基于文物保护的博物馆展陈照明调查研究

党 睿 张明宇刘 刚 于 娟 侯 丹

(天津大学，天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室，天津 300072)

1 引言

人工光环境质量是衡量博物馆水平的一项重要技术指标，而直接作用于展品的展陈照明更是重中之重［1］。近年来随着大规模博物馆建设的进行、对文物保护的重视以及收藏热的兴起，文物展陈照明逐渐成为研究热点。展陈照明不仅直接决定参观者对于展品的视看清晰度和视觉舒适度，更为重要的是不科学照明会对展品造成不可逆的永久性损伤，导致文物的历史信息流失和遗产价值降低，因此在进行展陈照明设计时必须尽可能避免或减小光学辐射损害［2］。本文通过对国内外六座著名博物馆的光环境调研，分析展陈照明在文物保护方面的特点及存在问题，为该领域的研究提供参考。

2 研究动态及相关标准

近年来国内外在文物展陈照明领域的研究取得了丰硕成果，世界各国也颁布了相应的标准或规范，归纳起来主要从以下四个方面进行光照保护控制:

2.1 对展品进行分级保护

对不同展品按光敏感程度进行分级，对不同级别展品采取不同的照明控制指标。国际博物馆学会ICOM(the International Council of Museums)将材料光化学稳定性划分为不敏感、比较敏感和特别敏感三个级别，各国多以此为基础制定相关标准。我国《博物馆照明设计规范》 (GB/T23863—2009)(以下简称《规范》)也采用该方法对展品类型进行划分［3］，见表 1。

2.2 限制照度水平

在满足视看要求的前提下，最大程度降低展品的照度水平，以减少光照对展品的损害程度。目前世界许多国家和国际组织都对照度标准进行了限定［4～6］，见表 2。

表1 我国光化学敏感程度分级Table 1 Rank of photochemistry sensitivity in China

表2 部分国家和国际组织推荐的照度标准 (单位:1x)Table 2 Illumination standard of some countries and organizations(unit:lx)

2.3 限制曝光量

光照对材料的损害是有积累性的，同时不同光敏感性展品其可承受的最大光照射量不同。为更好地保护展品，将年曝光量 (一年中照度与照射时间的乘积)作为一项重要指标进行限定［7］。表3为CIE157:2004号文件和《规范》中对于展品年曝光量限制值的规定。

表3 陈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

国际照明委员会CIE(Commission Internationale de L'Eclairage)技术报告研究表明，光学辐射与展品蜕变有着明晰的关系。其中红外辐射为热效应，会使展品产生干化、变形和开裂;紫外辐射为化学效应，将引起展品褪色和变色，目前消除展陈照明光源中的不可见光辐射已成为国内外研究共识［8］。除对紫外线和红外线的限制外，对光源的控制指标还有色温和显色指数，如《规范》中规定对于敏感性展品的照明光源色温应小于3300K，对于颜色辨别要求较高的场所显色指数应不低于90［3］。

3 国内外典型博物馆展陈照明调研

3.1 博物馆选择

国际博物馆协会在《国际博物馆协会章程》中将博物馆定义为:博物馆是为社会发展服务的非营利永久机构并向大众开放。它为研究、教育、欣赏之目的征集、保护、研究和传播并展示人类及人类环境的见证物。因此博物馆的三大基本功能可概括为:收藏、科研、教育。本次调研对象的选择基于博物馆基本功能特点，以综合性、权威性、先进性为原则，选取国内外6座著名博物馆，调研对象能够代表当今世界博物馆展陈照明的较高水平，见表4、图1。

表4 博物馆调研对象Table 4 Object of investigation and research

图1 博物馆调研对象Fig.1 Object of investigation and research

3.2 文物类型和照明指标选择

基于目前世界各国按照文物材料的光化学稳定性划分方法，本次调研对于文物类型的选择为:书画类 (特别敏感展品)、漆器类 (比较敏感展品)、陶瓷类 (不敏感展品)。

选取照明方式、光源类型、光源色温、平均照度和照度均匀度作为调研指标，上述指标能够反映博物馆展陈照明在文物保护方面的情况。

3.3 调研方法

照明方式和光源类型采用现场观察方法确定;光源色温使用SM光环境测试系统进行测量;对于展品表面照度指标，由于不能将照度计直接放置于展柜内，因此使用SM光环境测试系统进行间接测量。

4 数据统计分析

影响博物馆光环境设计的主要因素包括视看效果、视觉舒适性、文物保护、节能环保等。由于书画类展品对周围环境敏感度最高，是最易受到光照辐射破坏的文物类型，因此在诸多影响因素中，文物保护是该类展品的首要考虑问题。本文主要从光照保护角度出发对展陈照明进行研究，所以下面以书画类展品照明为例，对本次调研进行数据统计分析。将调研结果进行归纳，见表5。

表5 调研结果数据统计表Table 5 Data statistic of investigation and research

4.1 照明方式

在所调研博物馆中，书画类展品均在没有天然采光的封闭空间中进行展示，全部采取人工照明方法，且主要通过展陈照明的溢散光来提供整体环境照明，较少单独设置空间照明灯具。这种方式不但易于对光线进行控制，而且由于没有天然采光和较少的环境照明，整体空间的亮度较低，展柜内只需要较低照度便可达到较好的照明效果，从而达到降低展品表面照度来保护展品的目的，另外不易产生反射眩光。

由于书画类展品的高敏感性，因此所调研博物馆均采取将此类文物置于封闭展柜进行保存的方法，同时展品形式决定了其展示方式为水平放置和竖向悬挂两种。照明灯具安装于展柜外或展柜内:前者优点是可避免因光源散热对展品造成影响，缺点是当光线照射到展柜上会产生反射导致空间环境亮度变大，同时会使展品表面因人员或物体遮挡而形成阴影，另外灯具不易隐藏，而且要在展品表面达到相同照度相比柜内置灯需要提高光源功率;后者一般是在展柜顶部或底部设置灯具夹层，这种方法可避免柜外置灯所引起的诸多问题，但需要做好柜内光源的降温工作。在调研中发现书画类展品多数采用柜内置灯的照明方式。

调研结果表明，目前展陈照明方式有一般照明、重点照明、一般照明和重点照明结合三种，其中第三种使用最为普遍，见图2。一般照明主要是在展柜顶部设置网格状发光格栅为展品提供柔和均匀的整体照明环境，图3为东京国立博物馆古代绘画一般照明;重点照明是将小型投光灯安装于展柜上沿或利用侧立式灯具放置于展品一侧进行照明，投光方式多为由上方或斜上方进行投射，同时由于该类光源均为点光源，因此使用多个光源对展品不同位置进行照明以保证均匀度，图4和图5分别为国家博物馆和首都博物馆的两种重点照明方式;一般照明和重点照明结合是将上述两种方法同时使用，以发光格栅为展柜提供整体环境照明，同时将投光灯作为重点照明对展品细部进行刻画，图6为国家博物馆古代绘画照明情况。

图2 照明方式统计图Fig.2 Statistical chart of lighting pattern

图3 东京国立博物馆绘画一般照明Fig.3 General lighting in Tokyo National Museum

图4 国家博物馆利用下射投光灯进行重点照明Fig.4 Accent lighting with floodlight in National Museum

图5 首都博物馆利用侧立式灯具进行重点照明Fig.5 Accent lighting with vertical floodlight in Capital Museum

图6 国家博物馆一般照明和重点照明结合照明Fig.6 General lighting combine accent lighting in National Museum

4.2 照明光源

在所调研博物馆中，展陈照明共涉及荧光灯、卤素灯、光导纤维和LED四种光源类型，其中传统光源卤素灯和荧光灯使用更为普遍，见图7。荧光灯由于其光线柔和方向性不强等特点，通常单独或与其他光源配合使用来提供展柜整体环境照明，卤素灯、光导纤维和LED等点光源用以进行重点照明。

在光源色温方面，由于博物馆展陈空间的整体亮度较低，如《规范》中规定对于敏感性展品的最高表面照度不高于50lx，因此根据视觉舒适度曲线(图8)，只有较低的光源色温才能达到较好的视觉舒适度，因此《规范》对敏感性展品的照明光源色温要求为小于3300K，但在调研中发现某些博物馆所使用的光源其色温值高于这一指标，见图9。

图7 光源类型使用比例Fig.7 Ratio of light source type

图8 视觉舒适度曲线Fig.8 Curve of visual comfort Figure

图9 光源色温比较Fig.9 Comparison to color temperature of light source

此外，对于光源光谱中的紫外线和红外线各博物馆均采取了相关技术措施，如使用紫外和红外光谱含量较低的光源或加设滤光片等手段。

国内外博物馆在光源使用中也存在一些差异，国外主要使用荧光灯和卤素灯等传统光源，我国则多采用光导纤维和LED等新型光源。其中光纤照明已成为目前我国高等级博物馆的主要照明方式，而LED仅在故宫博物院的横向书画照明中使用，见图10。

4.3 照度

图10 故宫博物院书画LED照明Fig.10 Lighting with LED to painting and calligraphy in the Palace Museum

照度是展陈照明中最为重要的控制指标之一，它直接反映展品面的被照射程度，因此各国在博物馆照明标准中均对照度值给出了明确限定。但在调研中发现，国内博物馆对于敏感类展品的照明其照度值普遍偏高，均高于《规范》中对于该类展品50lx的最高照度要求，［3］同时测试结果表明最高照度值普遍高于70lx，最大已达到103.2lx，这必会对文物造成光辐射伤害，见图11。

图11 各博物馆照度指标比较Fig.11 Comparison of illuminance

在照度均匀度方面，除东京国立博物馆外，其他博物馆在这一指标上均不理想，普遍低于0.6，最低仅为0.33。而《规范》中规定“对于平面展品照度均匀度不应小于0.8，对于高度大于1.4米的平面展品照度均匀度不应小于0.4”。［3］东京国立博物馆之所以达到0.77的照度均匀度，主要是由于其仅使用荧光灯进行整体照明，采用一般照明与重点照明相结合的大英博物馆和中国国家博物馆情况较好，而单独使用重点照明方式的博物馆其照度均匀度最差，可见光源选择和照明方式对照度均匀度具有重要影响。此外，某些博物馆考虑到光源直射展品会对其造成伤害，因此将光线集中照射在展品一侧，通过逸散光和反射光进行照明，这种方法也会造成展品表面照度的不均匀，见图12。

图12 各博物馆照度均匀度指标比较Fig.12 Comparison of uniformity of illuminance

5 小结

通过对国内外典型博物馆进行现场调研以及成果分析，目前展陈照明在文物光照保护方面有以下特点:

(1)照明方式:首先，敏感性展品均采用全人工照明方式，未见有天然采光的应用案例，且环境照明也较少使用，主要通过展陈照明的溢散光来提供环境照明;其次，将照明灯具安装于封闭展柜内的方式更为普遍;最后，照明方式可归纳为一般照明、重点照明、一般照明和重点照明结合三种，后者应用最为广泛，见图13。

图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，共发现荧光灯、卤素灯、光导纤维和LED四种类型，其中荧光灯主要用以提供展柜整体照明，卤素灯、光导纤维、LED用于重点照明;其次，国外博物馆更多使用荧光灯和卤素灯等传统光源，我国则多采用光导纤维和LED等新型光源，其中光纤照明已成为目前我国高等级博物馆的主要照明方式;第三，各博物馆均采取了防止紫外光和红外光损害文物的相关措施;第四，部分博物馆光源色温偏高。

(3)照度指标:首先，展品表面照度值普遍偏高，某些位置的最高照度值远远高于现行标准，且国内博物馆在这一指标上普遍高于国外;其次，照度均匀度不甚理想，各博物馆差别较大，其中光源选择和照明方式对照度均匀度有重要影响。

综上所述，本文分析了当前在博物馆展陈照明中的特点和存在问题，目的是为展陈照明研究提供参考，并为今后博物馆照明规范的修订提供支持，以更好地保护文物原真性，避免或减小因人工照明所造成的历史信息失真和遗产价值降低的威胁。

［1］李恭慰.建筑照明设计手册［M］.北京:中国建筑工业版社，2006.335～347.

［2］郝洛西.视觉与展示博物馆光环境设计 ［J］.时代建筑，2006(6):28～33.

［3］博物馆照明设计规范.GB/T23863—2009［S］.北京:中国标准出版社.

［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］赵建平，肖辉乾，王书晓等.博物馆照明设计标准的研究.第十届全国建筑物理学术会议论文集，2008.

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