綠色設計理念下榫卯結構燈具的設計創新

中山職業技術學院 王煉 王文彬

1 綠色設計理念概述

隨著全球范圍內資源和能源的日漸匱乏，以及環境污染問題的日趨嚴重，節能、環保的綠色設計已成為工業產品設計制造的必然要求[1]。綠色設計理念，又稱生態設計、環境設計等，主要指在進行產品設計時應綜合、立體地協調人、自然、社會的關系，從質量、功能、使用周期等方面就產品的細節進行充分思考，并就相關因素進行深入研究，從而實現在制作和使用各個環節的環保[2]。

2 榫卯結構概述

中國榫卯文化源遠流長，榫卯結構在中國傳統的建筑及家具領域應用得十分廣泛。如今，我們再提榫卯，它已不再是單純的結構形式、連接部件，其已經被賦予了時代的標簽，代表了中國傳統木作手工藝的千年傳承與設計精華[3]。

榫（sǔn）：通常竹、木、石制材質器物，呈現出“凸”形態，連接兩個或兩個以上部分，剡木入竅，稱為“榫頭”。卯（mǎo）：是方便榫頭嵌入的孔眼，保證榫頭得以結合的“凹”形態，榫與卯相互嵌入，由不同方向嵌接并相互咬合形成榫卯組合，從而達成一種微妙且復雜的平衡，不需要任何的鐵釘和膠水固定。研究后發現，流傳至今的榫卯結構龐大而復雜。

3 榫卯結構燈具的設計現狀

現在市場中的榫卯結構燈具同質化嚴重，經常利用原有的榫卯結構做簡單的造型，設計者沒有提取元素或是只從材料、光源、功能等方面進行再設計，原創性欠缺，導致產品缺乏市場競爭力。燈具制造商生產的產品，大多數均來自市場銷售量較高、制作成本較低的成品燈具。這類燈具好模仿，沒有研發和制作難度，最大程度地減少了企業研發費用，造成市場榫卯結構燈具美感缺失、形式化較重的現象。

4 綠色設計理念下榫卯結構燈具的設計創新思路

綠色設計理念實踐，主要是從產品的壽命即整個生命周期，著重考慮產品的環境屬性中可拆卸性、可回收性、可利用性、可維護性等，并將其作為設計目標，保證產品應有的功能、質量、生命周期等要求。力求產品在材料、功能、質量等物理性能不變的前提下，對人們生活的環境污染降到最小[4]。設計者可選擇具有中國傳統文化精髓的榫卯作為設計點，將綠色設計理念與燈具相結合，分別從材料、結構、技術和功能4個方面進行創新：

4.1 材料創新

根據燈具市場分析發現，在銷售中百分之九十以上是榫卯燈具產品，為實木直接拼接后直接加上光源，完成簡單的燈具設計。如果沿用這樣的設計思維，直接照搬傳統榫卯結構，很難取得較大突破，可以嘗試與現代材料相結合的方式作為創新點，材料部分使用實木，需要根據創意本身與其他材料進行搭配。如圖1這款燈具產品，利用傳統榫卯結構進行燈光效果的改良，直接借鑒工程燈常用的柵格結構，防止燈光直接照射到地面，同時減弱燈光對眼睛的照射，丟棄將傳統結構單獨做造型而不考慮光效的老舊設計方法，將現代材料與傳統木材混搭，再融入造型簡單的亞克力燈罩當中，兼具美感與環保性。

圖 2 拱模型包裝設計

4.2 結構創新

中國傳統的榫卯有很多種經典的結構，如直榫、燕尾榫、楔釘榫、抱肩榫、銀錠榫、粽角榫等達到上百種樣式[5]。對榫卯結構研究后，設計者需要打破固有設計模式，嘗試元素提取與再設計。可借鑒家具設計中經常使用的扁平化概念。扁平化概念適合快速拆卸與安裝產品，有效利用空間，最大程度地減小損耗，同時可以標準化大規模生產，且使用者能參與互動（安裝）。設計者試圖將扁平化設計思維加入榫卯結構燈具設計理念當中，減少燈具的生產與組裝、包裝材料、空間等方面的浪費，符合綠色設計理念的要求。產品佛光寺斗拱模型包裝設計，如圖2所示，就是在包裝盒內將榫卯結構拆分成多個小型組件，所有零部件都平鋪在盒子當中，極大地節省了空間，使用時取出即可進行產品安裝。

4.3 技術創新

傳統燈具的光源以白織燈泡為主，但是它需要安裝空間，燈具的造型受到很大的局限，不利于多元化的造型設計。然而科技進步帶來光源技術的更新，采用LED作為光源成為了現代主流趨勢，它具有體積小、節能、壽命長、效能高、原料污染小等特點，在極小的空間內放置LED燈珠或LED燈帶也能保證足夠的照度，為燈具造型設計減少了障礙。LED燈“解鎖”，借鑒了傳統榫卯水平構件與垂直構件相互結合再設計，如圖3所示。單從外觀整體造型中來分析，屬于中規中矩創新度不高的類型，但從光效上來看確實有一定的參考價值。這款燈具將LED燈珠作為光源，然后與磨砂的樹脂材料相結合，燈光透過樹脂發出，顯現出一種朦朧光感，整體別有一番意境，將傳統與科技融為一體，凸顯了燈具的光效與材質相結合的美感。

圖3 燈具“解鎖”

4.4 功能創新

隨著燈具產品設計的進步，以往的大多數燈具只以照明功能或單一光效改良設計為主，而現在已經滿足不了大部分消費者的需求。燈具設計必須從多功能、便捷性等方面進行考量，再結合色彩、紋樣等進行綜合性整合設計。如冬奧斗拱香插夜燈，設計者在特定的榫卯結構元素中，基于傳統進行了革新，如圖4所示。選取經典的斗拱結構，提取并運用到符合現代審美的燈具產品中，其設計的靈感來源于傳統斗拱的外形特征，將其外觀直接運用在底座設計當中，然后將LED燈珠放置在底座下方，通過透明的亞克力發光，具有氣氛燈具的作用。頂端為兩個圓桶造型做鏤空紋飾設計，它結合了傳統的香插功能，既能燃放熏香又利用了鏤空紋樣，讓熏香的煙霧從有傳統紋樣的縫隙中散發出來。這款燈具屬于創新復合型功能型產品，集聚美觀性與實用性為一體。

圖4 斗拱香插夜燈

5 綠色設計理念下榫卯結構燈具的設計創新實踐

5.1 設計調研

設計者從綠色設計理念下的榫卯燈具設計問卷開始，設定好相關的調研時間、調研目的、調研方式、問卷分析等具體細節問題后發放問卷，經過215份真實有效的數據資料分析，明確消費者喜好及需求，如表1所示。總結出有用的數據，提取關聯詞語。如造型主題為大自然，造型風格為簡潔大方、光效方面為可調節與多種光效相結合，色彩則以暖色系為主。有了這些關聯詞和數據的支撐，設計者就不會按照自己的偏好或想象進行天馬行空的設計，浪費過多的時間和精力。而是會在設計的前期，就利用明確數據與關聯詞，了解和提煉有用的相關信息，在此基礎上再以發散思維展開設計，這樣設計的產品不會偏離消費者的審美及要求，為后面的設計打下了良好的設計基礎。

表1 問卷調研總結

5.2 設計理念

確定設計大方向后，按照綠色設計理念下的榫卯燈具主題進行設計。在前期的榫卯結構研究中，發現榫卯結構多達數百種，結構均有自身的特點與文化內涵，造型更是豐富多彩。為了融入既定的燈具設計范圍，如何找到簡結且符合一定主題的榫卯結構成為難點。基于對傳統結構的繼承與發揚，同時減少重新設計結構的時間，設計者選用了榫卯結構中成熟且經典的樣式代表斜肩榫。一般的榫與卯相接大多數為90°直角，而斜肩榫的卯眼與榫肩均非直角連接構成，接口并不垂直，表面轉斜肩連接形成大于90°，斜肩榫結構形式在榫卯特殊結構中有明顯的特征。所以在眾多的備選方案中，選擇了斜肩榫作為這款燈具設計元素的結構來源，既符合主題又具有一定的美感，如圖5所示。

5.3 設計思路

5.3.1 結構設計

確定主題與結構后，開始燈具方案的構思。先從綠色設計理念下的榫卯燈具設計問卷中整理好的關聯詞出發。如大自然這一詞語，在互聯網上選取了數百張圖片，但范圍較廣導致無法快速找到創新點，思考許久無法確定具體的素材，后來縮小了關鍵詞查找范圍，將元素定位樹木，符合表現大自然的主題元素。然而樹木品種繁多、形態大小各異、簡潔的表現復雜的物體，又成為另一個難點，再次回到調研數據后，關鍵詞中有簡潔這一詞語，即刻提醒了設計者需要將復雜的樹木形象進行簡化。最終，以點線面設計方法當中線的構成法，將樹當作一個整體，再將復雜的葉子和樹干形態以線條的形式做簡化，初步的造型意向就在設計者的努力下完成了效果圖的繪制工作。

5.3.2 材料搭配

燈具材料搭配的首要原則為符合用電安全。然而現在全球氣候變暖，也需要盡量運用可再生、可循環、使用周期較長的材料進行設計。而傳統的木材雖然可再生，但是生長周期較長，設計時應盡量采取搭配或減少材料的設計方法。此款燈具選用鋁合金，其重量輕、散熱好、價格實惠、工藝成熟，又屬于可回收類型的材料，設計者希望貫徹綠色設計理念的理念，減少耗材的同時綠色環保，最終選擇了較輕的鋁合金材質與木頭混搭進行拼接創新。為了保證燈具的平衡性，主體支架選用木材，分支為鋁合金。木頭材質使用時間長會有輕微變形，需要將榫肩部分大小進行微調，鋁合金的卯眼保持不變，防止因外在環境變化燈具脫落的風險，這樣的設計方案既能保持結構的牢固性，又保證材料不會受到變形而影響產品的正常使用，耐用性很高。

5.3.3 燈光搭配

燈具作為照明產品，燈光最為重要。需要根據中國照明行業標準，對不同空間的照度標準值理性分析后，再根據科學的參數進行設計。這款吊燈屬于客廳燈，標準照度標準值為100lx。選用了LED光源，因為其環保耐用、工藝成熟、價格低廉，非常適合燈具使用。設計者通過運用燈罩大小，區分光照的強弱，把大功率的主光源放在大燈罩內，其余小功率輔光源則放在小燈罩內，外觀直接判斷燈光的強弱，十分便利。為了滿足消費者可調節與多種光效結合等一些系列需求，燈具頂部安裝燈光冷暖調節智能系統，可進行個性化的設置，提供了多種光效的可能性，迎合大眾對不同光線的需求。

5.4 設計呈現

產品三維模型制作需要根據前期手繪效果圖進行模型的建立，屬于手繪稿的美化與規范化過程，符合大規模生產的需求。該項目選用了工業設計行業中Pro/E軟件，它是目前最全面、集成最緊密的產品開發軟件，包括了工業設計和機械設計等方面的多項功能，可以做到功能仿真、制造、產品數據管理等，同時非常適合燈具模型制作。使用產品三維模型制作可以最大程度地還原設計者的想法，并實現360°全方位的產品展示，有利于在生產之前看到產品的最終效果，對產品的修改與樣板的制作起到重要的作用。模型制作完成后，還需要對產品進行渲染，在渲染的過程中，針對燈具的材質、顏色、光線、肌理等需要非常細致地調整，讓產品呈現出三維效果，如圖6所示。

圖6 產品效果圖

隨著市場上人們對物質文化的要求逐年上升，單一的色彩設計已滿足不了當今的消費者，產品色彩朝著多元化設計的方向發展。配色以暖色系為主，最終在30個配色方案中，選擇出3款作為展示最終效果，如圖7所示。木紋加乳白色搭配清新自然，符合消費者的喜好，木紋屬于自然主題，適合大眾喜好；果綠色加暖白色屬于用色較為大膽的配色，適合對燈具又有一定個性需求的消費者，整體既有色彩感又具有美觀性；大理石紋加深灰色，效果高檔大氣有獨特的材質美，適合追求質感的消費者。雖然燈桿有多色搭配，色彩均屬于較為低調色彩的搭配。為加強燈具的現代感，燈罩選用金色，銀色的金屬電鍍工藝效果，打破燈具支架過于素雅的感覺，應盡量接近消費者的意向。

圖7 產品換色方案

6 結語

2021年全國“兩會”上，“碳達峰、碳中和”首次被寫入政府工作報告，快速成為熱議的話題。報告中指出中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，實現“碳達峰、碳中和”刻不容緩。因此，這次燈具設計源于榫卯文化與綠色設計理念的結合，具有創新性與實用性，符合國家政策，值得大力推廣關于傳統文化與產品的結合設計的相關產品。文章展現了整個燈具的完成的設計過程，方案以消費者需求為主要考慮范圍，從各個方面將綠色設計理念融入榫卯結構當中，深入研究并發掘榫卯結構文化內涵，讓傳統工藝在現代設計中得到更好的傳承和發展。