科普贴：争取总结出最全面的LED灯DIY教程

向往蔚蓝

自己做灯快两年了，想想自己最初还是小白时什么是驱动、什么是控制、什么是日出日落都搞不清。然而并没有找到系统讲述这些知识的帖子，我是通过读很多帖子，从零散的信息中慢慢过滤出自己想要了解的知识，但是这需要有时间，有一定的电子电路知识作为基础。最近有不少朋友对DIY感兴趣，可是对DIY的很多概念搞不清楚，需要什么、怎么做完全无从下手，而我呢有时却没有足够的耐心回答，请原谅我，有时候从基础的讲起真的很费时间。于是自己有了一个想法，把关于DIY的知识都总结起来，让初学者也可以对DIYled珊瑚灯有一定了解，也希望可以帮助更多的朋友可以自己动手打造心目中的好灯具。
废话不多说，现在开始进入正题。

一，  灯具简介

       水族灯具长期以来普遍使用高功率荧光灯管（t5/t8灯管）、节能灯、金属卤素灯等，这些灯光谱、能量密度、能耗、光电效率等指标上均各有千秋，优点缺点均很明显。

       荧光灯管（t5/t8灯管）。发光原理是高压电击穿灯管中的水银蒸气，使水银蒸气电离导电产生紫外线而激发管壁的萤光粉发光显色。根据不同材料的荧光粉及配比可以获得不同颜色的光。发光效率高于金卤灯，低于LED灯，灯管会老化，一般使用寿命一年左右。通常用多管多个颜色组成灯组，发光面大，光照均匀，很适合养硬骨珊瑚。但显色效果不够突出。

       节能灯。发光原理和荧光灯基本类似，单个功率较小、主要应用在mini水草缸使用，不适合珊瑚缸，因为珊瑚在节能灯下显色效果惨不忍睹。可以作为藻缸灯照明。

       金卤灯。原理是交流电在汞和稀有金属的卤化物混合蒸气中产生电弧放电发光，发热会较大，光电效率不够高。色温高，光谱与太阳光接近，尤其紫外部分光谱充足，珊瑚显色较好，但耗电量非常大，夏天使鱼缸升温剧烈是最大的弊端。

       LED灯。近年来随着高功率发光二极管制造工艺的提升而普及出现的新品种照明光源。LED是由半导体发光材料制成，突出优点是光电转化率高、省电。正确使用寿命几乎是无限，只是因封装材料老化导致的光衰减限制了其寿命。但是LED灯也有缺点，单种颜色LED光谱范围狭窄。于是，为了满足植物生长和显色需要，需要将多种不同颜色光谱的LED灯珠组成阵列使用。因为LED容易制成特殊波段光谱，颜色纯净，对突出珊瑚显色效果非常明显，珊瑚在LED灯下可以显示出更加绚丽多姿、梦幻般的颜色。另外，因为LED调光非常方便，很容易实现模拟一天的太阳光变化规律，因此在水族圈越来越受欢迎。

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axtt 发表于 2017-11-12 22:28
建议把图链接修复下

会的，这几天有事，会慢慢改。还会把原文章的网盘地址给大家下载

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组成框图（一），当使用独立的风扇驱动板时

组成框图（二），风扇驱动模块集成在控制板上。

组成框图（三），控制板、驱动板、风扇驱动集成在一个电路板。

主要组成部分：

1)LED灯珠、2)铝基板、3)驱动电路板、2)控制电路板（不是必须）、4)风扇驱动模块（不是必须）、5)直流电源、6)散热片、7)散热风扇（不是必须）。

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下面对这些名词做下解释：

      LED灯珠：珊瑚灯选用的是大功率LED灯珠，通常单颗电耗1W~5W，因为灯珠发热量大，尤其是紫色和UV紫外灯珠发热更为严重，需要焊接在专用的金属基板上用来帮助传走热量。没有散热的灯珠很快会被烧坏。散热不好的灯珠寿命也会很短。一般情况下建议玩家购买灯珠和基板已经焊接完成的套装，因为灯珠和基板焊接需要专业得设备，这个不是普通爱好者可以做到得。我们常见品牌有美国科瑞（Cree）、美国旭明、欧司朗、台湾光宏、台湾晶圆、美国流明、美国普瑞。其中科瑞、旭明、欧司朗这些都是世界知名品牌。

         

                   普瑞/流明                                                                  美国旭明

   

                           CreeXPG2                                                           CreeXTE

                                                                        
                            CreeXPE

      铝（铜）基板。一种金属制（通常是铝）的专门用来焊接大功率LED灯珠的电路板。其基材为薄铝片（铜片），在基材表面附着有一层很薄的绝缘层，绝缘层上是铜箔。铜箔就是连接灯珠的导线，铜箔裸露的部分叫焊盘，用来焊接灯珠。基板的作用一个是使灯珠按照一定电路进行连接，另一个作用是将灯珠内部产生的热量传递走。通常一般玩家购买裸基板是没用的，因为焊接灯珠需要专业设备，建议玩家直接购买已经焊好灯珠的基板。另外购买一些模仿AI、XR等品牌灯的基板会让你的DIY过程变得更加简单。

  

                        条形基板                                                            单颗基板

  

             仿AI布局的流明灯珠基板                                                圆形基板

                  仿AI布局Cree基板                                                 仿XR布局基板

      驱动电路板。（恒流驱动）LED灯珠的工作电压和电流都有严格的要求，否则会点不亮或烧毁。LED灯珠有恒压和恒流两种驱动方案，其中恒流方式优点突出，被广泛应用，因此有时候我们会把驱动板与恒流驱动的概念等同。这里所说的驱动电路就是给LED灯珠提供电流的一种功率输出电路。高级点的驱动板还可以按照控制板发出的PWM信号改变输出电流值，实现亮度调节。驱动电路板是LED灯必不可少的组成部分。驱动板按照包含的驱动单元可分为单路、两路、四路、六路、八路几种，输出电流有1500mA、1200mA、1000 mA、700 mA、350 mA多种,其中1500、1200、1000的都是用于驱动5w规格灯珠，700 mA用于3w灯珠，350mA用于1W灯珠。驱动板有时会和控制板集成在一张电路板上。

        Tips：恒压和恒流的区别。恒压方式就是根据灯珠的数量和连接方式计算出需要的电压，驱动板恒定输出这个电压点亮灯珠，这时灯珠的电流自然会是需要值，实际上我们所使用的直流变压器、直流电源适配就是一种恒压源。恒流方式是一种降压驱动方案，恒流驱动板会在一定范围内会根据灯珠数量自动调节输出电压，从而使通过灯珠的电流始终保持在允许值。一般玩家所购买的恒流源的标签上会注明可连接灯珠串联的数量。前面说到恒流驱动是一种降压驱动，所以使用的电源电压就一定要高于灯珠组所需的最高电压，给驱动一定电压调节的余地驱动才可能正常工作。

                      六路驱动板

                        四路驱动

                          两路驱动

      控制电路（控制板）。控制板是以微电脑（也叫单片机）为核心，按照程序输出电信号给驱动板，使驱动板按照控制信号来调节灯组发光亮度。控制板不是组成LED灯的必须组成部分，但是当需要调节LED亮度、灯光色调、色温、模拟日出日落等高级的功能时就必须有控制板。没有控制板时LED灯只能进行开关控制。控制板有时会和驱动板集成在一起。控制器为了设置参数，一般会有显示屏、按钮等用于设置等外设。高级一些的控制器会集成有蓝牙或wifi，通过无线的方式与手机连接，利用手机APP直观的操作界面来进行设置。

       Tips：之所以很多时候将控制板和驱动板分成两块电路板是因为有两点，第一，可以减小电路板尺寸，方便玩家把电路板放在灯具里摆放。第二，可以方便增加驱动板来扩展驱动能力，对于做大功率灯具比较有利。缺点是让玩家搞不清楚驱动和控制板各自的作用，增加了学习难度。因此对于一些小功率应用也有控制和驱动集成在一起的产品。

                  四路蓝牙控制器

                   六路wifi控制器

                     八路wifi控制器

       控制和驱动集成在一起的四路控制器

       风扇驱动模块。因为LED灯发热量较大，有时需要有风扇来帮助降温。风扇驱动模块的作用是将较高电压降低到风扇可以使用的6~12V电压。高级的风扇驱动模块还带有测温探头或温度开关，可以实现风扇根据温度变化自动启停。高级的控制板会把风扇驱动集成到控制板上。

   

                         调速温控                                                              简易温控

       散热片（板）。铝（铜）基板需安装在散热片上，利用散热片足够的散热面积才能将LED发出的热量最终传导出去。有时使用金属制灯壳时，灯壳本身就可以作为散热片，所以这时可以不再额外使用散热片。散热片在选用时要尽量选用翅片高的，翅片越高散热越好。散热面积不够时即使风扇风量再大温度也是降不下来的。因此再做灯前就要先把散热片的尺寸厚度考虑好。

                                                                                 

                                                                   各种散热片

         散热风扇。通常安装在散热片上，或者灯壳内，帮助散热片将热量传到空气中，保持散热片的温度在合适的范围内。有些灯有足够大的散热片，依靠自然散热就可以保持合适温度的话可以不使用风扇。建议选用CPU和显卡的风扇，电压通常时12V，质量比较好，比较静音。尽量保证足够的散热板面积，从而选择低速风扇，降低风扇噪音。

         直流电源。LED灯只能在低压直流下才能工作。因此需要有一个直流电源，将市电220V交流电转换为低压直流电。常用的电压规格由12V、15V、19V、24V和36V。需要根据灯珠具体连接关系来确定电源电压，后面会详细讲。

  

                       直流防水电源                                                    直流电源适配器

                         开关电源                          

凑足以上材料就可以点亮灯珠，但是一个完整的LED灯还需要：外壳、支架、一些导线材料、连接安装用的小螺丝等材料，以及电烙铁、手电钻、螺丝刀、钳子等等必要的工具。

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三、需要用到的材料、工具：

导线。连接电路必不可少。

导热胶/导热硅脂。基板需要用导热胶粘接在散热片上。

螺丝。灯壳、支架、电路板灯需要用螺丝来连接固定。

PVC胶布。导线连接绝缘必备。

焊锡。焊接电路必不可少。

  可能用到的工具：手电钻、电烙铁、螺丝刀、剪刀、钳子。

四、必备知识：

灯珠是如何连接的：

      这里就要讲到的串联和并联，灯珠的连接有串联和并联两种基础连接方式，大功率工程灯还会使用到串联并联混合模式。

为了帮助那些把物理还给老师的小伙伴，这里把这些知识再普及一下。

      串联是若干灯珠正负极依次连接成一串，如下图。

      串联电路中通过每一个灯珠的电流是相等的，而每颗灯珠两端的电压则和灯珠本身的特性有关。总电压等于各个灯珠电压之和。在工作电流下白色、蓝色灯珠两端电压为3.0~3.7伏，红色、绿色灯珠两端电压2.0~2.6伏，紫色包括紫外灯珠电压是3.4~3.6伏。

      因为串联时流过每个灯珠的电流相同，你把不同颜色的灯珠串联在一起时，只要电流不超过耐流最低的那颗灯珠，你就不需要担心任何一个灯珠会烧毁。

      并联是指将若干灯珠的正极接一起，负极接一起，如下图。

      总电流会分别流过每个灯珠，总电流等于各灯珠电流的和。而灯珠两端的电压都相等。

      因二极管的特性决定，当使用恒流驱动时，并联电路两端的电压会等于电压最低的那个灯珠的电压，例如，白色、蓝色、红色并联，那么三个灯珠两端的电压就是红色灯珠的电压，即2.6伏。这时白色因为达不到启动电压而不亮。有时小伙伴误将灯珠接成这个样子就会发现只有红色的亮，其它都不亮。令一种情况，如果并联采用恒压驱动，电压达到3伏以上，白、蓝灯珠点亮而红色则会应为电压过高而烧毁不亮。

      说了这么多，那我们要怎么连接灯珠呢？

      我要告诉你，我们用的控制器+恒流驱动的方案只可以用串联方式。重要的事情说三遍，串联！串联！串联！并联时要出问题的。通常我们会把相同颜色的灯珠串联起来接入驱动板的一路输出端。有时也会根据需要把不同颜色的串联起来接到驱动的一路输出端。

下面是灯珠接驱动得示意图，实际连接时每一路得灯珠数量可多可少，要根据自己得需求来设计。

这里要提示一下，多路驱动的每一路都是完全独立的驱动，各路之间绝对不能用导线连接，否则会导致驱动烧毁。

电源如何选择：

       电源有三个重要参数，电压、电流、功率。那么我们该如何选择这些参数呢。这就要结合上面讲到的串并联的知识。选电源分两步：

       第一步，确定电压。方法是要以灯珠最多的那一路为准，把这一路所有灯珠的电压相加得到的电压为需要电压，我们选的电源要高于并接近这个电压就好了。举个例子。做一个四路的LED灯，第一路是三颗白色，第二路是四颗蓝色，第三路是红绿两颗，第四路是紫色两颗。这时就要以第二路为基准，用3.7*4=14.8伏即为需要电压，那么你选择的电源就要大于14.8伏，你可以选常用的19伏、20伏、24伏。

       第二步是确定功率或电流。为什么功率和电流要一块说呢，因为这两个参数只要有一个满足另一个自然就满足了。通常确定功率要更容易一些。我们先把所有灯珠的总功率算出来，比如灯组中，3瓦灯珠有5颗，5瓦灯珠有8颗，那么总功率是3*5+5*8=55W，考虑到电源效率问题，还要考虑控制板和风扇耗电，我们把这个功率至少放大20%，于是55*（1+0.2）=66w，所以你所买的电源要大于66w。

      于是电源就确定了。

控制器（控制板、驱动板的统称）的选择。

        这个很简单，就看你个人需要了。可独立调光的路数越多，颜色和色温的调节越细腻，色彩表现就更丰富，当然价格也就越贵。一般常用的有四路、六路、八路控制器。有wifi连接，手机APP可以设置的控制使用起来更为方便直观，价格虽然贵点，但是优势突出，很受欢迎。

        想要做大功率的，就要选择控制和驱动分体的，这样可以增加驱动数量来扩展输出能力。

       想要把控制器集成到灯壳里得话尽量也选择分体式的，分体式的可以更方便你在灯壳内布置电路板。个人建议最好把控制和驱动集成到灯壳内，这样外部只有电源线，简洁美观。除非灯壳设计的过于紧凑，无法安放下线路板。

       不想麻烦了解驱动和控制的接线可以买控制驱动一体式的，外部接线会更简单一些。但是电路板会大一些，不太方便集成在灯内壳内。也许你需要做一个外部控制盒，用多心线和航空插头把控制盒与灯进行连接。

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多留一点备用

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还不够

叉叉先生

支持一下。

winnerguo1980

楼主真牛，赞

iammad

高手，收藏

莫小义

高手！先收藏了慢慢学~

axtt

建议把图链接修复下

唐拾一

图都挂了

向往蔚蓝

唐拾一 发表于 2017-11-13 11:14
图都挂了

嘿嘿是啊，图太多，这两天有事都没上网，明天慢慢改。

向往蔚蓝

莫小义 发表于 2017-11-12 15:52
高手！先收藏了慢慢学~

谢谢支持，希望对你有用

sandgran

向往蔚蓝 发表于 2017-11-13 22:36
谢谢支持，希望对你有用

楼主 加油更新啊！！！！

向往蔚蓝

sandgran 发表于 2017-12-5 23:10
楼主 加油更新啊！！！！

最近忙一点，后面会做一个实际操作的例子，不过这个比较难，光靠图片文字不好描述，还需要视频配合，视频剪辑又有些麻烦。还在构思中

TK099

向往蔚蓝 发表于 2017-12-6 09:11
最近忙一点，后面会做一个实际操作的例子，不过这个比较难，光靠图片文字不好描述，还需要视频配合，视频 ...

对对 实际操作这个想法比较支持 找人帮忙录像吧

食同玩

好样的