几块钱就能轻松改造WIFI智能LED球泡！

来源:电子工程专辑发布时间:2023-07-041374浏览

球泡灯虽小，涉及的技术面其实非常多。智能灯泡控制的核心为WIFI模块，如何给模块提供稳定的供电，辅助电源及保护电路的设计非常重要。本文为拆解和测试过程中的一些技术分析和见解，欢迎大家留言讨论。也欢迎分享你的拆解或是DIY改造经历，一起参加变废为宝活动吧！活动奖品有京东卡，还有大疆无人机！

正文

一、外观与参数：

偶然机会得到的客户样板，美规120Vac 10W，A19，RGB+CW：2000K-5000K, 5路LED智能灯泡，WIFI连接，手机APP控制，支持语音控制功能，UL认证。

二、测试

1.通过手机WIFI联网后进行测试：

白光模式：2000K~5000K 范围色温可任意选择，调光范围10~100%任意设置亮度。
彩光模式：R,G,B 红绿蓝及其构成的颜色均可任意设置，调光范围10%~100%任意设置亮度。
情景模式下：除自带的几种情景模式外，还可根据个人喜爱设置特定颜色亮度自定义情景模式。
智能灯泡的色温和颜色选择还是比丰富的，可以满足不同场合氛围。

从测试结果来看，LED的功能、性能还是不错的，在中间色温档3000K时流明接近宣称的800流明。在2000K/5000K色温100%亮度时频闪系数只有1%左右；在中间色温3000K时频闪为24%;但是在调光50%时,频闪系数为98%，偏大了，还好频率为1KHZ，为肉眼看不到的闪烁。频闪差别大的原因应该是LED采用PWM控制，在调色和调光时PWM斩波导致的。另外RGB彩光的流明和光效比较低，还有PF值只有0.5也低了。

三、拆解

球泡PC罩采用卡扣和打胶方式固定密封，打胶的分量还是比较足的，采取暴力才能拆开PC罩。抽丝剥茧的把光源上的胶清除，看到灯板下面时就懵逼了，好家伙，底下居然都灌胶了！怪不得有点重量。

继续费了九牛二虎之力慢慢拆开，终得庐山真面目。

如上图，电子部分主要由两部分PCBA组成，中间通过插针端子进行连接。

第一部分为辅助电源：前级输入电路+辅助电源Buck电路部分+WiFi模块部分，PCB材质为FR4双面板。
第二部分为LED灯板: 由CW白光LED灯珠+彩光RGB集成灯珠+驱动IC组成，PCB材质为铝基板。

四、工作原理分析

对拆解出来的两部分PCBA进行原理图绘制分析

1.辅助电源部分：如上图整流桥前为LCR组成的滤波电路，电阻充当保险管作用。整流桥后电解电容滤波后的高压分两部分，一部分通过插针端子给后端LED灯板供电，一部分经过BUCK降压电路给WIFI模块供电。样品所用的模块为涂鸦智能TYWE3L WiFi模块,配网时最大电流有450mA,正常工作电流也有200-300mA左右，所以需要采用单独的辅助电源给模块供电。

Buck电路IC 型号不详，丝印印着“BJUAMB”的，知道的朋友可以留言告诉下，看电路是否有抄错。BUCK电路降压后输出4V电压，经过0.7V二极管后，输出3.3V给涂鸦WiFi模块供电。WiFi模块输出为5路的PWM信号。

2.LED灯板部分：如上图通过插针端子母线高压电压给LED供电，WIFI模块输出的PWM信号分别控制由1颗SM2083+2颗SM2123EGL组成的5路LED驱动电路。

上图为SM2083和SM2123的典型应用图，SM2083为单路PWM控制IC，SM2123EGL为两路PWM控制IC。暖光LED由8颗18V 2835串联到SM2083单独控制，冷光LED由8颗18V 2835串联到SM2123EGL其中一路控制， RGB灯珠由8颗3V集成LED串联去到两颗SM2123EGL的进行控制。

3.整体方案讲解: 整个电路核心为WIFI模块输出信号给高压线性IC，从而控制5路LED, 关键点为wifi模块需要一个辅助电源供电，因此有了BUCK电路，有了BUCK电路的高频开关就涉及EMI，就有了前面的LCR滤波电路。此样品的滤波电路算是比较简洁了，就不知道传导辐射是否能通过了，这里就不实测考究了。

智能灯泡中WIFI模块为整个硬件电路的核心，通过WIFI模块，灯泡可以与互联网连接，实现万物共联。如图一，通过WIFI模块把产品，手机，互联网云端三者连接起来，消费者可以通过手机APP进行实时不限距离的对产品进行控制。

如图二，智能灯泡搭配亚马逊智能音箱在全屋智能中的应用原理：亚马逊智能音箱接收到消费者“开灯”语音信息，上传到亚马逊互联网服务器进行语音识别，语义理解。语音信息经过亚马逊服务器识别处理后输出数字信号给模块厂商的云端服务器，模块厂商云端通过数据库的指令识处理后会通过互联网传达执行信号到指定灯泡的WIFI模块上，从而实现语音控制“开灯”功能。

五、测试分析评价：

其实在开始进行联网测试时就发现这款产品应该是比较老的产品了，至少是2019年之前的了，在几年前作为一款支持智能音箱语音控制的智能LED产品，能在智能音箱产品流行阶段成功量产出货，在当时已经是非常了不起的了。若是站在现在的技术方案角度看，主要缺点有如下几点，不得不感叹智能技术的发展速度。

1.WIFI智能模块采用为WIFI单模模块，需要手动选择对应的产品后再一步步连接才能成功联网。不像现在的WIFI-Bluetooth双模产品开机后直接显示出可连接设备，进行连接即可。

2.LED的控制方式：采用PWM控制，5路LED需对应5路PWM信号，并且驱动IC需要3PCS,不但增加了布线难度，也增加了IC成本，目前市面的智能LED产品普遍采用IIC协议+单颗高压线性IC即可实现5路LED的控制。

3.彩光LED：采用0.06W的3V的RGB集成灯珠，8pcs串联起来总电压才24V，而市电120Vac整流后母线电压高达168Vdc, 减去RGB灯珠的24V，其余的144V电压全部加在驱动IC上，导致彩光的光效特别低，驱动IC功耗会很大，温度较高。估计这也是需要采用灌胶工艺的主要原因了。

六、方案改善

针对如上几个缺点进行改善

1.智能模块部分：采用目前流行的WIFI-Bluetooth 双模模块，控制方式仍然为WIFI协议，蓝牙协议充当辅助连接功能，采用手机联网产品时，能通过蓝牙快速的发现显示需要连接的产品，大大方便了消费者产品连接。另外软件部分情景模式丰富了很多，也新增加了音乐律动模式（通过手机采集周围声音变化，LED灯光色彩随声音变化而改变），增加了可玩性。

2.LED封装部分：通用的高压2835点粉RGB灯珠，价格非常便宜，把3V 0.06W集成的RGB封装改为单颗的36V 1W的2835灯珠，RGB各4颗，4x36=144V的LED电压大大提高了发光效率，减少了IC功耗。通过采用高压灯珠，提高效率，温度得到控制后，可直接省去了灌胶的工序及成本。

3.LED驱动IC方面，把WIFI模块的PWM信号改为IIC协议信号，使WIFI智能模块输出IIC协议两路信号控制5路LED。如下图1为SM2135EH的典型应用，类似的驱动IC除SM明微外，BP晶丰明源,KP必易微这些厂商都有类似的，目前也是比较流行的了。若是有能效认证要求的，还可以采用最新一代的智能方案，如图2为采用SSOP10封装BP5768D的典型应用，把电解电容由整流桥后改到IC端口即可实现PF大于0.7，并且符合欧规新ERP要求。通过改用新的LED驱动IC及控制信号，不但大大降低了PCB的布线难度，也减少了IC数量及成本。

总结：作为这几年快速发展的智能照明，目前市面上的智能灯泡大多数采用高压线性驱动方案，相对传统LED驱动电源，线性方案大大节省了成本，缩小了产品体积，除了工作稳定外，还能非常轻松的过EMI，具有非常明显的优势。智能灯泡控制的核心为WIFI模块，如何给模块提供稳定的供电，辅助电源及保护电路的设计非常重要。

球泡灯虽小，涉及的技术面其实还是非常多的，很多项目也没测，例如：温度，波形，浪涌雷击，传导辐射等，有些东西说一天都说不完，有些理论知识这里也只能一笔带过了，如上为个人的一些技术分析和见解，若有哪里分析不对或有不清晰明白的，欢迎大家留言讨论，谢谢！

后续讨论：

使用寿命的指标有吗？
方案改善的成本如何？

1. 使用寿命一般指LED灯珠的理论寿命，只要不选用太差的灯珠，参考目前市面二三四线品牌灯珠的LM80报告，基本上都能满足温度105°下，寿命＞50000H。

2. 改善成本：省去的灌胶成本至少1块钱，改新的小的智能模块成本省约1块钱， IC 三颗改为单颗约省0.6元，新的RGB通用灯珠总成本12x0.06=0.7元，样板的RGB集成灯珠为不知名型号，非主流封装，估计是定制的，成本估计不会低于0.1/颗。总成本至少可以节省2.5元以上。

END

变废为宝第4季