要有光！点亮你的乐高套装！新手照明DIY入门及街景灯光改装教学
乐高模型的发光照明改装一直是moc爱好者之间交流的热门话题，在今天这篇文章里，我们将介绍如何以不同方式来点亮你的套装，并会结合各种模型情况给你一些提示建议。
如果你想点亮自己的乐高套装甚至是moc模型，那能用到的方式其实是多种多样的，从电子套件中的标准LED与简单开关，到专门制作的电路板，再到通过微型电脑甚至是自编程应用来控制发光。取决于你的经验、储备的知识和手上的设备，这些实现方式难度各不相同。为了让所有的读者有机会自己建造一些灯光效果，文中专门介绍了一些适合初学者们的方法，而另一些则更适合有基础及经验的爱好者们。为了尽可能地保持文章的可读性和趣味性，内容主要是关于如何实现，较少的涉及到技术知识。
乐高与LED，两个平行世界？
很多人可能不会想到乐高与市面上的电子元件是兼容匹配的，这两者并不是处于平行世界，而是有着一些相似之处可以利用，避免让你用胶水甚至钻孔（想想就可怕...）的方式在砖块上安放LED灯。直径5mm的LED与乐高螺柱大小差不多，而3mm的LED则与“开口螺柱”（带孔的螺柱）的内径大小相当。这便提供了各种可能性，我们可以将小灯放置在砖块中，从而尽可能地隐藏在建筑物中。
乐高积木与3mm（左）和5mmLED（右）的组合
除了“通孔”（通过砖块的自带孔位安装）技术外，我们还将在今后的文章中介绍“表面元件”（用于在模型表面安装的部件）技术，由于其极小的体型设计，在乐高模型中提供了许多新的可能性。
“要有光”——初学者的简单照明
首先让我们从最简单的方法开始，来为套装或你自己的模型加上灯光。原则上，你只需要三样东西：所需颜色的LED，合适的电阻和一个合适的电源。最简单的解决方案是使用家里常用的电池。如果是9V方块大电池，可以用一个简单的电池扣（夹）将这些电池集成到自己的电路中，如果是AA（五号）电池，可以用一个小的电池盒（这些X宝上或者五金店都有卖的，很便宜）。
一旦你决定好了用哪种颜色的发光二极管，那接下来设计合适的串联电阻是必不可少的！这时你就会想，我要怎么做？每个发光二极管都有一定的使用要求，即额定电流和电压，在这个范围内它才可以发挥应有的作用。这些数值可以从LED的参数中获得，不过大多数情况下你都可以从发光二极管名称或商品描述中得知（比如类似：20mA 2.25V 5mm LED红光发光二极管）。由于LED的内部电阻很低，所以当施加所需电压时，会有比允许值高得多的电流流过，这将会直接烧掉发光二极管。因此，要使用一个串联电阻将电流和电压限制在所允许的范围上。要计算一个LED所需的串联电阻，从电源电压中减去LED所需的电压，然后将结果除以指定的电流（基础物理知识啊，同学们！小学生读者们除外...）。公式如下：
R = (UV – ULED) / ILED
如果你拿着上面提到的那个2.25V的LED，用三节AA电池来进行操作（串联：3 x 1.5 V = 4.5 V），你得到的电阻数值为112.5欧姆。你不会在每一次计算后都找到一个正好是这个值的组件，这也很正常，最安全的做法是选择比这值稍高一些的电阻，所以在这个例子中，你可以选择使用120欧姆的电阻。
许多网站也可以通过输入电源和LED电压值以及所需电流来帮助完成这一步的设计（你可以去搜搜“LED电阻计算器”）。当然，你也可以把几个（不同颜色）的LED并联起来，每个都有自己合适的串联电阻。
用树莓派（Raspberry Pi）控制LED
小巧而功能强大的卡片式电脑“树莓派”（Raspberry Pi ）多年来在业余爱好者中非常受欢迎。你们中的一些人可能已经在家里有一台了，而且在学校或大学的项目中也经常会使用到这种微型计算机。因此，我们用树莓派来进行我们的第一个灯光项目。
如果你只想点亮你的模型（即只是控制灯光的“开”或“关”），那你当然可以像上面提到的只使用电池盒来供电，这比使用树莓派既简单又便宜。然而，随着我们的深入，我将展示一些带变化的灯光（闪烁等）的例子，我们就需要一种简单而灵活的方式来控制它们。不过在第一个项目中也可以用任何电源来实现，因为在这里树莓派只作为一个恒定的电源使用。
如果你对这个设备没有任何使用经验，你可以通过在网上搜索”树莓派设置“这样的关键词来找到快速帮助，或者通过商家的入门学习文档，让你熟悉起来（未来酷玩潮也会持续更新相关的基础知识）。一旦操作系统被成功安装，图形用户界面被激活，该设备就可以近似普通计算机一样操作（尽管是以Linux作为操作系统）。然而，与PC不同的是，树莓派有着所谓的GPIO引脚，GPIO（General Purpose I/O Ports）意思为通用输入/输出端口。因此，这些也可以用来控制连接到它们的LED。
树莓派的GPIO引脚
正如一开始提到的，这里的重点应该是照明与乐高模型的结合，所以下面将只讨论与实施有关的技术细节。更深入的基础知识，你可以在网上找到。
第一个项目
我们的第一个项目是街景建筑的照明，这样选择有两个好处。首先，街景建筑内部通常有足够的空间来容纳即便是5mm这样的“大”LED，并能更好地将其隐藏起来；其次，街景房间里的灯通常只需要“开”的状态。
作为测试对象，我选择了街景系列中的乐高10264街角汽车维修站，并在每层楼上配备了相应颜色的LED。
乐高10264街角汽车维修站带LED版
上面两层生活空间被照成黄色以提供舒适的居住氛围，而底层的加油站和维修车间的内部则发出白色的光芒，以还原店内霓虹灯的效果。如果你使用树莓派供电，你所需要做的就是直接通过5V输出给LED供电。这样一来，当电路板被打开时，房子里的灯就会一直亮着。这里的电源也可以用其它任何方案来实现。然而，由于第一个项目也是后面更复杂照明的基础，我们还将沿着这个方向逐步学习如何使用树莓派。
为了将电源分配给所有的LED，可以从树莓派上接出一个包括所需串联电阻的面包板分配器，然后从该面包板上为所有LED灯提供电源线（网上应该有卖带面包板及类似功能的LED套件的，还可用于树莓派）。树莓派不能随意提供电力数值，GPIO输出可以提供最大50mA的电流，但5V引脚的功能要更强大一些，可以提供树莓派的USB输入电流（约1A），当然要减去电路板上其它负载的消耗。但由于目前没有连接其它负载，我们可以很轻松地使用六个LED来照亮角落车库（约120mA），而不会超载。这样我们可以为每层楼配备两盏灯，并相应地将电线剪成所需长度即可。
注意：连接到5V引脚的电缆决不能接触到电路板上的任何其它引脚或导电区域，否则在最糟糕的情况下，树莓派可能会损坏！
街角汽车维修站照明电路配置
一旦LED被连接成所需的颜色和合适的电缆长度，就必须将电缆巧妙地铺设在建筑物内。灯光应该要足够均匀和强烈地照亮所有房间，而且从外面看还尽可能不被发现。
街角汽车维修站在底层有一个后门，我用这扇门把树莓派的两个电路设施放到大楼里。就在进门的后面，放置着面包板。这是用乐高积木最省空间的方式固定的，如此在楼上铺设电缆时就不会意外地拖动。
街角汽车维修站的底层电路板安装
街景建筑的楼梯是铺设通往高层的电缆的好地方。为了使电缆不那么容易通过窗户被看到，如果可能的话，它们被放在地板上并沿着墙壁铺设。使用你自己收藏的乐高积木，你可以在这里建立非常简单的支架，把电缆固定在你想要的地方。
用乐高积木做的“束线器”
为了给所有房间都能提供均匀照射到的灯光，我把LED主要放在建筑物的窗户之间。同样，可以用普通的砖块将LED灯固定在所需的位置上。
改装的LED灯座
街角汽车维修站-底层走线
街角汽车维修站-二楼走线
街角汽车维修站-三楼走线
在安装LED时，我总是从底部往上走，因为一旦电缆穿过楼梯间到了地板上，地板就不太容易拆除了。当所有的电缆就位，所有的LED被放置和连接，所有的地板被重新组装起来之后，你就可以在Octane加油站那里欣赏这令人惊叹的美妙夜间街景了。
交通信号灯
为了给模型增加一点活力，还可以在照明中加入频率变化。在适当编程的帮助下，可以实现不同状态的某些灯光序列。一个很好的例子就是交通灯电路，它将依次显示“红”-“红黄”-“绿”-“黄”的状态。
要控制单个LED，可以使用树莓派的GPIO引脚。具体的功能可以在树莓派上的程序帮助下实现，当然也有多种实现形式。在下面的例子中，我们使用了Python编程语言。要编写一个Python程序，可以用IDE（集成开发环境）自带工具“Thonny”。如果该程序没有默认安装在你的系统上，可以在网上先搜索到安装教程。
由于三个LED（红、黄、绿）中的每一个都只需要少量的电流，它们可以通过适当的串联电阻直接串联到树莓派的GPIO引脚上。LED的阴极（“负极”）都连接到GPIO条的一个“地线”上（是否连接到同一个或三个不同的地线在这里并不重要）。LED的连接方式或多或少可以自由选择。除了1号和2号引脚外，所有标记为GPIO的引脚都可以使用（关于各个引脚的功能概述可以在树莓派的说明手册中找到）。如果硬件的线路搞定了，你就可以开始编程了。如果你想快速开始一个案例，你可以从上面的GIF图片中演示的交通灯电路开始。公众号后台回复“交通灯电路”可获得py程序源文件。
在初始化所使用的三个GPIO引脚后，程序进入一个无限循环，以定时的方式在一个交通灯的四个状态中循环。一旦到了终点，循环就会重新开始，直到程序的执行被用户中止。
篝火
变化的灯光已经使一个场景更加生动，但更丰富的变化，比如慢慢变亮或变暗的灯光，就使模型真正地活了起来。作为一个演示案例，我选择了篝火，因为它可以被整合到所有时代的场景中。
为了点燃篝火，我把两个LED，一个红色，一个黄色，从底部放入1×2透明砖块中。这些砖块通过透明红色和黄色的1×2板连接到“海滩”，如下图所示。在这个结构下面，还有一些空间用来放置LED针脚和与之相连的电缆。
可以将LED安装在篝火之下