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我不做LED台灯,我只是台灯的组装工

正版王小帅 17-11-29 关注

随着照明技术的发展,led凭借节能和较长的寿命,已经逐渐成为了主流的光源。(只想看装配过程的请略过以下两段。)但是led灯具市场中各类产品良莠不齐,问题集中在两大方面:

1.led发光体。作为普通照明使用的led光源都是白光,根据需求色温有可能不同。

自然界的白光(阳光)是红绿蓝三种颜色光线的混合体,色温下光谱也会有所不同。白炽灯以及同一系列的卤素、卤钨灯都是靠灯丝通电发热来发光,光谱比较接近自然光。氙气灯则是通过正负电极激发其间的惰性气体发光,光谱要优于白炽灯。同时光效率也更高一些。荧光灯(日光灯)则是跟它的前辈汞灯同样,通过电离汞蒸汽,辐射紫外线激发荧光涂层发光。但是工业用汞灯(比如路灯)的光谱不完全,缺少红光部分,这样的结果就是显色不全。我记得小时候看的十万个为什么上还有一个问题就是为什么不在路灯下拍照,原因是拍出来的人脸色都是青白的,这就是缺乏红光造成的显色问题。而在飞利浦研制成功能发出红绿蓝三基色的荧光粉后,日光灯这个名字才算是名副其实了。而作为荧光灯近亲的节能灯,只是改用了电子镇流器,启辉电流更小,集成度更高,本质上并没有太大的区别。而作为替代光源的led,实际上也是类似的工作原理。也是利用光子激发荧光粉来进行发光。这就产生了一个问题,因为同功率下红光这种长波的光通量要远远低于短波光。为了追求亮度和降低成本,市售的很多led都是二波长,也就是蓝光激发黄色荧光粉,混合出白光。这种白光也是缺乏红色的。容易造成视觉疲劳,也会间接损害视力。后期虽然有了三色荧光粉的led灯,到很多厂家为了提升亮度,还是会人为提高色温,这就造成红光明显少于蓝光。

附一张各种光源的光谱图,可以简单的理解为图上各种颜色光混合起来就是我们最终看到的灯光的颜色。

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可以看出,白炽灯反而是红色部分会多一些,甚至多过了日光中的红色光。这就造成我们看到的白炽灯的颜色都是偏红和黄,也就是色温比较低,只有3000左右,而太阳光的色温是在5500左右的。荧光灯很明显可以看到在红光部分的缺失,而气体激发的氙气灯可以看到一个非常平衡而且接近自然光的光谱。而led,也可以看出浅蓝和深红部分是比较少的,但是整体而言红光部分要比上一代的荧光灯好了很多。不过这是三色led的光谱,如果是二波led,实际上光谱比荧光灯还要惨上很多。

2.驱动电源。基于led是由发光二极管发展而来的产物,led的特性也是和二极管一致的,也就是电压和电流不是线性关系,也可以简单理解为电阻不是固定值,这就导致它对于电压的变化非常敏感。常用的led的驱动有两类,一类是阻容降压,通过电容限流分压,结构简单但是精度低,功率因数也不高,因为是非隔离电路,做工不好的话还会有安全隐患。另一类也是恒流驱动电源,其实理论上来说阻容降压也是恒流电源的一种,只不过这里说的恒流电源是通过运放IC来控制电路中的电流,实现恒流驱动的。虽然现在主流驱动都是恒流驱动的,但是为了降低成本,各种不靠谱的电路和原件都会造成led灯的闪烁,对眼睛也会有伤害。

好了,说了一大堆led的问题,现在开始说说台灯的事吧。事情是这样的,在双11前的某一天。LD:“为了培养好习惯,你儿子以后应该在写字台上写作业,现在的台灯不好,你应该给他买个led台灯用。”LD的话就是命令。于是,就趁双11京东促销入手了雷士5W的led台灯。

凑单满减用券后才40多一台,其实本来是想买小米那个的,可惜发现促销的时候已经无货了。当时感觉这个台灯也不错,5W最大功率,可以无极调色温,再加上雷士也是照明大厂,可以说性价比相当之高。

事实上这个台灯的做工还是不错的,触碰开关和调光功能也挺好用,儿子高兴的玩了半天。可是唯一的问题是,这个世界上有一种不满意叫“你爸爸觉得这灯不亮”。我不做LED台灯,我只是台灯的组装工所以我决定,自己装个台灯。

手里还有原来玩的科锐颗粒的led灯板。12cm直径,共计228颗,单颗0.2W的3528cree灯珠。白色和黄色灯珠配比最终色温5500左右,最接近日光的颜色。额定最大功率45.6W,实际最大功率约56w。当然,用在台灯上不需要这么高的亮度,所以我打算把它的最大功率降到10w左右使用。好了,不说了,直接上图(密集恐惧症避让)。

如此密集的灯珠造成的结果就是灯光相当均匀,同时灯板的大小和灯珠的排列也非常容易散热,单单看做工就甩各种不靠谱灯具厂几条街了。至于光谱和效率,cree的金字招牌在那摆着,就不用多说了吧。

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有了灯珠就要找合适的恒流电源。因为是作为台灯使用,最好还能调节光的亮度。在万能的掏包网上搜寻了一大圈,结果功夫不负有心人,最后通过某论坛的线索找到了一个完美的可调光电源——飞利浦XITANIUM商用系列的一款额定50W可调电源。

最大输出电流1A,186-250V的宽幅输入电压,最大额定50W的高功率,和我的灯板正好完美配合。

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它长的是这样的,工业设计的典范,虽然是锁扣固定,但是不暴力拆解根本打不开。借用别人的几张拆解图来欣赏下吧。

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拆开后的整体。相当规范的走线,漂亮的布局。

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俯视特写,电容都是红宝石rubycon 或日本化工NIPPON,用料可以说不计工本。

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背面的全景,三个红框从左至右

依次是ST的L6562D 功率因数校正IC、仙童的FAN6300 PWM谐振控制IC、ST的LM224,四运算放大器,这里是Q值反馈电路,自适应电压输出。

我不做LED台灯,我只是台灯的组装工

红框内是ST的LM2902,也是一个低功耗四运算放大器,这是恒流、电流调节部分。

说实话,淘到如此完美的驱动电源我的内心是喜悦的,最重要的两个部分都搞定了,其他的材料就比较容易搞定了。

第一个就是用来改造的灯的主体,同样在淘宝网上搜寻了一大圈,最后找到了一个灯罩尺寸正好是直径12cm的皮克斯造型的金属臂台灯。

台灯到货后才发现,由于灯板灯罩的尺寸一样大,没办法放进去。于是只能考虑换个灯罩或者裁剪一下灯板了。


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先放个台灯的全景。

把灯罩的问题放在一边,先采购其他配件,还有个很重要的配件就是散热器。led的发热量还是很大的,虽然我是打算降功率使用,但是并没有打算配风扇,只使用散热片被动散热的话,散热片的质量和尺寸就很重要了。

对于使用原灯罩的计划还是不死心,所以大概量了下灯罩内的尺寸,决定按照这个尺寸配散热片。大不了放不进去再按散热片的尺寸配新的灯罩就好了。同样经过努力搜寻,最后选定了一块直径11cm的实心太阳花散热片。

长度可任意裁剪,根据灯罩内的空间,最后决定用2cm高的散热片。

到货后才发现,散热片的固定孔位置和灯板的固定空位置不匹配,毕竟这两件东西不是配套的,所以还是得进行改造才能使用。

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散热片就是这样的,虽然只有2cm,但是分量还是相当沉的,后来这个分量不轻的散热片也是个不算太大的小麻烦。

然后就是调光的问题了,根据电源的接线端口,可以通过短路某两个端口来实现几个固定功率,而通过调整端口间的电阻大小也可以实现线性调整功率,那么下面的问题就是电阻的选择了。店家随电源配了一个10k欧的电位器作为调光使用,但是10k欧实在太大了,最大亮度几乎就是灯板满功率运行的状态,同时也造成了亮度的变化太大,没有办法精细调整。于是我又买了5k欧和2k欧的电位器,最大功率仍然太高。于是又实验了200欧和500欧的电位器,最终选择了500欧的,这个电位器能实现的最大亮度大约在10w左右,最小亮度1w,唯一的缺点就是大,而且配套的旋钮很丑。发个电位器全家福。

我不做LED台灯,我只是台灯的组装工

最后确定使用的就是那个黑色的最大的那个,可以说是相当丑了。

配件基本准备完了,终于还是要组装台灯了。可是灯罩还是困扰我的一个大问题,考虑过截一段内径12cm的乳白亚克力空心柱,可是淘宝网上漫天要价吓退了我,一截几乎相当于废品的边角料竟然要价30块,顿时让我觉得这个生意比抢银行还要来的好些。

就在我纠结不停的时候,偶然间发现这个便宜台灯的灯罩铁皮很薄,轻轻一捏就会变形,松手则又会恢复。等等,会变形?突然灵光一闪,我把灯板顺着捏变形的灯罩塞了进去,灯板顺利的进入了灯罩内部,而且正好可以卡在里面。最大的难题瞬间解决了。我不做LED台灯,我只是台灯的组装工

因为有卷边防滑,下一步只需要在灯罩口加上一块柔光板,既可以柔光又可以保护灯板不裸露在外面,就算大功告成了。

在五金城找了一家熟识的亚克力店,店主慷慨赠送了我一片5mm厚直径12的单面磨砂亚克力。之所以用5mm厚,主要是因为他正好有一块这个厚度的料,其实我本来是想要一块2mm左右的薄板的,但是最后安装的时候,却发现误打误撞的选了最佳厚度。这里我犯了一个错误,虽然灯罩内径是12,但实际上外径要稍微大一些,组装的时候才发现,只好又去裁了一块直径12.5的,拿回来比了下,这个尺寸刚刚好。

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上面的眼是后来打的,一开始忘拍照了。我不做LED台灯,我只是台灯的组装工

加上买电位器时候配的杜邦线和配亚克力板时候顺便买的螺丝和钻头,所有材料工具全部到位,开始组装。

来个主要工具的全家福。

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907可以说是对烙铁没有太大要求,不折腾的最好选择。虽然没有白光5秒化锡的神奇,但是半分钟内温度绝对能达到要求,日常使用足够。

某杂牌手电钻,老爹去洋货市场的收获。我不做LED台灯,我只是台灯的组装工电池完全不给力,都是后来重新配的动力电池组,平常用起来还可以。

胶枪用来绝缘、保护和固定都是一把好手。

工具准备齐了,正式开工。

第一步:钻孔。亚克力和灯板对齐后定位,钻孔,然后用丝锥攻丝。

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调整散热片的鳍片间距,和螺丝孔定位一致。

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先焊好灯板正负极的引线,不然等和亚克力组合在一起就弄不了了。焊好后热熔胶保护。

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焊点两边都预留了走线的缺口,方便安装散热片。

散热片涂导热硅脂,安装灯板后散热效果更好。

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导热硅脂涂的越薄越好,有人很喜欢厚厚的涂一层,实际上硅脂只是为了让灯板和散热片接触的更紧密,本身的散热效果和散热片比起来还是差远了。

开始组装灯头部分,用螺丝固定亚克力、灯板和散热片,亚克力和灯板间要留下足够的间隙。好在5mm亚克力板够厚,攻下来的螺丝口正好可以固定。

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灯板和亚克力之间大概有这么一个厚度的间隙。

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固定完成的灯头部分。

拆下灯罩,去掉里面原有的灯座部分,只留下灯罩外壳,根据散热片的鳍片位置钻固定孔。

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然后把电线和led正负极的两根引线分别连起来,热缩管保护。

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重新装回灯罩。

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然后就是激动人心的组合工作了,使劲挤压灯罩,把整个灯头硬塞进去。灯头卡在灯壳里的瞬间真的好爽。

我不做LED台灯,我只是台灯的组装工

下一步就是固定灯头,用螺丝从外面把灯罩和灯头散热片固定起来。

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连接恒流源测试,可以点亮,一切顺利。

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下一步就是安装电源了。在初步的设想里我是准备把开关和调光钮都整个到台灯底座上。但是后来考虑到灯体是金属质地,将220v的开关装在灯体内万一电线老化会发生危险。安全起见还是用了一根带线上开关的电源线。那么恒流电源就会和台灯本体离的很近,调光旋钮也就顺势安装在了恒流源的外壳上。杜邦线连接调光线和电源输出,同样热熔胶固定。

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电源外壳钻孔,固定电位器。

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固定输入电源线,内部线序整理。

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盖盖,完工!

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好了,写到这,台灯就算是组装完成了。已知的问题:灯头过重,底座有些不稳。后期会去掉底座内的部分塑料,改为铸铁配重块,这样应该就会解决这个问题。


我不做LED台灯,我只是台灯的组装工

好了,台灯组装完成。费用共计:灯板45元,散热片25元(含运费,部分下同),恒流源35元,改造用台灯27元,固定螺丝1元,钻头及丝锥6元,电位器和杜邦线14元,带开关电源线6元,其他辅料不记,共计159元。比买的台灯贵了四倍,但无论从显色、亮度还是防闪烁,应该说都远超我买的雷士台灯。而且大散热片被动散热的方式也足矣保证在这种低功率模式下的长时间使用,保证温度维持在较低水平,从而减少光衰,延长使用寿命。最重要的,就是对孩子的眼睛可以起到保护作用,毕竟如果出现问题是花多少钱都无法挽回的。

后续。LD:“嗯,这个台灯不错,原来那个不好的我就拿去用了。”what?那个雷士的台灯我本来是打算自己用的啊。我不做LED台灯,我只是台灯的组装工


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全部评论 (98)
跟风
27
2017-11-30

买个 纳晶或者Blink Sunshine的LED灯泡,80左右。 不闪,去蓝光,显色97.5 ,6W 4500K左右。 配个宜家 特提亚的移动式灯座 49元。 一共130左右。 [被监视] 刚才听到有人说什么性价比???

值友5398389484
6
2017-11-30

[铁茄子]看完了 我决定入手小米台灯 又tm省了几十块钱!

剪刀手1111
4
2017-11-30

用了人家皮克斯图片,有没有经过人家允许?[doge]

reinvent
2
2018-06-30
跟风: 买个 纳晶或者Blink Sunshine的LED灯泡,80左右。 不闪,去蓝光,显色97.5 ,6W 4500K左右。 配个宜家 特提亚的移动式灯座 49元。 一共130左右。 [被监视] 刚才听到有人说什么性价比??? 1

首先纳晶就没有4500k的灯泡,那是4000k的,其次纳晶对色温的控制很不好,网上的测评普遍只有3000出头,我还以为他们写错了,然后我去问他们淘宝客服,客服说色温范围3600k-4000k,可见色温确实比标称值偏低,色温低即使显色指数高,灯泡真正的显色能力也不高,而且会让人想睡觉

lifeidle
2
2017-11-30
跟风: 买个 纳晶或者Blink Sunshine的LED灯泡,80左右。 不闪,去蓝光,显色97.5 ,6W 4500K左右。 配个宜家 特提亚的移动式灯座 49元。 一共130左右。 [被监视] 刚才听到有人说什么性价比??? 1

上次纳晶特价,灯泡+灯架,一共79,妥妥的!

正版隔壁老王
2
2017-11-30
正版隔壁老王: 认真看完了 立马觉得100来块成品台灯良心价啊 1
正版王小帅: 还好吧,100左右的基本都是5W的,灯珠只相当于我用的这个灯板的1/10左右…恒流源用的也是功率比较小的…都是按5W额定功率设计…这样算起来成本低了很多…不过毕竟厂家还有人工、设备和场地成本而且还是要赚钱的…所以100块真的也不算贵… 2

关键是你掌握的这些技能太贵了~~~~那是一个普通人得花多少“学习成本”才能组装完成的~~~

孖宝特供
2
2017-11-30
emir_rio: 这种东西 我觉得买个大厂的 广受好评的就行了 自己做的往往颜值不高。。。 1
正版王小帅: 大厂同样配置的我估计没300块下不来…自己做一个是成本比较低,另一个主要是对用的材料都放心…其实还是可以做的更好看些的…比如灯罩和灯头可以通过卡子从内部固定,拆了整个塑料配重盘,把电源开关和电位器都装在底座上…也就是多跑一根线…只不过我是实用派…到了这些地方就懒得费心思了…能用就好[傻笑][傻笑][傻笑] 2
展开隐藏评论
孖宝特供: 不敢苟同。除了led芯片和电源,更重要是透镜和透光率高的灯罩。灯,不是只会亮就行的!如何将多点发光均匀散射出来,让眼睛舒服,不是你通个电会发光就行的 3
正版王小帅: 这款灯珠如果我没记错的话,封装是带120度透镜的…单面磨砂的亚克力也可以起到柔光的效果,而且毕竟是228颗灯珠,本身发出的光线就已经比较均匀了。 4
孖宝特供: 除了射灯,任何可见点发光都不适用阅读。 5
正版王小帅: 好吧,你说的我开始考虑换乳白的散光板了。 6

另外,我觉得你应该购买16cm直径的皮克斯。灯板在灯罩里能更好的避免边缘刺眼。我家的就是16W,配个好点的LED球泡,不是更好?又简单,又有保障,而且美观

豪滴慢
2
2017-11-30

中山老司机吧

孖宝特供
2
2017-11-29
emir_rio: 这种东西 我觉得买个大厂的 广受好评的就行了 自己做的往往颜值不高。。。 1
正版王小帅: 大厂同样配置的我估计没300块下不来…自己做一个是成本比较低,另一个主要是对用的材料都放心…其实还是可以做的更好看些的…比如灯罩和灯头可以通过卡子从内部固定,拆了整个塑料配重盘,把电源开关和电位器都装在底座上…也就是多跑一根线…只不过我是实用派…到了这些地方就懒得费心思了…能用就好[傻笑][傻笑][傻笑] 2

不敢苟同。除了led芯片和电源,更重要是透镜和透光率高的灯罩。灯,不是只会亮就行的!如何将多点发光均匀散射出来,让眼睛舒服,不是你通个电会发光就行的

麦哈号
1
2018-02-04

挺不错的,就是感觉这手艺还可以做得更好!

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