制作一个颜色可控的RGB吊坠

有一天，我和女友正准备参加一场活动，但我们迟到了。当我准备离开时，她还在翻找自己的首饰。我问她出了什么问题，她微笑着回答：“我找不到一条和裙子相配的项链。”

那一刻的简单对话让我萌生了一个想法：为什么不做一个能随服装变换颜色的吊坠呢?

于是，我便创造了这款“极光吊坠”。名字“Aurora”灵感来自美丽的极光，即太阳带电粒子与地球大气层气体碰撞时产生的自然光现象。就像夜空中绚丽的灯光在舞动一样，这款吊坠也能呈现出多种颜色，因此这个名字非常贴切。

我的目标是让这款吊坠尽可能简单，即使具备基础焊接技能的初学者或孩子也能轻松组装完成。我并未使用可编程微控制器，而是设计成非可编程结构，并采用纽扣电池供电，使电路成本低廉、可靠且易于组装。

这款吊灯配有三个独立开关，分别控制RGB LED的三种颜色——红色、绿色和蓝色。通过不同组合地开启或关闭这些开关，可以创造出七种独特的色彩，让吊灯能够搭配不同的服装、场合或心情。

为了完成这个项目，我设计了两种不同的3D打印外壳：一种为纯白色打印，另一种则采用半透明材料制成，以扩散LED光线，营造出更柔和的光芒。由于无法确定哪种外观更好，因此我制作了两个版本。

现在，让我们一起来动手制作“极光吊灯”，看看哪个设计更加出色!

所需材料：

元件：

- RGB直插LED

- 三针双联开关(3P Dip Switch)

- CR2032 SMD支架

- CR2032电池

- 3个100欧姆SMD电阻

- 超级胶水

- 2个M2 3mm热插头

- 2个M2 4mm螺丝

- 定制PCB板

- 3D打印部件

工具：

- 焊锡烙铁

- 扳手

RGB直插LED

RGB直插LED有两种类型：共阳极和共阴极。为了让这个项目尽可能适合初学者且灵活易用，我设计了带有可选焊点跳线的PCB，支持两种类型的RGB LED。这意味着你无需担心购买特定型号的LED。只需在本地市场或网上商店购买任意一款可用的RGB LED，然后将对应的跳线安装到PCB上，即可轻松开始使用。这一小功能使Aurora吊灯更加通用，并确保该项目能够使用常见组件轻松完成。

3P DIP开关

3P DIP开关(三档双列直插式开关)是一种简单的手动开关，直接安装在PCB上。它包含三个独立的开/关开关，每个开关控制RGB LED的一个通道。在Aurora吊灯中，每个开关分别控制红、绿或蓝三种颜色。通过不同组合地开启和关闭这些开关，可以实现7种不同的颜色组合(不包括全关闭状态)。这样，你无需编程、微控制器或手机应用，就能轻松改变吊灯的颜色。

CR2032电池

CR2032是目前最常用的3V锂电池，广泛应用于小型电子设备中。其直径为20毫米，厚度为3.2毫米，典型容量为220–240毫安时。对于Aurora吊坠而言，CR2032电池是理想的电源选择，因为它体积小、重量轻、价格低廉且易于获取。它能为RGB LED提供充足电力，同时保持吊坠的紧凑和可穿戴性。您可以在本地电子产品商店或网上轻松找到CR2032电池，这种电池常用于汽车钥匙扣、手表、计算器、电脑主板CMOS备份以及许多其他便携式电子设备中。当电池耗尽时，只需几秒钟即可更换，无需特殊工具，吊坠便可立即重新使用。

在Tinkercad中设计吊灯外壳

我使用Tinkercad设计了Aurora吊灯的3D外壳。Tinkercad是一款免费的基于浏览器的3D设计工具，非常适合初学者。其简洁的拖拽式界面，无需任何CAD经验即可轻松创建实用的设计，是创客和爱好者的理想选择。

外壳分为两个独立部分，使吊灯外观更整洁、更具高端感，同时便于组装。我选择了灵感源自水晶的造型，让成品看起来更像一件珠宝，而非电子设备。

上部设计了一个小孔，用于固定绳子、链条或项链，方便佩戴时舒适使用。外壳内部设有专用安装点，可固定热压嵌件，通过螺丝将PCB板牢固地固定。这不仅确保电子元件稳固不移，也便于日后拆卸电池或进行其他改装。

3D打印外壳

打印参数：

•喷嘴：0.1毫米(实现精细细节与光滑表面)

•填充率：20%(结构坚固且轻便)

•材质：ABS – 黑色(耐用、耐高温，外观专业)

为了观察灯罩对吊灯外观的影响，我用两种不同材料进行了3D打印。一种是纯白色PLA，另一种是半透明PLA，以实验光线的扩散效果。

白色外壳使吊灯看起来干净现代，同时完全隐藏了内部电子元件。相比之下，半透明外壳能让RGB LED灯在吊灯整体上更均匀地扩散，营造出柔和如水晶般的发光效果。

制作两个版本的打印过程非常有趣，帮助我比较它们的整体美观度、亮度和光线扩散效果。你可以选择自己喜欢的版本，也可以选择打印两个版本自行决定!

PCB设计

我使用KiCad这款强大且免费的开源PCB设计软件，为Aurora吊灯设计了PCB电路板。首先，我绘制了原理图，连接所有电子元件，并验证电路功能是否正常。原理图完成后，我为每个元件分配了合适的封装尺寸，然后进入PCB布局设计阶段。

KiCad 一个我很喜欢的功能就是支持3D建模。我导入了主要元器件的3D模型，这让我能够直观地看到完成后的PCB，并确保所有部件都能完美地嵌入3D打印的外壳中。这样一来，设计外壳变得容易得多，也帮助避免了在制造PCB前可能出现的机械装配问题。

为了使项目尽可能灵活，我还额外添加了两个共阳LED的焊点跳线和两个共阴LED的焊点跳线。只需连接相应的跳线，使用者便可以根据本地市场提供的选择，灵活使用任意类型的RGB直插LED。这一小改动让PCB更加通用且适合初学者，无需再费心寻找特定型号的LED。

DIP开关与电阻焊接

我们先开始焊接三档DIP开关。将开关插入PCB，如图所示，并确保其方向正确。特别注意开关上的“ON”标记，它应与PCB的丝印方向一致。一旦开关正确安装到位，翻转PCB板并焊接所有六个引脚，确保每个焊点清洁且表面光亮。

接下来，将三个100Ω电阻焊接到各自的电阻焊盘上。这些电阻可限制RGB LED的红、绿、蓝三通道电流，有助于保护LED灯，并实现亮度均衡。

如果发现LED亮度过强或过弱，可以尝试调整不同阻值。较低的电阻会增加LED亮度(但同时增大电流)，而较高的电阻则会降低亮度并延长电池寿命。这样可以根据个人喜好灵活定制吊灯的外观效果。

RGB LED 焊接

在焊接RGB LED之前，必须先将相应的LED跳线焊接到PCB上。由于我使用的是共阴极RGB LED，因此如图所示，我将两个共阴极跳线进行了短接。如果你使用的是共阳极RGB LED，则只需将共阳极跳线进行焊接即可。正确选择跳线对于LED正常工作至关重要。

接下来，将RGB LED进行准备，小心地将四个引脚弯曲成90°角，如图所示。这样可以使LED水平地安装在吊灯外壳内部。

将LED插入PCB时，确保LED的球形部分朝下，与参考图示完全一致。焊接前，请再次确认引脚与正确孔位对齐。

当LED位置正确后，逐个焊接四个引脚，确保每个焊点整洁牢固。所有连接完成后，使用平切刀修剪PCB背面多余的引脚，使成品外观整洁、专业。

电池座焊接

最后需要焊接的部件是CR2032电池座。将电池座放置在PCB上，确保其与焊盘对齐，并平贴于电路板表面。

为固定牢固，先焊接其中一个安装腿。这能稳固电池座，方便你检查其对准情况。如有需要，可重新加热焊点并调整位置后再焊接第二个安装腿。

当电池座正确对齐后，完成其余的焊接。由于电池座带有较大的金属凸起，容易吸收大量热量，因此可能需要比平时更久地保持焊锡枪靠近焊点。注意安全，因为焊接过程中金属凸起可能会变得非常烫。

所有焊点完成后，检查是否光滑、有光泽且连接牢固。此时你的PCB已完全组装完毕，可接上电池和外壳。

粘合3D打印部件

现在是时候将两个3D打印的外壳部件连接起来。沿底部部件的连接边缘涂抹少量强力胶水。注意不要使用过多胶水，否则多余的胶水可能挤出，影响吊坠的外观。

将上部与底部外壳仔细对齐，然后将两部分压合在一起。在胶水开始固化前，请确保所有边缘都正确对齐。

牢牢固定外壳20至30秒，或根据所用强力胶的建议固化时间操作，以确保牢固粘合。待胶水完全固化后，外壳将形成一个坚固的水晶形状吊坠，可进行最终组装。

安装热熔嵌件

下一步是安装热熔嵌件，这些嵌件能提供坚固耐用的螺纹，用于通过螺丝固定PCB板。

将一个热熔嵌件插入3D打印外壳的每个孔中。将焊锡枪尖端放在嵌件顶部，并施加轻柔均匀的压力。随着嵌件受热，它会缓慢融化并嵌入塑料凹槽中。

安装时请确保焊锡枪保持完全垂直。如果发现嵌件开始倾斜，请在塑料冷却前轻轻调整，使其与表面平直贴合。正确对准的嵌件将大大方便后续安装螺丝。

按照图示所示，重复上述步骤安装第二个热熔嵌件。塑料冷却后，插件将被牢固固定，形成坚固且可重复使用的螺纹，便于最终组装。

3D打印上的螺丝PCB

现在是组装Aurora吊灯的最后一步。

小心地将组装好的PCB放入3D打印的外壳中，确保RGB LED对齐正确，并使PCB平放在安装柱上。将M2螺丝穿过PCB的安装孔，拧紧至热定型插件内。拧紧螺丝时只需足够固定PCB即可，避免过紧，以免损坏外壳或PCB。

接下来，将CR2032纽扣电池插入电池座中，确保正极(+)朝向电池座上标注的方向。

安装电池后，通过切换三个DIP开关来测试吊灯。

使用设备

如何使用极光吊坠

使用极光吊坠非常简单。吊坠背面有三个DIP开关，每个开关控制RGB LED灯的一种颜色：

•开关1 控制红色LED

•开关2 控制蓝色LED

•开关3 控制绿色LED

通过打开或关闭这些开关，你可以将三种基本颜色混合，创造出7种不同的色彩组合(不包括全灭状态)。

•开关1开启 → 红色

•开关2开启 → 蓝色

•开关3开启 → 绿色

•开关1和开关2同时开启 → 紫红色(红+蓝)

•开关1和开关3同时开启 → 黄色(红+绿)

•开关2和开关3同时开启 → 青色(蓝+绿)

•开关1、开关2和开关3同时开启 → 白色(红+蓝+绿)

只需轻轻切换开关，即可搭配你喜爱的配色方案，让吊坠与你的穿搭、心情或场合完美匹配。无需编程、手机应用或充电，只需插入电池，操作开关，即可享受专属定制的彩色吊坠!

哪个更美观?

如我之前提到的，我设计并打印了两个版本的极光吊坠，以便比较它们的外观以及RGB光线的扩散效果。图片中展示了两种版本：一种是纯白色PLA打印的，另一种是半透明PLA打印的。

白色版本外观简洁优雅，完全隐藏了内部电子元件，看起来像传统珠宝。而半透明版本则能让光线在机壳内均匀扩散，呈现出更明亮、柔和且富有活力的发光效果。颜色更加鲜明，营造出类似水晶般的美丽光影。

我个人更喜欢半透明版本。光线的漫射使色彩显得更加丰富、引人注目，尤其在光线较暗的环境下效果更佳。这种设计让吊坠呈现出独特的外观，充分突显RGB LED灯效，让人感觉它就像一颗会发光的宝石。

本文编译自hackster.io