2.2　灯具设计的原则

2.2.1　节能环保

研究资料表明，由于LED是冷光源，半导体照明对环境没有任何污染，与白炽灯、荧光灯相比，LED的节电效率可以达到90%以上。在同样亮度下，耗电量仅为普通白炽灯的1/10，荧光灯管的1/2。如果用LED取代目前传统照明的50%，每年我国节省的电量就相当于一个三峡电站发电量的总和，其节能效益十分可观。

今天我们更多地强调环境的可持续性，在如何保持舒适生活的同时，使用更少的资源来维护我们的环境。一个超级可爱的小机器人，取名为‘U2Mi2’[you too，me too]，意思是让我们携起手来，共同迎接对环境更为友好的LED灯泡，如图2-1所示。

2.2.2　健康安全

LED是一种绿色光源。LED灯直流驱动，没有频闪；没有红外和紫外的成分，没有辐射污染，显色性高并且具有很强的发光方向性；调光性能好，色温变化时不会产生视觉误差；冷光源的发热量低，可以安全触摸。这些都是白炽灯和荧光灯达不到的。它既能提供令人舒适的光照空间，又能很好地满足人的生理健康需求，是能够保护视力并且环保的健康光源。

由于目前单只LED灯的功率较小，光亮度较低，不宜单独使用，而将多个LED灯组装在一起设计成为实用的LED照明灯具则具有广阔的应用前景。灯具设计师可根据照明对象和光通量的需求，决定灯具光学系统的形状、LED灯的数目和功率的大小；也可以将若干个LED发光管组合设计成点光源、环形光源或面光源的“二次光源”，根据组合成的“二次光源”来设计灯具。

但LED灯也有其缺陷，如LED灯中包含有锑、砷、铬、铅以及其他多种元素。其中，部分LED灯的有毒元素含量已经超过了监管部门制定的标准。实际上，处理LED灯中的有毒元素较麻烦，如果使用普通填埋的办法处理将会污染土壤和地下水。而如果LED灯破碎，还可能会对直接接触的人体健康造成损害。

另外，LED灯由于单个发光面比较窄，通常大规模集成在印制电路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量的积累，有时会击穿印制电路板。所以LED灯的散热一定要好，否则很可能导致LED灯很快损坏。

还需注意的是，LED灯具因为尺寸关系，巨大功率产生的高温常常集中在一个很小的区域范围中，如果设计上面又不具备如传统高温灯具一样具有保护人体避免烫伤的设计，那造成意外伤害的机会就会大增。此外，高强度的光挤到了比传统光源更小的一个光点上，光线可以造成的视觉伤害可能已经不亚于激光了，所以在LED灯具的设计上，还存在着许多需要注意的事项。

目前LED照明产业界一味追求高的亮度，常常忽略掉照明灯具应该追求的是感觉好的光、能让人真正使用的光。根据LED技术的优势，找出让用户满意的激发点，才能让尚未进入普及阶段的LED灯具被消费者接受，从而加快LED灯的市场拓展步伐。

2.2.3　艺术趣味

人们在满足物质生活需要的同时，对美、对艺术也有着非常强烈的追求，对灯具的要求也自然不仅仅局限于使用，还追求着造型的美观，在宾馆酒店、广告、橱窗、舞厅、餐厅等场所，以烘托氛围为主的照明系统称为装饰与艺术照明（简称装饰照明），不同功能的LED光源可以组合成彩绚丽的灯光幻影。这种“多色彩、多亮点、多图案”的变化，体现了LED光源的特点。

过去的灯具在人们生活中扮演单纯照明的角色，如今市场上兴起的各种各样个性化的灯具更强调装饰性和美学效果。艺术型灯具在场所布置、艺术鉴赏、个性化私人空间的装饰都能发挥出很大的用处，其作用早已不局限在照明上了。甚至，可以将盆栽等景观艺术与LED灯具相结合，不仅节省了空间，更增加了美感。

光色是构成视觉美学的基本要素，是美化居室的重要手段。光源的选用直接影响灯光的艺术效果，LED在光色展示灯具艺术化上显示了无与伦比的优势；目前彩色LED产品已覆盖了整个可见光谱范围，且单色性好，色彩纯度高，红、绿、黄LED的组合使色彩及灰度（1670万色）的选择具有较大的灵活性。灯具是发光的雕塑，由材料、结构、形态和肌理构造的灯具物质形式也是展示艺术的重要手段。

LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并能任意混合，即可产生256×256×256=16777216种颜色，形成不同光色的组合，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

LED技术使居室灯具将科学性和艺术性更好地有机结合，打破了传统灯具的边边框框，超越了固有的所谓灯具形态的观念，灯具设计在视觉与形态的艺术创意表现上，需要以全新的角度去认识、理解和表达光的主题。灯具设计师可以更灵活地利用光学技术中明与暗的搭配、光与色的结合，材质、结构设计的优势，提高设计自由度来弱化灯具的照明功能，让灯具成为一种视觉艺术，创造舒适优美的灯光艺术效果。例如半透明合成材料和铝制成的类似于蜡烛的LED灯，可随意搁置在地上、墙角或桌上，构思简约而轻松，形态传达的视觉感受和光的体验，让灯具变成充满情趣与生机的生命体，如图2-2和图2-3所示。

2.2.4　人性和谐

毋庸置疑，光和人的关系是一个永恒的话题，“人们看到了灯，我看见了光”，正是这句经典的话语改变了无数设计师对灯的认识。灯具的最高境界是“无影灯”，也是人性化照明的最高体现，房间里没有任何常见灯具的踪迹，让人们可以感受到光亮却找不到光源，体现了把光和人类生活完美结合的人性化设计。

LED灯具体积小，重量轻，可选用不同光色的LED组合成照度柔和的各种模块，任意安装在居室中，居室照明灯具的光源可以来源于地面、墙面、窗台、家具、饰物等。因此，未来的居室照明将不再局限于单个灯具，而将由单个灯具照明转化为无照明器具感的整体照明效果的无影灯。不同的光色和亮度对人的生理和心理能产生不同的影响，人们在很多情况下并不需要很亮的白光，可能黄光或其他颜色的光更适合生理和心理的需要。三基色LED可以实现亮度、灰度、颜色的连续变换和选择，使得照明从普遍意义上的白光扩展为多种颜色的光。

因此，人们可以根据整体照明需要（如颜色、温度、亮度和方向等）来设定照明效果，实现人性化的智能控制，营造不同的室内照明效果。即使居室中只有LED发光天花板和发光墙面，人们也可以根据各自的要求、场景情况，以及对环境和生活的不同理解，在不同的空间和时间选择并控制光的亮度、灰度以及颜色的变化，模拟出各种光环境来引导、改善情绪，体现更人性化的照明环境（图2-4和图2-5）。

2.2.5　科技时尚

科技性是灯具新产品开发设计中，最有创意、最富生命力、最能吸引用户的内质。如果能同时对本国古代灯具的技术特征进行提取再升华，则可以形成独特的科技文化性象征。在灯具设计中，可以应用多种多样的科技性象征，包括照明技术、材料技术和控制技术等。

LED的多色性以及快速反应的特性，使其控制性能远优于其他光源。所以可根据照明控制需求及传统光源的性能限制两者间的差距，以LED设计出别的光源达不到，但可以满足大家希望拥有控制性能的灯具。例如可变色温、可调光、根据情境自动反应的智慧灯具。另外对于喜欢把玩各种高科技产品的年轻人，提供可自由控制与设定的LED灯具。对于不那么痴迷于高科技的人，也可以设计出能用一个手指简单搞定的灯具。需要以光来营造不同情境气氛，调整情绪的人，也可以通过良好设计的LED灯具达到想要的效果。以前需要各种配件、复杂控制电路的特效专业灯具，现在都可以缩减转化成为一般家用、商用灯具。这些本来属于专业领域的眩目功能，在消费决策者选择是否购买时，产品本身更高的价值可以帮助其做决定。

如图2-6所示，该花瓣吊灯是由3位挪威设计师（Marianne Varmo，Heidi Buene和Audun Kollstad）一起设计的，当吊灯关闭时，就像一个花苞，而当吊灯打开时，会像花儿一样绽放。更为有趣的是，晚上睡觉时，这个吊灯会慢慢自动关闭。