照明环境对氛围营造和用户情绪的影响：模拟烛光的灯具

本研究利用3D打印技术制作传统中国灯笼外壳，结合LED和陀螺仪模拟烛火摇曳，通过对比五种照明条件验证其效果。结果显示模拟蜡烛燃烧的照明（IL2）在氛围营造、情绪感知和沉浸感方面表现最佳，且用户感知具有多维性。该设计为文化相关照明提供了创新方案。

　　

钱国|唐林涛

北京林业大学艺术与设计学院，中国北京

摘要

随着照明技术的进步，灯具已广泛应用于建筑、室内设计和舞台照明等各种场景。然而，在利用灯具营造古典氛围方面，相关研究仍存在显著差距。本研究以中国传统灯笼为载体，运用3D打印技术制作灯笼外壳。通过结合LED技术和陀螺仪来模拟烛火在风中的摇曳，最终设计出一种能够唤起古典氛围的灯具。随后，我们邀请了41名参与者在五种不同的照明条件下（无照明-NL、基本照明-BL、基本辅助照明-BAL、改进照明1-IL1和改进照明2-IL2）体验这种灯具，以验证照明在塑造氛围、影响情感偏好和增强沉浸感方面的作用。结果表明，模拟烛火燃烧效果的灯具（IL2）在所有维度上都表现良好。在情感感知和沉浸感方面，BAL和IL1之间没有显著差异。此外，我们还观察到用户的感知可能体现在多个维度上，而非单一维度，这解释了照明环境在塑造用户氛围感知时的复杂性。本研究提出了一种专注于营造氛围和增强情感感知的照明解决方案，并倡导在照明设计中融入具有文化共鸣的元素，这不仅能够有效提升用户的积极情绪和沉浸感，还能创造出古典氛围。这一方法为未来从事文化相关照明设计的从业者提供了参考指南。

引言

照明是我们日常生活中不可或缺的一部分，它超越了人们对时间、空间、环境、情感和氛围的感知。通过特殊的照明效果，可以轻松唤起对过去重要时刻的记忆（颜色的搭配可以营造出庆祝场景，而烛光则能唤起人们对传统和古典时代的回忆）[1]，[2]。然而，尽管灯具在我们的生活中扮演着重要角色，但目前关于灯具的研究仍局限于原始照明工具的阶段，而关于灯具在塑造环境和情感价值方面的研究尚未得到足够重视[3]。本研究旨在通过“氛围照明产品”来模拟点燃真实蜡烛的象征性行为，从而填补环境塑造和氛围渲染领域照明设计研究的空白，并提供符合用户和市场需求的照明设计方案。

照明旨在为不同任务在各种照明条件下提供适当的视觉效果。根据其预期使用场景和任务，照明可以分为两类。第一类是为高照明强度环境设计的（例如手术室、办公室和路灯），其主要关注满足复杂的照明要求[4]，[5]，[6]；另一类则是主要用来增强和营造氛围环境的（例如舞台照明、家用灯具）[7]，[8]。这类灯具通常不具备高亮度，而是作为辅助光源使用。这意味着环境设计师必须投入更多努力和资源来创造一个平衡照明强度和氛围的环境。舞台照明设计就是一个典型的例子，它利用复杂的色彩调和动态照明角度来激发观众在特定场景中的感知和情感共鸣。在舞台照明系统的设计中，照明必须能够在舞台上实现，以创造出沉浸式的观看体验。值得注意的是，尽管现有研究主要关注舞台照明对观众情绪的影响，但往往忽视了辅助照明在复杂环境（如办公室）中营造氛围的作用。然而，办公环境特别需要个性化的补充照明来激发员工的积极情绪，从而提高工作效率或缓解疲劳[9]，[10]。

蜡烛是人类历史上最早的人造光源之一，可以追溯到公元前3000年的浮雕雕塑，描绘了古埃及人在日落后使用蜡烛工作[11]。长期以来，蜡烛一直是人们的主要照明手段，在东西方文化中都扮演了重要角色。1900年后电灯革命的兴起导致蜡烛销量大幅下降。然而，蜡烛并没有从人们的生活中消失，反而成为情感价值的载体，被用于节日、庆典和仪式中[12]，[13]，[14]。凭借其柔和的光芒，蜡烛被用来营造氛围、装饰建筑，并在特殊场合唤起温暖和快乐的感觉。例如，中国传统婚礼需要大量红色蜡烛作为装饰，象征着新人未来的生活“红红火火”（象征成功、好运和幸福）。在西方文化中，蜡烛常与宗教联系在一起，在节日和庆典期间（如圣诞节）对蜡烛的需求会激增。然而，蜡烛在环境中的使用也带来许多挑战。例如，蜡烛燃烧会向空气中释放各种污染物，其中一些可能对人体健康有害[15]。此外，由于蜡烛的物理特性和使用场景，它们极易引发火灾，对人们的人身和财产安全构成威胁[16]。尽管蜡烛在东西方文化中具有重要的文化意义，但其有限的安全性和照明强度限制了其广泛应用。据我们所知，目前还没有关于利用蜡烛作为媒介来营造古典氛围的灯具设计研究，特别是关于如何利用半导体技术以实用且可行的方式模拟真实火焰燃烧的研究。

本研究探讨了利用半导体技术模拟蜡烛燃烧过程中火焰运动的场景，并以中国传统灯笼为载体来营造古典氛围。它提出了一种创新的照明设计方法，结合了计算机编程、形态设计和结构元素，最终通过照明系统创造出古典氛围。计算机编程控制LED光源的分布，以模拟闪烁的火焰效果。这与关于蜡烛在风中燃烧的研究相结合，再现了真实火焰的动态特性。同时，中国传统纸灯笼的设计被用作光源外壳，以再现真实的火焰运动，营造出独特的东方古典氛围。

部分摘录

通过照明营造古典氛围

照明在许多场景中都起着重要作用。对于那些希望在生活中寻找身份认同感的用户来说，照明作为一种具有象征性和叙事意义的媒介至关重要[17]。例如，新兴的LIFI技术中的光谱、光线分布和灯具设计等因素不仅影响光线向用户传递的信息，还影响其表达内容[18]。符号学家将照明视为交流的一部分

方法和实验

本研究将烛光模拟作为传统文化体验的重要组成部分，探索了一种将人们沉浸在中国传统文化氛围中的照明设计方法。通过编程LED照明来实现空间内闪烁烛光的效果，这种受灯笼启发的灯具设计能够激发参与者的情绪并营造出古典氛围。具体设计目标如下：

模拟自然

描述词的使用频率

2展示了在五种照明条件下CATA反应的选择频率。在24个描述词中，有15个在五种照明环境下的使用频率存在显著差异（p<0.05），表明氛围感知受到照明条件的影响。此外，有9个描述词在氛围感知方面没有显著差异（p>0.05）。具体来说，这9个描述词的使用频率没有显著差异

讨论

本研究首先关注灯具的整体形状和结构设计。为了确保灯具本身具有良好的散热性能并能融入场景的氛围中，采用了中空六边形铝材料。这种结构允许空气从底部进入并流向顶部，带走热量。此外，我们发现单层壁结构难以真实模拟燃烧蜡烛的效果。只有同时使用内

结论

我们的研究首先分析了照明系统在营造古典氛围方面的影响，以中国传统灯笼作为灯具的载体。我们利用LED技术模拟蜡烛燃烧的火焰效果，旨在让用户沉浸在古典氛围中。该研究提出了一种专门用于营造古典氛围的照明设计方法，特别关注模拟蜡烛燃烧的闪烁效果——这种效果在东西方文化中都具有象征意义

未引用的参考文献

[57]，[58]，[59]，[60]，[61]。

CRediT作者贡献声明

钱国：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、验证、监督、软件开发、资源管理、项目规划、方法论研究、资金获取、数据整理、形式分析、概念构思。唐林涛：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、验证、软件开发、方法论研究、数据整理、可视化处理、形式分析。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者衷心感谢参与本研究的所有人员为他们宝贵的贡献和时间。