基于模擬實驗的博物館、美術館照明應用評估方法探究

高 帥，榮浩磊

(北京清控人居光電研究院有限公司，北京 100086)

基于模擬實驗的博物館、美術館照明應用評估方法探究

高 帥，榮浩磊

(北京清控人居光電研究院有限公司，北京 100086)

目前LED在博物館、美術館中已得到了廣泛應用。但通過實際案例及實測數據發現，LED產品效果品質和產品質量良莠不齊，造成實際應用中照明效果品質差異較大；對同一應用，照明解決方案會有所不同，因此，只對單一產品評估意義不大。本文通過與課題研究實踐結合，從博物館、美術館的實際應用需求和價值導向出發，借助模擬實驗的方法，形成目標設定、方案征集、實驗檢測、權重分析的評估流程。輔助產品比選，把控照明設計品質。

應用需求；模擬實驗；博物館照明；檢測評估流程；美術館；LED

引言

照明對于博物館、美術館的重要意義已在業內形成共識[1-3]。LED技術的發展，使國內博物館、美術館的照明應用從照明效果、展品保護和運維管理等方面產生了變革，而且隨著傳統光源逐步退出生產，LED產品在博物館、美術館中將得到更廣泛的應用[4]。

但根據目前相關研究及實地調研發現，部分使用LED產品的博物館、美術館中存在照明均勻度不足、眩光嚴重、顯色性差等問題[1]；并且在目前的產品選擇機制中，缺乏針對應用的、有效的評估手段。本文通過相關課題中調研及研究的實踐，總結問題的原因，將課題中采用的模擬實驗方法，運用到博物館、美術館照明應用的評估中，輔助產品比選及品質把控。

1 現狀問題

2016年我們參與的文化部“LED在博物館、美術館的應用現狀與前景研究”的課題研究中，進行了大量博物館、美術館的調研工作及模擬實驗。通過實驗征集的LED照明解決方案，探討可能影響照明品質的因素。

LED的特點、產品類型并非像傳統光源燈具一樣單一，燈具尺寸、造型出現多樣化。同一照明應用，相同照明效果要求，不同品牌的產品解決方案(燈具數量、尺寸、布燈位置等)也不同，如四面柜照明，相同照度要求，五個廠家提供的照明解決方案均不同，如圖1所示。若只對單個燈具進行評估，在產品組合后，照明效果仍可能出現問題。因此，需針對應用需求，對綜合照明解決方案進行評估。

圖1 四面柜照明解決方案Fig.1 Four side cabinet lighting solution

目前，市面LED產品差異化較大[7]，同品牌同型號，不同批次的也存在差異；由于芯片、透鏡等材料的不同，傳統的參數，如功率、光束角標稱一致的，照明效果有差異，如圖2所示；對展品有關鍵影響的紫外、紅外輻射量，顯色相關的參數等，在無實測的情況下，無法確定參數的真實性。因此，按照傳統光源燈具的參數制定方法和選燈方法，無法達到預期的照明效果。根據LED的特點，針對照明應用，制定全面的照明指標要求，以檢測手段驗證產品信息的真實性，可有效保障照明品質。

圖2 照明效果差異Fig.2 Lighting effect difference

2 方法探究

在本次課題的研究中，為對比LED與傳統光源產品的優劣，運用了模擬實驗的方法，在典型需求的模擬場景下，將多個照明解決方案，進行相關指標檢測，對比評估。后期總結發現，借助模擬實驗的方法，可以對同一應用下的差異化、復雜的照明解決方案，進行綜合的照明指標的測試評估，有助于產品及照明方案的比選評估。將模擬實驗比對環節進行總結，方法流程主要有四步。

2.1 目標參數設定

分析照明需求，根據照明條件(展品的特性、空間位置等)及照明要求(效果要求、維護要求等)，設定照明目標，制定相關的照明量化指標參數及燈具規格參數。

本次課題研究中模擬了多個典型照明場景(如四面柜、三面柜、壁掛展品的泛光洗墻、雕塑展品的重點照明等，見圖3)的應用需求，提出對應照明指標要求。

目前對于指標，已有大量的研究[6]。本次課題研究中的指標，根據現狀調研和訪談問卷得到的博物館、美術館的照明需求，歸納為視覺感知、安全保護、運營管理三個方面。視覺感知包含美觀舒適(燈具安裝是否隱蔽精致，眩光是否得到有效控制)、亮度分布合理(對比度是否恰當，均勻度是否達標)，色彩表達(還原性和藝術表現能力)等；安全保護包含有害輻射(紅外輻射、紫外含量)的控制；運營管理涉及成本控制(一次性建設投入和電費維修費用)、易于運維(安裝調試和安全保護)等。

圖3 典型應用場景Fig.3 Typical application scenarios

涉及的具體指標包括燈具尺寸、眩光值、亮度對比度、均勻度、顯色指數(Ra)、色彩保真度因子(Rf)、色彩飽和度因子(Rg)、產品價格、能耗、組合調整的靈活性、紫外、紅外輻射量等。現階段研究的參數項可參考表1。

表1 照明目標的參數項建議

注：具體測試項目可根據實際應用需求刪減或增補

2.2 模擬實驗設計

根據照明需求及照明目標，進行模式實驗設計。模擬實驗設計包含三個部分：

1)產品解決方案征集。根據制定的照明量化指標參數及燈具規格參數，征集多家燈具產品及針對照明需求的整體解決方案。

2)模擬實驗場景搭建。根據照明條件，設定實驗環境和實驗條件，結合征集的產品解決方案，搭建模擬實驗場景。

3)模擬實驗流程設定。制定實驗時間、參與實驗人員、數據記錄表格等，制定實驗過程中產品解決方案安裝布置的銜接，數據采集的測試項目順序等流程。

2.3 檢測數據采集

根據制定的照明目標參數，在模擬實驗過程中，對照明效果及燈具規格參數進行檢測數據采集，檢測內容分兩部分：

1)照明效果測試。對實驗模擬的照明場景展現的照明效果進行測試。可進行測試的項目參考表2。

表2 照明效果測試可檢測項目

注：表中內容為可檢測項目，具體測試內容根據實際應用確定

2)燈具產品檢測。對燈具產品進行第三方檢測機構檢測，包含光學、安規檢測(具有3C認證的燈具無需進行安規檢測)。可進行的測試項目參考表3。

2.4 權重分析評估

表3 產品檢測可檢測項目

注：表中內容為可檢測項目，具體測試內容根據實際應用確定

對測試數據進行分析，篩選符合照明目標參數要求的產品及及解決方案。如有多家產品及解決方案滿足要求，則需依據實際應用情況，對參數項目設定權重比例，進行綜合評分確定產品排序。最終確定優勢產品及解決方案。

如本次課題研究四面柜的實驗中，以三個參數的測試比對結果為例如圖4～圖6，色彩參數的比對中，廠家的解決方案數值比對的排序為鹵素燈>廠家3>廠家2>廠家1>廠家4；能耗對比中，排序為廠家1>廠家3>廠家2>廠家4>鹵素；紫外含量的對比中，排序為廠家2=廠家3=廠家4>廠家1>鹵素。不同比對參數的排名有差異，因此實驗中根據館方與設計方的綜合評定，認為紫外含量的權重最高，色彩要求重要性其次，最后是對能耗的考評。因此，根據以上權重進行賦值，按照如下計算方法：指標1得分×權重系數+指標2得分×權重系數+指標3得分×權重系數+……+指標n得分×權重系數=最終得分。得到廠家3>廠家2>廠家1>鹵素>廠家4對比結果。

圖4 色彩參數對比Fig.4 Color parameter comparison

圖5 能耗對比Fig.5 Comparison of UV content

圖6 紫外含量對比Fig.6 Comparison of energy consumption

對不同的項目，參數權重值的設定不同，需根據實際應用情況進行制定。

3 總結與展望

以設定的照明目標為導向，通過模擬應用場景進行實驗比對，可以把不同廠家差異化的解決方案進行綜合的評估，避免由于尺寸、數量、安裝位置差異等復雜情況帶來的困擾。公開開放征集解決方案，進行關鍵指標實測比對，可以了解真實的照明工業技術水平和市場供給能力。公信力的檢測手段進行指標數據測量，能夠客觀、科學的反映照明水平，為博物館、美術館館方評估提供依據。

對于指標，現有的博物館照明最主要的規范GB/T 23863―2009《博物館照明設計規范》和JGJ66—2015《博物館建筑設計規范》，主要是針對傳統光源，具體指標對LED照明不完全適用。因此，在指標制定中，傾向于應用需求和價值取向的引導，提出理想方向，如 “有害輻射越低越好” 、“均勻度越高越好”、“熱量越小越好”等，開放征集， 由廠家根據各自產品的優勢，從產品選型、安裝方式、排布方式等角度，提供最能趨近理想指標的解決方案。

本次評估方法的探究，提出了測試指標項，主要針對客觀物理指標的測量。在后續的研究中，還會建立對主觀體驗與客觀指標之間聯系的進一步研究，以期建立一套更為全面而合理的評估指標體系。

[1] 李文銓，王海波，卓寧澤.博物館展陳光環境的回顧與現狀[J].中國照明電器, 2016,(4):5-9.

[2] 艾晶.LED在我國博物館/美術館中的應用現狀分析[J].照明工程學報, 2016, 27(3):125-130.

[3] 周懷東.LED照明技術在博物館的應用淺析[J].照明工程學報, 2013, 24(5):45-50.

[4] 姜海濤，丁傳紅，陳大華，等.博物館LED燈具設計解析[J].光源與照明, 2015,(2):1-5.

[5] 張歡.從文物保護角度探討博物館照明問題[J].照明工程學報, 2012, 23(6):64-67.

[6] 索經令.博物館陳列展覽中的照明設計[J].博物館學, 2013,(3):16-21.

[7] 艾晶.對博物館高品質照明的認識[N].中國文物報，2016-04-26(008).

發改委《半導體照明產業“十三五”發展規劃》印發

2017年7月28日，為進一步提升半導體照明產業整體發展水平，引導產業健康可持續發展，發改委、教育部、科技部等13個部委聯合印發關于《半導體照明產業“十三五”發展規劃》(以下簡稱《規劃》)的通知，旨在引導我國半導體照明產業發展，培育經濟新動能，推進照明節能工作，積極應對氣候變化，促進生態文明建設。

《規劃》指出，半導體照明受到世界各國的普遍關注和高度重視，很多國家立足國家戰略進行系統部署，推動半導體照明產業進入快速發展期，全球產業格局正在重塑。在“十二五”期間，我國多部門、多舉措共同推進半導體照明技術創新與產業發展，取得了 明顯成效。

《規劃》指出，我國半導體照明產業發展面臨重要機遇。2011 年，我國出臺了《中國淘汰白熾燈路線圖》，為我國半導體照明產業提供了發展契機；《巴黎協定》的批準實施，有助于推動各國把半導體照明作為照明領域節能降碳的重要措施；“一帶一路”戰略、《中國制造2025》、城鎮化等加快實施，為半導體照明產業開辟了廣闊的市場空間；智慧家居、智慧城市建設等推動半導體照明產業加快形成發展新動能，催生新供給。

《規劃》指出，“十三五”是我國從半導體照明產業大國轉向強國的關鍵時期。為進一步提升產業整體發展水平，引導產業健康可持續發展，根據《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《中國制造2025》《“十三五”節能減排綜合工作方案》《“十三五”節能環保產業發展規劃》等有關內容，制定本規劃。本規劃旨在引導我國半導體照明產業發展，培育經濟新動能，推進照明節能工作，積極應對氣候變化，促進生態文明建設。

《規劃》中提出，到 2020 年，我國半導體照明關鍵技術不斷突破，產品質量不斷提高，產品結構持續優化，產業規模穩步擴大，產業集中度逐步提高，形成1 家以上銷售額突破100億元的LED照明企業，培育1～2個國際知名品牌，10個左右國內知名品牌；推動OLED照明產品實現一定規模應用；應用領域不斷拓寬，市場環境更加規范，為從半導體照明產業大國發展為強國奠定堅實基礎。

A Study on Museum and Gallery Lighting Application Evaluation Method Based on Simulated Experiment Test

GAO Shuai， RONG Haolei

(BeijingTsinghuaHoldingsHabitatDevelopmentLightingInstituteCo.,Ltd，Beijing100086，China)

Now LEDs have been widely used in museums and galleries. However, actual cases and tested data related with LEDs tell that there is a considerable gap in respect of LED product quality and lighting effect quality between LEDs used, resulting in lighting effect difference in practice application. Since different lighting solutions are used even to the same application, evaluation only on products makes little sense. Starting from actual application requirement and value orientation of museums and galleries and by combining with subject study and practical work, this article uses simulated experiments to create evaluation workflow, including goal setting, solutions collecting, experiment tests and weighting analysis, to assist product comparison and selection and control lighting quality.

application requirement; simulation experiment; lighting in museums; test and evaluation procedure; gallery; LED

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.04.006