博物館—基于保護的照明設(shè)計要點
對于博物館的藏品保護，最嚴重的危害來自于盜竊、地震、火災(zāi)、洪水等人禍天災(zāi)，而博物館管理者、設(shè)計師、參觀者更為關(guān)心的是由生物攻擊、相對濕度、空氣污染、光和熱帶來的破壞，但是已經(jīng)證明光學輻射與藏品的蛻變有著明晰的關(guān)系。
由光輻射引起的展品損害可以劃分為兩個主要類型——熱效應(yīng)和化學效應(yīng)。破壞效應(yīng)的類型與輻射的波長是密切相關(guān)的。波長的單位為納米（nm），1nm=10
m。通常繪畫 作品表面的面層漆（varnishfilm）厚度為10000nm。通常認為紫外線外輻射（UV）的波長下限為1nm（低于此值稱為X射線），但是任何輻射源發(fā)出的低于300nm的紫外輻射均不能穿透玻璃。紅外輻射（IP）的波長不能上限為10
nm（超過此值稱為無線電波）。日光的紅外輻射值可以達到22000nm。
一、光輻射的熱效應(yīng)
輻射熱效應(yīng)是指由于獲得入射的輻射能量而造成物體表面溫度升高，超過環(huán)境溫度。
輻射熱效應(yīng)使被照射物品的表面溫度升高，為化學作用提供動力。同時，隨著熱環(huán)境的改變，材料發(fā)生空間上的變形。這類形發(fā)生在材料具有不同熱延展系數(shù)的位置，特別是具有高延展的收縮的循環(huán)，以及濕氣的不斷移動。破壞特別容易發(fā)生于吸濕材料（包括所有有機材料，如木材和皮毛）或表面由多層不同材料構(gòu)成的物品（例如由多層顏料繪制的作品）。
控制輻射熱效應(yīng)最簡單的辦法：一是選擇在紅外波段輸出低的光源，二是使用紅外濾鏡。傳統(tǒng)的熱吸收玻璃被二色性玻璃濾鏡（同二色性光源相反—透過可見光和紫外輻射，反射紅外輻射）所替代。同二色性光源比起來，二色性濾鏡由于放置在光源前部而承受相對較低的熱壓，受使用時間的影響更小。
二、光輻射的化學效應(yīng)
光化學作用是使物質(zhì)分子發(fā)生化學變化的過程，變化的激活能量來自于對光子（光量子電磁能的量子，一般認為是零質(zhì)量、無電荷和不定長壽命的離散性粒子）的吸收。四個因素決定了光化學作用的級別：輻射照度（Irradiance）、輻射時間（Duration of exposure）、入射輻射的光譜能量分布（Spectral power distribution of incident radiation）及接收材料的響應(yīng)光譜（Action spectrum of receiving material）。
1.光源的紫外線含量
光源紫外輻射的含量有兩種表示方式：由每流明的UV微瓦數(shù)（μW/1m）表示的相對于燈具光通的UV輻射能量；用UV百分比表示的300～400nm輻射能量在300~700nm總能量中所占比例。表16-4列出了公布的光源紫外線含量。
表16-4 公布的光源紫外線含量數(shù)據(jù)
| 光 源 |
UV（μW/ |
UV（%） |
| 白熾燈和鹵鎢燈 |
|
|
| 1.CIE標準A光源（2850K） 2.500W白熾燈（2950K） 3.100W鹵鎢燈+玻璃（3360K） |
75 75 130 |
1.7 1.8 3.4 |
| 熒光燈 |
|
|
| 1.3500K 2.4500K 3.冷白（高輸出比） |
53 72 125 |
1.7 1.7 4.0 |
| 金屬鹵化物燈 |
|
|
| 1.美標金屬鹵化物燈400W 2.美標金屬鹵化物燈250W 3.鈧鈉金屬鹵化物燈175W |
330 630 800 |
9.0 16.0 20.0 |
| 天空光 |
|
|
| 1.天空光+玻璃 2.天空光（5500K） 3.全陰天+玻璃 4.全陰天（6500K） |
275 350 410 540 |
6.7 8.3 9.5 12.0 |
2.標準與測量
IESNA96規(guī)定：對于博物館，建議光源的最大紫外線含量為75μW/
CIE2003的技術(shù)報告建議：對于博物館，光源的最大紫外線含量為10μW/
CIE2003建議消除紫外輻射，因此輻射測量可靠性的要求勝于精確性的要求。低于10μW/
紫外線測試儀已發(fā)展出了專門用于博物館的產(chǎn)品，提供微瓦每流明的讀數(shù)。
3.人工光的紫外控制
UV過濾裝置適用于所有博物館中使用的光源：由純凈丙烯酸薄片組成的不同級別的有機濾鏡；在熒光燈外圈設(shè)置的塑料管；設(shè)置于層積玻璃中的塑料隔片。硬質(zhì)玻璃上的于色性礦物質(zhì)濾鏡，能夠承受高溫更適用于射燈使用。
對于鹵鎢燈來說，抗熱玻璃通過其石英鍍膜，只能夠過濾波長小于320nm的紫外輻射中的小部分。如果決定使用沒有UV過濾裝置的鹵鎢燈，推薦使用一層覆蓋玻璃，具有以下兩個優(yōu)點：
（1） 阻擋了短波UV輻射（盡管由鹵鎢燈光源產(chǎn)生的UV輻射非常少，但是能自由通過石英燈體，并且具有很高的潛在破壞力）；
（2） 隨著內(nèi)部壓力的升高，產(chǎn)生的大量熱量是另一個潛在的危險，附加的玻璃對于工作人員和參觀者來說是一種安全保證。
三、基于保護的照明策略
造成展品破壞的光學原因是化學效應(yīng)和熱效應(yīng)。如果紅外輻射對應(yīng)光輻射的熱效應(yīng)，紫外輻射對應(yīng)光輻射的化學效應(yīng)，展品保護問題將變得十分簡單，只要消除UV和IR即可。但是，可見光作為能量形式，同樣能夠激發(fā)熱效應(yīng)和化學效應(yīng)。
1.基于展品保護的藏品分類
博物館的收藏可以分為兩大主要保護類別：礦物質(zhì)或無機物材料（石頭、金屬和玻璃等）。有機物材料——包括植物類有機物（紙張、紙草、木材、自然紡織品、多種顏料和染料）動物有機物（骨、象牙、皮毛，也包括一些顏料和染料）?？傮w說來，無機物材料對光輕度敏感，有機物材料對光中度敏感或高度敏感。表16-5描述了對于光輻射敏感度的分類。人造材料總體來講比材料更加難以劃分。
表16-5 依照對于可見光敏感度的材料分類
| 種 類 |
描 述 |
| 不感光 |
物體完全由一種永久性的對光不敏感的材料組成。例如多數(shù)金屬、石頭、多數(shù)玻璃、純正陶瓷、琺瑯和多數(shù)礦石 |
| 低感光度 |
物體由持久性的對光輕微敏感的材料組成。例如油畫、壁畫、未染色的皮革和木材、角、骨、象牙、漆器和部分塑料 |
| 中感光度 |
物體由對光中度敏感的易變材料組成。例如服裝、水彩畫、蠟筆畫、織錦、照片和素描、手稿、縮略圖或模型、膠畫顏料畫、壁紙、樹膠水彩畫、染色的皮革和大多數(shù)自然史物品（包括植物標本、皮毛和羽毛） |
| 高感光度 |
物品由高感光度材料組成。例如絲綢、具有很高易變性的著色劑、報紙 |
2.控制可見光
（1）限制照度水平。表16-6為部分國家和國際組織推薦的照度標準，表16-7為推薦的照度限制值，表16-8為我國現(xiàn)行的展品照度推薦值。
表16-6 部分國家和國際組織推薦的照度標準
| 展品類型 |
組織及標準 |
||||
| CIE |
ICOM |
英國IES |
美國IES |
日本IJS |
|
| 不敏感 |
沒有限制，實踐中是根據(jù)展覽要求和輻射熱的大小確定 |
不限制，但一般不超過300 |
不限制，但實際上要考慮陳列要求與輻射熱大小 |
200～6000，具體照度值視材料和顏色而定 |
300～1500（石和金屬雕刻、造型與模型為750～1500） |
| 較敏感 |
150 |
150～180 |
150 |
200（臨時展出可用600） |
150～300 |
| 特別敏感 |
50 |
50（如有可能不要降低） |
50 |
50 |
75～150 |
| 一般敏感 |
20～50 |
漫射，中等照度 |
— |
20～50 |
為75～150的3/1～1/5 |
表16-7 依材料感光度分類的照度和年曝光量限制值
| 材料分類 |
照度限制（1x） |
曝光量限制〔（1x.h）/a〕 |
| 不感光 低感光度 中感光度 高感光度 |
沒有限制 200 50 50 |
沒有限制 600000 150000 15000 |
注 摘自CIE的技術(shù)報告，見參考文獻20。
表16-8 展品照度推薦值
| 展品類別 |
照度推薦值（1x） |
| 對光不敏感：金屬、石材、玻璃、陶瓷、珠寶、搪瓷、琺瑯等 |
≦300（色溫≦6500K） |
| 對光較敏感：竹器、木器、藤器、漆器、骨器、油畫、壁畫、角質(zhì)品、天然皮革、動物標本等 |
≦180（色溫≦4000K） |
| 對光特別敏感：紙質(zhì)書畫、紡織品、印刷品、樹膠彩畫、染色皮革、植物標本等 |
≦50（色溫≦2900K） |
注 摘自JGJ66—1991《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》
對于最佳藝術(shù)鑒賞原則提出的照度要求和最佳展品保護原則提出的照度要求，不能簡的應(yīng)用一條科學法則來平衡。照度水平低于標準值并不意味著對感光材料破壞的停止；照度水平上限的選擇取決于能夠容忍的最大損壞程度。對感光材料所受照度水平的限制，有助于我們選擇最具可行性的光環(huán)境以及相應(yīng)的展示技術(shù)要點。
（2）限制曝光時間。減少展品的曝光時間主要是出于保護的目的。表16-7推薦的照度水平，是假定在博物館開放時間之外，光被隔絕或控制在非常低的水平。如果假定成立，可以計算出在最大照度水平下的年曝光量。例如，如果保持在2001x的水平，博物館每周照明60h，可以得到累積的年曝光量，每件物品約600000 1x·h。
在天空光被排除的展示中，如果假定電光源的水平保持恒定，裝置一次性安裝，累積年曝光量可容易地計算出來。在實踐中，需要確定累積輻射值沒有超過計算輻射值。保證在開放時段外燈總是關(guān)閉的，是非常重要的。即使展示照明關(guān)閉，夏季傍晚和早晨進入畫廊的自然光也能夠明顯地增加輻射。需要對非展示時段的照明投以同展示時段照明同等的關(guān)注，其超長的時間對于展品保護的影響較大。天空光必須同人工光一樣關(guān)閉，安保照明照亮交通回路，同時保證展品亮度使保安剛好能夠看到它們是否完好。
（3）限制年曝光量。推薦的年曝光量值列于表16-7中。表16-7的目的是使照明設(shè)計師確定，當不可見輻射被消除，并且照度不超過足夠提供視覺滿意度的水平，照度和參觀時間的綜合作用不會造成對藝術(shù)品的破壞。如果照度值被超過，可以相應(yīng)地縮減展示時間。
3.基于展品保護的博物館照明設(shè)計步驟
照明設(shè)計師的任務(wù)是利用最低的輻射實現(xiàn)令人滿意的視覺環(huán)境?？筛爬槠邆€步驟：
（1） 選擇具有恰當相關(guān)色溫和出色顯色指數(shù)的光源；
（2） 對于不可見輻射——紫外線和紅外線實施嚴格限制；
（3） 對于每個光源設(shè)置過濾裝置；
（4） 保證參觀者對于嚴格限制的展示亮度的適應(yīng)，特別在高感光度材料附近；
（5） 照度等級的限定剛好保證藝術(shù)外觀的滿意度，同時不超過表16-7的推薦值；
（6） 在必要的位置限制展示時間；
（7） 保證非展示時間的照度為安保所需的最小值。
CIE2003提供了博物館照明步驟的控制性綱要。博物館工作人員能夠使用該表作為建立工作步驟的指南，確保職責就位。鼓勵所有的博物館針對該綱要檢查其工作，并且評估其是否采取了足夠的措施以避免對藏品造成不必要的破壞。
首先，當為一項新的展示設(shè)計照明的時候：
（1） 按照度16-5列出的四種類型對所有的展品進行分類。
（2） 為所有光源安裝紫外線過濾裝置（包括側(cè)窗和天窗），使用UV測試計測試每個光源，確保UV值低于極限值（UV﹤10μW/1m）。
（3） 以確保照度不超過展示目標所屬類型展品的規(guī)定值為目標，并從視覺上評定其效果，核對照度值。極限照度值是在展品表面任一點的最大照度值。
（4） 對每一件展品檢查輻射熱效應(yīng)，特別在使用白熾聚光燈的時候。如果輻射熱效應(yīng)十分顯著，可考慮使用二色性反射燈具或IR過濾裝置。
（5） 核查用于限制展示照明時間的程序和控制系統(tǒng)，評估年曝光時間。
（6） 測量和記錄每件物品或每組物品的照度。計算年輻射值、計劃展示時間，進行必要的限制，以確保全部展示和處于危險之中的每個單獨展品滿足要求。
其次，在展示時段之中：
（1） 定期使用UV測試計算檢查照明裝置，在必要的位置替換過濾裝置。
（2） 定期檢查輻射熱效應(yīng)，在必要的時候降低IR。
（3） 定期檢查照度，在必要的時候進行調(diào)整。
（4） 為了限制展示時間而檢查展示過程。
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