构建一个智能灯

我想为我的卧室实验室打造一盏明亮的灯。普通的家用灯泡太暗了。当然，你不能随便选个随便的灯，得有特别酷的东西。我花了很多时间想点子，直到一个不眠之夜，灵感突然闪现：如果能让灯做出与平时相反的效果，会不会很酷?没错，非常酷!

我望着天花板，那里还留着童年时的塑料星星和行星，懒得拆下来。突然想到：卫星上装有太阳能板，能收集光能。这正是我想要的反向效果!用LED灯带做这个“反向”设计，再搭配一些别致的装饰，房间立刻变得有趣起来。

Sate-Light诞生了

最近我买了一台3D打印机，也对打印有一定经验，于是从Thingiverse找到了一款外观酷炫的航天器3D模型，把它剪开，加装了硬件和LED灯带电源，就完成了!万事大吉!

我钻了一些小孔让所有部件通过，然后把零件粘合在一起，还加了一些零散的小碎片作为细节装饰。

它垂着，勉强支撑着，摇摇晃晃的。但我爱它。

嘿，这太酷了，我也想要一个。

当朋友请我给他做一样时，我的脸瞬间亮了起来。我们甚至一致同意由他来承担费用。男人。这是我的第一个客户吗?无论如何，我可没能让他的天花板灯变差。我必须认真对待这件事，因为人们都依赖着我!:P 我决定自己设计一个外壳来解决所有问题。花了好几个小时，但看着一个想法变成现实、最终成为实体作品的过程，真的很有成就感。

成品非常漂亮：没有垂落的太阳能板，也没有不均衡的问题，外壳整洁有序。工作完成了，我感到无比自豪!

生活总有起起伏伏

后来发现，我的朋友没能凑够所需的钱。你们知道我们是穷困的大学生，当时我也没工作。我知道这听起来可能很残忍，但协议上原本只承担材料费用，所以我一开始就什么也没得到。然而，白白放弃一切，感觉实在难以接受。不过别担心，我和朋友现在关系很好。

好吧，我有自己的原型，尽管存在一些问题，但我还是很喜欢它，实在不忍就这样丢弃。于是决定，也许有人会想要它。我上传了帖子，售价为xxx欧元。我把帖子发到了几个地方，经过两个月的自我怀疑和破灭的期待后，终于找到了那个买家。

原来这盏灯的命运，竟是要为一个充满太空主题的儿童房点亮。看到这里，我忍不住落泪。真是个恰当的结局。

我是怎么完成它的，你也许也能做到!

所需技能与工具：

•基础焊接

•基础3D打印

•塑料表面涂装

•基本的手工金属加工(切割、钻孔)

步骤1：零件清单

- 电源部分 -

由于讨论的是灯具，因此这个作品最关键的部件是电子元件。此款模型以电源为核心构建。通常卫星都是长而圆的结构，所以我们需要选择一款尺寸合适的电源。

所示电源参数：

•12伏特

•5安培(这是我能找到的最接近的规格)

•尺寸：150×40×30毫米

- LED灯带 -

其次最重要的部件是LED灯带。你可以根据个人喜好自由选择，市面上有众多选项。但建议选用中等或高品质的灯带。首先，因为你不打算频繁更换灯具，所以必须保证其可靠性;其次，灯光颜色也应舒适，毕竟它将每天被使用。此外，你有时还需要在同样的灯光下工作或花费数小时。

注意事项：在选择照明时，需注意每瓦发光亮度(Lm/W)，即光的明亮程度，以及开尔文(K)值，即灯光的温暖程度。

LED灯带的典型参数如下：

•120° 光学角度

•35000 小时工作时间

•50 Lm/W

•2800 K

•14.4 W/m

- 电子元件 -

•2 个公母 DIN 连接器

•50 厘米黑色与红色电缆，16 至 20 AWG，应足够(具体取决于您的功率需求)

•30 厘米电源线

- 金属部件 -

有些零件无法通过 3D 打印完成。此处的太阳能板由塑料和铝材组合而成。在您因我使用了金属部件而感到沮丧之前，请考虑：功率高于常规的 LED 灯带需要散热。此处使用的金属部件既出于美观又出于实用目的。

•2 根铝管：约 46 厘米长，直径 6 毫米

•4 根铝合金型材：约 48 厘米 × 3 厘米，厚度 2 毫米

•1 个 M5 面纹黄铜嵌件

•1 个 M5 螺丝：10 厘米长，直径 5 毫米

•10 个 M3 螺丝：10 厘米长，直径 3 毫米

•10 个 M3 螺母

- 3D 打印线材 -

•PLA 材料，373 克

- 其他材料 -

•塑料底漆喷雾(可选但建议使用)

•白色丙烯酸涂料喷雾

•黑色丙烯酸涂料喷雾

•表面处理/清漆喷雾(可选)

•强力胶

步骤2：3D 打印

建议在准备就绪并让打印机运行的同时，开始制作其他部件。该模型体积较大(类似十字形，约 50 厘米 × 100 厘米)。整个模型的打印时间大约需要30到40小时!

我建议在大部分打印时使用PLA(聚乳酸)材质的线材，因为3D模型与打印部件之间的尺寸差异不会太大。重量通过模型的大块结构进行分散。我认为只有“中间轴PS支架”这一部分需要考虑承重问题。

我建议至少使用3个边框和3层上下结构，填充率为25%的立方体填充。其余轴部零件可自行支撑，因此可以减少材料用量，例如使用2个边框、2层上下结构，填充率10%即可。

对于“电缆支架”和“翼架”部件，我建议使用PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材质的线材。这是因为PETG强度高，而这些小部件将承受灯体的全部重量，可能超过1公斤。

我建议使用3到5个边框，加上3层上下结构，填充率25%(或更高)的立方体填充。请注意，PETG的最终尺寸会有所变化，因此根据所选材料，在切片软件中可能需要适当增大模型尺寸(通常增加约5%)。

步骤3：裁剪适配与焊接

从锯切所有金属部件开始最为理想，因为这是最快且“更整洁”的工作方式。当然，前提是您尚未获得“零件清单”(步骤1)中所标注的精确尺寸。

这个过程相当简单。使用尺子或卷尺用记号笔标记切割位置，将零件夹在卡盘中，然后进行锯切。整个过程大约需要5到10分钟。

当金属部件被裁剪至合适尺寸后，就可以将LED灯带安装到铝材上。将LED灯带裁剪成与铝材大小相匹配的长度。每块太阳能板(翼片)的四分之一区域最多可粘贴3条40厘米长的LED灯带。

为确保最佳附着力，请务必清洁金属表面。市面上有多种酒精类清洁剂(如丙酮、异丙醇等)，适合此用途。首先撕下LED灯带两侧的一小部分，然后开始粘贴LED灯带。注意尽量避免直接接触LED灯，以防手部氧化或导致LED上的荧光粉(覆盖在LED上的黄色物质)脱落。应用手压住电阻器来固定。将每块组件拼接至末端，切勿拆下再重新粘贴LED灯带，否则会导致胶水失效。

之后，你需要为太阳能板(机翼)的每一半进行连接。出于美观考虑，可以剥去部分电线，并在LED灯带上连接正负极焊盘。请记得至少将每条LED灯带的正极与其它所有灯带的正极焊接相连，负极也同样如此。

最后，你可以将太阳能板(机翼)、两段带有LED灯带的直管件和一个管状部件组装起来，通过“机翼支架”部件固定在一起。这样就完成了一块太阳能板。清洗后重复上述步骤，制作第二块即可!

步骤4：接线

是的，还有更多焊接工作要完成(太棒了!:D)。现在我们已经完成了机翼的组装，但还需要进行电缆连接!还记得之前提到的正极和负极吗?没错，现在又到了这一步。

每个太阳能板的所有正极都需要连接到公头DIN接口的“+”端。同样，负极也要连接到“-”端。如果你为电线使用颜色编码，将更容易区分各线的用途。通常红色代表“+”(正极，12V等)，黑色代表“-”(负极或地线等)。

在接好机翼后，我们需要用母头DIN接口来连接电源。先连接电源的低压侧。与之前相同，正极(通常是红色线)应连接到母头DIN接口对应的“+”端;其余导线(通常是黑色线)则需连接到同一接口的“-”端。这个步骤需要对安装在卫星模型主体上的两个母头DIN接口都进行。最后，将电源的蓝色和棕色主线(主电源线)连接到对应颜色的主电源线缆上。

注意：处理高压电源时请格外小心，以免造成伤害甚至死亡。务必在完成整个组装后，再插上设备。

关于线路连接的其他说明：

当需要为像这样的高耗电电路进行布线时，最好合理选择电线尺寸。否则我们美丽的卫星可能会在大气层外烧毁!那将非常遗憾。为了延长轨道运行时间，我已上传了一张电线选型表，请务必查看。

步骤5：涂装

开始之前，我必须提醒您，这是整个组装过程中耗时最长的部分。有时可能没有时间进行涂装，这完全可以理解。如果这种情况发生在您身上，建议您根据模型想要使用的颜色购买合适的线材。尽管如此，仍需耐心进行。涂层越薄，颜色的持久性越好。首先，只组装模型的塑料部件。

我听说塑料表面涂装的正确步骤是：

•打磨

•底漆处理

•涂色

•抛光

注意：使用喷漆时，应以缓慢的水平笔触喷涂，并与模型保持约20至30厘米的距离。分层喷涂。按照上述方法，将喷雾均匀喷涂在模型的两侧，然后停止并等待涂料干燥。接着再次以相同方式喷涂第二层。通过逐层涂抹，最终模型将完全着色。每层之间至少等待10分钟。请在开阔空间进行涂装(无需涂刷内部)。首次涂装时避免完全覆盖模型表面，否则会导致油漆出现斑块、不均匀，进而造成脱落、起皱或外观不佳。此步骤适用于底漆、主涂和上光处理。

步骤6：最终组装

使用强力胶将M3螺丝固定在两个“中轴”部件的侧孔上，螺纹应朝向模型外部。

握住“线缆支架”部件，用加热的方式将配件推入其侧孔内，旋转螺丝2圈，确保不会堵塞主孔。

注意：在3D打印部件上热压金属件时，建议让烙铁自身重量完成操作，而非强行压入。

取“中轴PS支架”部件，并将其插入中央大孔中的“线缆支架”部件。线缆支架的较大直径应位于模型内部。然后将电源线穿过“电缆固定座”(朝向模型的外侧)，拉紧电源线，直到塑料绝缘层与“电缆固定座”的其余部分平齐。拧紧螺丝，但要注意不要损坏电源线。

拿起带电线的电源供应器，用螺丝将其安装到“中间轴电源固定件”上。将母头DIN连接器用强力胶粘在矩形孔上，每侧各一个。

接着，使用另一块“中间轴”部件将电源单元固定好。然后将“末端轴”穿过我们之前粘好的6个螺丝，用螺母固定这三部分。之后取“前轴”，在相对的一侧重复相同操作。

此时，可以将太阳能板(翼片)靠近一些。将它们穿过“中间轴电源固定件”的小侧孔，虽然这并非绝对必要，但你可以用热熔胶将它们粘入孔中。最好使用热熔胶，这样如果出现故障，可以轻松拆卸。

此时，你可以小心地用电测试灯的电路。继续安装并粘贴“末端部件”和两个“窗口”。

本文编译自hackster.io