式數字化三基色演示儀，其特征是:所述混色裝置的薄壁白色球(4)為白色薄壁兵兵球。
【文檔編號】G09B23/22GK203706546SQ201420082109
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】周賢菊, 吳冰, 何澤亮, 沈君, 趙小奇, 汪永杰, 楊小東, 肖騰蛟 申請人:重慶郵電大學