林界平

摘要：形態(tài)仿生設計是從自然出發(fā)，以自然界的動植物形態(tài)作為模仿對象，運用創(chuàng)造性思維設計出備受人們青睞和喜愛的LED燈具。本論文主要重點從形態(tài)仿生設計的方法，運用形態(tài)仿生設計方法進行LED燈具項目開發(fā)的案例、形態(tài)仿生設計發(fā)展趨勢等幾大內(nèi)容進行深入研究分析，從而進一步論證形態(tài)仿生在LED燈具設計應用中的重要性。

關鍵詞：形態(tài)仿生 設計方法 LED燈具

引言

如何設計出符合人們情感需求的燈具，燈具設計師該采用何種設計手法去表達情感訴求，這是每位燈具設計師都會碰到的問題，以往僅僅滿足基本照明功能，在造型上單一缺乏變化的燈具已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人們的審美，現(xiàn)在人們購買LED燈具，除了滿足照明功能外，在精神層面上也提出更高的要求，要求燈具設計師在設計的時候要賦予燈具情感元素，這種情感元素就來源于自然界；在工業(yè)設計界被廣泛應用的是仿生設計，仿生設計簡單來說，就是人們運用其觀察、思維和設計的能力，通過對自然界的動植物的模仿，通過創(chuàng)新設計創(chuàng)造出各類具有動植物元素特征的工業(yè)設計產(chǎn)品；主要包括在動植物形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)、肌理、色彩等幾面運用這些元素特征去進行燈具設計；而形態(tài)仿生設計手法在現(xiàn)代LED燈具設計領域應用最廣泛，能夠更好地結(jié)合LED燈具產(chǎn)品特點，創(chuàng)造出形態(tài)豐富多樣，造型生動、富有生機活力且有趣味性的LED燈具產(chǎn)品。

一、形態(tài)仿生在現(xiàn)代LED燈具設計中的設計手法

（一）對自然界動植物形態(tài)特征的研究

自然界的動植物，有著不同的多樣化形態(tài)特征，這些形態(tài)特征的形成是跟動植物長期所生活的環(huán)境、生活的氣候、生活的習性等因素相影響的，我們在進行形態(tài)仿生設計之前，一定要深入細微地去觀察動植物的形態(tài)特征，包括外部形態(tài)特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，這樣才能全面了解這些形態(tài)特征的形成規(guī)律，分析這些形態(tài)特征的特點，提取可模仿的形態(tài)元素合理的應用到燈具設計中去。

通過前期對自然界動植物的形態(tài)特征進行觀察分析后，接下來就是要對這些形態(tài)特征進行提取，這是形態(tài)仿生設計至關重要的步驟。如何提取有模仿價值的形態(tài)特征元素，這是我們要重點研究的內(nèi)容，一般對動植物的形態(tài)特征進行提取時，首先要了解動植物形態(tài)特征屬性，不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征傳遞不同的語義，在進行形態(tài)結(jié)構(gòu)特征提取時，要篩選出能與燈具產(chǎn)品關鍵功能結(jié)構(gòu)特征相匹配的動植物形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合其燈具功能、材料、結(jié)構(gòu)、加工工藝、光源等相關因素考慮這些形態(tài)結(jié)構(gòu)特征是否能合理應用在燈具上，最后提取出識別度高的具有獨特形態(tài)特征的結(jié)構(gòu)。

對動植物形態(tài)特征元素的提取，最常用的設計手法就是簡化。簡化就是要把動植物的形態(tài)特征通過提煉、概括、抽取的手法突出動植物的形態(tài)最本質(zhì)特征，也就是抽離出構(gòu)成動植物形態(tài)特征的結(jié)構(gòu)，包括整體特征和局部特征，主要特征和次要特征兩部分，通過減少動植物形態(tài)結(jié)構(gòu)特征數(shù)量，改變動植物的結(jié)構(gòu)，然后通過對其形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進行條理化、幾何化與秩序化處理，使LED燈具形態(tài)結(jié)構(gòu)更加簡化。

bX-F的這款LED臺燈是作者原創(chuàng)的設計作品，模仿的對象是仙鶴，鶴性情高雅，形態(tài)美麗，素以喙、頸、腿“三長”著稱，直立時可達一米多高，看起來仙風道骨，是吉祥長壽的象征。

該設計簡化了鶴的整體形態(tài)，重點突出了白鶴站立時的神態(tài)，減少了白鶴的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征數(shù)量，形態(tài)特征經(jīng)過幾何化的處理，使其看起來更簡潔優(yōu)美；臺燈主體材料采用黑白PVC，鶴喙底部面板內(nèi)置LED貼片光源，鶴頭部、鶴頸部、鶴軀干、鶴腿部之間裝有可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，用戶可根據(jù)照明的需要調(diào)節(jié)鶴燈高度，使照明范圍達到最佳的效果（如圖1）。

（二）形態(tài)仿生設計中的設計手法

在進行燈具形態(tài)仿生設計時，整體形態(tài)特征概括法是首選的設計手法，整體形態(tài)特征概括法能使形態(tài)整體特征優(yōu)先于形態(tài)局部特征被人們知覺。對自然界動植物整體形態(tài)特征的概括要進行全面深入的觀察，包括了解動植物的生活環(huán)境、生活習性等方面內(nèi)容，然后進行梳理分析、歸納、提煉出最本質(zhì)，具有高識別度的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進行簡化設計。

在進行燈具形態(tài)仿生設計時，除了上面所說到的采用整體形態(tài)特征概括法外，局部形態(tài)特征提煉法也是常用的設計手法，我們對觀察動植物的形態(tài)視角不同，提取形態(tài)的切入點也會不同，應用在燈具產(chǎn)品中的視覺效果、形態(tài)功能特征等也會不同；通過對動植物局部形態(tài)特征進行重點提煉概括，更能突出動植物形態(tài)結(jié)構(gòu)明顯的特征。

自然界動植物形態(tài)特征隱喻設計手法相對于前面提到的整體和局部形態(tài)特征概括法來說，表現(xiàn)的方式比較含蓄，是設計師在對形態(tài)特征進行高度的提取概括后，借鑒仿生動植物形態(tài)特征寓意的同時，結(jié)合LED燈具的照明功能，融入了設計師主觀的理解與感受，創(chuàng)作出一個抽象的形態(tài)，賦予燈具隱喻的寓意，使人們在看到該燈具形態(tài)時，會產(chǎn)生不同的聯(lián)想和感受。

二、LED燈具形態(tài)仿生創(chuàng)新設計案例分析

（一）第一階段：設計研究項目的定位

為了驗證以上所提到的關于形態(tài)仿生設計在LED燈具設計中的可行性應用，下面以筆者原創(chuàng)的LED燈具設計案例來進行分析闡述。

首先是要對所研究的設計項目要有清晰的定位，該設計項目的開發(fā)是專為“2017年廣東（中山）第二屆文化創(chuàng)意設計大獎賽”大賽而開展設計的，大賽是以“文化改變生活，創(chuàng)意引領時尚”為主題，所以接下來整個項目的選題和定位要圍繞“文化”這一關鍵詞去進行研究；

“文化”是一個比較大的概念，如何縮小“文化”研究的方向，切入到一個特定的小范圍去進行研究，這就需要設計師前期去進行大量資料的收集、整理、分析和比較，得出研究的關鍵詞。

筆者通過調(diào)查和自己的生活體驗發(fā)現(xiàn)，廣東靠海，海羊遼闊，海產(chǎn)豐富，廣東人平常比較喜歡吃海鮮，在飲食文化這一領域比較有研究，特別更鐘情于清蒸海鮮，其中就有蒜蓉粉絲蒸扇貝這一道出名菜式，所以筆者把研究對象鎖定在扇貝這一海產(chǎn)雙殼類軟體動物上。

通過對扇貝繼續(xù)深入了解，發(fā)現(xiàn)扇貝不僅肉質(zhì)鮮美，營養(yǎng)豐富，且外形優(yōu)美，上下兩個殼大小幾乎相等且呈扇形狀，有著顏色鮮艷呈輻射狀花紋的扇貝備受人們喜愛；通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場上并沒有太多以扇貝作為仿生對象而設計的創(chuàng)新LED燈具，所以在這一研究領域，在燈具市場上是個創(chuàng)新，所以把這一研項目開發(fā)好具有很大的商業(yè)價值、文化價值和社會價值。

（二）第二階段：設計仿生對象的選取

在把設計研究項目定位明確之后，接下來就是要發(fā)散思維、收集有關扇貝相關聯(lián)的資料，并進行整理分析，明確初步的設計方向。

扇貝的品種很多，世界上出產(chǎn)的扇貝種類有60余種，不同的扇貝種類具有不同的形態(tài)特征，殼面的輻射肋圖案也各不相同，常見養(yǎng)殖的種類有櫛孔扇貝、海灣扇貝和蝦夷扇貝三種。最后項目選定了雙殼表面具有優(yōu)美蝶鉸線的櫛孔扇貝作為燈具形態(tài)仿生對象。

櫛孔扇貝上下殼比較大，一般殼長和殼高分別是74cm和77mm左右，兩殼大小及兩側(cè)均略對稱，兩殼上面生長紋細密，有粗細不等的放射肋，紋理排列有序，圖形優(yōu)美，雙殼表面多呈淺灰白色。

扇貝由于貝殼具有豐富優(yōu)美的肋紋，常被制作成各式各樣的貝雕工藝品，另外扇貝里面藏有珍珠，珍珠光澤迷人，是寶貴財富的象征，所以扇貝在中國的傳統(tǒng)文化里含有財富的寓義，深受人們喜歡；所以在海邊工作或去海邊旅行的人們，都喜歡經(jīng)常收集扇貝工藝品送給親人和朋友作為紀念品。扇貝由于具有美好的形態(tài)和寓義，用形態(tài)仿生的設計手法應用在現(xiàn)代LED燈具領域，將能創(chuàng)造出適應現(xiàn)代生活方式和符合人們審美需求的LED燈具創(chuàng)新產(chǎn)品，具有文化和商業(yè)雙重投資價值。

（三）第三階段：仿生對象的提煉

該項目采用整體形態(tài)和具象仿生設計手法，結(jié)合LED燈具的照明功能，對扇貝的形態(tài)進行提煉簡化，選取了扇貝雙殼作為燈罩的仿生參考對象，保留扇貝雙殼的外形輪廓，加以藝術(shù)加工，使雙殼的外輪廓線弧度更加流暢優(yōu)美，提取簡化殼面的輻射肋并加以重新排列，使輻射肋的間距合適，排列有序，呈由密到疏逐步放射的秩序美圖形。燈罩在材料上選擇半透明的白色亞光亞克力材料，這種材料比較輕盈且透光性比較好；在雙殼燈罩下面與燈具底座的連接處，左右各設計了可自由調(diào)節(jié)開合角度的連接結(jié)構(gòu)，方便人們根據(jù)照明的需要調(diào)節(jié)臺燈照明角度，這與模仿扇貝雙殼能夠自由開合的特性相契合，增加了臺燈與人的互動，使燈具的趣味性更加生動。在光源選擇上采用了最新的具有體積小、節(jié)能、壽命長、高亮度、節(jié)能環(huán)保等特點的圓頭E14型號的LED燈泡，當扇貝雙殼燈罩打開時，燈座中間露出發(fā)光的圓形燈泡，猶如扇貝內(nèi)含的珍珠閃閃發(fā)光，仿生對象與燈具形態(tài)的產(chǎn)品語義相吻合，使人心理產(chǎn)生豐富的聯(lián)想，引起情感的共鳴；運用LED光源，除了節(jié)約能源之外，能使燈具給人們帶來一種不一樣的感受，營造一個溫馨、親和的居家環(huán)境（如圖2）。

（四）第四階段：燈具三維形態(tài)的推敲

燈具設計手繪效果圖出來之后，需要在三維建模軟件Rhinoceros上去推敲形態(tài)，在三維渲染軟件KeyShot上去模擬燈具照明效果。在這一建模的過程中，重點要刻畫左右兩個扇貝形燈罩，扇貝燈罩是整款臺燈最大的亮點，形態(tài)的刻畫是否優(yōu)美直接影響到燈具的最終形態(tài)效果，這就要求設計師要根據(jù)形態(tài)美的設計法則，采用合適的設計手法，不斷地進行推敲和修改，設計出形態(tài)優(yōu)美，比例尺寸大小準確、結(jié)構(gòu)設計合理、符合散熱和人機工程學原理的燈具。

該燈具的整體形態(tài)主要采用對稱與均衡的形態(tài)美法則，左右兩邊的燈罩，形態(tài)大小相同，燈罩打開和閉合時呈現(xiàn)出對稱的形態(tài)美感。燈罩上面凹凸的輻射肋也是呈左右兩邊對稱的形態(tài)，輻射肋由密到疏的漸變發(fā)散給穩(wěn)定對稱的燈具整體形態(tài)帶來動感的活力，起到了形態(tài)視覺的均衡效果。

在燈具的擺放方式上，有立擺和側(cè)擺兩種方式可供人們選擇，人們可以根據(jù)自己不同的照明空間環(huán)境，不同的心情去選擇臺燈不同的擺放方式，使燈具與人、燈具與環(huán)境之間形成一種互動，增加趣味性（如圖3）。

（五）第五階段：燈具實物打樣加工

燈具三維效果模擬出來之后，就要繪制燈具詳細的打樣CAD尺寸圖，包括燈具整體CAD尺寸圖，燈具局部零部件CAD尺寸圖、燈具配件拆裝分解步驟圖、燈具材料采購清單等詳細的安排，這期間涉及到燈具所采用的材料和結(jié)構(gòu)，因為不同的材料和結(jié)構(gòu)決定了不同的加工工藝，同樣的形態(tài)，采用不同的材料，開燈后的光效也不盡相同；扇貝臺燈整個造型模仿扇貝的開合狀態(tài)，所以臺燈取名為“開合之光”，扇貝的形態(tài)是比較復雜的異形，在古鎮(zhèn)燈具配件城是購買不到已經(jīng)做好的扇貝異形亞克力燈罩配件的，所以全新的燈罩造型要找廠家打樣出成品來，這就涉及到開模這一加工環(huán)節(jié)，扇貝燈罩涉及到開模工藝，可以利用注塑機用亞克力材料按照做好的模具注塑出扇貝形燈罩出來，這過程需要設計師與模具工程師不斷地溝通解決燈具打樣開模相關技術(shù)難題及商榷開模具體尺寸。為了方便人們在工作的時候能夠根據(jù)照明的需要調(diào)節(jié)光源的開合角度，燈罩與燈座之間設計有可調(diào)節(jié)開合角度的連接件，這在設計模具的時候也要全面進行考慮。

最后整款臺燈由半透明白色亞克力燈罩，帶液晶顯示時間的LED屏幕的不銹鋼燈座，連接E14燈頭的LED球形光源三大部件組成，適合批量生產(chǎn)。

（六）第六階段：燈具社會價值判斷

該形態(tài)仿生設計燈具的社會價值與經(jīng)濟價值體現(xiàn)在以下三個方面：首先在原創(chuàng)性上，該臺燈通過模仿扇貝這一海產(chǎn)雙殼類軟體動物作為形態(tài)參考對象，并運用設計創(chuàng)造性思維進行提煉簡化設計，結(jié)合現(xiàn)今流行的LED光源技術(shù)進行創(chuàng)新性應用，比較符合LED燈具市場的發(fā)展趨勢；其次在審美性上，該LED燈具采用整體形態(tài)和具象仿生的設計手法，并將具有對稱形態(tài)構(gòu)成美感的扇貝作為燈罩模仿簡化元素，使該臺燈現(xiàn)代簡約，造型新穎，弧線流暢優(yōu)美；再次在功能上，該燈具既有舒適的照明功能，也有自由調(diào)節(jié)燈罩開合角度的結(jié)構(gòu)功能、同時還設置有時間顯示功能、有象征“財富”的產(chǎn)品語義，是一款功能性與趣味性同時兼?zhèn)涞默F(xiàn)代節(jié)能燈具。