[发明专利]一种脉宽调制灯具亮度变化的自动监控装置

说明书

本发明提供了一种脉宽调制灯具亮度变化的自动监控装置，属于LED灯具技术领域。本发明提供了一种脉宽调制灯具亮度变化的自动监控装置，包括光电转换电路、波形整形电路和微处理器运算电路；光电转换电路将输入的PWM光信号转换为电信号；波形整形电路将输入的PWM电信号进行波形整形；微处理器运算电路，根据采集的整形后信号的第一个正脉宽时间和第一个波形周期时间，设为脉宽时间基准和波形周期基准及允差范围；实时捕获输入的信号，将信号的脉宽时间和波形周期与允差范围进行比较，超出允差范围时进行报警。本发明实现了对LED灯具亮度变化的自动监控，填补了目前LED灯具亮度变化自动监控领域的空白。

技术领域

本发明涉及LED灯具技术领域，尤其涉及一种脉宽调制灯具亮度变化的自动监控装置。

背景技术

随着LED灯具生产和制造技术的不断发展，LED灯具在家电行业、汽车、航空航海和医疗器械等领域的应用越来越普及，与此同时，产品检测标准也在不断提高，对检测方法和检测技术提出了更高的要求。

LED灯具设计中，为了提升珠的使用寿命，大多数灯具的电路会采用脉宽调制(PWM)的点亮方式，频率范围通常在200－1000赫兹之间。脉宽调制就是使LED灯珠打开一段时间，然后再关闭一段时间(如图1)，周而复始。由于肉眼视觉暂留效应，当打开与关闭的频率超过100赫兹时，肉眼就感觉不到灯珠的闪烁，在同一个时间周期内，通过改变灯珠开与关的时间比例(占空比)，即可实现对LED灯亮度的调节。电磁兼容检测行业中，灯具产品在进行电磁兼容辐射抗扰度试验时，通过专用仪器对灯具施加特定的电磁干扰信号，从而评价灯具产品是否满足相关标准的要求。在测试过程中，以监控灯具的工作状态是否变化作为试验结论的判定依据。在灯具辐射抗扰度试验的监控方法中，除了目击监控法和电流监控法的常规监控方法外，还有一种光电转换电压监控法。采用光敏二极管或光敏电阻接入一电阻分压电路中，用光纤导出灯具的光信号加载到光敏器件上，当光敏器件接收到光信号时，其内阻变化，光敏器件输出端输出电平，利用电压表对电平进行测量和监控。光电转换监控法的不足主要体现在不能监控PWM调制灯具的亮度变化，PWM调制的LED灯珠所发出的光束不是持续的常亮光束，它是一个不断开关的过程，光电转换后的电压信号同样也是一个开关信号，由于LED灯珠在熄灭过程中存在余辉效应，光电转换后得到的电压信号实为不规则的梯形方波，如图2所示。

迄今为止，市场上暂未有能够适用在电磁兼容抗扰度试验中监控PWM灯具亮度的变化的装置。现有的替代方案，是利用光纤采集光信号，光电转换后通过电压表监控电平的变化，该方法只能对持续点亮型的灯具进行监控，测量直流电平的变化幅度。监控过程为：光信号变化→光敏器件阻值变化→输出电压变化→电压表值发生变化。但是对于具有PWM驱动的LED灯具，光信号不再是持续的长亮模式，LED灯珠工作一定的开关频率下，脉宽调制后的光信号经光电转换电路转换后，输出的波形为不规则的梯形波信号，对比如图3所示。此时光电转换电压监控法不再适用，其缘由为电压表仅能测量直流电平，不能测量频率信号。

具有PWM驱动的灯具，在电磁兼容辐射抗扰度试验中，灯具被测试仪器施加的电磁信号干扰后，亮度发生变化，其输出的PWM波形占空比值或频率值一定发生了变化。此时不仅要监控占空比值，也要监控频率值，如果采用示波器对波形进行监控，在整过试验过程中需要测试人员目击示波器的屏幕，持续监视频率与占空比的数值变化，仍然不能实现对PWM灯具亮度变化的自动监控。在某些抗扰度测试中，测试时长从十几分钟到几十分钟不等，测试人员需长时间目击示波器数值变化。该方案主要的缺点和不足是示波器仪器成本投入高，工作效率低，极易视觉疲劳，监控过程易出现纰漏，最终导致试验结果判定不准确。

现有技术至少存在以下不足：

1.电磁兼容抗扰度试验中的光电转换监控法不再适用于监控PWM灯具亮度的变化；

2.使用示波器持续监视频率与占空比的数值变化，需要工作人员长时间目击示波器屏幕，成本高，工作效率低，人员易疲劳。

发明内容