編者按：LED 照明是一個(gè)理想的 DIY 項(xiàng)目：有趣、有滿足感并且最終還有用。本系列文章包含兩個(gè)部分，第 1 部分介紹了如何實(shí)現(xiàn)柜下照明。本文為第 2 部分，將介紹如何更換微波爐照明以匹配色溫，同時(shí)獲得更佳的灶臺(tái)照明。

此系列文章包含兩個(gè)部分，第 1 部分介紹了一個(gè)自己動(dòng)手項(xiàng)目，涉及開(kāi)發(fā)一個(gè)五段式柜下照明設(shè)計(jì)，以打造一個(gè)光線明亮的廚柜區(qū)域。雖然廚房微波爐的現(xiàn)有 LED 照明燈具會(huì)照亮其下面的灶臺(tái)，但是改良后的廚柜照明會(huì)突顯出其照明的不足問(wèn)題。

此外，微波爐中 LED 的色溫與柜下 LED 的色溫不匹配，導(dǎo)致讓人不舒服的撞色。

照明不足和配色問(wèn)題就需要我們?yōu)槲⒉t打造替代 LED 模塊，也讓我們有機(jī)會(huì)使用前一個(gè)項(xiàng)目留下的部分 LED 燈帶。這些模塊可實(shí)現(xiàn)顏色匹配和更理想的照明。

此外，對(duì)于其他小家電照明更換項(xiàng)目中存在的一些問(wèn)題，本文還可用作參考示例。文中將討論住宅照明和商業(yè)照明采用的色溫范圍，以及 LED 色溫與各種可用白光 LED 的關(guān)系。

本文還將進(jìn)一步探討限制 LED 電流的更高效方法，以及照明應(yīng)用中的 LED 調(diào)光。

適用于微波爐的趣味性 LED 設(shè)計(jì)選擇

微波爐前下角設(shè)有兩個(gè)燈，一般不使用標(biāo)準(zhǔn)燈泡，而是為每個(gè)燈采用定制表面貼裝 LED 模塊。該模塊為金屬芯電路板組件，使用三針表面貼裝 (SMT) 連接器連接至微波爐的線束（圖 1）。

圖 1：原始微波爐 LED 模塊使用四個(gè)白光 LED 進(jìn)行照明。（圖片來(lái)源：Steve Leibson）

每個(gè)模塊使用四個(gè) SMT LED 發(fā)光。由于這些 LED 照明模塊為該特定品牌的微波爐所獨(dú)有，僅可從微波爐制造商處獲得，因此 LED 模塊價(jià)格昂貴且僅有一種非指定色溫。

這些 LED 模塊的第一個(gè)問(wèn)題是由于采用四個(gè)較小的 SMT LED 導(dǎo)致的低光輸出水平。這些組裝好的 LED 模塊不能很好地照亮下方較大的灶臺(tái)區(qū)域。盡管微波爐底部裝有玻璃漫射器，但這些模塊與具有窄光錐的點(diǎn)光源的效果類似。

這些模塊的第二個(gè)問(wèn)題主要與本系列第 1 部分有關(guān)：LED 色溫與柜下照明項(xiàng)目所用 LED 燈帶的色溫不匹配。

何為 LED 色溫？

攝影專業(yè)人員和愛(ài)好者都知道，每種照明光源都有一個(gè)色譜。白光色譜較寬。白光光譜中趨向黃色、橙色和紅色的部分為“暖色”；而趨向藍(lán)色波長(zhǎng)的部分則為“冷色”。供應(yīng)商提供的白光 LED 色譜各異，色溫單位為開(kāi)爾文 (K)，指示色譜中的峰值波長(zhǎng)。

通用照明光源所發(fā)出的光，色溫范圍跨度很廣泛。以下簡(jiǎn)單摘錄了一些傳統(tǒng)照明光源及其近似色溫：

• 2200 K：高壓鈉燈

• 2700 K：標(biāo)準(zhǔn)白熾燈

• 3000 K：鹵素?zé)襞?/p>

• 3200 K：暖色金屬鹵化物燈泡

• 4200 K：冷白日光燈

• 5500 K：日光鹵化物燈泡

各個(gè)廠家提供的分立式白光 LED 橫跨了這一整個(gè)色譜。暖白 LED 的開(kāi)爾文溫度值約介于 2700 K 至 3000 K；中性白 LED 的色溫范圍約介于 3500 K 至 4100 K；冷白 LED 的色溫范圍約介于 5000 K 至 6500 K。

在本系列第 1 部分討論的柜下照明應(yīng)用中，柜下燈光的色溫取決于整合入 LED 燈帶的單個(gè) SMT LED 燈珠。JKL ComponentsZFS-155000-CW柔性燈帶使用色溫額定值為 6500 K 的 LED。圖 2 中的燈帶長(zhǎng) 5 米和寬 15 毫米，以線軸形式提供，包含 1200 個(gè) LED 燈珠。

圖 2：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(jì)變得非常輕松。（圖片來(lái)源：JKL Components）

這些連續(xù)的 LED 燈帶含有雙排 LED 和電阻器，可使用單個(gè) 12 伏電源點(diǎn)亮。燈帶采用單條柔性 LED 燈條制成，形成一根長(zhǎng)燈帶，隔 25 毫米處可使用剪刀剪斷。此外，燈帶非常薄，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立而緊湊的安裝。

實(shí)現(xiàn)顏色匹配

微波爐照明與柜下照明的色溫匹配方法之一就是，將原始模塊上的 LED 更換為額定色溫為 6500 K 的 LED。這種方法需要使用 SMT 焊接技術(shù)來(lái)更換 LED，這將永久性地修改工廠提供的模塊。然而，將四個(gè)小型 SMT LED 更換為具有匹配色溫的 LED 無(wú)法解決第二個(gè)問(wèn)題：昏暗的照明。

而另一種設(shè)計(jì)方法不需要 SMT 焊接技術(shù)，即可匹配柜下照明項(xiàng)目所用 LED 燈帶的色溫——使用從剩下的 LED 燈帶切割來(lái)的短燈條制作替代模塊。

該方法可精準(zhǔn)匹配柜下照明的色溫，因?yàn)槭褂玫氖乔懈钭酝?LED 燈帶的燈條。同時(shí)還可通過(guò)在每個(gè)模塊中使用多得多的 LED 燈珠來(lái)解決低照度問(wèn)題。

步驟 1：測(cè)量可用電壓

采用此方法來(lái)設(shè)計(jì) LED 模塊的第一步是測(cè)量原始微波爐模塊的供應(yīng)電壓，旨在確定該電壓是否兼容 LED 燈帶的 12 伏電壓要求。電壓計(jì)檢查顯示：當(dāng)燈光設(shè)為高亮度時(shí)，供電電壓比 12 伏電壓僅低幾百毫伏，意味著使用現(xiàn)有電源可輕松為 LED 燈帶供電。

將 50 毫米長(zhǎng) LED 燈帶安裝在較短的擠制鋁型材安裝導(dǎo)軌上（也用作散熱器），制成兩個(gè)初始原型模塊。LED 燈條通過(guò)在背部涂敷粘合劑實(shí)現(xiàn)絕緣，但鋁基底也附加了絕緣琥珀色聚酰亞胺膠帶（例如3M的1205），以確保萬(wàn)無(wú)一失（圖 3）。這些原型只有兩根用于電源和接地的電線，而原始模塊有三根。此時(shí)，尚不清楚是否需要第三根電線：稍后詳述。

圖 3：第一個(gè)替代 LED 照明模塊原型使用帶 12 個(gè) LED 燈珠的 LED 燈帶段，無(wú)法提供所需亮度。（圖片來(lái)源：Steve Leibson）

原型替代模塊略大于原始模塊，由于受微波爐內(nèi)的沖壓固定凸片阻塞，未能直接用螺栓安裝到位。但是，模塊安裝的平穩(wěn)度足以進(jìn)行初始測(cè)試，不過(guò)測(cè)試結(jié)果很不理想。

顯然，微波爐并未全功率運(yùn)行 LED，產(chǎn)生的燈光非常暗淡。結(jié)果表明，兩種原因造成燈光暗淡。首先，微波爐未像對(duì)原始模塊一樣，向替代模塊提供滿額 12 伏電壓。其次，雖然將每個(gè)模塊上 LED 的數(shù)量從原來(lái)的四個(gè)增加至十二個(gè)，但發(fā)光表面積仍然不足。

很明顯，需要進(jìn)行更多分析。

第三根電線派上用場(chǎng)

將原始 LED 模塊放回微波爐后，供電電壓跳回到 12 伏。也許，連接并不像首個(gè)原型中的那樣簡(jiǎn)單。由于原始模塊只包括六個(gè)元器件和一個(gè)連接器，繪制模塊的示意圖（圖 4）只需幾分鐘。

圖 4：微波爐 LED 模塊示意圖顯示原始模塊如何連接兩串并聯(lián)的 LED 及一個(gè) 62 Ω 限流電阻器。經(jīng)證明，120 Ω 電壓檢測(cè)電阻器對(duì)調(diào)光至關(guān)重要。（圖片來(lái)源：Steve Leibson）

電路負(fù)極上有一個(gè) 62 Ω 串聯(lián)電阻器將模塊上四個(gè) LED 的允通電流限制為約 100 毫安 (mA)，但還有一個(gè) 120 Ω 電阻器從電路正極連接至第三個(gè)連接器引腳。如果這是電流檢測(cè)電阻器，則將與 LED 串聯(lián)。然而，使用電阻計(jì)檢查電路后明確表明，該電阻器僅用于檢測(cè)供應(yīng)給模塊的電壓。

該 120 Ω 反饋電阻器似乎為從微波爐電源獲得滿額 12 伏電壓所必需。將反饋電阻器連同原型雙線式替代模塊加裝入電路后，可從微波爐獲得滿額 12 伏電壓。但是，這既不能解決小區(qū)域照明的問(wèn)題，也不能將照度提升到所需強(qiáng)度。

此時(shí)，顯然需要重新設(shè)計(jì)模塊。

重新設(shè)計(jì)后的替代 LED 模塊

如果一段 50 毫米的 LED 燈帶不足以提供充分照明，也許兩段就足夠。但是，使用兩段燈條需要更大的基底。理想情況下，該基底應(yīng)為小塊鋁坯料或鋁板，但目前兩者都沒(méi)有。從備用 2 x 1.5 英寸雙面覆銅電路板切割的替代基底可奏效。如果工作坊三者都沒(méi)有，則可使用MG Chemicals的550覆銅電路板（圖 5）。

圖 5：雙面覆銅印刷電路板用作兩個(gè) LED 燈條的適當(dāng)基底，同時(shí)提供額外散熱功能。（圖片來(lái)源：MG Chemicals）

基板上的銅可提供額外散熱功能。照例，先將絕緣聚酰亞胺膠帶粘著到電路板，然后再連接 LED 燈帶，形成第二版照明模塊（圖 6）。

圖 6：第二版 LED 照明模塊使用兩個(gè) 50 毫米 LED 燈帶條，共含 24 個(gè) LED 燈珠，可提供充足的照明，且耗電量?jī)H為 100 mA。（圖片來(lái)源：Steve Leibson）

兩個(gè) 50 毫米 LED 燈帶條頭尾相連，從而簡(jiǎn)化兩個(gè)燈條的電氣連接。來(lái)自微波爐的 12 伏電壓通過(guò)紅色和黑色電線從右側(cè)連接進(jìn)入模塊。兩個(gè)燈條在各自的中心處彼此實(shí)現(xiàn)電氣連接。12 伏電壓軌通過(guò)燈條中心的紅色跳線，從上燈條頂部跳接至下燈條底部。負(fù)跳線（位于紅色跳線下方）是一根較短的裸露實(shí)芯線，用于連接燈條中心處兩個(gè)相鄰的負(fù)焊盤(pán)。

整個(gè) 5 米長(zhǎng) LED 燈帶的電流消耗約為 5 安 (A)。一米燈帶的電流消耗約為 1 A，所以 2 x 50 毫米 LED 燈帶的耗電量約為 100 mA。

現(xiàn)在，微波爐燈與柜下照明相匹配，因此項(xiàng)目在“配偶認(rèn)可”量表上獲得較高的讀數(shù)。

總結(jié)

有時(shí)，解決一個(gè)問(wèn)題會(huì)引發(fā)另一個(gè)問(wèn)題。第 1 部分討論的改進(jìn)型柜下照明突顯出了微波爐下方照明的低光輸出問(wèn)題。此外，微波爐中 LED 的色溫與柜下 LED 的色溫不匹配，導(dǎo)致讓人不舒服的撞色。

本文介紹如何通過(guò)使用第 1 部分的剩余 LED 燈帶，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)微波爐的替代 LED 照明燈具，從而實(shí)現(xiàn)較高的配偶認(rèn)可率。

該項(xiàng)目還介紹了 LED 色溫并進(jìn)一步探討了限制 LED 電流的更高效方法，以及照明應(yīng)用中的 LED 調(diào)光。