2.4　灯具的材料与工艺

2.4.1　灯具常用材料

灯具的材料丰富多彩。木材、石材、陶瓷、塑料、金属等材料均能很好地用来表现灯具的形态、样式和风格。不同材料给人不同的视觉感受，天然材料返璞归真，人工仿真材料自然完美，现代材料舍弃质感，突出形式。

最早的石材灯具来自新石器晚期，如图2-17所示。这种灯具往往一物多用，也可以作为食具、饮具。石材灯具虽然造型简单，加工粗陋，但已经具备了灯具的基本功能——即承载光源和照明。随着科技和生产力的发展，青铜灯具、玉质灯具、铁质灯具相继出现，并且都通过雕刻方式来进行装饰。工业革命以来，随着科学技术的高速发展，新型的合金和塑料也加入了灯具制作材料的队列。使用塑料制作灯具，不仅可以模仿各种材料的表面质感，而且可以设计成用其他材料难以实现的曲面造型，以适应多种不同的照明需求和装饰需求。

用不同的材料来制作灯具，其品质以及对用户的购买、使用心理作用意义匪浅。布皮材料象征柔软、舒适，具有一种古典美；金属材料具有稳定性、现代时尚性；玻璃、水晶则象征绚丽和奢华；现代纸质灯具制作简便，造型奇异，符合喜好时尚的青年人的审美倾向。即便是同一种材料，不同的生产工艺可使灯具材料的透光折射率发生不同的改变，也能造成不一样的效果。折射率大的灯具明亮耀眼，带来视觉冲击，而折射率小的灯具温柔典雅，给人稳重感。图2-18～图2-21所示为采用不同材料制作的灯具。

制作灯具的材料有许多种，主要分天然材料和人工材料。

① 天然材料：竹、木、藤、麻，石材、皮革等。

② 人工材料：玻璃、有机玻璃、纸张、塑料、金属、合成材料等。

下面介绍几种常用灯具材料。

（1）铜（Copper）

铜属于有色金属，由于储量有限，在使用方面受到一定的限制。因此在具体使用中多用铜合金，灯具以黄铜、青铜居多。黄铜（H）是以锌为主要加入元素的铜合金，具有良好的力学性能和压力加工性能，现代工业各部门都广泛采用。青铜（Q）最初为铜锡合金，现在除黄铜、白铜外，其他铜合金均称青铜。广泛用作各种压力加工制品和异形铸件，图2-22所示为铜质灯具。

（2）不锈钢（Stainless Steel）

不锈钢是指耐空气、蒸气、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素，各种不锈钢的特性见表2-3。不锈钢材质的灯具如图2-23所示。

（3）铝合金（Aluminum）

铝合金仍然保持了铝金属质轻的特点，但力学性能明显提高。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。成本低，而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部件铝合金材质的灯具如图2-24所示。

（4）有机玻璃

有机玻璃是一种开发较早的重要热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，易染色，易加工，外观优美。有机玻璃具有极佳的透明度，无色透明有机玻璃板材的透光率达92%以上。对自然环境适应性很强，即使长时间在日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变，抗老化性能好，在室外也能安心使用。加工性能良好，既适合机械加工又易热成型，有机玻璃板可以染色，表面可以喷漆、丝印或真空镀膜。有机玻璃板品种繁多、色彩丰富，并具有极其优异的综合性能，为设计者提供了多样化的选择，有机玻璃板可以染色，表面可以喷漆、丝印或真空镀膜。即使与人长期接触也无害，燃烧时产生的气体不产生有毒气体。有机玻璃材质的灯具如图2-25和图2-26所示。

有机玻璃常见的加工工艺有以下几种。

① 浇铸成型。浇铸成型用于成型有机玻璃板材、棒材等型材，即用本体聚合方法成型型材。浇铸成型后的制品需要进行后处理，后处理条件是60℃下保温2h，120℃下保温2h。浇铸型的板材性能比挤压型的要好，价格也要贵些，浇铸型的板材主要用于雕刻、装饰、工艺品制作。

② 注塑成型。注塑成型采用悬浮聚合所制得的颗粒料，成型在普通的柱塞式或螺杆式注塑机上进行。注塑制品也需要后处理消除内应力，处理在70～80℃热风循环干燥箱内进行，处理时间视制品厚度，一般需4h左右。

③ 挤出成型。聚甲基丙烯酸甲酯也可以采用挤出成型，用悬浮聚合生产的颗粒料制备有机玻璃板材、棒材、管材、片材等，但这样制备的型材，特别是板材，由于聚合物分子量小，力学性能、耐热性、耐溶剂性均不及浇注成型的型材，其优点是生产效率高，特别是对于管材和其他用浇注法时模具。难以制造的型材。挤出成型可采用单阶或双阶排气式挤出机，螺杆长径比一般在20～25。挤压型的通常用于广告招牌、灯箱等制作。

④ 热成型。热成型是将有机玻璃板材或片材制成各种尺寸形状制品的过程，将裁切成要求尺寸的坯料夹紧在模具框架上，加热使其软化，再加压使其贴紧模具型面，得到与型面相同的形状，经冷却定型后修整边缘即得制品。加压可采用抽真空牵伸或用对带有型面的凸模直接加压的方法。采用快速真空低牵伸成型制品时，宜采用接近下限温度，成型形状复杂的深度牵伸制品时宜采用接近上限温度，一般情况下采用正常温度。

（5）木材（Wood）

木材有很好的力学性质，但木材是有机各向异性材料，顺纹方向与横纹方向的力学性质有很大差别。木材的顺纹抗拉和抗压强度均较高，但横纹抗拉和抗压强度较低。木材的强度还因树种而异，并受木材缺陷、荷载作用时间、含水率及温度等因素的影响，其中以木材缺陷及荷载作用时间两者的影响最大。因木节尺寸和位置不同、受力性质（拉或压）不同，有节木材的强度比无节木材低30%～60%。在荷载长期作用下木材的长期强度几乎只有瞬时强度的一半。木材材质的灯具如图2-27所示。

木材的缺陷包括天然缺陷，如木节（树木生长时被包在木质部中的树枝部分）、斜纹理以及因生长应力或自然损伤而形成的缺陷；生物危害的缺陷，如腐朽、变色和虫蛀等；干燥及机械加工引起的缺陷，如干裂、翘曲、锯口伤等。为了合理使用木材，通常按不同用途的要求，限制木材允许缺陷的种类、大小和数量，将木材划分等级使用。腐朽和虫蛀的木材不允许用于结构，因此影响结构强度的缺陷主要是木节、斜纹和裂纹。

（6）羊皮纸（Parchment）

目前市场上卖的羊皮灯，均是仿羊皮（行业内称为羊皮纸）的，也就是在高分子聚合物材料上覆了一层薄膜，来营造出羊皮的效果。而且，就灯具而言，由于其制造工艺相对简单，基本同质化，不同的只是造型和品牌的差异，这也是因为款式相同，品牌不同，相差较大的原因。由于羊皮纸有进口和国产之分，因此，好一点品牌的羊皮灯具大部分选用进口羊皮纸，质量比国产的要好些，自然就高些。羊皮纸材质的灯具如图2-28所示。

羊皮灯最好选用节能灯作光源，如果灯泡的表面热度比较高，长了会使羊皮纸老化变形，并且容易出异味，污染环境。选择羊皮灯五个要点：一看手感如何：两种质量的羊皮纸，摸上去的手感是不一样，好的摸上去顺滑些，差的摸起来比较粗糙；二看材料的柔性：质量差些羊皮纸的很脆，一掰就能断裂开，而好的有柔性，不容易撕裂和折断；三看覆膜判断耐擦洗性：差些的羊皮纸，覆膜轻易地揭开撕下来，这样的灯不耐擦洗，而好些的羊皮纸覆膜比较牢固，膜和主体基本为一体，很难揭开，因此可水洗；四测试燃烧性：羊皮纸用打火机都能点着，但一旦离开火源，质量差些的羊皮纸仍在燃烧，并且会冒黑烟，而质量好些的会立即熄灭，质量差些的羊皮纸燃烧后会闻到少许塑料味道，而质量好些的基本闻不出来，这体现出其环保性差异；五测试耐高温，抗老化性：由于质量好的羊皮灯具有良好的阻燃性，非明火不易燃烧，使其具有较好的抗老化性，这正是其长久保新的特性。

（7）玻璃（Glass）

玻璃的通透感很好，无污染，时尚性强，造型丰富应用广泛，成本低廉。模具成型尺寸精确，可以制造轻薄型产品，而且颜色丰富多变工艺精美。缺点是易碎，不易制造厚重产品，无法制作中空产品（陶瓷盆多位中空产品，由上下两部分合模后烧制而成）表面不容易打理，容易有水渍污渍。并且，玻璃制品的耐温差性差容易受温差变化而爆裂。另外，虽然时尚性强，但是也很容易过时。玻璃材质的灯具如图2-29所示。

（8）琉璃（Glass）

琉璃是中国古代对玻璃的称呼，是狭隘的玻璃说法，现在的琉璃一般是指加入各种氧化物烧制而成的有色玻璃作品，现今无论是光学玻璃、平板玻璃、水晶玻璃或是硼砂玻璃等材质所创作的作品，通称为玻璃艺术品，由此可见琉璃只是玻璃的一个种类，其范畴远较玻璃要小。琉璃的材质是人造水晶玻璃。其特质是对光的折射率高，所以能呈现出晶莹剔透的效果，在光线的配合下，更能将其艺术特质充分表达出来（图2-30）。

（9）水晶（Quartz Crystal）

正宗的水晶灯应当由K9水晶材料制作而成。由于天然水晶的价值昂贵，且瑕疵多，不适合批量制作，且资源严重不足，现在水晶灯上的水晶属于人工合成制品，无论进口还是国产，价格高低的均是如此。从化学成分上看，水晶是由玻璃和部分金属铅合成的，当玻璃当中铅的含量达到24%即可称为水晶，含铅的作用就是为了让玻璃的透光性更好，自然光透过后折射出来的七彩光也最强。水晶灯的质地一般分自然水晶、重铅水晶、低铅水晶和水晶玻璃等，现在市面上的水晶灯95%以上是水晶玻璃的，甚至有塑料制的，价钱远低于自然水晶和含铅水晶（图2-31）。

水晶灯的主要金属材料分铜和铁两种，铜材价格是铁的4～5倍左右。铁的优点首先是便宜，在坚固程度和抗变形能力上明显好于铜，所以每一只灯的中通部分和方管部分都是用铁材料的，即使外壳全铜的灯也是这样。但这种灯的缺点是，如果没有被电镀完整覆盖，那么生锈的可能性很大。铜的价格贵，材质较软，在表面处理方面优于铁，正常情况下其生锈的概率很小。同样一只灯架，用铜和用铁成本会相差4～5倍。

（10）其他材料

灯具中的其他材料可以由布艺、石材、皮革、瓷、羊皮纸，甚至是回收材料等多种材料的组合搭配（图2-32）。

2.4.2　灯具常用加工工艺

1）材料的选择原则

① 材料的性能应能够满足灯具功能的需要。

② 材料应有良好的工艺性能，符合加工成型和表面处理的要求，与现有的加工设备、工艺技术相适应。

③ 选用资源丰富、价格便宜的材料。

④ 尽量选用对环境和自然资源无破坏的可再生、可回收、低能耗环保型材料。

2）灯具的加工方法

① 卷——将平面素材进行适当裁切后的部分拉伸出来进行卷曲，能制作出花瓣、羽毛、头发的自然卷曲质感。

② 折——将平面素材进行适当裁切后，折叠出夹角，实现平面向立体的转换。

③ 焊接——采用氧护焊。将切割成条状的平面素材相互焊接在一起。其方法能制作出良好的肌理层次感，特别是不锈钢材料焊接在一起，能打破平面素材原本过于平整单一的表现，具有很好的装饰效果（针对金属材料）。

④ 抛光、打磨——犹如擦镜子一样，将材料的表面，抛光、打磨具有良好的工艺外观。具体制作手法要依据材料而定（针对金属材料）。

3）灯具材料与工艺的发展趋势

① 材料：多种材料的搭配运用使造型、色彩趋向多元化，同时新材料的开发应用更将推动灯具设计的发展。

② 工艺：照明与装饰并重发展，强调装饰性和美学效果。