本文介绍了一款基于 Seeed Studio XIAO SAMD21（XIAO M0） 与 WS2812 可编程 RGB LED 的便携式锥形 RGB 氛围灯。系统通过 定制 PCB + IP5306 电源管理 IC + 3D 打印外壳 实现电池供电、5V 升压与 LED 控制，并利用电位器实现灯光色彩（HUE）的连续调节。文章从结构设计、PCB 设计、焊接与组装流程、主控程序到最终光效表现进行完整说明，为基于 XIAO 与 NeoPixel 的 RGB 照明项目提供一个可复用的工程实现方案。
可编程 RGB LED（如 WS2812 NeoPixel）在创客灯光、桌面氛围灯和交互式装置中应用广泛。其优势在于：
单总线级联，硬件连线简单；
支持逐点寻址，可实现丰富灯效；
与 Arduino / XIAO / ESP 系列控制板高度兼容。
本文设计了一款 锥形结构 RGB 氛围灯（CONE LAMP）：
使用 XIAO SAMD21 作为主控；
使用自制 LED 板 + 电源板 PCB；
采用 3.7V 锂电池 + IP5306 升压充电管理；
外壳、灯体与 PCB 支架由 3D 打印 完成；
通过 电位器旋钮调节灯光色调。
整个项目适合入门级创客实践，也可作为电源管理 + 可编程灯效 + 结构设计的综合教学案例。
系统主要由以下几个部分构成：
电源与主控板（Power Board）
IP5306 电源管理 IC（升压 + 充电管理）
XIAO SAMD21 开发板
电位器接口、LED 板接口
DC Barrel Jack 与拨动开关
LED 板（RGB LED Board）
多个 WS2812（NeoPixel）RGB LED
每颗 LED 对应去耦电容
若干 LED 板串联构成一个灯带，统一由单一数字引脚控制
电源部分
3.7V 锂电池（约 2200–2900 mAh）
由 IP5306 升压至 5V，为 XIAO 与 LED 供电
3D 打印结构件
底座（Base）：容纳电池和电源板，集成电位器旋钮与开关、DC 接口
锥形扩散罩（Cone Diffuser）：用于散射 LED 光线
RGB PCB 支架（上、下两件）：支撑 LED PCB 位于锥体内部
Seeed Studio XIAO SAMD21（XIAO M0）
WS2812 / NeoPixel RGB LED（采用环形或自制 LED 板）
IP5306 电源管理 IC
3.7V 锂电池（约 2200–2900 mAh）
电位器（用于调节颜色）
DC Barrel Jack（充电接口）
摇臂开关 / Rocker Switch
1 µF 电容
10 kΩ 电阻
1 µH 电感
母座排针（用于 XIAO 与外部模块连接）
3D 打印部件（底座、锥形罩、LED 支架、旋钮）
锥形灯的结构主要分为两大部分：
底座（Base）
内部容纳电池、Power Board
预留开关、DC 接口、电位器安装孔
上部设有用于固定 LED 支架的安装位
锥形扩散罩（Cone Diffuser）
作为光学扩散件，包裹 LED 区域
通过材质和厚度实现均匀散射效果
此外，设计了：
RGB PCB 支架：由上下两部分组成
上部分用于四面固定 LED PCB
下部分用于与底座连接
电位器旋钮：外部用户交互件
建模软件：Autodesk Fusion 360
打印材料：
白色 PLA：锥形扩散罩、支架等
黄色 PLA：底座部分（视觉区分 + 风格设计）
部分打印参数（示例）：
喷嘴直径：0.6 mm
填充率：20%
层高：0.2 mm
整个系统的 PCB 设计分为两块：
主要功能：
使用 IP5306 将锂电池的 3.7V 升压至稳定的 5V
提供电池充电管理
为 XIAO 与 LED 提供 5V 供电
集成 XIAO M0 板的插座与接口引出
关键设计要点：
IP5306 常用于移动电源类应用，适合此类单电池升压场景；
将 XIAO 的 5V、D0、D1、GND 等引脚通过排针引出，用于连接：
LED PCB（数据、供电、地）
电位器（模拟输入）
板上布置 DC Barrel Jack 与电池连接器（CON2），并通过摇臂开关实现整机电源控制。
LED 板为多块相同的 RGB 单元板，每块板上：
8 颗 WS2812 LED 串联；
每颗 LED 的 VCC–GND 间各自并联一个去耦电容，提高供电稳定性；
整个灯体：
由 4 块 LED 板构成，理论总计 32 颗 LED；
四块板的 DIN → DOUT 串接，构成单总线数据链；
整个链路通过 XIAO 的单一数字引脚驱动。
PCB Layout 同样在 Fusion 360 中构建，再导入 PCB CAD 软件进行轮廓与细节处理，之后提交至工厂打样。
LED 板与电源板通过 Seeed Studio Fusion PCB 服务打样：
白色阻焊层 + 黑色丝印，用于增强视觉效果与可读性；
打样周期较短，成本低，适合作为小批量原型制作与验证；
后续若量产，可进一步使用其 PCBA 服务与商业化支持。
整个硬件装配分为 LED 板装配 与 电源板装配。
使用锡膏点胶针头在各焊盘上逐点涂布锡膏；
使用 ESD 镊子依次贴装 WS2812 LED 与电容；
将 PCB 放置在小型回流热板上，从底部加热至锡膏熔化温度；
冷却后检查焊点质量。
按既定原理图将 LED 板串联连接；
使用跳线将其与 XIAO 开发板连接；
使用 Adafruit_NeoPixel 示例代码 对 LED 进行简单跑灯测试：
引脚：D0
LED 数量：32
将延时由 500 ms 降低到 100 ms 或更小，以减小闪烁感并延长 LED 寿命。
测试示例代码（节选）：
使用锡膏点胶对 IP5306、电容、电阻、电感等焊盘涂覆锡膏；
贴装 IP5306 及其他 SMD 元件；
在小型热板上进行回流焊；
焊接 THT 器件，包括：
XIAO 底座排针
电池连接器
DC Barrel Jack
摇臂开关等
连接锂电池到电源板 CON2 接口；
打开摇臂开关，确认电源板电源指示灯点亮；
测量 IP5306 输出端电压，应稳定在 5V 左右；
将 DC 端口通过改装的 USB–Barrel 线与手机充电器连接，验证电池充电功能。
LED 板串联逻辑：
XIAO → D0 → 第一块 LED 板 DIN
第一块 DOUT → 第二块 DIN
第三块、第四块依次类推
所有 LED 板的 VCC → 电源板 5V，GND → 公共地；
电位器三端：
一端接 5V，一端接 GND，中间滑动端接 XIAO 的模拟输入（A0）；
锂电池、摇臂开关、DC 接口按原理图连至电源板。
最终版本代码实现功能：
使用电位器读数控制 RGB 色调（HUE 映射）；
通过 Adafruit_NeoPixel 库驱动全部 32 颗 LED；
旋钮旋转 → 灯光颜色平滑过渡；
代码如下：
在实际工程中，你可以将 hue 作为 HSV 模型中的色调值，通过自定义函数将其转换为 RGB，实现更自然的全色相过渡。
将已焊接好的 LED PCB 从测试线束中拆下；
使用强力胶（如瞬干胶）将 LED 板固定在支架四侧；
使用 M2 螺丝将支架上部与下部连接，形成整体 LED 支撑结构。
将电源板固定在底座内部的预留支撑柱上；
安装：
摇臂开关
DC Barrel Jack
电位器（并安装 3D 打印旋钮）
使用 M2 螺丝固定电源板与结构件。
使用 M2 螺丝将 LED 支架组件与底座连接；
根据前述接线方案完成 LED 板、电位器、电池与电源板的连线；
将锂电池通过线束连接到电源板 JST 接口，并将电池放入底座电池仓；
合上锥形扩散罩，完成最终装配。
完工后，锥形扩散罩可有效：
吸收与散射 LED 点光源；
在暗光环境下呈现柔和的面光源效果；
结合蓝–紫系色彩，形成舒适的氛围灯光。
为了进一步提升光学表现，可考虑：
使用 半透明 PLA 或 透明树脂（SLA 打印） 制作扩散罩，提高透光率；
在扩散罩内壁增加磨砂或纹理，以改善散射均匀性；
替换为 HSV → RGB 色彩映射，实现完整色相旋转控制；
修改主控代码，使：
旋钮控制某一通道（例如亮度或饱和度）；
或者在旋钮调节基础上叠加随机渐变效果，实现动感灯效。
本文从电源设计、PCB 设计、3D 结构设计、装配流程到固件实现，完整展示了一个基于 Seeed XIAO SAMD21 与 WS2812 RGB LED 的锥形氛围灯实现方案。项目兼具：
结构紧凑：XIAO 体积小，便于嵌入型设计；
供电灵活：单节锂电 + IP5306，集成升压与充电；
灯效可编程：基于 NeoPixel 库，易于扩展灯效；
交互自然：通过电位器实现连续色彩调节；
制造可复用：3D 打印 + 标准化 PCB，适合重复制作与教学。
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