博物館—基于保護的照明設計要點
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、洪水等人禍天災，而博物館管理者、設計師、參觀者更為關心的是由生物攻擊、相對濕度、空氣污染、光和熱帶來的破壞，但是已經證明光學輻射與藏品的蛻變有著明晰的關系。
由光輻射引起的展品損害可以劃分為兩個主要類型——熱效應和化學效應。破壞效應的類型與輻射的波長是密切相關的。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
輻射熱效應是指由于獲得入射的輻射能量而造成物體表面溫度升高，超過環境溫度。
輻射熱效應使被照射物品的表面溫度升高，為化學作用提供動力。同時，隨著熱環境的改變，材料發生空間上的變形。這類形發生在材料具有不同熱延展系數的位置，特別是具有高延展的收縮的循環，以及濕氣的不斷移動。破壞特別容易發生于吸濕材料（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成的物品（例如由多層顏料繪制的作品）。
控制輻射熱效應最簡單的辦法：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
光化學作用是使物質分子發生化學變化的過程，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（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據
| 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規定：對于博物館，建議光源的最大紫外線含量為75μW/
CIE2003的技術報告建議：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/
紫外線測試儀已發展出了專門用于博物館的產品，提供微瓦每流明的讀數。
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；在熒光燈外圈設置的塑料管；設置于層積玻璃中的塑料隔片。硬質玻璃上的于色性礦物質濾鏡，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，具有以下兩個優點：
（1） 阻擋了短波UV輻射（盡管由鹵鎢燈光源產生的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） 隨著內部壓力的升高，產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和熱效應。如果紅外輻射對應光輻射的熱效應，紫外輻射對應光輻射的化學效應，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，同樣能夠激發熱效應和化學效應。
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。例如多數金屬、石頭、多數玻璃、純正陶瓷、琺瑯和多數礦石 |
| 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、角質品、天然皮革、動物標本等 |
≦180（色溫≦4000K） |
| 對光特別敏感：紙質書畫、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《博物館建筑設計規范》
對于最佳藝術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境以及相應的展示技術要點。
（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閉的，是非常重要的。即使展示照明關閉，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品的破壞。如果照度值被超過，可以相應地縮減展示時間。
3.基于展品保護的博物館照明設計步驟
照明設計師的任務是利用最低的輻射實現令人滿意的視覺環境。可概括為七個步驟：
（1） 選擇具有恰當相關色溫和出色顯色指數的光源；
（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，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，特別在使用白熾聚光燈的時候。如果輻射熱效應十分顯著，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，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，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整。
（4） 為了限制展示時間而檢查展示過程。
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