彩灯可重复利用设计研究

冯晓青 张玲玉 刘梦琪

RESEARCH ON THE REUSABLE DESIGN OF COLORED LIGHTS

摘要：探索彩灯可重复利用的设计方法，解决彩灯产品一次性消费、制作成本高等问题。选取自贡彩灯为研究对象，基于模块化设计理论和方法，探索彩灯骨架模块化空间搭建的可行性和合理性。重点研究彩灯骨架模块的划分方法和方便拆装的结构，并通过设计实践完成模块化彩灯灯组的设计。灯组骨架模块化方便拆装和可重复利用，在循环经济背景下可实现彩灯的可持续发展，同时也可为彩灯设计提供一种创新的思路。

关键词：模块化 重复利用 彩灯设计 自贡彩灯 乐高积木

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（ 2020） 12-0008-03

引言

彩燈，又称花灯，是具有观赏价值或装饰性的灯具艺术，不仅体现了地方人民精神文化与独特的审美特征，更是人们对美好生活向往的一种载体[1]。自贡彩灯的制灯技艺与新材料、新技术碰撞融合在一起，让灯会内容不断丰富，逐渐成为自贡支柱产业，为地方旅游业带来了巨大的商业价值。但彩灯产品的一次性消费现状与同质化竞争使灯会遭遇发展瓶颈，制作精良且花费颇高的彩灯由于自然、人为等因素损耗，经过展览后难以保存，重复利用价值低，造成资源浪费。

目前，关于彩灯的研究侧重于彩灯文化传承和行业发展，如张贻俐[2]对彩灯文化的发展进程进行了阐述，分析了彩灯文化的传承策略;楚晓杏[3]提出佛山彩灯设计需要紧跟时代发展，在不偏离核心技艺的前提下与现代灯具结合，才能满足多元化的消费需求;李娟等[4]通过APP的形式将秦淮彩灯制作技艺呈现给用户，以软件平台为媒介来传承彩灯文化;蒋才坤[5]阐述了自贡彩灯产业的艺术特色和发展过程，对未来的发展路径提出相关建议;李珣等[6]基于游客感知理论提出苏州灯彩可以从造型功能等方面进行开发改进，从而促进灯彩行业的传承和发展。大部分都是针对灯会目前存在的问题，提出促进彩灯产业持续发展的策略和建议，具有一定的理论意义和指导意义，但并没有从根本上去思考和解决现代彩灯绿色发展的问题。

由于彩灯制作工艺的特殊性，针对彩灯重复利用的研究较少，如潘雨龙[7]以自贡彩灯的多次利用为出发点探讨了自贡彩灯循环模式，提出彩灯行业需要形成完善的管理系统，进行标准工业化发展;甘其英[8]根据自贡彩灯存在的问题提出引入标准体系进行实施，从根本上破除彩灯行业发展瓶颈。主要针对自贡彩灯产业发展问题，提出了自贡彩灯标准化的思想，没有从彩灯设计上对自贡彩灯的重复利用进行进一步探讨，如何突破彩灯一次性消费局面成为当前彩灯行业的重要任务。

一、自贡彩灯的设计现状

（一）自贡彩灯概况：自贡彩灯历史悠久，发展至今，自贡人民积极探寻着彩灯的传承与创新方向，其独特的艺术魅力，使自贡彩灯极具代表性。自1964年举办首次自贡灯会以来，自贡本地已经举办了不同主题的7届迎春灯会和26届国际恐龙灯会，1990年于新加坡开始了首次国外展出，由此获得“天下第一灯”的美誉，深受国内外游客的喜爰[9]。自贡彩灯作为一种情感归属，承载着游客对于历史的记忆，于2008年被列入第二批国家级非物质文化遗产名录。对民俗的认同，会形成一种内在的文化凝聚力，自贡灯会也是如此，文化凝聚力将彩灯企业聚集起来，形成彩灯的区域品牌和产业链，促进了自贡彩灯艺术不断向前发展。

（二）自贡彩灯现状：自贡彩灯的不同之处在于，其他地区彩灯的展现形式以传统的观赏花灯为主，而自贡彩灯了解到游客的观赏需求引入了现代科技，以丰富的制灯材料展现了一定动态效果的彩灯，具有鲜明的时代印痕。在文化旅游需求快速增长的时代背景下，自贡灯会的彩灯方略在“形、色、声、光、动”的基础上加入“高、大、新、奇、特”，以规模庞大、精致华美的画卷为主要特色，运用新光源和新技术来营造灯会的空间层次。但近几年可以看出，自贡灯会主要以高大的灯组来产生视觉震撼，考虑到安全性，导致彩灯的展现形式多是静态效果，容易让游客产生视觉疲劳，失去了自贡的创新特色。

自贡彩灯作为节庆文化的附属品，依赖于制灯艺人的传统手工制作，属于人工成本高于材料成本产品，具有一次性创造、一次性消耗的特点。彩灯在一段时间展出后，除少部分中小型灯组能够二次利用外，其他灯组都面临被当作废品拆除的结局。灯会结束后，彩灯拆除、废料运输、场地清理都需要花费大量的人力和物力，不仅消耗了高额成本还浪费了材料资源。为了打破困局解决彩灯展出时间短和循环利用的问题，自贡彩灯行业主要通过两个方面来解决。第一个方面是灯组价值扩大化，将第26届自贡国际恐龙灯会改在中华彩灯大世界，采取彩灯与旅游景点相结合的方式，让彩灯展出时间延长，并在灯会结束后通过将灯组进行拍卖的方式，让灯组在其他地方继续发光发亮，发挥灯组的再利用价值。第二个方面是对彩灯材料多样性和环保性的挖掘，主要以废旧材料和可再生材料为特色，如光盘、餐具、丝瓜布、竹材等，对材料选择具有一定的独到之处。

解决自贡彩灯一次性消费问题，需要在不影响彩灯艺术效果的情况下考虑彩灯组装或拆卸的合理性。从彩灯制作入手，对彩灯骨架进行优化规范设计，通过模块化设计思想将骨架分解简化为可重组的模块，从而满足彩灯制作、部件运输、彩灯使用、日常维修到再利用的循环过程。

二、基于模块化思想的彩灯设计研究

（一）模块化设计概述：模块化的思想起源于二十世纪初，一经提出，迅速运用于建筑工业、机械制造、产品设计等行业并取得良好成效。国内外学者从不同领域对模块化进行了研究，可以将模块化阐述为：模块化是一种思维方式，是以产品或系统为对象，以功能结构为基础来建立模块，这些模块可通过不同的组合方式形成不同的产品或系统。模块化设计是在产品设计中引入模块化思想的设计方法，在一定范围内对产品进行功能结构分析，划分并设计出具有功能性的系列模块，之后将不同的模块进行选择组合形成新的产品，以满足市场的不同需求[10]。模块化设计的目的是效益，被划分出来的模块具有功能性、独立性、通用互换性、组合性、标准化的特征，方便系统组合、拆卸、维修、回收再利用，降低产品制造成本，为标准化批量生产开辟了道路[11]。

（二）乐高模块化设计思想：乐高积木就是典型的模块化设计产品，其搭建的核心是像素化设计，能够轻松实现二维到三维的转变。这种点到面再到体的过程与现代艺术设计基础的三大构成一平面、色彩及立体一致，以不变的常规颗粒和特殊颗粒来塑造无穷的造型，在建筑工业、雕塑艺术等空间搭建方面具有优势。

1.乐高积木的结构特点。绝大多数乐高积木都由顶部凸粒和内部空心管槽构成。凸粒用于计算乐高颗粒的长度及宽度，空心管槽是与凸粒配合连接的另一半结构[12]，例如乐高积木2×4颗粒是2个凸粒宽和4个凸粒长，内部含有3个空心管槽，如图l。乐高积木的顶部凸粒比空心管槽和侧壁之间的空间稍微大一些，将不同积木模块挤压装配在一起时，由于ABS塑料材质具有弹性，所以空心管槽和侧壁能够牢牢挤住凸粒，保证积木颗粒之间的可靠连接，如图2。这种凸面与凹面的关系类似于榫卯结构，在不使用其他扣件的情况下，利用干涉配合原理将两个积木模块基于摩擦力而紧密连接。

2.乐高积木的颗粒特点。乐高积木由常规颗粒和特殊颗粒组成，具有兼容性与多变性的特点。常规颗粒是乐高积木搭建中最基础的模块，包括砖型颗粒和板型颗粒。砖型颗粒类似于建筑工业的砖，是使用频率最高的核心模块，板型颗粒只有砖型颗粒高度的l/3，主要用于调整高度、建筑支撑。特殊颗粒是外形独特或凸粒位置不同寻常的模块，包括拱形颗粒、瓦片颗粒、斜面颗粒和装饰原件等。在常规颗粒的基础上搭配多样化的特殊颗粒，可以表现出各类空间艺术的风格，增加空间搭建的真实性。乐高模型通过各个模块间的多种连接方式组装而成，依托于用户丰富的想象力和动手能力，让相同数量及样式的积木能变化出多种造型，且具有不同的表现力，这就是模块化设计的特点。

3.乐高积木的搭建方式。积木的基本搭建方式有3种，分别是完全重叠、部分重叠及阶梯搭建。完全重叠并不常见，由于这种搭建方式的模型具有不牢固性，所以多用于美观需要。部分重叠是使用最多的搭建方式，颗粒彼此之间的作用力最强，类似于建筑工业中的砌墙，这种互锁的方式能够保证模型的牢固性。阶梯搭建就是将上层颗粒的边进行缩进，做成阶梯的形式，多用于缺少特殊颗粒的造型搭建[13]。

由于每一块积木颗粒都具有超强的兼容性，就可将模块化的颗粒以不同的拼装方式组合形成千变万化的模型，产生无限的可能性。在外观形态上，足够多的乐高积木可以拼装成球形及曲线形物体，在结构设计中还能模拟承重、稳定性等方面的问题，能够很大程度上表现空间模型的真实性。目前的乐高积木应用方向主要为建筑设计表达、物体模拟及视觉设计表现，如图3，用户可以在基础搭建方式上探索不同的结构形式，充分体现了乐高积木的灵活性，这就是乐高积木搭建的优势所在。

综上所述，乐高积木不管是作为结构使用还是装饰使用，其高度的模拟性在空间塑造上都表现出了极大的潜力。乐高积木的兼容性与多变性很大程度上体现了模块化的重复利用性，在玩法多样的基础上有效地控制了成本，有助于资源的合理利用，对打破彩灯一次性消费局面具有借鉴意义。自贡彩灯的造型是丰富多变的，而乐高积木作为拼接组装玩具，具有强大的造型能力和塑造未知的可能性，将二者结合起来进行彩灯设计，可带来全新的视觉体验，推动自贡彩灯创新发展。

（三）彩灯模块化设计方法：学者们对模块化设计做了大量研究，虽不同领域的模块化设计方法不同，但基本上是从产品生命周期的不同阶段进行模块划分的，具有针对性，相比其他设计方法，模块化设计在彩灯重复利用方面有着更为明显的优势。

彩灯模块化设计分为结构部分和组合部分。结构部分为彩灯模块划分、彩灯模块结构设计和建立彩灯模块设计库，主要借鉴乐高积木的组装方式。组合部分为彩灯造型设计和彩灯模块的搭建方式。首先针对彩灯骨架进行功能结构分析，根据模块划分的特征将彩灯骨架分解简化出功能模块，并设计出合理可靠的模块连接结构;然后根据彩灯的设计效果图搭建出灯组的基本骨架完成三维模型，这依赖于模块之间的连接结构和多样的搭建方式;最后在灯组骨架上安装电路和灯泡，对不同的骨架区域进行绸布裱糊装饰，来保留传统彩灯材质的质感，维持原有彩灯的艺术特征，部分纹样用颜料手绘画出，完成模块化的灯组设计。

1.彩灯模块划分。彩灯模块化设计的基础就是模块划分，合理的骨架分解方式能够使灯组由零到整，再化整为零，便于运输和储藏，达到多次利用的效果。通过对彩灯基本骨架进行功能分析，彩灯骨架主要有连接功能、承重支撑功能和装饰功能，再将彩灯骨架分解简化为若干模块，包含常规模块和特殊模块。模块化灯组采用常规模块搭建彩灯的基本骨架和大致形态，特殊模块对组装的彩灯造型进行细节优化和真实感表达，类似于乐高积木的形式。

2.彩灯模块结构设计。彩灯模块借鉴乐高积木的模块化形式，使用几种单位模块就能构建出多种模型，其结构必须拥有相同的输入、输出接口，保证较强的兼容性且不易松散，决定了彩灯骨架的搭建可能性和安全性。考虑到彩灯组装和拆卸的便捷性，需要模块相互连接的结构简单，减小工人搭建难度，提高效率。

3.建立彩灯模块数据库。通过将彩灯模块数据化来建造模块数据库，对各个模块进行分类及编码，提供一个彩灯设计的平台。设计师在电脑上就可以进行彩灯搭建，可大大缩短彩灯设计时间，加快创新速度。模块数据库的建立能降低彩灯设计门槛，除彩灯设计师外，普通大众也可以发挥自己的想象力进行彩灯模块组装，可极大地调动社会积极性，为灯会提供源源不断的新奇灯组和素材。除此之外，可将彩灯灯组缩小，借鉴乐高的套装模式进行售卖或定制，让游客观赏了彩灯还能将自己喜欢的灯组产品带回家自行组装，增强了用户的情感体验。

4.彩灯造型设计。自贡彩灯作为具有地方特色的民间艺术，经过长期的发展趋于完善，体现了藝术与价值的结合，创造了辉煌。彩灯设计首先根据主题进行图形元素的处理，通过平面软件绘制出彩灯设计图，最后优化灯组造型和色彩搭配形成效果稿。彩灯灯组的效果稿需要体现鲜明的主题、精美的造型、合适的材质以及绚丽的灯光，不脱离自贡彩灯的艺术特色。再利用三维软件从模块数据库调取不同编码模块，根据彩灯效果稿来建立三维模型，实现由面到体的彩灯设计。

5.彩灯模块搭建方式。由基础彩灯模块搭建的灯组并不能完全与效果图一致，最终造型与多样化的搭建方式有着紧密联系。彩灯整体骨架是由多个单独的彩灯模块经过不同的搭建方式构成，正是由于多种多样的搭建方式才能构成不同表现力和空间变化的灯组，才能满足不同主题的彩灯需求。基本模块的连接方式，如图4。

（1）材料连接式。材料连接式又被称为积木式，指通过模块自身的特殊结构相互连接，不须借助黏合剂就能进行搭建，具有良好的稳定性。这种连接方式能够保证彩灯在进行展览时不会受外界特殊情况而损坏，如同乐高积木，无论模块的形状如何变化，其连接方式和基本结构都是一样的，具有简洁单一和高效率的特点。（2）拼接式。拼接式是在基础彩灯模块之间增加连接件，如传统的燕尾榫工艺、“工”字槽等，适用于造型语意近似的彩灯模块。彩灯模块与连接件之间的拼接能够形成造型各异的彩灯灯组，可以朝任何方向组合拼接，没有数量的限制。（3）组装式。组装式指通过紧固件对彩灯模块之间进行相互连接，如螺栓、螺钉等机械零件，主要针对造型有差异的彩灯模块相互组合。该搭建方式可以完成较为复杂的灯组，对彩灯骨架的分解有特殊的要求，操作与积木式相比更复杂。

三、彩灯模块化设计实践

（一）模块化灯具的案例分析：灯具的模块化设计近年来广受关注，其亮点为用户可根据自我需求进行模块组装，形成风格各异的灯具[14]。纽约设计公司Rux的分支Stickbulb在2015年推出了一款名为“X”的灯具，如图5，吸人眼球的是在木条上镶嵌LED灯，每一个模块可以单独使用，也可以组合使用。该灯具采取了拼接式进行模块连接，利用“X”形的铸铜接头，将模块化灯条拼接成不同形状的灯饰，为彩灯模块化设计提供了参考意义，从另一个角度说明了彩灯骨架模块化的可行性。

（二）拼接式彩灯模块设计实践：该设计方案采取拼接式搭建的原理，其材料选用铝合金，具有较高的强度和良好的可塑性，在无特殊情况的环境下不易变形。模块之间的结构为传统的榫卯凹凸连接，运用圆柱连接块相互穿插使得模块之间稳定组合，且操作简单，如图6。彩灯模块主要分为方形的常规模块和弧形的特殊模块，如图7，将模块部分区域镂空形成疏密相间的栅栏，令光线透过模块时形成彩灯骨架的效果，使其具有传统彩灯的艺术特征。

（三）灯组方案设计

1.场景定位。彩灯作为灯会的主角，通常被放置在人行道周边的草坪上进行亮灯展示，方便游客在游园过程中欣赏到各种类型的灯组。彩灯的模块化设计增加了彩灯制作的灵活性和功能性，可根据不同的展示需求运用于不同的场所，该方案主要围绕自贡彩灯进行调查，所以选取自贡灯会现场为展示场景。

2.主题定位。历年来，自贡彩灯多以中国传统文化为主题，传统文化系列彩灯再现了古人对美好事物的向往，具有呈现故事、传达人文情怀、展现精神风貌的作用，仍是目前乃至未来的设计趋势。该方案基于传统文化设计《游春图》灯组，设计主题选自我国唐代画家张萱的画作《虢国夫人游春图>，如图8。虽然画面中没有春天特有的景象，但从人物和马匹的形象中却表现出了春光融融的生机，符合节日气氛。灯组规格选择中型灯式灯组，突出秀丽精致的画卷，将人物大小按照1：1的比例缩放，让游客身临其境，感受春游的欣喜和欢快。

3.设计效果图。提取《虢国夫人游春图》画作中人与马的形象加以简化，保留原有色彩风格，添加山峦和青松丰富画卷，通过调整元素位置及色彩的协调性，最终完成彩灯平面效果稿，如图9。

4.拼接流程

常规模块：以人物头部及整体为例，只使用常规模块进行拼接。首先在正面方形模块的基础上拼接长条形模块，形成灯箱式密闭空间，之后将LED灯和电路在骨架内部固定好。最后为保留传统彩灯的表现形式，利用不同色彩的绸布或弹力布将不同的模块区域进行色块裱糊工艺处理，用于区分人物的肢体、衣物等，如图10。

特殊模块：以马为例，由于像素化不能完美呈现弧度较大部件，所以运用特殊模块进行细节处理。首先采用常规模块的拼接方式搭建马的身体部分，再使用特殊模块对马的背部和头部进行完善，最后完成LED灯固定和色块裱糊，如图11。

（四）灯组效果展示：根据常规模块和特殊模块的连接结构进行拼接堆叠，完成画卷中的各个元素形象，如图12，包括8种人物、2种骏马、3种树木、3种山峦。将拼接好的元素形象按最终平面效果图摆放，形成彩灯效果展示，如图13。

结语

文中通过彩灯模块化设计方法，设计出具有传统艺术效果的彩灯模块，并利用拼接式手法搭建灯组探索出了彩灯像素化制作的方式，呈现了彩灯新的视觉效果。彩灯模块化设计从根本上思考了彩灯多次利用的可能性，在彩灯设计、搭建以及维修、回收的过程中做到快速、明确。彩灯的模块划分对传统骨架进行了另类创新，构建方式具有组装性和可拆卸性，便于彩灯模块的维护和灯组的异地重组，为现代彩灯设计提供了一定的参考价值。

但不足之处在于，仅提出了模块化彩灯的使用材料，其大型彩灯的支撑结构并未深入研究，成本计算、材料加工以及运输方式等方面没有进行探讨，并未涉及到彩灯全生命周期，具有一定局限性，这些问题还需要在今后的研究中进行再思考。

基金项目：自贡市科技局应用基础研究项目（2018YYJC15）;产学研基金项目《彩灯+和+彩灯新产品设计开发》（E10204081）。

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