智能家居系統構建實例之燈光系統

本文為《智能家居系統構建實例》系列文章的第一篇——智能燈光系統。

燈光系統應該說是智能家居系統裡面必不可少又用起來特別爽的系統了。一套設計合理的智能燈光系統，不僅科技感爆棚，實用性也極強，所以此系列文章從燈光系統說起。

首先，說智能燈光系統之前，要普及一些關於家庭燈光的基礎知識。

基礎知識

1、家庭燈光的供電

家庭燈光的供電應該是最為簡單的電路了，火線通過牆壁開關然後通往燈具，燈具另一端接零線，如下圖。

2、照明燈光分類

家居常用的燈光，大概可以分為三類：

白熾燈：就是靠鎢絲髮光的燈，愛迪生髮明的那種，一般發出暖黃色光，色溫低；發熱嚴重，所以發光效率低，同等亮度功率比日光燈、LED等都要大很多，已經基本淘汰。之所以說基本淘汰，就是一般不用，偶爾也會用來烘托氛圍，雖然費電，但是比蠟燭強很多，而且有一種復古的感覺，當然，現在有很多做成白熾燈樣式的LED燈，看著好像也有燈絲，但是仔細一看，燈絲很粗，其實那時LED發光材料，不是普通白熾燈。當然，並不是說白熾燈一無是處，它調光方便，可以改變電壓、電流或者串接電阻都可以調節亮度，非常方便。

熒光燈（日光燈、節能燈）：這種燈具靠的是紫外線照射熒光劑發出熒光，當然，也可以使用不同的熒光劑來發出不同顏色的光。相比白熾燈，熒光燈光線顯色性更強，發光效率更高，燈具發光面積也大，照明效果更好。壞處在於其結構也更複雜，需要鎮流器，且不能簡單的通過調節電壓活著串接電阻的方式調節亮度。

LED燈：LED是發光二極體，靠的是半導體材料發光，當然可以發出各種不同顏色的光，其發光效率非常高，且體積小巧（大燈一般採用多個LED燈珠構成），可以做成各種不同的樣式，非常靈活方便。壞處在於目前國內對LED照明的標準並不夠明確，市場上有很多低端產品照明效果差，光譜不均勻，長時間使用對眼睛甚至會有所損傷。同時LED一般為恆流驅動，需要專門的驅動器，有專用的調光電路，不能單純的通過改變電壓或者串接電阻的方式調光。

三種燈具各具特色，一個家庭中很可能會用到一種或者多種。

3、牆壁開關

目前絕大部門民用的牆壁開關，都是接在火線上，這樣在關閉燈光的時候火線斷開，然後除了開關到電源的部分之外的其他部門，包括燈泡的火線和零線都是不帶電的，如此安全性比較高。所以，幾乎所有的家用牆壁開關的暗盒裡都只有火線沒有零線。

4、智能燈

這裡所說的智能燈指的是本身具有智能功能的燈具，也就是可以通過WiFi、藍牙、遙控器等方式可以控制的燈具，這種燈具可以用來組成智能燈光系統，但是智能燈光系統並不一定需要智能燈。大部分情況下，智能牆壁開關組件配合普通燈具也可以實現智能燈光系統，並且成本普遍要更低。

當然，智能燈也有智能燈的優勢，比如有的智能燈可以調節不同的亮度和色彩，可以實現不同的色調和色溫，這是傳統燈光所不具備的。

有了以上的基礎知識，就可以來說一下如何具體的改造方法了。

五種改造方法

1、單火線智能牆壁開關

這種開關可以直接替換現有的牆壁開關，用起來肯定是最方便的，但是受限於它的原理（我在之前很多文章中說過，這種開關在關閉時實際上是高阻狀態，有一個很小的電流通過，從而讓開關本身獲得電源，所以其開通和關斷並不是和繼電器或者機械開關一樣完全接通和斷開），控制的燈具功率一般在5W~200W（因產品的不同而不同），再大的話會導致發熱嚴重，而小於5W會導致燈具閃爍。

2、零火線智能牆壁開關

這種開關通過繼電器控制，所以可以完全開通和斷開，從而可以控制0W~1000W的幾乎所有燈具，穩定性肯定是最好的，價格也比單火線開關更便宜。但是問題在於此種牆壁開關需要零線才能工作，也就是在暗盒中必須有零線，而普通的家裝暗盒一般是不留零線的，所以只能用在裝修時預留了零線的牆壁開關中，對於有條件的用戶，我是非常建議採用這種方式的。

3、智能燈泡

智能燈泡就比較容易理解了，就是燈具本身具備智能控制的功能，只要閉合燈具開關，燈具自身就可以通過APP或者遙控器控制了，優勢是對牆壁開關就沒要求的；而劣勢在於這樣的話牆壁開關的控制作用就不太容易發揮了，因為如果牆壁開關關閉了，相當於這個燈具就只能再通過牆壁開關打開而無法使用APP或者遙控器打開。同時，這種燈具的價格是相對比較高的，所以對於全屋智能燈光的話，這種方式並不是很理想。

4、控制盒

控制盒本質上就是一個智能插座，通過繼電器打開和關斷，成本也很低，每一路燈光至需要幾十元就可以搞定，但是問題和智能燈類似，就是無法再使用牆壁開關方便的控制燈具了，所以除非沒有其他辦法，我也不推薦這種方式。

5、學習燈光遙控器

這種方式適合本來家中燈光就具備射頻遙控（燈具一般都使用射頻遙控）功能的，只需要配合智能射頻遙控組件，讓這個組件學習燈具的遙控器就可以實現控制了，成本肯定是最低的，用起來也方便，當然，問題在於無法實時反饋狀態，也就是說你發送了開燈的遙控信號，但是無法確定燈是否已經打開。

理論差不多了，下面來重點：智能燈光系統設計實例

戶型實例

我們先來看下戶型圖，這是一套建築面積110平米的普通多層住宅，兩室兩廳，主要燈光系統的布置如下。

燈光系統分析：

這是一種比較保守的燈光結構，普通家庭的常見燈光布置，結構相對比較簡單，也比較典型，所以我選擇此戶型作為例子。為了配合燈光系統的控制，每個房間和區域增加了亮度和人體感測器，入戶門安裝門磁。燈光的自動控制主要依靠環境亮度和人體感測器來確定是否打開燈光，以上燈光系統採用零火線智能牆壁開關。具體每個房間的設置在設計要點中詳細解釋。

實現功能：

1、場景功能：根據情況自動開啟/關閉部分燈光、打開/關閉所有燈光等。

2、環境光線昏暗的情況下，回家自動開燈。

3、衛生間在昏暗情況下有人自動開燈，起夜情況下開燈帶，無人自動關燈。

4、廚房、陽台在昏暗情況下有人自動開燈，人離開自動關燈。

5、主卧次卧等各個區域在夜間檢測到有人移動自動開啟部分照明。

6、客廳和餐廳根據光線亮度和活動自動開啟和關閉照明。

設計要點：

1、廚房的燈光只要檢測到有人活動並且光線暗即可開啟，人在廚房裡一般是一直活動的，所以人體紅外感測器的超時時間不需要太長，一般設置為2～5分鐘沒有人體活動即可關閉燈光。陽台情況和廚房類似。

2、衛生間的燈光一般分成兩種情況，正常情況下檢測到光線暗且有人，則打開吸頂燈和燈帶，對於晚上入睡後的起夜，一般不開吸頂燈，因為太亮的光線非常刺眼，所以可以將自動方式設置為22:00——6:00時間段，客廳光線黑暗、主卧光線黑暗且檢測到有人時打開燈帶提供夜間照明，無人3～5分鐘後自動關閉照明。

3、回家自動開燈的設置並不難，但是有點意外：門磁檢測到門打開，門口玄關處人體紅外感測器無人，光線暗，則開啟客廳燈光。之所以如此設置是為了防止在離家時自動開啟燈光，離家和回家的最明顯區別就是開門的時候是否能探測到有人移動，如果是回家，則是在無人移動的情況下門打開，而出門則是有人移動的情況下門打開。

4、主卧和次卧的人體紅外感測器建議安裝在比較低的位置，如此當人入睡後不會觸發人體感應，而起夜時候則會觸發，同時可以點亮床下燈帶進行照明。一般不建議直接點亮吸頂燈，因為夜間突然打開吸頂燈會過於刺眼。

5、對於夜間23:00—次日6:00，建議所有感測器設置為只觸發少量射燈或者燈帶提供微弱的照明。

6、客廳和餐廳燈光比較多，但是控制方式並不複雜。檢測到有人活動且光線昏暗可以自動打開燈光，但是無人關閉燈光的延時要盡量時間比較長，因為人可能會在客廳坐著看電視長時間沒有大幅度的移動，導致人體感測器無法探測到有人，所以這個延時一般要在10分鐘以上。除此之外，還可以根據環境亮度的不同搭配不同的燈光方案，這一個與個人習慣有關，只需要根據各自習慣設置即可。

7、場景功能根據個人的需求隨機搭配即可，難度比較小，這裡就不多說了。

8、如果有條件，可以在靠近室外的區域設置一個亮度感測器來感受環境亮度，這樣可以根據外界亮度來自動調節室內燈關的開啟數量，實現更為準確的亮度控制。

成本核算：

一位智能牆壁開關：主卧1個，次卧1個，廚房1個，餐廳1個。

兩位智能牆壁開關：客廳2個，餐廳1個，陽台1個，洗手間1個。

亮度和紅外人體感測器：每個房間區域一個，共8個。

門磁：1個。

網關：1個（或2個）。

成本核算：一位智能牆壁開關取120元每個，兩位智能牆壁開關取140元每個，亮度和紅外人體感測器取60元每個，門磁50元每個，網關200元。

總成本為：

4*120+5*140＋8*60＋50＋200=1910元

總結

本文介紹了智能照明系統的基本結構和改造的基本辦法，並以一個相對常見的戶型和燈光結構設計了智能照明系統，同時對具體功能設置進行了舉例，最後核算了整套系統的成本。

可以看出，其實打造一套一百平米左右戶型的全屋智能燈光的成本是非常之低的，設置也非常簡單，而帶來的舒適性將會非常大，所以建議朋友們可以從智能燈光系統開始折騰，感受智能家居的魅力。

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之前在知乎開了Live《智能家居輕鬆入門》，很多聽過的朋友表示受益匪淺，信息量很大，同時也希望能夠以簡單的實例來說一下智能家居的構建方法，所以才有了這一系列教程《智能家居系統構建實例》，此篇為系列的第一篇。此系列文章預計需要6～8篇，包括：網路篇、影音篇、安防篇等等，近期會陸續推出，敬請期待。

本系列文章第二篇已經發表：xinhe sun：智能家居系統構建實例之影音系統

受某出版社邀請，準備出版一本智能家居搭建的書——《智能家居輕鬆入門》，此部分內容也會收入本書，目前正在籌備書稿，希望各位多提寶貴意見建議，如此可以讓本書更有針對性。

實例教程難度肯定會較低，但是舉例子就像講故事，並不能面面俱到，所以，如果你想深入全面的了解智能家居，還是希望能認真聽一下《智能家居輕鬆入門》。