高端酒店照明与家居照明智能全景光灯具产品研发路径

张欣

文章通过分析高端酒店和家居空间的灯光环境异同点，对用户在高端酒店和家居空间中不同使用场景中的光需求进行研究，确定了共用产品的技术研发路径，同时结合TRIZ 理论，对现有的灯具结构和组件进行结构创新设计，运用模块化和移轴设计，不仅提高了照明产品的光效和性能，更实现了用户对不同光环境的功能需求，综合了照明设计师、安装工人在研发和安装过程中的需求点，为适用于多空间照明产品的研发提供了新思路。

高端酒店照明；家居照明；智能全景光；TRIZ；灯具创新设计

1.高端酒店照明与家居照明光环境的异同点

高端酒店与家居空间基本都包含客厅、餐厅、卧室、书房和卫生间。但高端酒店具有商业特点，需要给用户带来更好的居住体验，因此和家居空间的功能又有不同。

1.1 高端酒店与家居空间照明的异同点

酒店对于光环境的需求以柔和温馨的光效为主，家居以舒适、轻松、宁静为主。在防眩光、可调光、色彩还原度上，酒店照明要求更高。

在卫生间，家居主要需求是光照均匀、明亮，而酒店更加注重灯光效果对空间氛围的营造。由于卫生间环境多水汽产生，两者对灯具的防护性能都比较注重。

在餐厅，家居大多数是中式，追求明亮、均匀的光环境，对灯具有感应式控制需求。而酒店西餐厅追求温馨而富有情调的整体气氛，照度比家居餐厅低。无论是酒店还是家居，对于餐厅的显色性需求都比较高。

在书房，家居的书房空间比酒店工作区大，对于灯具与灯光的需求更多，酒店工作区供旅客处理应急工作需求。由于同是工作区，故都比较注重显色性，防眩光，避免阴影，不易使人疲劳，而家居对可调光、感应式控制有更多需求。

1.2 酒店照明分级与家居照明分级

酒店照明的一级需求是有角度的重点照明、可任意调节的重点照明和氛围光，主要有嵌入式射灯、格栅射灯、导轨射灯和灯带等。大角度的均匀照明，主要有筒灯等。三级需求主要是为室内提供多层次照明（如地埋灯等）和洗墙、洗壁画等装饰物照明（如洗墙灯等），主要有壁灯、镜前灯、起夜灯、台灯、落地灯等。

家居照明的一级需求是一级需求是大角度的均匀照明，有角度的重点照明、可任意调节的重点照明主要有嵌入式射灯、格栅射灯、导轨射灯和灯带等。二级需求是和氛围光照明，主要有灯带、洗墙等。三级需求主要是为室内提供多层次照明，主要有壁灯、镜前灯、起夜灯、台灯、落地灯等。

2.高端酒店照明与家居照明共用产品的开发方向

2.1 高端酒店光需求及场景定义

首先，为了确定高端酒店的光需求，需要先确定入住高端酒店的典型人群，据此我们提出2 个典型的人物角色：

1、张先生是世界大企业产品研发总监，38 岁，年薪60W+，居住在一线城市，住宅为150m²以上的大平层；平时喜欢健身、看电影、阅读，并且喜欢了解时事政治、关心科技发展、喜欢尝试新事物（如图1）。

图1 张先生的酒店用户旅程图

2、李教授夫妇是大学老师，48 岁，结婚20 年，孩子17 岁在国外，夫妻二人热爱生活，注重健康，生活有情调，女方假期充裕，男方假期相对少（如图2）。

图2 李教授夫妇的酒店用户旅程图

通过绘制典型人物的用户旅程图，可以了解用户在酒店各个空间中的行为，从而推理出用户的具体需求及用户在这个空间对光的需求。以卫生间为例：1、用户通常会在卫生间补妆或整理仪容，这便需要基础照明。2、用户会在化妆镜前化妆，需要看到脸上的细节，这便需要灯光亮度可以调节、防止眩光、灯光具有较高的显色性。3、用户会在马桶上阅读，这便需要重点照明，并且防止眩光。4、淋浴间的灯具需要防水雾。5、夜晚起夜，卫生间需要自动感应的夜灯功能。以此类推，我们可以知道用户在各个空间中的行为及光需求。

在酒店的客房中主要以四种类型为主，小客房面积为40-50m²，中客房面积为50-70m²，大客房面积为70-120m²，套房面积≥120m²。经过对这四种空间在不同模式下的照明设计，“酒店套房≥120m²”（如图3）更能代表高端酒店灯的布光特点，因此选择此户型的灯光设计与高端家居照明布光进行对比。

图3 高端酒店≥120m2 客房套房照明设计图

根据高端酒店各种空间的灯具参数汇总表及灯具数量的统计，射灯筒灯占43%，主要为：嵌入式可调射灯、嵌入式防水射灯、嵌入式筒灯。装饰灯占31%，在酒店光环境下，所用镜前灯吊灯等装饰类灯具的类别主要有：装饰台灯、工作台灯、床头台灯、装饰吊灯、镜前灯、壁灯、落地灯几大类。灯带占26%，主要是厨下灯条、LED 软灯带、灯带、硬灯，为环境提供氛围照明（如图4、5）。

图4 高端酒店≥120m2 客房套房灯具参数

图5 高端酒店≥120m2 客房套房灯具类型及参数汇总

2.2 高端家居光需求及场景定义

首先，为了确定高端家居的光需求，需要先确定居住在高端家居的典型人群，据此我们提出6 个典型的人物角色：学前儿童、男主人、退休老年男性、学生、女主人、退休老年女性，之后对典型人物角色在客厅、饭厅、洗手间、书房等家居空间中的行为进行归纳，从中了解用户在家居各个空间中的行为，并推理出用户的具体需求及用户在这个空间对光的需求。以客厅为例：1、用户在看电视或观影时，多以氛围照明为主，房内用基本照明即可。2、电视发出的光亮度较高，因此周围也需要有一定亮度的氛围照明进行烘托，且环境与电视屏幕的光对比不要太大。3、晚上起夜需要低照度低位的照明环境。4、用户需要放松、自由的氛围环境。结束工作后，回到家中与家人的日常相处中，希望有温馨、温暖的灯光环境，增强亲人间的互动交流。

经过调研，在高端家居中户型主要为大平层或别墅。以200m²的大平层为例，高端家居的智能灯具情景一般包括：会客、休闲、观影、餐饮、烹饪、工作、阅读、洗浴、化妆、起夜、清扫等。根据每个使用场景进行照明设计，最后得到汇总的照明设计图（如图6）。如图7 为高端家居以200m²的大平层所用灯具的相关参数示意图。

图6 高端家居以200m2 的大平层照明设计图

图7 高端家居200m2 的大平层灯具参数

根据高端家居各种空间的灯具参数汇总表及灯具数量的统计，射灯筒灯占55%，装饰灯占29%，灯带占16%。在家居光环境下，所需要的射灯、筒灯类产品（Down light）主要有三种：嵌入式可调射灯、嵌入式防水射灯、嵌入式筒灯。它们的色温均可为3000K-4000K 左右，光通量均可为550lm（部分区域需要通过驱动完成光通量数值可调，如：工作区或阅读区等），显色指数Ra ＞90，功率为7W，射灯的光束角均为24°，嵌入式筒灯的光束角则为40°—60°之间。在家居光环境下，镜前灯、吊灯等装饰类灯具的类别主要有：餐吊灯、大吊灯、落地灯、台灯、镜前灯、壁灯几大类。在家居光环境下，还需用到硬灯带和软灯带两种嵌入式线性光源为环境提供氛围照明（如图8）。

图8 高端家居200m2 的大平层灯具类型及参数汇总

2.3 高端家居和高端酒店照明光需求异同点

高端家居和高端酒店照明在卧室、客厅和洗手间的光需求方面存在很多相同点，在书房、餐厅的光需求，及对智能模式控制方面存在很多不同点（如表1、2）。

表1 高端智能家居模式总结

表2 高端酒店与高端家居照明光需求对比

在高端商业照明和高端家居照明中，主要产品可以分为三类：射灯/筒灯、装饰灯和灯条。射灯/筒灯主要为嵌入式可调射灯，装饰灯主要为餐吊灯、台灯、落地灯和壁灯，灯条为硬灯条、软灯带。虽然产品参数和功率略有差别，但是大致相同。另外，在这两种使用场景中，射灯、筒灯占有的比例最多，分别占55%和43%。对比个性化高端家居照明和高端酒店照明，可以发现其共同点最多的是基础高端照明（筒灯、射灯）（如图9）。

图9 高端商业酒店照明与高端家居照明共同产品研发方向

这个部分是基础照明，在空间中占的比例最大，也有很多交集，在产品开发中有很多共同之处，都是嵌入式可调角度筒射灯，但是也有区别（如图10），主要差异在于光束角大小：由于高端酒店客房空间面积小，讲究控光，常选用小角度的筒/射灯；而高端家居是用户长期居住的，用户需要均匀、敞亮的光环境，强调舒适性，所以会选用大角度的筒/射灯，且使用比例高于高端酒店。

图10 高端商业酒店照明与高端家居筒灯/射灯参数对比汇总

3.高端商业酒店照明与高端家居照明共用产品的研发路径

3.1 二次反射内嵌射灯开发路径

随着产业的升级，人们对产品的功能及使用体验的要求越来越高，照明设计师对灯具的光斑及光效要求也越来越高。如何基于智能控制系统和光学系统设计得到精准控光、提高光效，为用户提供均匀、舒适的光环境，是灯具研发过程中努力的目标。功能性灯具不仅要考虑终端消费者的使用体验，更要考虑安装过程中工人的安装体验，照明设计师的调光体验（如图11）。

图11 用户需求

从安装工人角度考虑，在不同的装修风格和装修环境中，天花板的材质存在不同，有不锈钢板、石膏板、木工板、防火板等。由于材质的不同，天花板的厚度也有很大的差异。因此在安装灯具时，安装工人要考虑内嵌灯具的弹片或弹簧能否适应不同的天花板厚度，同时考虑灯具在拆下来维修或更换过程中不会对天花板造成破坏。目前市面上的二次反射内嵌天花板射灯都有预装环的设计，灯体可以很容易地从天花板上拆下来。因此设计时要考虑如何拆卸带有弹片的面环，可以不伤天花板。

从照明设计师角度考虑，常规25°—30°的调节角度已经不能满足他们的要求，他们希望灯具调节角度更大，能够达到40°。而且很多灯具由于自身重力，即使调节到合适角度，时间久了灯具的角度也会产生变化。因此在调节角度后，需要灯具角度固定不能松动，光斑过渡均匀。

从终端消费者角度考虑，目前市面上同类产品普遍存在眩光现象。长时间在眩光环境下，人们的视觉效率会显著下降，不但引起视觉疲劳，整个神经中枢系统和机体活动也会受到抑制。成年人表现为心烦气躁；学生表现为反应迟钝，注意力易受干扰，学习效率低，加深近视。因此终端消费者更重视防眩光，见光不见灯，保障视觉的舒适性，并且调节照射角度比较便利，适用更多的照明需求。

在产品的研发过程中，我们要从安装工人、照明设计师和终端消费者三个角度去考虑。在经过充分的用户研究与产品体验后，我们可以基于现有的灯具结构和组件进行创新。

内嵌射灯的组件主要有：弹片、预装环、弹片、二次反射罩、套环、透镜、光源、光源支架、散热器、螺栓、前环组成（如图12）。

图12 二次反射内嵌等组件

安装扣的主要作用是保证射灯安装进天花板后不掉落，因此其对灯具的安装和保护天花板至关重要。现有的安装扣主要有弹片式、弹夹式（弹簧式）、手柄式、飞机片式、蝴蝶片等（如图13）。弹片式利用弹片本身的弹性卡入天花板，相对弹力较大，比较稳固，但是包装比较麻烦。弹夹式（弹簧式）适合小规格产品，安装和拆卸都比较简单，基本不伤手，对天花板的破坏也比较小,但是承重比较小，一般适合于塑料筒射灯或功率较小的筒射灯。飞机片式弹性较大，适合大规格产品，且稳定性较好，但是拆卸很难，很容易刮伤天花板。在安装好灯具以后，维护很困难。螺杆式需要用螺丝刀才能安装，比较麻烦，适合大规格产品。综合以上安装扣的优缺点，在设计灯具时，安装扣的设计需要满足方便安装和拆卸，并且能适应不同的天花板厚度，无论是大规格还是小规格产品都可以使用。

图13 安装扣的分类

二次反射内嵌灯另一个难点是灯具的结构设计影响了光斑。当射灯斜照时，射灯需要垂直旋转一定的角度，而光源和旋转轴不在一个点，旋转后光源和二次反射杯会不在一个轴心，从而阻挡掉一部分光斑（如图14）。这不但会影响光斑效果，更会降低光效。为了改善这些问题，需要一些特殊结构的设计解决偏心的问题，因此笔者用TRIZ 的方法来解决这个问题。

图14 二次反射内嵌射灯直照和斜照

行业内常见的解决方案是将二次反射罩做成沙面或加磨砂片，使光斑模糊来降低副光斑中的缺陷。但是这样会造成光效更低，并没有从根本上解决光斑和光效的问题。因此，如何在改变二次反射内嵌灯具转动方向后，光效仍不会降低的问题是需要解决和研究的（如图15）。如图16 是二次反射内嵌灯功能模型，二次反射罩产生了有害作用。

图15 当前系统技术矛盾

图16 二次反射内嵌灯功能模型

应用标准解方法求解，二次反射罩和光线构成有害物质场模型（如图17），可考虑应用第1、2 级标准解，采用No.9 标准解：切断有害作用。在系统中引入两个透镜——使光源中的光通过折射形成不同的角度，去掉二次反射罩，此时二次反射罩就不能产生有害作用，因此构想出解决方案一（如图18）。

图17 物质场模型

图18 方案一

当改变二次反射内嵌灯具转动方向后，二次反射罩的相对角度也会发生变化，产生有用作用反射的杂光，但是也会产生有害作用反射的主光，在产生副光斑的同时也会降低光效。因此可以尝试引入X 原色，在二次反射罩（相对）转动角度时，既能反射杂光，又能保证不会影响主光出光。最终理想解IFR 的描述是：X 元素可以消除有害作用（二次反射罩反射主光斑，降低光效），并在调节光引擎角度时，完成系统主要功能（光线射出灯体），而不增加系统的复杂程度，还不产生任何有害作用。因此不能引入新的物质和场，必须应用已有的物质场资源，用如图19中识别的所有SFR逐个替换X元素。

图19 物质场资源（SFR）分析

据此，可以应用物质场资源（SFR）改变光线照射角度（螺栓的固定位置），增加一个螺栓的固定位置，垂直向下照时用一个转动位置孔，旋转角度后用另一个转动位置孔。这样再转动时可以改变原有光线的照射角度，同一个产品结构上设计不同安装位或可动式调位结构达到功能。光源+透镜+散热体偏离孔中心4-6mm，而旋转轴中心位置不变，因此构想出解决方案二（如图20）。

图20 解决方案二

另外，可以应用物质场资源（SFR）改变光线照射角度（螺栓的固定位置），增加一个螺栓的固定位置，垂直向下照时用一个转动位置孔。旋转角度时，转轴在一个弧形轨道上运动，这样光引擎的中心和二次反射罩的中心更接近或中和，此时通过二次反射罩的光线更多，光效更高。垂直方向旋转时，旋转轴位置移动，使旋转轴中心尽量保持对准开孔中心。光源+透镜+散热体偏离孔中心4-6mm，而旋转轴中心位置不变，因此构想出解决方案三（如图21）。

图21 解决方案三

除此之外，将螺栓的固定位置往左移动，偏离中心，这样再转动时可以改变原有光线的照射角度，使其旋转后的中心接近二次反射罩中心。光源+透镜+散热体旋转后，中心和二次反射罩中心重合，因此构想出解决方案四（如图22）。

图22 解决方案四

3.2 二次反射内嵌射灯外观风格分析

由于LED 灯具发热量大，为了降低灯珠的温度，需要大面积的散热器设计帮助散热。但是散热器作为灯体的一部分，它的设计不仅具有功能的作用，也有视觉的作用和体验。传统的放射形散热器设计采用锻压工艺，表面处理为喷粉。造型单一，表面也比较粗糙，已经不能适应高端灯具的需求。刀片式散热器的设计风格，具有很强的工业感，硬朗，代表品牌有德国ERCO 等。随着极简主义的流行，散热器的设计也追求极简。一般从侧面看是一个干净的面，表面处理采用喷油，代表品牌有VF、巴赫等。还有些设计品牌为了凸显自己的品牌特点，设计异性的散热器外观，代表品牌有Ario（艾罗）和欧普等。每种风格的散热器都有自己的特点，品牌可以根据自己的品牌定位设定自己的风格（如图23）。

图23 散热器类型

3.3 二次反射内嵌灯应用场景分析

家居侘寂风格的流行，去除主灯，通过光线在室内的多次折射，形成更接近于室外的自然光线，为居住者带来更舒适的体验感。“侘寂风”利用无主灯设计、隐藏式光源、局部重点照明来营造出错落的光影，给人以原始神秘的视觉冲击。隐藏式光源能打造柔和自然的光线，光线迂回婉转地洒落下来，烘托出舒缓静谧的氛围。见光不见灯的巧妙设计，营造出室内一种舒适、自在的内敛气质。

无论是酒店设计还是家居设计，目前都崇尚现代简约（极简）风格的元素符号，简单的几何廓形、线条，颜色以黑，白，灰及木色颜色为主。因此在照明设计中，更追求见光不见灯，灯具设计往小型化 、和建筑融合的方向发展（如图24）。

图24 极简风灯光设计

3.4 二次反射内嵌射灯最终设计呈现

为了解决多种环境的光照需求，这款产品采用了模块化设计，共有φ95、φ75、φ55、φ45、φ35、φ25一系列标准安装规格（如图25）。同一开孔规格可搭配不同功率的散热模块，亦可与其他直照或斜照的组件相互搭配以实现不同的光照需求，极大程度上帮助用户根据自身的不同需求，自由选择多种产品配置（开孔规格、直照、斜照、功率等）。光学片、蜂窝网、护眼滤片等多种光学配件可以互换（如图26），只为让用户的视觉更加舒适。同时，这款产品采用了三种截光角度（如图27），用户可以根据自己的使用场景进行调节。对于安装工人，模块化设计提升了施工效率，便于在安装现场快速调整。

图25 多种开孔和面环

图26 多种光学配件可互换

图27 三种不同的截光角设计

本设计采用了创新的移轴设计（如图28），新型齿轮平移结构，大幅缩小斜照时的光束偏移。当产品旋转到30°时，最大偏移仅5.2mm，如此便可始终保持光束中心不偏移，最大限度地降低光损耗，保证高效、均匀出光，光斑质量优秀。除此之外，在不增加产品体积情况下，光通量提升约30%。

图28 创新移轴设计

为满足用户持久的功能需求，这款二次反射内嵌灯采用光色稳定、使用安全的LED 光源，光斑过渡均匀，没有杂光，为用户营造了一个柔和温馨的环境氛围（如图29）。灯体采用优质铝材，进行高精度CNC 加工，表面采用特殊的双层处理，更好防护产品。同时产品零件的可互换性，使产品的库存管理及维护更高效。

图29 光斑效果

4.结语

本研究通过对比高端酒店与家居空间在照明需求上的特点，和在智能系统上的模式应用，发现酒店与家居照明产品在卧室、客厅、洗手间、书房、餐厅空间中存在共同之处，也有很多的不同点。为了验证酒店与家居环境各个空间下用户用光需求的异同点，笔者构建了在高端酒店与高端家居环境中居住的典型用户画像，利用用户旅程图与对应空间下使用的灯具类型与参数信息，明确了高端酒店照明与家居照明共用产品在卧室、客厅、洗手间、书房、餐厅空间中光需求及智能控制的开发方向。

在研究基础上，笔者设计了一款既适用于高端酒店照明，又适用于高端家居照明的二次反射内嵌射灯，该产品从安装工人、照明设计师、终端消费者三方用户的角度进行考虑，结合TRIZ 理论中标准解、最终理想解、物质场资源的设计方法，采用模块化和创新的移轴设计，运用新型齿轮平移结构，大幅缩小斜照时的光束偏移，提供了一个光斑过渡均匀、没有杂光的良好基础照明环境，解决了终端消费者对于多种环境的光照需求，为其营造了一个温馨舒适的氛围，促进用户健康用眼的同时还起到节能作用。对于安装工人，二次反射内嵌射灯更方便拆卸和更换灯具配件，提高工作效率。这款产品也满足了照明设计师对灯具调节顺滑、大角度、不松动的需求。