原创 【电子DIY设计】DIY一个“三合一”功能的蓝牙智能灯

一、前言及DIY设计原理
  随着科技的不断进步，智能家居变得越来越普遍，而在照明领域，智能灯具因其使方便灵活成为了越来越多人的选择。智能灯具的工作原理是通过智能模块与手机、互联网或其他设备连接，实现远程控制；当用户在手机APP上发出指令时，智能模块将指令接收并输出对应的控制信号，从而控制灯的开关和亮度及其他功能，和普通灯具相比无非是增加了一个智能模块及对应控制电路。

   此次打算DIY个智能小灯，采用锂电池供电；蓝牙连接方式，之所以采用蓝牙连接是因其功耗较低，适合电池产品使用，另外可与手机进行连接，通过手机APP进行操作控制。功能方面，此次打算DIY的智能小灯同时实现三种功能的产品，一种是主打氛围效果的氛围灯功能，一种是这几年很火的网红夕阳灯功能，另外一个是投影灯效果功能。

二、设计思路及电路设计

1、LED部分：采用RGB（红绿蓝）+CW（冷暖），5路直接拉满的设计。彩光部分，为确保色彩的纯色，采用一颗仿流明封装的RGB灯珠，通过RGB三基色可实现不同颜色变幻效果，满足各种氛围使用。白光部分，采用常规的2835封装；色温：2200K~5000K，满足不同的照明需求。

2、智能模块部分：采用蓝牙通讯方式，功耗大概3.3V 20-30mA；控制信号部分，采用5路PWM输出控制，特点是简单、方便、灵活，可直接搭配MOS即可进行控制。

  3、电池部分：遵循循环利用原则，采用一块旧手机的电池,另外针对锂电池需设计个锂电保护电路，采用一颗SOT23-6封装的，二合一锂电保护IC DW06D。

4、电流控制部分，锂电池电压是在大概2.7-4.2V间浮动变化的，而LED是采用电阻+MOS控制限流的，因RGB各芯片电压是不一样的，为确保在不同电压下LED的电流恒定，于是在锂电池输出后加入了个LM317的稳压电路。

5、软件部分：采用公版的照明APP界面，支持白光、彩光界面单独控制、情景模式，音乐律动等功能。

6、光学部分： 正常使用为氛围灯效果，加个盖子搭配一颗光学透镜即可实现夕阳灯效果。

结合如上设计思路，整个方案的电路原理就出来了：

三、结构外壳及PCB设计

  确定好设计方案后就开始进行外壳和PCB板的设计，根据电路原理设计的PCB板：

  根据电池、透镜及PCB尺寸设计的结构外壳， 设计过程中PCB与结构外壳要同时设计才能兼顾配合好。

放在一起的效果图：外壳分为三部分，一个主体外壳，两个上盖。主体外壳最底部为锂电池的放置位置，上层为通过两颗螺丝固定的PCB灯板，PCB 板侧面为USB充电口及开关按键孔。把中间封盖盖上后锁上4颗螺丝固定，即完成了氛围灯部分。  

最上面顶层推盖为透镜安装盖，装上透镜把盖子一推即可秒变夕阳灯，为避免推盖松动，在推盖上也增加了个螺丝孔打螺丝备用。

四、样品制作

设计完成后，整理材料清单及成本，进行相关物料的打样。

1. 锂电池：旧手机电池，0费用。

2. 结构外壳：一个主体主壳+两个不同上盖，自主设计，采用3D打印，费用共计62元。

3. PCB板：自主设计，合作供应商免费打样。

4. 蓝牙模块：样品10元/个，打了2PCS，采购硬件费用共20元，回来自主烧录。

   （目前市面的蓝牙模块批量价格2.0-6.0元左右就可以了）

5.  USB充电接口、透镜、DW06D IC、LED这些没有的物料都需要网上打样，网上很多都可以免费打样的，就是不包快递费，快递费加起来也用了20-30元了。

6. MOS管、电阻电容及其他电子元器件，这些都是公司现成物料，0成本。

3D打印部分打样等了10天左右才能回来，主要是中间封盖要进行喷漆亮白处理导致时间延迟，把打样回来的物料分别进行PCB焊接，蓝牙模块的程序烧录，结构安装。

对PCB板的充放电保护、LED电流等参数进行测试调试，完成样品。

六、效果展示：

1、软件操作界面

操作界面：通过手机蓝牙连接后，即可在手机APP上进行连接控制，可对白光、彩光的亮度和颜色进行任意控制，另外还可切换情景模式自动变换效果，音乐律动增加了可玩性，灯光会随声音变化而跳动。

2、氛围灯效果： 把两个有图案的一次性杯子叠在一起，即可形成一个漂亮的灯罩，实现小夜灯、氛围灯效果。

3、投影灯效果：取掉一次性水杯，把一个投影灯的套件放在灯上，即可实现星空投影灯效果。

4、夕阳灯效果：把透镜推盖推上，即可秒变网红夕阳灯。

需重点注意：夕阳灯效果为通过凸透镜聚光出来的，光强很高，就算照射到墙壁反射过来的光也会很刺眼，特别蓝光波长还有可能会对眼睛造成不可逆的伤害，在测试拍照的短时间内，我就感觉到眼睛不舒服了，所以对于夕阳灯特别家里有小孩子的，一定要慎用！

七、总结：

 此次DIY的智能灯效果基本达到设计所需，但是在测试过程中还是有两点后面需继续完善的：

  1、LED恒流问题: 设计采用LM317稳压时发现，LM317压降过大，锂电池在低压时会导致输出电压不够，使得LED亮度不够或不工作，后面样品改为了一颗LDO 7133给蓝牙模块供电，而LED部分直接锂电池供电，较理想情况是采用带多路PWM调光的恒流IC，这样能确保LED在锂电不同电压下，输出电流的一致性。

2、夕阳灯效果不完美; 市面上大部分的夕阳灯采用单色LED+彩膜的设计，使得出光会带有一圈渐变的光晕，效果十分漂亮。 目前DIY的灯只采用了RGB灯珠，因缺少彩膜而没有渐变光晕，另外两种芯片发光时也会产生参错的色彩，导致效果上打折扣。

通过此次DIY，深刻地感受到要做好一款产品的不容易，制作每一款产品都需要涉及多个方面的知识和技能，如外观设计、电子硬件、电子软件、结构、光学、工艺等各个方面技术。在这个过程中，需要对每个环节都有深入的了解，并且需要具备创新思维和解决问题的能力。通过DIY，我们可以更深入地了解一个产品的制作过程，并且能够更好地掌握相关的技能和知识。