ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ МОДУЛЬНЫХ СИСТЕМ УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА ОСНОВЕ БИОМОРФНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ

DESIGN PRINCIPLES FOR ADAPTIVE MODULAR STREET LIGHTING SYSTEMS BASED ON BIOMORPHIC FORM SHAPING

Potapov Mikhail Aleksandrovich

Master's student, 2nd year, ANO VO "National Institute of Design", Russia, Moscow

Аннотация. В статье рассматриваются современные подходы к проектированию уличных осветительных систем. Примечательно, что эволюция уличного освещения позволяет проследить чёткий переход от утилитарных решений к системам, ориентированным на человека и учитывающим психоэмоциональное восприятие световой среды. На основе анализа пяти актуальных проектов («Branch», «Clover», «Olympic Village», «Polesano», «Arne») обоснована необходимость синтеза биоморфного формообразования и модульной адаптивности. В итоге сформулированы основные принципы проектирования модульных уличных светильников для многофункционального применения в городской среде.

Abstract. The paper examines contemporary approaches to designing street lighting systems. Notably, the evolution of street lighting reveals a clear shift in focus — from utilitarian solutions to human‑centred systems that take into account the psycho‑emotional perception of the lighting environment. Based on an analysis of five current projects (“Branch”, “Clover”, “Olympic Village”, “Polesano”, “Arne”), the paper substantiates the need to combine biomorphic shaping and modular adaptability. As a result, the main design principles for modular street luminaires intended for multifunctional use in the urban environment are formulated.

Ключевые слова: уличное освещение, модульный дизайн, биоморфизм, адаптивные системы, световая среда, промышленный дизайн.

Keywords: street lighting, modular design, biomorphism, adaptive systems, lighting environment,  industrial design.

Введение

Согласно данным ООН, к 2050 году более 68% населения мира будет проживать в городах [19]. Уличное освещение становится ключевым элементов городской инфраструктуры – оно влияет не только на безопасность и ориентацию в пространстве, но и на эстетическое восприятие городской среды. В последние годы исследовательский фокус заметно сместился: вместо приоритета транспортной безопасности, всё чаще говорят о формировании чувства комфорта и защищённости у пешеходов. Как отмечают Н.И. Щепетков и др., сегодня формируется новый подход в теории и практике, изучающий влияние искусственного освещения на психоэмоциональное состояние человека [18].

Вместе с тем сохраняется ощутимое противоречие. С одной стороны городская среда требует многофункциональных и технологичных систем освещения, с другой – нормативная база остаётся ограниченной. Действующие ГОСТы и своды правил не содержат чётких критериев, определяющих границы между достаточным и избыточным светом, и не дают однозначных установок по оценке соотношения функциональных и эстетических характеристик [18].

Целью статьи является обоснование принципов проектирования адаптивных модульных уличных светильников, которые объединяют биоморфную эстетику и конструктивную адаптивность для многофункционального применения в городской среде.

Параметры освещения

Современные системы уличного освещения являются единой системой из светотехнического оборудования, кабельных линий, конструктивных элементов крепежа и управляющих модулей. При этом в дизайне уличных светильников приходится учитывать сразу несколько ключевых характеристик: световую отдачу (Лм/Вт), цветовую температуру (К), индекс цветопередачи (Ra), степень защиты (IP), срок службы, а также тип источника света, от них зависит форма корпуса конечного продукта.

Как отмечают А.К. Широкоряд и Ю.Ю. Березина, при выборе источников света нельзя опираться на какой-то один критерий: важно учитывать целый комплекс – обеспечение нормируемой освещённости, комфортность, безопасность, надёжность и удобство эксплуатации [17]. Сравнительный анализ типов ламп показывает, что всем этим пяти критериям соответствуют только светодиодные лампы (рис. 2). Они отличаются высокой световой отдачей) и хорошей цветопередачей, обеспечивают широкий диапазон цветовой температуры и при этом экологически безопасны, долговечны и удобны в эксплуатации.

Рисунок 1. Сравнительный анализ типов ламп

Стоит отметить, что именно светодиодные технологии создают тот самый технологический фундамент, на котором можно проектировать адаптивные модульные уличные светильники. Их компактность и универсальность открывают новые возможности для дизайна — и это трудно переоценить.

Психологические аспекты восприятия световой среды

Городская среда — это пространство, где хорошая видимость и безопасность движения кажутся первостепенными. Но в последние годы научное сообщество всё чаще задаётся вопросом: а достаточно ли решать эту задачу только с технической стороны? Световое окружение влияет на психоэмоциональное состояние человека, формирует восприятие пространства и ощущение безопасности [8].

Исследования подтверждают: субъективная оценка освещения должна идти рука об руку с объективными техническими параметрами. Дело в том, что стандарты, основанные лишь на физических характеристиках, не всегда отражают реальные потребности пешеходов. Световая среда выступает посредником между городом и человеком: от неё напрямую зависят ощущение комфорта и безопасности.

Один из параметров, существенно влияющих на комфортность, — равномерность светового потока. Более равномерный и менее «пятнистый» свет ассоциируется с большей безопасностью и комфортом [3]. Проблема направленного света кроется в бликах (рис.2) и в слепящем эффекте: когда источник света оказывается значительно ярче своего окружения, в городской среде это ухудшает идентификацию объектов и вызывает зрительный дискомфорт, вплоть до болевых ощущений (рис.2).

Рисунок 2. Бликующее уличное освещение (Источник: сайт DarkSky)

Рисунок 3. Демонстрация слепящего эффекта, в тени справа стоит человек, которого не видно из-за направленного света (Источник: сайт DarkSky)

Интересно, что улучшение распределения света оказывается эффективнее простого увеличения уровня освещённости. Исследования показывают: после преодоления порога освещённости в 5–7 лк уровень ощущаемой безопасности практически не меняется. При этом равномерное освещение выигрывает сразу по нескольким параметрам — комфорт, уверенность, ориентация и безопасность [5]. Рассеянный и отражённый свет выглядят более предпочтительными для создания дружелюбной человекоцентричной среды, особенно в пешеходных зонах и парках.

Что касается цветовой температуры, оптимальной для пешеходов считается диапазон 2700–3200 К — он ниже рекомендуемых значений для освещения автомобильных дорог [8]. Отсюда следует важный практический вывод: освещение проезжей части и пешеходных зон стоит разделять, применяя в последних более низкую цветовую температуру. Цветовая температура влияет и на зрительное, и на когнитивное утомление, поэтому для пешеходных зон, парков и придомовых территорий лучше всего использовать тёплую цветовую температуру в пределах 2700–3200 К.

Рисунок 4. Различие цветовых температур уличного освещения

(Источник - сайт Luxman Light)

Модульность как принцип адаптивности в системах уличного освещения

Модульный подход в дизайне, по определению О. Л. Аккуратовой и Ю. А. Костюковой, — это «конструктивный подход, который подразделяет систему на более мелкие части, называемые модулями или элементами, которые можно создавать независимо друг от друга, а затем использовать в разных вариациях» [1]. Такой подход неизбежно накладывает определённые ограничения при проектировании, но одновременно формирует унифицированную систему, связанную визуально и функционально. Единство стиля достигается за счёт общих конструктивных модулей, повторения морфологических элементов, единого цветофактурного решения и общих принципов взаимодействия с пользователем.

Выводы J. Pakkanen и др. подчёркивают, что модульный подход полезен как производителю, за счёт снижения количества уникальных деталей и упрощения логистики, так и и конечному пользователю, потому что ремонт становится проще, срок службы увеличивается, появляется возможность модернизации [11].

Анализ пяти современных проектов уличного освещения позволяет выделить две основные тенденции.

С одной стороны, заметен вектор на минимализм и функциональность. Проекты «Olympic Village» (Concepto & Studio 5.5), «Polesano» (Dean Skira для Delta Light) и «Arne» (Urbidermis) демонстрируют рациональный подход, ориентированный на модульность, ремонтопригодность и универсальность креплений. Их эстетика строится на геометрических формах, индустриальных материалах и отсутствии декоративных излишеств. Среди них особенно выделяется «Arne»: он наглядно показывает, как работает модульность креплений (подвесное, столбовое, настенное с направлением в любые стороны), использует отражённый свет, обеспечивает регулируемость и учитывает человекоцентричные решения — например, полупрозрачные рассеиватели, предотвращающие ослепление [12].

С другой стороны, есть проекты, делающие ставку на биоморфизм и природные образы. «Branch» (Keha3) и «Clover» (Mathieu Lehanneur) используют формы, вдохновлённые природой — деревом и листиками клевера [9, 13, 14]. Эти проекты отличаются высокой визуальной выразительностью, но их ограничения вполне очевидны: ни один из них не предусматривает адаптации к разным сценариям установки (фасады, временное освещение) и не обладает конструктивной модульностью.

На фоне этих примеров становится особенно заметно: сегодня не хватает решений, которые объединяли бы биоморфную эстетику и модульную адаптивность в рамках единой системы. Именно это и определяет необходимость разработки серии светильников, синтезирующей природное формообразование и конструктивную гибкость.

Биоморфизм как метод формообразования в дизайне уличных светильников

В современном промышленном дизайне заметен устойчивый интерес к биоморфизму — направлению, которое берёт за основу формы живой природы. Согласно определению А. В. Стрижака, биоморфизм — это «знаковая система культуры, в которой происходит моделирование биоморфными образами, которые являются основными формообразующими средствами в биоморфном дизайне» [15].

Создание образа в таком подходе может опираться на три группы впечатлений: от внешнего вида (формы, силуэта, текстуры), от пространственной организации (структуры, конструкции) и от особенностей движения (экспрессии, динамики) [15]. Ярким представителем биоморфного дизайна считается Луиджи Колани, чьи работы отличаются обтекаемыми формами и мягкой пластикой, напоминающей скульптуры. Он черпал вдохновение в природе, а основой его творческого метода был поиск так называемых «плодотворных моментов» — мгновений «метаморфозы», когда форма перетекает в другую, меняя своё качественное состояние [15].

Как отмечает Стрижак А. В., «дизайн должен делать жизнь человека не только удобной, но и радостной» [15]. Природные образы на подсознательном уровне ассоциируются с чем‑то комфортным, дружелюбным, знакомым. Поэтому их использование положительно сказывается на восприятии объекта. Если совместить это с учётом психоэмоциональных факторов — равномерностью света, тёплой цветовой температурой, применением отражателей и рассеивателей, — биоморфный образ может стать ключевым фактором в создании человекоцентричной городской среды.

Принципы проектирования адаптивных модульных уличных светильников

На основе проведённого теоретического и аналитического исследования можно сформулировать ключевые принципы проектирования модульных уличных светильников для многофункционального применения.

В первую очередь важно опираться на функциональные требования. Использование светодиодных (LED) источников света оправдано их высокой эффективностью и компактностью [17]. Тёплая цветовая температура в диапазоне 2700–3000 К способствует психоэмоциональному комфорту пешеходов [8]. Для снижения ослепления и создания равномерной световой среды целесообразно применять отражённый или рассеянный свет [3, 5]. Кроме того, должна быть предусмотрена регулировка светового потока под разные сценарии. Наконец, светильники обязаны соответствовать нормативам освещённости и иметь степень защиты корпуса не ниже IP65 [7].

Не менее значимы конструктивные требования. Модульность предполагает возможность сборки разных типов светильников из ограниченного набора унифицированных элементов. Ремонтопригодность достигается за счёт механических соединений, обеспечивающих доступ к электронным компонентам без демонтажа всей конструкции [11]. Надёжность обеспечивается применением прочных материалов с антикоррозийными покрытиями. Также необходимо предусмотреть защиту от несанкционированного доступа.

Эргономические требования касаются удобства и безопасности эксплуатации. Важно полностью исключить слепящий эффект — этого можно добиться с помощью отражателей и рассеивателей. Монтаж и обслуживание должны быть удобными, чтобы снизить эксплуатационные издержки.

Наконец, эстетические требования задают образ всей серии. Важно сохранить единство стиля: серия светильников должна иметь общие морфологические признаки, которые обеспечивают узнаваемость и целостность образа. Биоморфизм здесь выступает не как декоративный приём, а как инструмент формирования положительного эмоционального отклика [15]. Цветофактурное решение лучше выбирать в нейтральных тонах — это позволит светильникам органично вписываться в разные городские контексты.

Заключение

Проведённое исследование показывает, что у современных систем уличного освещения есть реальный потенциал развития в направлении синтеза биоморфного формообразования и модульной адаптивности. Анализ существующих проектов выявил дефицит решений, сочетающих выразительный эстетический образ и конструктивную гибкость для многофункционального применения.

Сформулированные принципы — функциональные, конструктивные, эргономические и эстетические — могут служить основой для разработки адаптивных модульных систем уличного освещения, рассчитанных на разные сценарии городской среды. Внедрение таких систем позволит создавать не только функциональные, но и эмоционально комфортные городские пространства, способствуя улучшению качества жизни горожан.

Дальнейшие исследования могут быть направлены на детализацию конструктивных решений модульных систем, а также на разработку методик оценки эстетической эффективности уличного освещения с учётом психоэмоционального восприятия пользователей.