基于文物保護的博物館展陳照明調查研究

黨 睿 張明宇劉 剛 于 娟 侯 丹

(天津大學，天津市建筑物理環境與生態技術重點實驗室，天津 300072)

1 引言

人工光環境質量是衡量博物館水平的一項重要技術指標，而直接作用于展品的展陳照明更是重中之重［1］。近年來隨著大規模博物館建設的進行、對文物保護的重視以及收藏熱的興起，文物展陳照明逐漸成為研究熱點。展陳照明不僅直接決定參觀者對于展品的視看清晰度和視覺舒適度，更為重要的是不科學照明會對展品造成不可逆的永久性損傷，導致文物的歷史信息流失和遺產價值降低，因此在進行展陳照明設計時必須盡可能避免或減小光學輻射損害［2］。本文通過對國內外六座著名博物館的光環境調研，分析展陳照明在文物保護方面的特點及存在問題，為該領域的研究提供參考。

2 研究動態及相關標準

近年來國內外在文物展陳照明領域的研究取得了豐碩成果，世界各國也頒布了相應的標準或規范，歸納起來主要從以下四個方面進行光照保護控制:

2.1 對展品進行分級保護

對不同展品按光敏感程度進行分級，對不同級別展品采取不同的照明控制指標。國際博物館學會ICOM(the International Council of Museums)將材料光化學穩定性劃分為不敏感、比較敏感和特別敏感三個級別，各國多以此為基礎制定相關標準。我國《博物館照明設計規范》 (GB/T23863—2009)(以下簡稱《規范》)也采用該方法對展品類型進行劃分［3］，見表 1。

2.2 限制照度水平

在滿足視看要求的前提下，最大程度降低展品的照度水平，以減少光照對展品的損害程度。目前世界許多國家和國際組織都對照度標準進行了限定［4～6］，見表 2。

表1 我國光化學敏感程度分級Table 1 Rank of photochemistry sensitivity in China

表2 部分國家和國際組織推薦的照度標準 (單位:1x)Table 2 Illumination standard of some countries and organizations(unit:lx)

2.3 限制曝光量

光照對材料的損害是有積累性的，同時不同光敏感性展品其可承受的最大光照射量不同。為更好地保護展品，將年曝光量 (一年中照度與照射時間的乘積)作為一項重要指標進行限定［7］。表3為CIE157:2004號文件和《規范》中對于展品年曝光量限制值的規定。

表3 陳列室展品年曝光量限制值Table 3 Limit value of annual exposure in showroom

2.4 照明光源

國際照明委員會CIE(Commission Internationale de L'Eclairage)技術報告研究表明，光學輻射與展品蛻變有著明晰的關系。其中紅外輻射為熱效應，會使展品產生干化、變形和開裂;紫外輻射為化學效應，將引起展品褪色和變色，目前消除展陳照明光源中的不可見光輻射已成為國內外研究共識［8］。除對紫外線和紅外線的限制外，對光源的控制指標還有色溫和顯色指數，如《規范》中規定對于敏感性展品的照明光源色溫應小于3300K，對于顏色辨別要求較高的場所顯色指數應不低于90［3］。

3 國內外典型博物館展陳照明調研

3.1 博物館選擇

國際博物館協會在《國際博物館協會章程》中將博物館定義為:博物館是為社會發展服務的非營利永久機構并向大眾開放。它為研究、教育、欣賞之目的征集、保護、研究和傳播并展示人類及人類環境的見證物。因此博物館的三大基本功能可概括為:收藏、科研、教育。本次調研對象的選擇基于博物館基本功能特點，以綜合性、權威性、先進性為原則，選取國內外6座著名博物館，調研對象能夠代表當今世界博物館展陳照明的較高水平，見表4、圖1。

表4 博物館調研對象Table 4 Object of investigation and research

圖1 博物館調研對象Fig.1 Object of investigation and research

3.2 文物類型和照明指標選擇

基于目前世界各國按照文物材料的光化學穩定性劃分方法，本次調研對于文物類型的選擇為:書畫類 (特別敏感展品)、漆器類 (比較敏感展品)、陶瓷類 (不敏感展品)。

選取照明方式、光源類型、光源色溫、平均照度和照度均勻度作為調研指標，上述指標能夠反映博物館展陳照明在文物保護方面的情況。

3.3 調研方法

照明方式和光源類型采用現場觀察方法確定;光源色溫使用SM光環境測試系統進行測量;對于展品表面照度指標，由于不能將照度計直接放置于展柜內，因此使用SM光環境測試系統進行間接測量。

4 數據統計分析

影響博物館光環境設計的主要因素包括視看效果、視覺舒適性、文物保護、節能環保等。由于書畫類展品對周圍環境敏感度最高，是最易受到光照輻射破壞的文物類型，因此在諸多影響因素中，文物保護是該類展品的首要考慮問題。本文主要從光照保護角度出發對展陳照明進行研究，所以下面以書畫類展品照明為例，對本次調研進行數據統計分析。將調研結果進行歸納，見表5。

表5 調研結果數據統計表Table 5 Data statistic of investigation and research

4.1 照明方式

在所調研博物館中，書畫類展品均在沒有天然采光的封閉空間中進行展示，全部采取人工照明方法，且主要通過展陳照明的溢散光來提供整體環境照明，較少單獨設置空間照明燈具。這種方式不但易于對光線進行控制，而且由于沒有天然采光和較少的環境照明，整體空間的亮度較低，展柜內只需要較低照度便可達到較好的照明效果，從而達到降低展品表面照度來保護展品的目的，另外不易產生反射眩光。

由于書畫類展品的高敏感性，因此所調研博物館均采取將此類文物置于封閉展柜進行保存的方法，同時展品形式決定了其展示方式為水平放置和豎向懸掛兩種。照明燈具安裝于展柜外或展柜內:前者優點是可避免因光源散熱對展品造成影響，缺點是當光線照射到展柜上會產生反射導致空間環境亮度變大，同時會使展品表面因人員或物體遮擋而形成陰影，另外燈具不易隱藏，而且要在展品表面達到相同照度相比柜內置燈需要提高光源功率;后者一般是在展柜頂部或底部設置燈具夾層，這種方法可避免柜外置燈所引起的諸多問題，但需要做好柜內光源的降溫工作。在調研中發現書畫類展品多數采用柜內置燈的照明方式。

調研結果表明，目前展陳照明方式有一般照明、重點照明、一般照明和重點照明結合三種，其中第三種使用最為普遍，見圖2。一般照明主要是在展柜頂部設置網格狀發光格柵為展品提供柔和均勻的整體照明環境，圖3為東京國立博物館古代繪畫一般照明;重點照明是將小型投光燈安裝于展柜上沿或利用側立式燈具放置于展品一側進行照明，投光方式多為由上方或斜上方進行投射，同時由于該類光源均為點光源，因此使用多個光源對展品不同位置進行照明以保證均勻度，圖4和圖5分別為國家博物館和首都博物館的兩種重點照明方式;一般照明和重點照明結合是將上述兩種方法同時使用，以發光格柵為展柜提供整體環境照明，同時將投光燈作為重點照明對展品細部進行刻畫，圖6為國家博物館古代繪畫照明情況。

圖2 照明方式統計圖Fig.2 Statistical chart of lighting pattern

圖3 東京國立博物館繪畫一般照明Fig.3 General lighting in Tokyo National Museum

圖4 國家博物館利用下射投光燈進行重點照明Fig.4 Accent lighting with floodlight in National Museum

圖5 首都博物館利用側立式燈具進行重點照明Fig.5 Accent lighting with vertical floodlight in Capital Museum

圖6 國家博物館一般照明和重點照明結合照明Fig.6 General lighting combine accent lighting in National Museum

4.2 照明光源

在所調研博物館中，展陳照明共涉及熒光燈、鹵素燈、光導纖維和LED四種光源類型，其中傳統光源鹵素燈和熒光燈使用更為普遍，見圖7。熒光燈由于其光線柔和方向性不強等特點，通常單獨或與其他光源配合使用來提供展柜整體環境照明，鹵素燈、光導纖維和LED等點光源用以進行重點照明。

在光源色溫方面，由于博物館展陳空間的整體亮度較低，如《規范》中規定對于敏感性展品的最高表面照度不高于50lx，因此根據視覺舒適度曲線(圖8)，只有較低的光源色溫才能達到較好的視覺舒適度，因此《規范》對敏感性展品的照明光源色溫要求為小于3300K，但在調研中發現某些博物館所使用的光源其色溫值高于這一指標，見圖9。

圖7 光源類型使用比例Fig.7 Ratio of light source type

圖8 視覺舒適度曲線Fig.8 Curve of visual comfort Figure

圖9 光源色溫比較Fig.9 Comparison to color temperature of light source

此外，對于光源光譜中的紫外線和紅外線各博物館均采取了相關技術措施，如使用紫外和紅外光譜含量較低的光源或加設濾光片等手段。

國內外博物館在光源使用中也存在一些差異，國外主要使用熒光燈和鹵素燈等傳統光源，我國則多采用光導纖維和LED等新型光源。其中光纖照明已成為目前我國高等級博物館的主要照明方式，而LED僅在故宮博物院的橫向書畫照明中使用，見圖10。

4.3 照度

圖10 故宮博物院書畫LED照明Fig.10 Lighting with LED to painting and calligraphy in the Palace Museum

照度是展陳照明中最為重要的控制指標之一，它直接反映展品面的被照射程度，因此各國在博物館照明標準中均對照度值給出了明確限定。但在調研中發現，國內博物館對于敏感類展品的照明其照度值普遍偏高，均高于《規范》中對于該類展品50lx的最高照度要求，［3］同時測試結果表明最高照度值普遍高于70lx，最大已達到103.2lx，這必會對文物造成光輻射傷害，見圖11。

圖11 各博物館照度指標比較Fig.11 Comparison of illuminance

在照度均勻度方面，除東京國立博物館外，其他博物館在這一指標上均不理想，普遍低于0.6，最低僅為0.33。而《規范》中規定“對于平面展品照度均勻度不應小于0.8，對于高度大于1.4米的平面展品照度均勻度不應小于0.4”。［3］東京國立博物館之所以達到0.77的照度均勻度，主要是由于其僅使用熒光燈進行整體照明，采用一般照明與重點照明相結合的大英博物館和中國國家博物館情況較好，而單獨使用重點照明方式的博物館其照度均勻度最差，可見光源選擇和照明方式對照度均勻度具有重要影響。此外，某些博物館考慮到光源直射展品會對其造成傷害，因此將光線集中照射在展品一側，通過逸散光和反射光進行照明，這種方法也會造成展品表面照度的不均勻，見圖12。

圖12 各博物館照度均勻度指標比較Fig.12 Comparison of uniformity of illuminance

5 小結

通過對國內外典型博物館進行現場調研以及成果分析，目前展陳照明在文物光照保護方面有以下特點:

(1)照明方式:首先，敏感性展品均采用全人工照明方式，未見有天然采光的應用案例，且環境照明也較少使用，主要通過展陳照明的溢散光來提供環境照明;其次，將照明燈具安裝于封閉展柜內的方式更為普遍;最后，照明方式可歸納為一般照明、重點照明、一般照明和重點照明結合三種，后者應用最為廣泛，見圖13。

圖13 非直射照明方式和照明效果Fig.13 Lighting pattern and lighting effects of indirect illumination

(2)照明光源:首先，共發現熒光燈、鹵素燈、光導纖維和LED四種類型，其中熒光燈主要用以提供展柜整體照明，鹵素燈、光導纖維、LED用于重點照明;其次，國外博物館更多使用熒光燈和鹵素燈等傳統光源，我國則多采用光導纖維和LED等新型光源，其中光纖照明已成為目前我國高等級博物館的主要照明方式;第三，各博物館均采取了防止紫外光和紅外光損害文物的相關措施;第四，部分博物館光源色溫偏高。

(3)照度指標:首先，展品表面照度值普遍偏高，某些位置的最高照度值遠遠高于現行標準，且國內博物館在這一指標上普遍高于國外;其次，照度均勻度不甚理想，各博物館差別較大，其中光源選擇和照明方式對照度均勻度有重要影響。

綜上所述，本文分析了當前在博物館展陳照明中的特點和存在問題，目的是為展陳照明研究提供參考，并為今后博物館照明規范的修訂提供支持，以更好地保護文物原真性，避免或減小因人工照明所造成的歷史信息失真和遺產價值降低的威脅。

［1］李恭慰.建筑照明設計手冊［M］.北京:中國建筑工業版社，2006.335～347.

［2］郝洛西.視覺與展示博物館光環境設計 ［J］.時代建筑，2006(6):28～33.

［3］博物館照明設計規范.GB/T23863—2009［S］.北京:中國標準出版社.

［4］CIE 157:2004.Control of Damage to Museum Objects by Optical Radiation.

［5］ ANSI/IESNA.RP-30-1996.Recommended Practice on Museum and Art Gallery Lighting.

［6］ JIS Z9110—1979.Recommended levels of illumination.

［7］趙建平，肖輝乾，王書曉等.博物館照明設計標準的研究.第十屆全國建筑物理學術會議論文集，2008.

［8］CIE Div.3 TC3-22.Museum lighting and protection against radiation damage.