原创 【电子DIY设计】DIY一套家用LED调光调色系统

一、前言

前几年家里装的LED筒灯坏了几个一直没换，网上大概浏览了下，大品牌的太贵，便宜的又担心质量太差，由于之前的旧筒灯都是常规产品，固定色温和开关功能，在体验效果上比较受限制。一番思量后，打算自己DIY把家里的20个筒灯全部改造了，搞成不但可以调光，也支持调色温功能的筒灯，这样可以根据不同的情景，选择不同的色温和亮度，增加了便利性和可玩性，另外对自己设计的产品还是比较有信心的，不用担心质量问题了。

二、方案分析与构思

目前市面上能实现灯具调光调色功能的，主要为遥控器控制（IR红外或2.4G无线）、手机APP智能控制（WIFI、蓝牙、Zigbee、PLC）这几种主流控制路线。体验效果最好的无疑就是手机APP智能控制方案了，方便灵活，现在家里卧室在用的Wifi智能吸顶灯就是之前DIY的。 现在对象换为筒灯了，而且数量20个，有点犹豫了，因为要实现智能控制方式就需要每个灯具都要带接收模块和控制电路才可以了，又或者以一个大驱动电源输出控制多个灯具光源工作了，无疑都会大大增加DIY的工作量和成本，主要是成本。

苦思良久，我们想到了一种非常简单的，高性价比的调光调色方案。

1、调光部分：我们采用可控硅调光方式：可控硅调光的优点主要是布线非常方便，不需更改线。只需要串联一个可控硅调光器就可以对全部灯具进行调光了，当然前提是灯具要支持可控硅调光功能的。 

2、调色部分：我们采用普通墙壁开关通过重复开关来进行切换筒灯色温方案，就是把筒灯设计成既支持可控硅调光，又支持开关切换色温的功能。色温3000K-4000K-5000K三色温自由切换，带记忆功能。

如上，整体方案原理图非常简单：可控硅调光器负责控制调光，需要调色温时通过墙壁开关切换即可，实现调光调色功能，优点是接线非常简单实用方便，难点是220V时可控硅调光至低端时有效电压可能100V不到，甚至更低，如何在电压低端时确保电路能正常切换色温，并保障可控硅维持电流，LED不会闪烁这些问题都需要实际电路调试了。

三、物料采购与电路设计

确定方案后，我们对主要性能的筒灯部分进行设计。 

首先确认灯体尺寸和外观，上1688上找到对应尺寸的筒灯外壳下单

收到外壳后，相关配件如下图。

根据配件的尺寸和孔位进行LED灯板部分设计，LED灯板采用2路各14颗18V 1W 2835串联方案，实际上单路可以用7颗36V 1W 2835串联即可，因为公司呆置库存只有18V的规格，就只能用现成的了。 为了追求高性能，我们把LED灯板和电流控制分开两部分设计，筒灯上只放CW两路的LED灯板， 恒流部分采用外置的PCB板实现。

LED驱动部分采用SM2196EJ高压线性恒流方案，支持可控硅调光，加上个电解电容搭配个去频闪电路，实现无频闪效果。开关调色温部分采用BP的S4226M方案，前级部分由两个绕线电阻和一个压敏电阻组成的保护电路，起到抗雷击浪涌保护的作用，确保产品的可靠性。

因为S4226是设计用在开关电源方案上的，所以这里的难点就是如何在LED高压线性方案上兼容S4226的开关切换色温功能，并且同时实现可控硅调光和无频闪功能。这个电路早几年还花了一定时间才调试出来的，后来原厂也出了相关的应用电路了，现在应用就简单多了。

确定好原理图后，分别对LED灯板和电流控制部分进行PCBlayout

四、样品制作与测试

1、安装

   正面：LED灯板贴好灯珠，焊线后装外壳。

   背面：LED恒流控制部分，找了个现成的普通电源外壳装入。

 、

2、对LED的各种参数进行调试完成后，放进积分球分别对三种色温进行光电参数测试。

（手机拍出色温不明显，实际肉眼效果三种色温区别还是比较明显的。）

4000K档位的整灯测试结果：7.5W, 80CRI,691.2lm,整灯光效93.3lm/W, 裸光源测试时光效有120lm/W以上。

3、LED频闪参数测试：闪烁百分百5%，完全符合低频闪要求了。

4、温升测试：老化4H左右稳定后进行关键元件温度测试，IC 94.6°C， LED只有53.8°C，也是没问题了。

五、效果展示

完后好筒灯部分设计后，把可控硅调光器也买了，然后安装使用。

开关安装后效果如上图，中间为可控硅调光器，右边为双键开关，分别控制左右两组筒灯，通过按键开关可切换色温，通过可控硅调光器可进行亮度调节。

  左边筒灯

   右边筒灯

调光效果：无极调光功能，分别到调光低亮和高亮状态

调色效果：对应3000K-4000K-5000K色温（拍照效果不明显，实际肉眼看色差还是很明显的） 

六、总结

从效果看基本实现了低成本高性能的调光调色要求。

低成本是因此次改造成本：筒灯外壳20个共90元，可控硅调光器80元；驱动部分外壳、电子元件是公司呆置物料，PCB或其他新的元件都是供应商免费打样的，都不要钱，所以此次DIY 20个筒灯的成本共计90+80=170元。

高性能的体现:实测低频闪系数，可调光，可换色温，高光效，长寿命高可靠性，基本满足了高性能要求。

 PS:完成后对效果还是比较满意的，就是感觉缺少了可玩性，其实是有点后后悔没改造成智能方案的,毕竟手机APP操作起来方便，也可以接入天猫精灵语音控制，特别是增加RGB彩光效果后整个氛围感会完全不一样了，逼格直升一个台阶，只能后续有空再升级了。