CN103596346A - Led灯具故障的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED灯具故障的检测方法和装置。该LED灯具故障的检测方法包括获取LED灯具的输入调光控制信号；根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值；获取光传感器测量得到的第二光信号值；计算第一光信号值与第二光信号值的差值；判断差值是否大于预设阈值；以及如果判断出差值大于预设阈值，则确定LED灯具发生故障。通过本发明，能够达到准确检测LED灯具故障的效果。

Description

LED灯具故障的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及灯具领域，具体而言，涉及一种LED灯具故障的检测方法和装置。

背景技术

在现有技术中，自动监测灯具是否失效通常是基于简单的阈值方法，即监测LED芯片的电流电压值是否超出可允许的范围。因为LED芯片的驱动电流除受故障影响外，还跟驱动电流的波动和系统的动力学响应有关，所以用这种方法无法有效的判断LED灯具的故障。

目前，文献中报道的诊断LED灯具或照明系统故障（特别是光衰）的方法将LED芯片作为静态系统考虑，即不考虑LED灯具或系统的输出光对于输入调光控制信号的动态响应。实际上，LED芯片的带宽有限，特别是高结电容的LED芯片的带宽更窄，因此LED灯具会呈现出低通的动力学特性。同时，常用的LED灯具的驱动电路也有带宽上的限制。因此，基于简单的静态正比关系设计的诊断方法和装置也会因此而存在很高的误报警率。

针对现有技术中检测LED灯具故障不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种LED灯具故障的检测方法和装置，以解决现有技术中检测LED灯具故障不准确的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种LED灯具故障的检测方法。根据本发明的LED灯具故障的检测方法包括：获取LED灯具的输入调光控制信号；根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值；获取光传感器测量得到的第二光信号值；计算第一光信号值与第二光信号值的差值；判断差值是否大于预设阈值；以及如果判断出差值大于预设阈值，则确定LED灯具发生故障。

进一步地，根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值包括：根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度，获取光传感器测量得到的第二光信号值包括：获取光传感器测量得到的第二光通量或第二光照度，计算第一光信号值与第二光信号值的差值包括：计算第一光通量与第二光通量的差值；或者，计算第一光照度与第二光照度的差值。

进一步地，利用以下公式根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度：

或者

其中，y代表第二光通量或者第二光照度，

表示第一光通量或者第一光照度，u表示输入调光控制信号。

进一步地，公式通过以下方法得到：获取输入调光控制信号的时间序列；利用输入调光控制信号的时间序列激励LED灯具，并测量记录LED灯具在每一个采样点的输出的第二光通量或第二光照度；以及用输入调光控制信号和第二光通量或第二光照度作为输入得到公式的参数。

进一步地，利用以下公式根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度：

或者其中，y代表第二光通量或者第二光照度，表示第一光通量或者第一光照度，u表示输入调光控制信号。f_t表示跟温度参数t有关的公式。

进一步地，跟温度参数t有关的公式通过以下方法得到：获取LED灯具的温度值；在温度值下，获取输入调光控制信号的时间序列；在温度值下，利用输入调光控制信号的时间序列激励LED灯具，并测量记录LED灯具在每一个采样点的输出的第二光通量或第二光照度；以及在温度值下，用输入调光控制信号和第二光通量或第二光照度作为输入得到跟温度参数t有关的公式的参数。

进一步地，判断差值是否大于预设阈值包括：计算差值的幅值；以及判断差值的幅值是否大于第一预设阈值，或者计算差值的导出值；以及判断差值的导出值是否大于第二预设阈值。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种LED灯具故障的检测装置。根据本发明的LED灯具故障的检测装置包括：第一获取单元，用于获取LED灯具的输入调光控制信号；第一计算单元，用于根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值；第二获取单元，用于获取光传感器测量得到的第二光信号值；第二计算单元，用于计算第一光信号值与第二光信号值的差值；判断单元，用于判断差值是否大于预设阈值；以及确定单元，用于在判断出差值大于预设阈值时，确定LED灯具发生故障。

进一步地，第一计算单元还用于根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度，第二获取单元还用于获取光传感器测量得到的第二光通量或第二光照度，第二计算单元还用于计算第一光通量与第二光通量的差值；或者，获取第一光照度与第二光照度的差值。

进一步地，第一计算单元利用以下公式根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度：

或者

其中，y代表第二光通量或者第二光照度，

表示第一光通量或者第一光照度，u表示输入调光控制信号。

进一步地，第一计算单元包括：获取模块，用于获取输入调光控制信号的时间序列；记录模块，用于利用输入调光控制信号的时间序列激励LED灯具，并测量记录LED灯具在每一个采样点的输出的第二光通量或第二光照度；参数模块，用于用输入调光控制信号和第二光通量或第二光照度作为输入得到公式的参数。

进一步地，第一计算单元利用以下公式根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度：

或者

其中，y代表第二光通量或者第二光照度，表示第一光通量或者第一光照度，u表示输入调光控制信号。f_t表示跟温度参数t有关的公式。

进一步地，第一计算单元包括：温度获取模块，用于获取LED灯具的温度值；时间序列获取模块，用于在温度值下，获取输入调光控制信号的时间序列；温度记录模块，用于在温度值下，利用输入调光控制信号的时间序列激励LED灯具，并测量记录LED灯具在每一个采样点的输出的第二光通量或第二光照度；以及温度参数模块，用于在温度值下，用输入调光控制信号和第二光通量或第二光照度作为输入得到跟温度参数t有关的公式的参数。

进一步地，判断单元包括：第一计算模块，用于计算差值的幅值；以及第一判断模块，用于判断差值的幅值是否大于第一预设阈值，或者第二计算模块，用于计算差值的导出值；以及第二判断模块，用于判断差值的导出值是否大于第二预设阈值。

通过本发明，采用获取LED灯具的输入调光控制信号；根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值；获取光传感器测量得到的第二光信号值；计算第一光信号值与第二光信号值的差值；判断差值是否大于预设阈值；以及如果判断出差值大于预设阈值，则确定LED灯具发生故障，解决了现有技术中检测LED灯具故障不准确的问题，进而达到了准确检测LED灯具故障的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的LED灯具故障的检测装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的光传感器在光源电路板上的安装位置示意图；

图3是根据本发明又一实施例的LED灯具故障的检测装置的示意图；

图4是根据本发明实施例的光传感器和温度传感器在光源电路板上的安装位置示意图；

图5是根据本发明实施例的LED灯具故障的检测方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的确定计算第一光通量或第一光照度公式的流程图；

图7是根据本发明实施例检测LED灯具故障的原理图；

图8是根据本发明另一实施例的LED灯具故障的检测装置的示意图；以及

图9是根据本发明实施例的确定计算第一通量或者第一光照度的公式的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种LED灯具故障的检测装置。

图1是根据本发明一实施例的LED灯具故障的检测装置的示意图。

LED灯具故障的检测装置可以设置在LED灯具中，如图所示，该LED灯具故障的检测装置包括灯具外壳1，灯罩2，220V的电源3，直流稳压电源4，调光控制器5，处理器6，驱动器7，LED芯片8，光传感器9，光源电路板10。

调光控制器5和处理器6可以共用一个微处理器进行控制，光传感器9可以同LED芯片8一起集成在同一个电路板上。

光传感器9可以用来测量LED灯具、该故障检测装置的内部或者外部某个点或者某些点的光通量或者光照度。光传感器9可以设置一个或者多个。处理器6可以接收调光控制器5发送的调光信号，并接收光传感器9测量的光信号，在处理器中根据预定的公式判断LED灯具是否存在故障。

图2是根据本发明实施例的光传感器在光源电路板上的安装位置示意图。

光源电路板10上设置有多个LED芯片8和多个光传感器9，其中，多个传感器9安装在多个LED芯片8的周围。光传感器9的数量可以为图示的4个，也可以少于4个或者多于4个，应该知道的是，本发明实施例的光传感器9并不限于图2所示的4个。

本发明还提供了另一种LED灯具故障的检测装置。

图3是根据本发明又一实施例的LED灯具故障的检测装置的示意图。

如图所示，该LED灯具故障的检测装置包括灯具外壳1，灯罩2，220V的电源3，直流稳压电源4，调光控制器5，处理器6，驱动器7，LED芯片8，光传感器9，光源电路板10，还包括温度传感器11。

处理器6和调光控制器5可以共用一个微处理器，温度传感器11可以连同光传感器9一起同LED芯片8集成在同一个光源电路板10（如铝基板）上，如图5所示。其中，温度传感器11应尽量靠近LED芯片8，以更准确的测量温度。

光传感器9可以用来测量LED灯具的光通量或者光照度，温度传感器11可以测量灯具温度的变化，从而确定LED灯具中的LED芯片是否达到热平衡状态。因为LED芯片的光效参数随温度的升高而减小，温度的变化会影响故障诊断的准确性。因此，处理器6需要在判断LED灯具达到热平衡状态后再启动故障诊断功能。根据温度传感器11的测量信号，处理器6可以准确的判断热平衡状态是否已经达到。在没有温度传感器11的情况下，处理器6可以根据一个预设的时间延迟来启动故障诊断功能。该时间延迟可以根据实验中LED灯具达到热平衡状态的时间来决定。处理器6可以接收调光控制器5发送的调光信号，并接收光传感器9测量的光信号，在处理器中根据预定的公式判断LED灯具是否存在故障。

图4是根据本发明实施例的光传感器和温度传感器在光源电路板上的安装位置示意图。

光源电路板10上设置有LED芯片8、光传感器9和温度传感器11，多个传感器9安装在多个LED芯片8的周围，温度传感器11设置在LED芯片8的外围，可以为图示的一个，也可以为多个。同样地，光传感器9的数量可以为图示的4个，也可以少于4个或者多于4个，应该知道的是，本发明实施例的光传感器9并不限于图4所示的4个，温度传感器11也不限于图4所示的1个。

本发明提供了一种LED灯具故障的检测方法。以下结合附图对本发明实施例的LED灯具故障的检测方法进行说明。

图5是根据本发明实施例的LED灯具故障的检测方法的流程图。如图所示，该LED灯具故障的检测方法包括如下步骤：

步骤S101，获取LED灯具的输入调光控制信号。调光控制信号可以用来控制LED灯具发光的亮度或者颜色等参数。常用的调光控制信号是具有一定占空比的脉宽调制信号。

步骤S102，根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值。根据以输入的驱动信号为变量的函数，将获取到的驱动信号代入该函数，计算得到第一光信号值。第一光信号值可以为第一光通量或者第一光照度，根据输入调光控制信号可以计算得到第一光通量或者第一光照度。

计算得到第一光信号值可以通过基于标准的系统辨识方法建立LED灯具的动力学模型，将数据驱动信号代入建立的动力学模型中，从而计算计算得到第一光信号值。

步骤S103，获取光传感器测量得到的第二光信号值。获取到的第二光信号值可以由本发明实施例提供的光传感器9测量，测量的第二光信号值可以为第二光通量或者第二光照度。

步骤S104，计算第一光信号值与第二光信号值的差值。计算第一光信号值与第二光信号值的差值可以为计算第一光通量与第二光通量的差值，或者计算第一光照度与第二光照度的差值。

步骤S105，判断差值是否大于预设阈值。获取预定阈值，将计算得到的差值与预设阈值进行比较，以确定LED灯具是否发生故障。

步骤S106，如果判断出差值大于预设阈值，则确定LED灯具发生故障。

通过上述步骤，能够利用LED灯具的驱动电路驱动该故障检测装置，并且利用驱动电路的动力学响应特性建立模型，根据这个动力学模型计算光信号值，将计算出的光信号值与光传感器测得的光信号值比较得到差值，从而判断差值与阈值的关系能够确定LED灯具是否发生故障，提高了LED灯具的故障诊断成功了和准确度。

具体地，根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值包括：根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度；获取光传感器测量得到的第二光信号值包括：获取光传感器测量得到的第二光通量或第二光照度；计算第一光信号值与第二光信号值的差值包括：计算第一光通量与第二光通量的差值，或者计算第一光照度与第二光照度的差值。

进一步地，利用以下公式根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度：

或者

其中，y代表第二光通量或者第二光照度，

表示第一光通量或者第一光照度，u表示输入调光控制信号。

利用一下公式计算第一光信号值与第二光信号值的差值：

其中，r代表差值，也可以称为残差信号，y代表第二光通量或者第二光照度，

表示第一光通量或者第一光照度。

在y代表第二光通量，

表示第一光通量时，r代表第一光通量与第二光通量的差值，在y代表第二光照度，

表示第一光照度时，r代表第一光照度与第二光照度的差值。

优选地，计算第一光通量或者第一光照度的公式可以为其中，H(z)代表一个离散时间传递函数，可以描述从输入调光控制信号到输出光通量或者光照度的动力学模型。z为一个复数，代表向前差分算子。u(k)和y(k)分别表示在第k个采样时刻的输入调光控制信号和第一光通量或者第一光照度值。

进一步地，计算第一光通量或者第一光照度的公式

还可以为其中，卡尔曼滤波器以输入调光控制信号和利用光传感器测量的第二光通量或第二光照度为输入参数，计算当前采样时刻下LED灯具应该输出的第一光通量或第一光照度。

对应于一个热平衡状态的计算公式可以是

其中，H_t(z)代表一个跟温度参数t有关的离散时间传递函数，描述从输入调光控制信号到输出光通量或者光照度的动力学模型。

图6是根据本发明实施例的确定计算第一光通量或第一光照度公式的流程图。如图所示，该计算方法包括如下步骤：

步骤S201，获取输入调光控制信号的时间序列。输入调光控制信号的时间序列可以是一个伪随机数序列、白噪声序列、扫频序列等。

步骤S202，利用输入调光控制信号的时间序列激励LED灯具，并测量记录LED灯具在每一个采样点的输出的第二光通量或第二光照度。采样点可以是设置在光源电路板10上的光传感器9，利用设置的多个光传感器9检测第二光通量或者第二光照度。由于光传感器9设置的位置不同，因此测得的第二光通量或者第二光照度也可能不同，由此能够得到LED灯具不同位置的第二光通量或者第二光照度。

步骤S203，用输入调光控制信号和第二光通量或第二光照度作为输入得到公式的参数。

对于公式

用输入调光控制信号和测量的第二光通量或第二光照度作为输入，根据标准的系统辨识方法和步骤来确定系统模型的离散时间传递函数H(z)。

对于公式

在LED灯具的每一种达到热平衡的工作状态下，用输入调光控制信号和测量的第二光通量或第二光照度作为输入，根据标准的系统辨识方法和步骤来确定一系列跟温度有关的系统模型的离散时间传递函数H(z)。

该公式的参数可以通过以下方式获得：

获取LED灯具的温度值。在LED灯具的不同状态下，获取LED灯具的温度值。LED灯具在工作状态或者非工作状态的温度值。该温度值通过温度传感器获得。

在获取的温度值下，获取输入调光控制信号的时间序列。输入调光控制信号的时间序列可以是一个伪随机数序列、白噪声序列、扫频序列等。

在获取的温度值下，利用输入调光控制信号的时间序列激励LED灯具，并测量记录LED灯具在每一个采样点的输出的第二光通量或第二光照度。采样点可以是设置在光源电路板10上的温度传感器11，利用设置的温度传感器11检测第二光通量或者第二光照度。由于LED灯具在不同工作状态下温度传感器11检测到的温度不同，因此测得的第二光通量或者第二照度也可能不同，由此能够得到LED灯具在不同工作状态下的第二光通量或者第二光照度。

在获取的温度值下，用输入调光控制信号和第二光通量或第二光照度作为输入得到跟温度参数t有关的公式的参数。

LED灯具在不同的工作状态下，通过温度传感器11检测的温度不同，在不同温度下，得到的不同的跟温度参数t有关的公式的参数。

对于公式

用输入调光控制信号和测量的第二光通量或第二光照度作为输入，根据标准的系统辨识方法和步骤来估计系统的离散时间状态空间模型及其对应的卡尔曼滤波器。其中，卡尔曼滤波器的数学表达式为：

$\hat{x}(k+1)=A\hat{x}\left(k\right)+\mathrm{Bu}\left(k\right)+\mathrm{Ky}\left(k\right)$

$\hat{y}\left(k\right)=C\hat{x}\left(k\right)+\mathrm{Du}\left(k\right)$

其中，参数A、B、C、D、K可以通过上述标准的系统辨识方法和步骤估计出来。

代表滤波器的状态变量，其初始值可以任意选取。k为一个自然数，代表一个采样时间点。或者在LED灯具的每一种达到热平衡的工作状态下，用输入调光控制信号和测量的第二光通量或第二光照度作为输入，根据标准的系统辨识方法和步骤来确定一系列跟温度有关的系统的离散时间状态空间模型及其对应的卡尔曼滤波器。其中，跟温度有关的卡尔曼滤波器的数学表达式为：

$\hat{x}(k+1)=A_t\hat{x}\left(k\right)+B_{t}u\left(k\right)+K_{t}y\left(k\right)$

$\hat{y}\left(k\right)=C_t\hat{x}\left(k\right)+D_{t}u\left(k\right)$

其中，参数A_t、B_t、C_t、D_t、K_t可以通过上述标准的系统辨识方法和步骤估计得到。

进一步地，判断差值是否大于预设阈值包括：计算差值的幅值，判断差值的幅值是否大于第一预设阈值，或者计算差值的导出值，判断差值的导出值是否大于第二预设阈值。

计算差值的幅值或者差值的导出值可以通过以下公式计算：

t=|r|或者

或者

或者t=r^T·S²·r

其中，t代表差值的幅值或其导出值，s代表r信号的标准差，S代表r信号的协方差矩阵，|r|代表r的绝对值，

代表r的各元素的平方和，r^T代表r向量的转置（即列向量变成行向量）。如果r为一个标量（即只有一个差值），则根据t=|r|或者

计算；如果r为一个向量，即包括多个光通量或光照度信号的差值，则根据

或者t=r^T·S²·r计算。

判断差值的幅值是否大于第一预设阈值或者判断差值的导出值是否大于第二预设阈值可以用以下公式进行判断：t>T，其中，T代表第一预设的阈值或者第二预设阈值。

根据公式

或者t=r^T·S²·r计算的差值的导出值可以用标准的卡方检验（Chi-Square Tests）的方法来检验差值r是否能通过零均值假设检验。在这种情况下，公式t>T中的阈值可以根据一个预设的误报警率，从卡方分布的累积分布函数反推出来。

如果将根据公式t=|r|或者计算的差值的导出值在公式t>T中进行比较，那么所需的阈值可以是在LED灯具处于正常工作状态下光传感器9第二光信号值与根据模型计算的第一光信号值之间差值的幅值的最大值，或者比这个最大值略大的一个任意值。

上述公式可以利用图1或者图3所示LED灯具故障检测装置的处理器6来进行计算。

利用本发明实施例的LED灯具故障检测装置检测LED灯具故障的原理图如图7所示。

将参考光参数输入至调光控制器，调光控制器发送调光控制信号至驱动器和处理器，驱动器发送驱动电流至LED芯片，驱动LED芯片发光。光传感器检测LED芯片的光通量或者光照度，将检测的光信号发送至处理器，处理器根据接收到的调光控制器发送的调光信号和光传感器发送的光信号计算得到一个光信号，并与光传感器发送的光信号进行比较，判断LED灯具是否故障，如果LED灯具故障发出故障报警。

从以上的描述中，可以看出，本发明能够根据准确判断LED灯具故障，并且在LED故障后发出故障报警，从而提高判断LED灯具故障的准确性，降低误报警率。

本发明实施例还提供了一种LED灯具故障的检测装置。

本发明实施例的LED灯具故障的检测方法可以通过本发明实施例所提供的LED灯具故障的检测装置来执行，本发明实施例的LED灯具故障的检测装置也可以用于执行本发明实施例所提供的LED灯具故障的检测方法。

图8是根据本发明另一实施例的LED灯具故障的检测装置的示意图。如图所示，该LED灯具故障的检测装置包括第一获取单元10、第一计算单元20、第二获取单元30、第二计算单元40、判断单元50和确定单元60。

第一获取单元10用于获取LED灯具的输入调光控制信号。驱动信号可以用来驱动LED灯具发光。

第一计算单元20用于根据输入调光控制信号计算得到第一光信号值。根据以输入的驱动信号为变量的函数，将获取到的驱动信号代入该函数，计算得到第一光信号值。第一光信号值可以为第一光通量或者第一光照度，根据输入调光控制信号可以计算得到第一光通量或者第一光照度。

计算得到第一光信号值可以通过基于标准的系统辨识方法建立LED灯具的动力学模型，将数据驱动信号代入建立的动力学模型中，从而计算得到第一光信号值。

第二获取单元30用于获取光传感器测量得到的第二光信号值。获取到的第二光信号值可以由本发明实施例提供的光传感器9测量，测量的第二光信号值可以为第二光通量或者第二光照度。

第二计算单元40用于计算第一光信号值与第二光信号值的差值。计算第一光信号值与第二光信号值的差值可以为计算第一光通量与第二光通量的差值，或者计算第一光照度与第二光照度的差值。

判断单元50用于判断差值是否大于预设阈值。获取预定阈值，将计算得到的差值与预设阈值进行比较，以确定LED灯具是否发生故障。

确定单元60用于在判断出差值大于预设阈值时，确定LED灯具发生故障。

通过上述装置，能够利用LED灯具的驱动电路驱动该故障检测装置，并且利用驱动电路的动力学响应特性建立模型，根据这个动力学模型计算光信号值，将计算出的光信号值与光传感器测得的光信号值比较得到差值，从而判断差值与阈值的关系能够确定LED灯具是否发生故障，提高了LED灯具的故障诊断成功了和准确度。

具体地，第一计算单元还用于根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度，第二获取单元还用于获取光传感器测量得到的第二光通量或第二光照度，第二计算单元还用于计算第一光通量与第二光通量的差值，或者，获取第一光照度与第二光照度的差值。

进一步地，第一计算单元利用以下公式根据输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度：

或者

其中，y代表第二光通量或者第二光照度，

表示第一光通量或者第一光照度，u表示输入调光控制信号。

利用一下公式计算第一光信号值与第二光信号值的差值：

其中，r代表差值，也可以称为残差信号，y代表第二光通量或者第二光照度，

表示第一光通量或者第一光照度。

在y代表第二光通量，表示第一光通量时，r代表第一光通量与第二光通量的差值，在y代表第二光照度，

表示第一光照度时，r代表第一光照度与第二光照度的差值。

优选地，计算第一光通量或者第一光照度的公式可以为其中，H(z)代表一个离散时间传递函数，可以描述从输入调光控制信号到输出光通量或者光照度的动力学模型。

进一步地，计算第一光通量或者第一光照度的公式

还可以为

其中，卡尔曼滤波器以输入调光控制信号和利用光传感器测量的第二光通量或第二光照度为输入参数，计算当前采样时刻下LED灯具应该输出的第一光通量或第一光照度。

图9是根据本发明实施例的确定计算第一通量或者第一光照度的公式的示意图。确定计算第一通量或者第一光照度的公式由第一计算单元20执行，如图所示，第一计算单元20包括获取模块201、记录模块202和参数模块203。

获取模块201用于获取输入调光控制信号的时间序列。输入调光控制信号的时间序列可以是伪随机数序列、白噪声序列、扫频序列等。

记录模块202用于利用输入调光控制信号的时间序列激励LED灯具，并测量记录LED灯具在每个采样点的输出的第二光通量或第二光照度。采样点可以是设置在光源电路板10上的光传感器9，利用设置的多个光传感器9检测第二光通量或者第二光照度。由于光传感器9设置的位置不同，因此测得的第二光通量或者第二光照度也可能不同，由此能够得到LED灯具不同位置的第二光通量或者第二光照度。

参数模块203用于用输入调光控制信号和第二光通量或第二光照度作为输入得到公式的参数。

对于公式

用输入调光控制信号和测量的第二光通量或第二光照度作为输入，根据标准的系统辨识方法和步骤来确定系统模型的离散时间传递函数H(z)。

对于公式

用输入调光控制信号和测量的第二光通量或第二光照度作为输入，根据标准的系统辨识方法和步骤来估计系统的离散时间状态空间模型及其对应的卡尔曼滤波器。其中，卡尔曼滤波器的数学表达式为：

$\hat{x}(k+1)=A\hat{x}\left(k\right)+\mathrm{Bu}\left(k\right)+\mathrm{Ky}\left(k\right)$

$\hat{y}\left(k\right)=C\hat{x}\left(k\right)+Du\left(k\right)$

其中，参数A、B、C、D、K可以通过上述标准的系统辨识方法和步骤估计出来。

代表滤波器的状态变量，其初始值可以任意选取。k为一个自然数，代表一个采样时间点。

进一步地，判断单元50包括第一计算模块和第一判断模块，还可以包括第二计算模块和第二判断模块。

第一计算模块用于计算差值的幅值，第一判断模块用于判断差值的幅值是否大于第一预设阈值。

第二计算模块用于计算差值的导出值，第二判断模块用于判断差值的导出值是否大于第二预设阈值。

计算差值的幅值或者差值的导出值可以通过以下公式计算：

t=|r|或者

或者

或者t=r^T·S²·r

其中，t代表差值的幅值或其导出值，s代表r信号的标准差，S代表r信号的协方差矩阵，|r|代表r的绝对值，

代表r的各元素的平方和，r^T代表r向量的转置（即列向量变成行向量）。如果r为一个标量（即只有一个差值），则根据t=|r|或者

计算；如果r为一个向量，即包括多个光通量或光照度信号的差值，则根据

或者t=r^T·S²·r计算。

第一判断模块判断差值的幅值是否大于第一预设阈值或者第二判断模块判断差值的导出值是否大于第二预设阈值可以用以下公式进行判断：t>T，其中，T代表第一预设的阈值或者第二预设阈值。

根据公式

或者t=r^T·S²·r计算的差值的导出值可以用标准的卡方检验（Chi-Square Tests）的方法来检验差值r是否能通过零均值假设检验。在这种情况下，公式t>T中的阈值可以根据一个预设的误报警率，从卡方分布的累积分布函数反推出来。

如果将根据公式t=|r|或者计算的差值的导出值在公式t>T中进行比较，那么所需的阈值可以是在LED灯具处于正常工作状态下光传感器9第二光信号值与根据模型计算的第一光信号值之间差值的幅值的最大值，或者比这个最大值略大的一个任意值。

上述公式可以利用图1或者图3所示LED灯具故障检测装置的处理器6来进行计算。

利用本发明实施例的LED灯具故障检测装置检测LED灯具故障的原理图如图5所示。

将参考光参数输入至调光控制器，调光控制器发送调光控制信号至驱动器和处理器，驱动器发送驱动电流至LED芯片，驱动LED芯片发光。光传感器检测LED芯片的光通量或者光照度，将检测的光信号发送至处理器，处理器根据接收到的调光控制器发送的调光信号和光传感器发送的光信号计算得到一个光信号，并与光传感器发送的光信号进行比较，判断LED灯具是否故障，如果LED灯具故障发出故障报警。

从以上的描述中，可以看出，本发明能够准确判断LED灯具故障，并且在LED故障后发出故障报警，从而提高判断LED灯具故障的准确性，避免误报警率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种LED灯具故障的检测方法，其特征在于，包括：

获取LED灯具的输入调光控制信号；

根据所述输入调光控制信号计算得到第一光信号值；

获取光传感器测量得到的第二光信号值；

计算所述第一光信号值与所述第二光信号值的差值；

判断所述差值是否大于预设阈值；以及

如果判断出所述差值大于所述预设阈值，则确定所述LED灯具发生故障。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，

根据所述输入调光控制信号计算得到第一光信号值包括：根据所述输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度，

获取光传感器测量得到的第二光信号值包括：获取所述光传感器测量得到的第二光通量或第二光照度，

计算所述第一光信号值与所述第二光信号值的差值包括：计算所述第一光通量与所述第二光通量的差值；或者，计算所述第一光照度与所述第二光照度的差值。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，利用以下公式根据所述输入调光控制信号计算得到所述第一光通量或所述第一光照度：

$\hat{y}=f\left(u\right)$ 或者 $\hat{y}=f(u,y)$

其中，y代表所述第二光通量或者所述第二光照度，

表示所述第一光通量或者所述第一光照度，u表示所述输入调光控制信号。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述公式通过以下方法得到：

获取所述输入调光控制信号的时间序列；

利用所述输入调光控制信号的时间序列激励所述LED灯具，并测量记录所述LED灯具在每一个采样点的输出的所述第二光通量或所述第二光照度；以及

用所述输入调光控制信号和所述第二光通量或所述第二光照度作为输入得到所述公式的参数。

5.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，利用以下公式根据所述输入调光控制信号计算得到所述第一光通量或所述第一光照度：

$\hat{y}\left(k\right)=f_t\left(u\right)$ 或者 $\hat{y}\left(k\right)=f_t(u,y)$

其中，y代表所述第二光通量或者所述第二光照度，

表示所述第一光通量或者所述第一光照度，u表示所述输入调光控制信号。f_t表示跟温度参数t有关的公式。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述跟温度参数t有关的公式通过以下方法得到：

获取所述LED灯具的温度值；

在获取的所述温度值下，获取所述输入调光控制信号的时间序列；

在获取的所述温度值下，利用所述输入调光控制信号的时间序列激励所述LED灯具，并测量记录所述LED灯具在每一个采样点的输出的所述第二光通量或所述第二光照度；以及

在获取的所述温度值下，用所述输入调光控制信号和所述第二光通量或所述第二光照度作为输入得到所述跟温度参数t有关的公式的参数。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，判断所述差值是否大于预设阈值包括：

计算所述差值的幅值；以及

判断所述差值的幅值是否大于第一预设阈值，

或者

计算所述差值的导出值；以及

判断所述差值的导出值是否大于第二预设阈值。

8.一种LED灯具故障的检测装置，其特征在于，

第一获取单元，用于获取LED灯具的输入调光控制信号；

第一计算单元，用于根据所述输入调光控制信号计算得到第一光信号值；

第二获取单元，用于获取光传感器测量得到的第二光信号值；

第二计算单元，用于计算所述第一光信号值与所述第二光信号值的差值；

判断单元，用于判断所述差值是否大于预设阈值；以及

确定单元，用于在判断出所述差值大于所述预设阈值时，确定所述LED灯具发生故障。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，

所述第一计算单元还用于根据所述输入调光控制信号计算得到第一光通量或第一光照度，

所述第二获取单元还用于获取所述光传感器测量得到的第二光通量或第二光照度，

所述第二计算单元还用于计算所述第一光通量与所述第二光通量的差值；或者，获取所述第一光照度与所述第二光照度的差值。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述第一计算单元利用以下公式根据所述输入调光控制信号计算得到所述第一光通量或所述第一光照度：

$\hat{y}=f\left(u\right)$ 或者 $\hat{y}=f(u,y)$

其中，y代表所述第二光通量或者所述第二光照度，

表示所述第一光通量或者所述第一光照度，u表示所述输入调光控制信号。

11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述第一计算单元包括：

获取模块，用于获取所述输入调光控制信号的时间序列；

记录模块，用于利用所述输入调光控制信号的时间序列激励所述LED灯具，并测量记录所述LED灯具在每一个采样点的输出的所述第二光通量或所述第二光照度；

参数模块，用于用所述输入调光控制信号和所述第二光通量或所述第二光照度作为输入得到所述公式的参数。

12.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述判断单元包括：

第一计算模块，用于计算所述差值的幅值；以及

第一判断模块，用于判断所述差值的幅值是否大于第一预设阈值，

或者

第二计算模块，用于计算所述差值的导出值；以及

第二判断模块，用于判断所述差值的导出值是否大于第二预设阈值。

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