CN104330750B - 一种测试led光源及其驱动电源闪烁特性的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法及系统。通过采集LED光源及其驱动电源的光信号或电信号，再通过滤波及模数转换过程后计算闪烁指数，根据所述闪烁指数的值域范围，能够判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格。通过本发明提供的方法，能够有效的提高测试效率，完成一次测试只需50ms左右，按人工肉眼直接判断需要1秒左右，其效率提高20倍，另外与相机及检测陀螺等方法对比，效率更是远高于20倍；本发明采用的硬件成本低，测试简单，有利于测试仪器的普及；本发明采用电信号分析的方法，具有实时性，实现测试项目的测试自动化，有利于工业自动化的生产。

Description

一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法及系统

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法及系统。

背景技术

随着LED灯的技术和市场越来越成熟，人们节能意识的提高，LED灯的使用会越来越多。LED灯由于响应速度快，加上调光LED灯的增多，LED灯更容易产生闪烁现象。LED灯的闪烁，重则对环境造成污染，损害人的健康，轻则引起人的不舒服感，所以有必要对LED闪烁的测试引起重视。

目前，测试LED及驱动电源闪烁特性主要有以下几种方法：

1、连接LED灯负载，肉眼判断LED灯是否闪烁，这也是绝大多数厂家采用的方法。然而这种方法容易使检测人员的眼睛疲劳，长期这样检测，容易造成眼睛损伤，而且轻微的闪烁人工不易察觉，容易造成漏判误判；

2、采用相机拍照，通过人工判断图像是否有底纹的方法。这种方法对光线环境有一定的要求，手续繁琐，只能是采用有限抽检的办法，效率低下，无法在产线上使用；

3、专用检测陀螺，通过人工判断光线条纹。同样繁琐，效率低下，无法在产线上使用；

4、闪烁测试专用光度计。成本高，效率低，且由于不能区分闪烁频率，对光线强弱及背景光线有要求，测试指标不能反映人眼的直观感受。

LED驱动电源引起的LED灯闪烁，根本原因是由于驱动电流中的低频成分超过一定限度导致。同理，LED灯闪烁，最终引起人眼不适，也是由于LED灯输出的光通量波动中的低频成分超过了一定限度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法及系统，实现可以准确，高效，实时，方便地测试LED光源及其驱动电源闪烁特性，而且测试简单，成本低廉。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，包括：

S101、对待测LED的驱动电源的输出电流进行电流取样，获取电流取样信号；将待测LED光源输出的光信号转换成电信号，获取光电转换信号；

S102、将模式切换设置为第一模式或第二模式，当模式切换设置为第一模式时，选取步骤S101所获取的电流取样信号；当模式切换设置为第二模式时，选取步骤S101所获取的光电转换信号；将选取的信号输入抗混叠滤波器进行滤波；

S103、将步骤S102所得滤波后的信号转换成数字信号，计算所述数字信号的能量频谱中的总频谱能量，计算所述数字信号的能量频谱中的低频频谱能量，根据计算所得的总频谱能量和低频频谱能量计算闪烁指数；

S104、根据步骤S103所得闪烁指数判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格，若所述闪烁指数在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为合格，若所述闪烁指数不在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为不合格。

本发明采用的另一技术方案为：

一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统，包括电流取样模块、光电转换模块、设置模块、第一选取模块、第二选取模块、抗混叠滤波模块、模数转换模块、计算模块和判断模块；

所述电流取样模块，用于对待测LED的驱动电源的输出电流进行电流取样，获取电流取样信号；

所述光电转换模块，用于将待测LED光源输出的光信号转换成电信号，获取光电转换信号；

所述设置模块，用于将模式切换设置为第一模式或第二模式；

所述第一选取模块，用于当模式切换设置为第一模式时，选取电流取样模块获取的电流取样信号；

所述第二选取模块，用于当模式切换设置为第二模式时，选取光电转换模块获取的光电转换信号；

所述抗混叠滤波模块，用于将选取的信号输入抗混叠滤波器进行滤波；

所述模数转换模块，用于将抗混叠滤波模块所得滤波后的信号转换成数字信号；

所述计算模块包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元；

所述第一计算单元，用于计算所述数字信号的能量频谱中的总频谱能量；

所述第二计算单元，用于计算所述数字信号的能量频谱中的低频频谱能量；

所述第三计算单元，用于根据计算所得的总频谱能量和低频频谱能量计算闪烁指数；

所述判断模块，用于根据第三计算单元所得闪烁指数判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格，若所述闪烁指数在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为合格，若所述闪烁指数不在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为不合格。

本发明的有益效果在于：通过采集LED光源及其驱动电源的光信号或电信号，再通过滤波及模数转换过程后计算闪烁指数，根据所述闪烁指数的值域范围，能够判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格。通过本发明提供的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，能够有效的提高测试效率，完成一次测试只需50ms左右，按人工肉眼直接判断需要1秒左右，其效率提高20倍，另外与相机及检测陀螺等方法对比，效率更是远高于20倍；本发明能够有效的减少漏判、误判，可以减轻检测人员劳动强度，保护检测人员的身心健康；本发明采用的硬件成本低，测试简单，有利于测试仪器的普及；本发明采用电信号分析的方法，具有实时性，实现测试项目的测试自动化，有利于工业自动化的生产。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法的步骤图；

图2为本发明具体实施方式的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式的实施例一的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统的结构示意图；

标号说明：

10、电流取样模块；20、光电转换模块；30、设置模块；40、第一选取模块；50、第二选取模块；60、抗混叠滤波模块；70、模数转换模块；80、计算模块；90、判断模块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过采集LED光源及其驱动电源的光信号或电信号，再通过滤波及模数转换过程后计算闪烁指数，根据所述闪烁指数的值域范围，能够判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格，实现可以准确，高效，实时地测试LED光源及其驱动电源闪烁特性。

请参照图1，为本发明具体实施方式的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法的步骤图，具体如下：

一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，包括：

S101、对待测LED的驱动电源的输出电流进行电流取样，获取电流取样信号；将待测LED光源输出的光信号转换成电信号，获取光电转换信号；

S102、将模式切换设置为第一模式或第二模式，当模式切换设置为第一模式时，选取步骤S101所获取的电流取样信号；当模式切换设置为第二模式时，选取步骤S101所获取的光电转换信号；将选取的信号输入抗混叠滤波器进行滤波；

S103、将步骤S102所得滤波后的信号转换成数字信号，计算所述数字信号的能量频谱中的总频谱能量，计算所述数字信号的能量频谱中的低频频谱能量，根据计算所得的总频谱能量和低频频谱能量计算闪烁指数；

S104、根据步骤S103所得闪烁指数判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格，若所述闪烁指数在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为合格，若所述闪烁指数不在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为不合格。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过采集LED光源及其驱动电源的光信号或电信号，再通过滤波及模数转换过程后计算闪烁指数，根据所述闪烁指数的值域范围，能够判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格。通过本发明提供的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，能够有效的提高测试效率，完成一次测试只需50ms左右，按人工肉眼直接判断需要1秒左右，其效率提高20倍，另外与相机及检测陀螺等方法对比，效率更是远高于20倍；本发明能够有效的减少漏判、误判，可以减轻检测人员劳动强度，保护检测人员的身心健康；本发明采用的硬件成本低，测试简单，有利于测试仪器的普及；本发明采用电信号分析的方法，具有实时性，实现测试项目的测试自动化，有利于工业自动化的生产。

进一步的，所述步骤S103具体包括：

S1031、对步骤S102所得滤波后的信号以预设采样频率进行采样，获得离散数字信号；

S1032、对步骤S1031所得离散数字信号进行快速傅立叶变换，将所述离散数字信号由时域信号转变为频域信号；

S1033、对步骤S1032所得频域信号进行能量计算，获得所述频域信号对应的能量频谱；

S1034、根据步骤S1033所得能量频谱，计算能量频谱中的总频谱能量和低频频谱能量，根据计算所得总频谱能量和低频频谱能量计算出闪烁指数，所述闪烁指数计算方法为：将总频谱能量减去低频频谱能量得出差值,再将所述低频频谱能量除以所述差值得出闪烁指数。

进一步的，所述步骤S103具体还包括：将步骤S1034计算所得闪烁指数进行平滑滤波。

所谓平滑滤波，就是将L个闪烁指数取平均值，后续增加的每个闪烁指数，都与其前面的L-1个闪烁指数值一道计算平均值。目的是减少闪烁指数波动的幅度，减少瞬态异常数据的干扰，便于数据观察与比较。

由上述描述可知，通过平滑滤波能够滤掉一些异常的信号，例如杂波信号，避免影响判断结果，提高判断的准确性；通过平滑滤波，减少瞬态异常信号的影响，减少测试数据的频繁波动，便于测试数据的观察与比较，既保证了测试数据的实时性，又保证了测试数据的实用性。

进一步的，本发明提供的测试方法也适用于其他灯具及其驱动电源的闪烁特性，同样采用电信号分析方法，通过采集电信号或光信号，再通过滤波及模数转换过程后计算闪烁指数，根据所述闪烁指数的值域范围，判断闪烁性能是否合格。

请参阅图2，为本发明具体实施方式的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统的结构示意图，具体如下：

一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统，包括电流取样模块10、光电转换模块20、设置模块30、第一选取模块40、第二选取模块50、抗混叠滤波模块60、模数转换模块70、计算模块80和判断模块90；

所述电流取样模块10，用于对待测LED的驱动电源的输出电流进行电流取样，获取电流取样信号；

所述光电转换模块20，用于将待测LED光源输出的光信号转换成电信号，获取光电转换信号；

所述设置模块30，用于将模式切换设置为第一模式或第二模式；

所述第一选取模块40，用于当模式切换设置为第一模式时，选取电流取样模块获取的电流取样信号；

所述第二选取模块50，用于当模式切换设置为第二模式时，选取光电转换模块获取的光电转换信号；

所述抗混叠滤波模块60，用于将选取的信号输入抗混叠滤波器进行滤波；

所述模数转换模块70，用于将抗混叠滤波模块60所得滤波后的信号转换成数字信号；

所述计算模块80包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元；

所述第一计算单元，用于计算所述数字信号的能量频谱中的总频谱能量；

所述第二计算单元，用于计算所述数字信号的能量频谱中的低频频谱能量；

所述第三计算单元，用于根据计算所得的总频谱能量和低频频谱能量计算闪烁指数；

所述判断模块90，用于根据第三计算单元所得闪烁指数判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格，若所述闪烁指数在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为合格，若所述闪烁指数不在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为不合格。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过采集LED光源及其驱动电源的光信号或电信号，再通过滤波及模数转换过程后计算闪烁指数，根据所述闪烁指数的值域范围，能够判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格。通过本发明提供的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，能够有效的提高测试效率，完成一次测试只需50ms左右，按人工肉眼直接判断需要1秒左右，其效率提高20倍，另外与相机及检测陀螺等方法对比，效率更是远高于20倍；本发明能够有效的减少漏判、误判，可以减轻检测人员劳动强度，保护检测人员的身心健康；本发明采用的硬件成本低，测试简单，有利于测试仪器的普及；本发明采用电信号分析的方法，具有实时性，实现测试项目的测试自动化，有利于工业自动化的生产。

进一步的，所述计算模块80还包括采样单元、傅立叶变换单元和能量计算单元；

所述采样单元，用于对滤波后的信号以预设采样频率进行采样，获得离散数字信号；

所述傅立叶变换单元，用于对离散数字信号进行快速傅立叶变换，将所述离散数字信号由时域信号转变为频域信号；

所述能量计算单元，用于对频域信号进行能量计算，获得所述频域信号对应的能量频谱；

进一步的，所述第三计算单元，用于将总频谱能量减去低频频谱能量得出差值,再将所述低频频谱能量除以所述差值得出闪烁指数。

进一步的，所述计算模块80还包括平滑滤波单元；

所述平滑滤波单元，用于将计算所得闪烁指数进行平滑滤波。

所谓平滑滤波，就是将L个闪烁指数取平均值，后续增加的每个闪烁指数，都与其前面的L-1个闪烁指数值一道计算平均值。目的是减少闪烁指数波动的幅度，减少瞬态异常数据的干扰，便于数据观察与比较。

由上述描述可知，通过平滑滤波能够滤掉一些异常的信号，例如杂波信号，避免影响判断结果，提高判断的准确性；通过平滑滤波，减少瞬态异常信号的影响，减少测试数据的频繁波动，便于测试数据的观察与比较，既保证了测试数据的实时性，又保证了测试数据的实用性。

请参照图3，本发明的实施例一为：

本实施例主要由3部分构成，包括待测单元部分、数据采集及分析单元部分和显示终端部分；

所述待测单元包括待测电源和待测光源，用户可选择测试电源的闪烁特性，或光源的闪烁特性；

所述数据采集及分析单元，包括电流取样、光电转换、模式切换、抗混叠滤波、模拟/数字转换和数据计算及分析；

所述结果显示及判断单元用于显示测试的结果，如果显示终端为电脑系统或其他智能终端，还可以根据用户的设定标准进行自动判断；

待测电源的输出电流输出到数据采集及分析单元，数据采集及分析单元对输出电流进行电流取样，记为电流取样信号；

待测光源的光信号照射到数据采集及分析单元上的光敏传感器，所述光敏传感器类似于人的眼睛，光敏传感器将光源的光信号转换成电信号，记为光电转换信号；

模式切换选择电流取样信号或光电转换信号中的一种，进入抗混叠滤波，对电流取样信号或光电转换信号以外的杂波信号进行滤波，以保证后续的数据计算及分析的正确；

抗混叠滤波后的模拟信号进入模拟/数字转换部分，将模拟信号转换成数字信号，以便对转换成数字信号后的电流取样信号或光电转换信号进行分析处理。转换后的数字信号再进入数据计算及分析部分，进行数据的分析及处理。

数据计算及分析部分对数字信号进行频谱分析，提取低频部分能量，然后计算其在与其他部分能量的比重，即为“闪烁指数”，并以此来测定闪烁特性。

所述数据计算及分析部分，具体如下：

1、对电信号采样，采样频率f，将连续电信号变成离散数字信号{X[0]，X[1]，…，X[n]}；

2、对离散数字信号FFT变换，使所述离散数字信号由时域信号变为频域信号{real[0],imag[0],..,real[n],imag[n]}；

3、对频域信号进行能量计算E[i]＝sqrt(real[i]^2+imag[i]^2)，得到能量频谱{E[0]，…，E[n]}；

4、计算能量频谱中的总频谱能量：Energy(j)＝E[0]+…+E[n]，j为电流采样次数；

5、计算能量频谱中的低频部分能量(不含DC)：Flick(j)＝E[1]+…+E[m]，其中m＝F*n/f，(F为可设定的人眼能感觉到的最高闪烁频率，本实施例中为70，即70Hz)；

6、计算闪烁指数：Flicker(j)＝Flick(j)*/(Energy(j)-Flick(j))，若计算所得闪烁指数Flicker(j)过小，可将闪烁指数Flicker(j)扩大倍数便于后续的显示、观察，所述扩大倍数为100倍；

正常时LED电流Flicker(j)：

Energy(j)＝51.125；Flick(j)＝0.452；

Flicker(j)＝Flick(j)/(Energy(j)-Flick(j))＝0.008920；

由于计算所得闪烁指数Flicker(j)过小，可将闪烁指数Flicker(j)扩大倍数便于后续的显示、观察，所述扩大倍数为100倍，所述Flicker(j)为0.8920；

灯闪烁时LED电流Flicker(j)：

Energy(j)＝81.351；Flick(j)＝5.072；

Flicker(j)＝Flick(j)/(Energy(j)-Flick(j))＝0.066493；

由于计算所得闪烁指数Flicker(j)过小，可将闪烁指数Flicker(j)扩大倍数便于后续的显示、观察，所述扩大倍数为100倍，所述Flicker(j)为6.6493；

7、软件平滑滤波：Flicker＝(Flicker(j)+Flicker(j-L+1))/L，L为滤波长度；

8、当j〉L后，输出闪烁系数Flicker给用户显示或上传到电脑；

9、由用户或电脑判断闪烁性能是否OK。

本实施例正常时LED电流Flicker(j)为0.008920；灯闪烁时LED电流Flicker(j)为0.066493。

综上所述，本发明提供的提供一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法及系统，通过采集LED光源及其驱动电源的光信号或电信号，再通过滤波及模数转换过程后计算闪烁指数，根据所述闪烁指数的值域范围，能够判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格。通过本发明提供的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，能够有效的提高测试效率，完成一次测试只需50ms左右，按人工肉眼直接判断需要1秒左右，其效率提高20倍，另外与相机及检测陀螺等方法对比，效率更是远高于20倍；本发明能够有效的减少漏判、误判，可以减轻检测人员劳动强度，保护检测人员的身心健康；本发明采用的硬件成本低，测试简单，有利于测试仪器的普及；本发明采用电信号分析的方法，具有实时性，实现测试项目的测试自动化，有利于工业自动化的生产。通过平滑滤波能够滤掉一些异常的信号，例如杂波信号，避免影响判断结果，提高判断的准确性；通过平滑滤波，减少瞬态异常信号的影响，减少测试数据的频繁波动，便于测试数据的观察与比较，既保证了测试数据的实时性，又保证了测试数据的实用性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，其特征在于，包括：

S101、对待测LED的驱动电源的输出电流进行电流取样，获取电流取样信号；将待测LED光源输出的光信号转换成电信号，获取光电转换信号；

S102、将模式切换设置为第一模式或第二模式，当模式切换设置为第一模式时，选取步骤S101所获取的电流取样信号；当模式切换设置为第二模式时，选取步骤S101所获取的光电转换信号；将选取的信号输入抗混叠滤波器进行滤波；

S103、将步骤S102所得滤波后的信号转换成数字信号，计算所述数字信号的能量频谱中的总频谱能量，计算所述数字信号的能量频谱中的低频频谱能量，根据计算所得的总频谱能量和低频频谱能量计算闪烁指数；

S104、根据步骤S103所得闪烁指数判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格，若所述闪烁指数在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为合格，若所述闪烁指数不在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为不合格。

2.根据权利要求1所述的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括：

S1031、对步骤S102所得滤波后的信号以预设采样频率进行采样，获得离散数字信号；

S1032、对步骤S1031所得离散数字信号进行快速傅立叶变换，将所述离散数字信号由时域信号转变为频域信号；

S1033、对步骤S1032所得频域信号进行能量计算，获得所述频域信号对应的能量频谱；

S1034、根据步骤S1033所得能量频谱，计算能量频谱中的总频谱能量和低频频谱能量，根据计算所得总频谱能量和低频频谱能量计算出闪烁指数，所述闪烁指数计算方法为：将总频谱能量减去低频频谱能量得出差值,再将所述低频频谱能量除以所述差值得出闪烁指数。

3.根据权利要求2所述的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的方法，其特征在于，所述步骤S103具体还包括：将步骤S1034计算所得闪烁指数进行平滑滤波。

4.一种测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统，其特征在于，包括电流取样模块、光电转换模块、设置模块、第一选取模块、第二选取模块、抗混叠滤波模块、模数转换模块、计算模块和判断模块；

所述电流取样模块，用于对待测LED的驱动电源的输出电流进行电流取样，获取电流取样信号；

所述光电转换模块，用于将待测LED光源输出的光信号转换成电信号，获取光电转换信号；

所述设置模块，用于将模式切换设置为第一模式或第二模式；

所述第一选取模块，用于当模式切换设置为第一模式时，选取电流取样模块获取的电流取样信号；

所述第二选取模块，用于当模式切换设置为第二模式时，选取光电转换模块获取的光电转换信号；

所述抗混叠滤波模块，用于将选取的信号输入抗混叠滤波器进行滤波；

所述模数转换模块，用于将抗混叠滤波模块所得滤波后的信号转换成数字信号；

所述计算模块包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元；

所述第一计算单元，用于计算所述数字信号的能量频谱中的总频谱能量；

所述第二计算单元，用于计算所述数字信号的能量频谱中的低频频谱能量；

所述第三计算单元，用于根据计算所得的总频谱能量和低频频谱能量计算闪烁指数；

所述判断模块，用于根据第三计算单元所得闪烁指数判断待测LED光源及其驱动电源闪烁特性是否合格，若所述闪烁指数在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为合格，若所述闪烁指数不在预设阀值内，则待测LED光源及其驱动电源闪烁特性为不合格。

5.根据权利要求4所述的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统，其特征在于，所述计算模块还包括采样单元、傅立叶变换单元和能量计算单元；

所述采样单元，用于对滤波后的信号以预设采样频率进行采样，获得离散数字信号；

所述傅立叶变换单元，用于对离散数字信号进行快速傅立叶变换，将所述离散数字信号由时域信号转变为频域信号；

所述能量计算单元，用于对频域信号进行能量计算，获得所述频域信号对应的能量频谱；

所述第三计算单元，用于将总频谱能量减去低频频谱能量得出差值,再将所述低频频谱能量除以所述差值得出闪烁指数。

6.根据权利要求5所述的测试LED光源及其驱动电源闪烁特性的系统，其特征在于，所述计算模块还包括平滑滤波单元；

所述平滑滤波单元，用于将计算所得闪烁指数进行平滑滤波。