博物馆—基于保护的照明设计要点

对于博物馆的藏品保护，最严重的危害来自于盗窃、地震、火灾、洪水等人祸天灾，而博物馆管理者、设计师、参观者更为关心的是由生物攻击、相对湿度、空气污染、光和热带来的破坏，但是已经证明光学辐射与藏品的蜕变有着明晰的关系。

由光辐射引起的展品损害可以划分为两个主要类型——热效应和化学效应。破坏效应的类型与辐射的波长是密切相关的。波长的单位为纳米（nm），1nm=10m。通常绘画 作品表面的面层漆（varnishfilm）厚度为10000nm。通常认为紫外线外辐射（UV）的波长下限为1nm（低于此值称为X射线），但是任何辐射源发出的低于300nm的紫外辐射均不能穿透玻璃。红外辐射（IP）的波长不能上限为10nm（超过此值称为无线电波）。日光的红外辐射值可以达到22000nm。

一、光辐射的热效应

辐射热效应是指由于获得入射的辐射能量而造成物体表面温度升高，超过环境温度。

辐射热效应使被照射物品的表面温度升高，为化学作用提供动力。同时，随着热环境的改变，材料发生空间上的变形。这类形发生在材料具有不同热延展系数的位置，特别是具有高延展的收缩的循环，以及湿气的不断移动。破坏特别容易发生于吸湿材料（包括所有有机材料，如木材和皮毛）或表面由多层不同材料构成的物品（例如由多层颜料绘制的作品）。

控制辐射热效应最简单的办法：一是选择在红外波段输出低的光源，二是使用红外滤镜。传统的热吸收玻璃被二色性玻璃滤镜（同二色性光源相反—透过可见光和紫外辐射，反射红外辐射）所替代。同二色性光源比起来，二色性滤镜由于放置在光源前部而承受相对较低的热压，受使用时间的影响更小。

二、光辐射的化学效应

光化学作用是使物质分子发生化学变化的过程，变化的激活能量来自于对光子（光量子电磁能的量子，一般认为是零质量、无电荷和不定长寿命的离散性粒子）的吸收。四个因素决定了光化学作用的级别：辐射照度（Irradiance）、辐射时间（Duration of exposure）、入射辐射的光谱能量分布（Spectral power distribution of incident radiation）及接收材料的响应光谱（Action spectrum of receiving material）。

1.光源的紫外线含量

光源紫外辐射的含量有两种表示方式：由每流明的UV微瓦数（μW/1m）表示的相对于灯具光通的UV辐射能量；用UV百分比表示的300～400nm辐射能量在300~700nm总能量中所占比例。表16-4列出了公布的光源紫外线含量。

表16-4 公布的光源紫外线含量数据

光 源

UV（μW/1m）

UV（%）

白炽灯和卤钨灯

1.CIE标准A光源（2850K）

2.500W白炽灯（2950K）

3.100W卤钨灯 玻璃（3360K）

75

75

130

1.7

1.8

3.4

荧光灯

1.3500K

2.4500K

3.冷白（高输出比）

53

72

125

1.7

1.7

4.0

金属卤化物灯

1.美标金属卤化物灯400W

2.美标金属卤化物灯250W

3.钪钠金属卤化物灯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.全阴天 玻璃

4.全阴天（6500K）

275

350

410

540

6.7

8.3

9.5

12.0

2.标准与测量

IESNA96规定：对于博物馆，建议光源的最大紫外线含量为75μW/1m，该值参考了可以接受的钨丝灯的紫外辐射值。

CIE2003的技术报告建议：对于博物馆，光源的最大紫外线含量为10μW/1m。

CIE2003建议消除紫外辐射，因此辐射测量可靠性的要求胜于精确性的要求。低于10μW/1m的值很难探测到，因此需要更为实用性的控制限制。穿过了玻璃的辐射，可以认为315nm以下的辐射（UV-C和UV-B）已过滤，可以完全依靠对于UV-A波段的测试，该波段的范围是315～400NM。

紫外线测试仪已发展出了专门用于博物馆的产品，提供微瓦每流明的读数。

3.人工光的紫外控制

UV过滤装置适用于所有博物馆中使用的光源：由纯净丙烯酸薄片组成的不同级别的有机滤镜；在荧光灯外圈设置的塑料管；设置于层积玻璃中的塑料隔片。硬质玻璃上的于色性矿物质滤镜，能够承受高温更适用于射灯使用。

对于卤钨灯来说，抗热玻璃通过其石英镀膜，只能够过滤波长小于320nm的紫外辐射中的小部分。如果决定使用没有UV过滤装置的卤钨灯，推荐使用一层覆盖玻璃，具有以下两个优点：

（1） 阻挡了短波UV辐射（尽管由卤钨灯光源产生的UV辐射非常少，但是能自由通过石英灯体，并且具有很高的潜在破坏力）；

（2） 随着内部压力的升高，产生的大量热量是另一个潜在的危险，附加的玻璃对于工作人员和参观者来说是一种安全保证。

三、基于保护的照明策略

造成展品破坏的光学原因是化学效应和热效应。如果红外辐射对应光辐射的热效应，紫外辐射对应光辐射的化学效应，展品保护问题将变得十分简单，只要消除UV和IR即可。但是，可见光作为能量形式，同样能够激发热效应和化学效应。

1.基于展品保护的藏品分类

博物馆的收藏可以分为两大主要保护类别：矿物质或无机物材料（石头、金属和玻璃等）。有机物材料——包括植物类有机物（纸张、纸草、木材、自然纺织品、多种颜料和染料）动物有机物（骨、象牙、皮毛，也包括一些颜料和染料）。总体说来，无机物材料对光轻度敏感，有机物材料对光中度敏感或高度敏感。表16-5描述了对于光辐射敏感度的分类。人造材料总体来讲比材料更加难以划分。

表16-5 依照对于可见光敏感度的材料分类

种 类

描 述

不感光

物体完全由一种永久性的对光不敏感的材料组成。例如多数金属、石头、多数玻璃、纯正陶瓷、珐琅和多数矿石

低感光度

物体由持久性的对光轻微敏感的材料组成。例如油画、壁画、未染色的皮革和木材、角、骨、象牙、漆器和部分塑料

中感光度

物体由对光中度敏感的易变材料组成。例如服装、水彩画、蜡笔画、织锦、照片和素描、手稿、缩略图或模型、胶画颜料画、壁纸、树胶水彩画、染色的皮革和大多数自然史物品（包括植物标本、皮毛和羽毛）

高感光度

物品由高感光度材料组成。例如丝绸、具有很高易变性的着色剂、报纸

2.控制可见光