LED 照明是一個理想的 DIY 項目：有趣、有滿足感以及有益。該系列由兩部分組成，第 1 部分介紹了如何實現(xiàn)柜下照明。第 2 部分則介紹了如何更換微波爐照明以與色溫相匹配。

LED 正在取代各種現(xiàn)有應(yīng)用中的白熾燈和日光燈，但柜下照明的選擇卻非常之少。但對于 DIY 愛好者來說，預(yù)焊接到長條和長帶的表面貼裝技術(shù) (SMT) LED 是創(chuàng)建定制照明應(yīng)用的理想選擇，因為其體積小、重量輕且功耗相對較低。

LED 燈條還有其他優(yōu)點。其中之一便是易用，利用一把鋒利的剪刀就能輕松進行切割，而且燈條預(yù)先涂有粘合劑，幾乎可以粘在任何地方。此外，LED 采用 12 伏電源供電，操作時非常安全。

本文記錄了一個在住宅廚房中創(chuàng)建柜下照明的實踐項目，其僅使用一條 5 米長的 LED 燈帶、一個射頻遙控調(diào)光器、數(shù)個低壓連接器以及一個 12 伏開關(guān)電源。最后得到的緊湊型照明系統(tǒng)可照亮操作臺區(qū)域，既實用（提升了日常工作區(qū)域的照明水平）又美觀。

“親愛的，你能......？”這是許多創(chuàng)客項目的緣起

與很多創(chuàng)客項目一樣，該項目始于配偶的請求。在他們現(xiàn)在的住所內(nèi)，以前根本沒有設(shè)計柜下照明。廚房操作臺需要更多的光線。以前的項目是十多年前開發(fā)的，需要使用一條一條的一英尺長的封裝式 LED 燈條，每個燈條中的 LED 間隔大約一英寸。

定制照明控制器使用了一個基于低成本微控制器的脈沖編碼調(diào)制 (PCM) 電機控制板，其中含有承包商編寫的特殊代碼，價格為 90 美元；而筆記本電腦電源模塊則提供了所需的 12 伏電源。這種早期系統(tǒng)的接線設(shè)計裕度過大，使用的電線和連接器能夠承載超過所需電流十倍的電流。

十年來變化巨大。

首先，許多供應(yīng)商現(xiàn)在能提供各種形式的現(xiàn)成 LED 柜下照明。經(jīng)過調(diào)查，它們大致分為兩類：

大賣場家裝店出售的廉價 LED 柜下照明系統(tǒng)中嵌入的 LED 太少，無法提供明亮均勻的照明，而且它們?nèi)狈α己玫恼{(diào)光控制。 專業(yè)照明商店出售的精美燈具則要耗費數(shù)百美元。

對于工程師或創(chuàng)客來說，由于市面上缺乏物美價廉的柜下照明選擇，因此使其成為一個理想的 DIY 創(chuàng)客項目，同時也是一個受歡迎的挑戰(zhàn)。

從 LED 開始

SMT LED 的出現(xiàn)極大地擴展了照明應(yīng)用的可能性。一個非常有意思的發(fā)展是 LED 燈條和燈帶的推出，例如 JKL Components 的 ZFS-155000-CW LED 柔性燈帶，其卷一個 5 米長的卷軸上（圖 1）。燈帶寬 15 毫米，安裝有 1200 個 LED。

圖 1：SMT LED 燈帶，例如 JKL Components 的這種雙排 ZFS-155000-CW LED 柔性燈帶，讓定制柜下照明設(shè)計變得非常輕松。（圖片來源：JKL Components）

這些連續(xù)的 LED 燈帶包含雙排 SMT LED 和 SMT 電阻器，因此只需簡單的 12 伏電源就能點亮。這種燈帶上的雙排 LED 產(chǎn)生的光線是單排 LED 燈帶的兩倍。燈帶由單獨的柔性 LED 燈條焊接在一起，形成一個長燈帶。燈帶也非常薄，可以緊湊地安裝在柜下，幾乎看不見。

這種燈帶的其中一個出色特性是，只要一把簡單的剪刀就能將其剪成所需的長度。燈帶上每隔 25 毫米 (mm) 的地方印有切割標記，因此可以從較長燈帶上切下很多不同尺寸的燈條，非常靈活。本文討論的柜下照明項目使用了從卷軸上切下的 90 厘米 (cm) 燈條，而該燈帶足夠切五個這樣的燈條。整個 5 米長燈條的電流消耗為 4.3 安培 (A)，因此每個 90 厘米燈條需要大約 774 mA。為了留有余量，可以把它算作 1 A。

LED 燈條實質(zhì)上是柔性印刷電路板（PC 板）。向 SMT LED 供應(yīng)電流的 12 伏電源走線沿整個燈條布設(shè)。切割燈條會在燈條的每一端留下裸露銅焊盤以用于連接電線。銅焊盤很容易進行焊接，但在焊接前務(wù)必使用焊劑進行清潔。

每一端都有焊盤，使用一對短電線就能將輕松地將兩個燈條連接起來。該項目利用了這個特性來簡化布線。

鋁基底優(yōu)點眾多

涂在 LED 燈條底面的粘合劑可以將燈條直接粘在柜子底面。但是，這樣做也存在很多缺點：

如果 LED 失效導(dǎo)致照度下降，很難更換直接粘在機柜底面的燈條。 如果直接粘接燈條，木質(zhì)和塑料櫥柜不會為 LED 提供散熱。 在櫥柜之間的間隙，LED 燈條沒有任何支撐。

使用鋁條作為單個 LED 燈條的基底可以一舉解決以上三個問題。此項目使用了 5 個 36 × 1.25 × 1/8 英寸的鋁條作為 LED 燈條基底。由于 LED 燈條的底面主要通過粘合劑絕緣，所以將一英寸寬琥珀色聚酰亞胺膠帶（例如 3M 的 1205）的絕緣層粘到鋁條上。這樣可以起到額外的絕緣作用，消除任何短路可能性，并且如果需要更換，可以更輕松地從鋁條上移除 LED 燈帶。

安裝鋁條也需要有所考慮。最簡單的方法是在鋁條上鉆安裝孔。但是，為了防止下垂，需要鉆多個孔。該項目采用的方法是使用鉆鋁擠壓件，其橫截面為淺“Z”型，充當鋁條的夾子。這些擠壓件是藝術(shù)品商店出售的重型圖片吊架，非常適合這種應(yīng)用。

選擇電源和調(diào)光方法

選定 LED 之后，下一步就是選擇電源。整卷 LED 消耗的電流略小于 5 安培，因此小型開關(guān)電源（比如 TDK-Lambda 的 LS75-12 12 伏、75 瓦電源）即足以滿足此項目的要求。開關(guān)電源的高效率意味著它不會產(chǎn)生太多熱量。這一點很重要，因為電源將安裝在廚房微波爐上方的櫥柜內(nèi)部封閉起來，并插入同一交流電源插座。

開關(guān)電源能夠提供可靠的 12 伏電源，但沒有調(diào)光能力。在十年前的柜下照明項目中，調(diào)光需要定制設(shè)計。如今，事情已不再那么復(fù)雜了。市面上已經(jīng)有提供適用于 12 伏應(yīng)用的遙控調(diào)光模塊，而且價格低廉。

例如：JKL Components 的 ZCTR-08 無線 LED 遙控器（圖 2）。這個 2 件套裝置包括一個放置在電源和 LED 之間的微型內(nèi)嵌 PWM 控制器，以及一個帶開/關(guān)和調(diào)光控制按鈕的小型手持式射頻控制模塊。

圖 2：ZCTR-08 是一款基于射頻的 LED 遙控器，專門針對 12 伏 LED 照明系統(tǒng)調(diào)光而設(shè)計。（圖片來源：JKL Components）

此控制器使用的是射頻而非紅外通信，因此不存在視距要求，調(diào)光模塊可以安裝在柜內(nèi)靠近電源的地方。

布線并不簡單

每間廚房的配置都不同，因此每個柜下照明系統(tǒng)都需要不同的布線方案。對于此項目，兩個 90 厘米 LED 燈條安裝在中間微波爐的一側(cè)，三個燈條安裝在另一側(cè)。電源和調(diào)光模塊安裝在微波爐上方。

每個燈條消耗的電流略少于 1 A，故主配電系統(tǒng)的一條支路需要承載接近 2 A 的電流，而另一側(cè)需要承載接近 3 A 的電流。因此，布線分配方案需要使用較重的電纜來為接線盒供電，兩側(cè)各安裝一個接線盒。重電纜可接入廚房一面墻壁相對端的柜子下方安裝的接線盒中。而較小的電纜則可從接線盒接出，以給廚房每一側(cè)的各 LED 燈條供電。

在安裝的一側(cè)，兩個 LED 燈條將首尾相連，使用上述 LED 燈條內(nèi)部接線功能從一個燈條的末端跳到另一個燈條，而無需從接線盒另外接出電纜。

電氣接線盒使用 Hammond Manufacturing 的兩個 1590B 壓鑄鋁外殼。這些外殼是此類應(yīng)用的理想之選。它們體積小巧，堅固耐用，價格低廉，而且易于用手工工具進行鉆孔和機加工。用階梯鉆鉆出的中型孔為來自電源的大電纜提供接入點，在外殼一端鉆出的小孔為兩條給 LED 燈條供電的較小電纜提供接出孔（圖 3）。外殼內(nèi)的端子條將大電源電纜連接到兩條較小的配電電纜。

圖 3：壓鑄 Hammond Manufacturing 1590B 外殼是一種簡單易用的配電盒。該圖顯示了用螺栓固定在櫥柜底面的鋁制外殼。重電纜連接到了無線 LED 調(diào)光器模塊，而兩條較小電纜通過 JST 連接器為兩個 LED 燈條供電。（圖片來源：Steve Leibson）

整個系統(tǒng)的方框圖顯示 12 伏電源進入 LED 燈條（圖 4）。

圖 4：LED 照明項目系統(tǒng)方框圖顯示了系統(tǒng)從 12 伏電源到 LED 燈條的完整接線圖。請注意，電源流經(jīng)頂部最左側(cè)的 LED 燈條，為串聯(lián)的第二個 LED 燈條供電。（圖片來源：Steve Leibson）

從電源到配電盒的較重電纜長約 10 英尺。為防止電壓下降，使用了 12 號紅/黑喇叭線。這在該應(yīng)用中可能有點大材小用，但手頭上剛好有喇叭線。

從接線盒到 LED 燈條的連接有一個更復(fù)雜的選擇。就機械設(shè)計而言，90 厘米 LED 燈條是很容易更換的，也就是說，電氣設(shè)計還應(yīng)支持使用連接器，以便可以輕松拆卸和重新組裝。

兩個接線盒和 LED 燈條之間的大部分連接器承載的電流不足 1 A，但串聯(lián)連接的兩個 LED 燈條要求接近 2 A 的電流流過一個連接器。此項目需要可靠且經(jīng)濟實惠的連接器，但是 JST 的 RCY 系列額定電流為 3 A，超過了上述要求。此項目使用的電纜組件基于 JST SYR-02T RCY 連接器插座、SYM-001T-P0.6 公觸頭、SYP-02T-1 RCY 連接器插頭和 SYF-001T-P0.6 母觸頭。這些緊湊明亮的紅色連接器如上面的圖 3 所示。JST 的 RCY 連接器常用于許多非專業(yè)和創(chuàng)客應(yīng)用中的低壓電池電源連接。

諸如 Adafruit 的 2880 電纜套件這樣可靠、經(jīng)濟實惠而又具有適當額定電流的預(yù)接線連接器和電纜組件，也常用于許多非專業(yè)和創(chuàng)客應(yīng)用中的低壓電池電源連接。它們本來也是這個項目的理想選擇。

要有光

鉆孔、將所有組件固定到位并完成全部接線需要一整天的時間。然而，上述所有規(guī)劃都得到了回報，過程中幾乎沒有意外的困難需要解決。整個安裝非常緊湊，幾乎看不見。第一次按下射頻遙控器上的開/關(guān)按鈕便立即點亮了所有五個 LED 燈條，而且燈條亮度也如規(guī)劃的那樣按照指令調(diào)節(jié)。

圖 5：完工后的照明系統(tǒng)可提供明亮均勻的光線，并且所有燈具和電線幾乎都已經(jīng)隱藏起來了。（圖片來源：Steve Leibson）

最重要的是：配偶對最終結(jié)果非常滿意。

總結(jié)

如圖所示，LED 燈帶十分靈活，能以非常緊湊、易于實施的方式滿足大量照明需求。特別是，它們非常適合用來提供長段照明。

該系列第 1 部分使用的 LED 燈帶以 5 米長卷軸形式提供，且其可以切出 5 段 90 厘米長燈條。第 2 部分將介紹如何利用剩余 LED 燈帶更換微波爐照明，使其與柜下 LED 色溫相匹配。