LED灯具创新设计中仿生设计的应用

陈友莲　黄日龙　董俊华

摘 要：近年来，LED技术的发展给灯具设计领域带来了巨大的变化。本文主要分析了LED技术的原理、优点及其应用，并论述了LED灯具创新设计中仿生设计方法的应用。仿生思维是设计师在设计过程中的原创性设计意识，它能扩展设计师的思维，从更多层次深入思考问题，并帮助设计师充分发挥想象力，对灯具设计的产品开发研究有积极作用，它将会为LED灯具创新设计的发展带来生机与活力。

关键词：LED灯具；仿生设计；灯具创新设计

1 LED技术光源概述

1.1 LED技术原理

LED即发光二极管，它是利用半导体PN结构把电能转化成光能的一种固体发光器件。当把正向电压加在发光二极管上时，在PN结附近数微米内，从P区注入N区的空穴和由N区注入P区的电子分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。电子和空穴所处的能量状态跟半导体材料有关，而电子和空穴复合时释放出的能量的多少影响光的波长，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管，在此基础上，可以利用三基色原理，添加荧光粉，发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色等颜色的光。LED作为一种新型的绿色作为固体光源，无论在结构上还是在发光原理上，都与传统的白炽灯有着本质的不同。

1.2 LED光源在照明中的应用及优点

随着LED技术的迅速发展以及技术水平的提高，LED光源在各领域得到广泛应用，其中包括在LCD背光照明、交通灯市场、景观照明市场、汽车、普通照明中的应用。除此之外，在军用照明灯和医用手术灯等特殊领域中也有LED的应用。而LED的优势在很多方面也都逐渐展现出来，使灯具创新设计越来越丰富，而且有了前所未有的突破。目前普通照明光源白炽灯、高压钠灯、荧光灯等一般尺寸较大，发热量高，光色固定，光束分散，这些都影响到灯具尺寸、结构、安装和照明变化等使用条件。而LED则有体积小质量轻、高节能、电压低、色彩丰富、安全性能好、使用寿命长、环保、无红外辐射等优点，更合适照明使用，而且LED的特性都为灯具的创新设计提供了必要的条件，也增加了灯具的多元化和情趣化设计等等。我们会发现LED技术的发展，在照明领域中必然成为不可替代的新型光源，将会给灯具创新设计带来新的变革。

2 LED灯具创新设计中仿生设计的应用

随着人们生活水平的提高，对灯具的要求也越来越高。所以设计师在进行LED灯的创新设计过程中，不再是完成基本的照明功能需求，而应考虑LDE灯具创新设计中的艺术性，使其达到营造氛围，美化环境。近年来，随着仿生设计的发展与应用，其形式和种类也越来越趋向多元化，为现代LED灯具创新设计提供了更广阔的创作空间。

仿生设计是以自然界事物的“形态”、“色彩”、“肌理”、“结构”、“功能”等作为研究对象，并结合仿生学的研究成果，在设计过程中有选择地应用这些特征原理，为创新设计提供新的方法和创意。仿生的内容主要有：形态仿生、色彩仿生、肌理仿生、功能仿生、结构仿生等。LED灯具创新设计中仿生设计方法主要有具象仿生设计和抽象仿生设计两种。

2.1 具象仿生设计

具象仿生设计是借用事物的整体或局部形态，通过模仿、细化、组合等方式应用于LED灯具创新设计中，使灯具设计呈现出栩栩如生的形象特征。这种具象仿生设计方法可以使人产生心理、生理效应和情感呼应，最终实现LED灯具设计的功能和意义。如图1的LED水母吊灯设计，这款来自美国设计师Roxy Towry-Russell的仿生设计灯具，该设计将发光水母逼真地呈现出来，在海水中飘逸的水母，挂在家中作一盏吊灯也不会觉得别扭，几条柔弱的触手，如同细长的光带，随着身体不停弯曲摆动，在寂静的黑夜，室内开着这样一盏吊灯，白色柔和的灯光，营造出一种空灵唯美的意境。该水母吊灯的灯源使用的是LED，节能环保。

2.2 抽象仿生设计

相对于具象仿生设计，在现代LED灯具创新设计中抽象仿生设计方法的使用范围更为广泛，无论是造型的灵活性还是形式的多元化都有着更广阔的发展前景。抽象仿生设计方法在取材上仍然以自然界的各种事物为仿生对象，对其特征进行抽象、提炼、简化，并应用联想、移植、组合等方式进行抽象化处理，然后应用于LED灯具的创新设计中。抽象仿生是对事物的高度的简化与概括，形态上具有丰富的联想性和想象性。如图2的盆栽植物时尚LED灯设计，这款LDE灯具作品将植物盆景抽象化，提炼出简单的形态，以矗立和倒下的形式表示着开与关，并将普通的抽象仿生设计升华到生命与死亡的哲学高度。这样的产品不但满足了基础的照明需求，同时还具备了情感性、哲学性等特点。

图1 LED水母吊灯

图2 盆栽植物时尚LED灯

3 总结

LED灯具创新设计当中，仿生设计理念起着非常重要的作用。通过以自然界物体的事物作为仿生对象，来对LED灯具进行创新设计，从而设计出新的产品形态、结构、功能的产品，给人耳目一新的感觉。自然界物体的形态千姿百态，人造物多种多样，这就给人们设计创新提供了无穷无尽的源泉。仿生设计已经在设计中为广大设计师所熟知，在今后的LED灯具创新设计中，我们应更加努力地去掌握和熟练应用仿物设计的方法，设计出更为新颖和有趣的LED灯具产品。

参考文献：

[1] LED照明设计与应用[M].李农，杨燕，译.科学出版社，2009.

[2] 丁启明，韩春明.产品设计中的仿生设计[J].科技经济市场，2007.

[3] 詹庆旋.照明设计[M].北京：中国出版集团，2012.