来源：《美术大观》2020年第1期
作者：高亚峰
摘要：本文通过对博物馆中光照明与展品保护的深入研究,详细阐述了照明与展品保护之间的关系,并对文物在展示过程中的防光问题进行了深入的导向性探讨,得出有效的展品保护措施。
关键词：展品陈列保护 光辐射 热能 紫外线 博物馆光照明设计
在博物馆中，任何可被物体吸收的光辐射（包括红外线、可见光和紫外线），都是对展品损坏的因素，其中以紫外线最为严重。吸收长波光而引起的化学变化，在有热效应发生时产生。作为存放与展示人类珍贵文化艺术遗产的博物馆，如何利用各种光照明进行展品陈列同时又能把对展品的损伤降到最低，是目前众多博物馆室内光照设计研究的方向。
一、博物馆光照明中的光危害
光照能够改变物体颜色并使材质发生变化。①从理论上来说，光照能够损伤它所到达的任何物体。其最主要的危害是使展品表面发生变化，而表面正是许多博物馆易腐蚀展品尤其是绘画、油画、壁画和纺织品等的精华所在。在光照下，全部有机质地的展品都处于受损状态之中。光照对展品材料的损伤主要是由化学反应造成的变质而来，致使展品的质地逐渐老化。为了将展品的质地变化及老化过程降低到可承受范围之内，就必须采用科技手段、创新设计手法进行控制与减弱，调节光照条件。对于属于石质材料、金属、玻璃和陶瓷等质地的展品特性，此类展品受到光照条件的影响非常微小。但必须注意，如果其表面附着其他对其本身无关紧要的有机材质，就必须考虑光照所引起的物体表面颜色的变化，这种变化一且加强，就会破坏展品的外在面貌。
1.光辐射
光照、温度与湿度是展厅环境中最重要的三要素，也是展品陈列展示和存放中最基础、最常见的外环境条件。而光照中的光辐射来源主要是自然界中的阳光照射,其次是人工灯具照明。对于这两种照明方式，虽然它们对展品的陈列环境都是必需的存在，但同时也危害着绝大多数展品，不利于它们的保护、存放和展示。这中间以紫外线的危害性最为强烈，被人们称为“展品杀手”。光辐射除了可以通过化学反应改变展品的质地，同时它的热效应还可以使相关的化学反应加速，破坏性更强。②
2.光照的反射
光照射到物体表面上时，部分光被反射。而物体外部的色彩能被人辨识出，正是因为物体对照明光源中光谱的不同色光长短度产生了反射。基于这个原因，展品的色彩取决于光源光谱色光长短以及展品对光源的反射。
在博物馆陈列设计中，我们要保护的展品和文物绝大多数是不透明的物体，因此它们的外表颜色应由反射光谱成分所决定。若展品对光源中的可见光全部反射，则呈现出白色的外表；若全部被吸收，则呈现黑色。一般情况下，可见光照射在展品上，一部分被吸收，一部分被反射。
3.热能
能量的一般形式包含热、光照和物体的运动。在博物馆陈列设计中，热和光照为展品提供了质地变化等的化学反应的激活能。目前所有的可见光辐射，若是被某种材质全数吸收，就会造成展品表面温度的升高，传播热能。在日常展示中，这一现象常常是指红外光辐射。在博物馆诸多光源中，红外光辐射没有固定的波长限度。随着波长的逐渐增加，红外光辐射强度逐步消减。
4.紫外线
紫外光线的来源主要是太阳辐射和各种人造光源，其中以太阳光辐射的紫外光线强度为最高。通常情况下，紫外线的辐射强度与所在地域的经纬度、海拔以及季节的变化条件等相关。如海拔度升高，紫外线的强度就相对提升；空气中的水分越少，空间里的紫外线强度就会越大。一年中紫外线辐射最厉害的季节为夏天，一天中紫外线最强的时间段为中午。紫外线的另一重要来源是我们日常生活中使用的各种人工光源。紫外线有两个显著特点：一是波长短，能量比可见光大得多；二是其穿透表现比可见光小得多，易被物体接收，从而迅速转化为内能。因此紫外线对材料的破坏性远大于可见光，文物等展品的老化与紫外辐射下发生的一系列光化学反应紧密相连。博物馆展品以及珍贵文物光照所允许的紫外线比例最大值为75uw/cm,任何比此值高的光源都必须经过过滤设计。
二、文物在展示过程中的防光问题
基于以上研究成果，光辐射在博物馆陈列中对珍贵展品起到了不可逆转的危害。作为博物馆陈列空间的设计方，其设计的方向之一就是将光辐射带来的损坏降至最低。同等光照强度下不同光源对同一展品材质的损伤程度是有很大区别的，其主要与光源辐射中的紫外线、红外线含量相关。在博物馆中，所有的纺织品都会受到光的破坏，许多以纸为材质的艺术品也是如此。展品及文物上的颜料或染料在光辐射的作用下会发生不同程度的褪色现象，而染料的褪色状况较颜料更为严重。颜料的褪色是由于光辐射对有机胶类材质的物理性破坏而引起的。而染料由于其化学结构的特点，属于有机化合物范围，较为复杂，归纳起来主要取决于染料的化学结构、物理状态和染色基质的性质。
三、紫外线与日光照射的防护设计
目前在博物馆中通常的做法是使用磨砂玻璃来遮挡聚光和紫外线。磨砂玻璃灯罩对紫外线的吸收不强，约有60%的紫外线仍可通过。而一般工艺的亚力克板能使外界75%的紫外线被阻挡在展品之外。特制亚力克板效果更佳，只有15%的紫外线可透过。关于白热灯泡所产生的白热光，经证实所含紫外线极微，对纸张纤维类文物展品影响有限。若在陈列设计中周密考虑灯光位置，紫外线可被有效控制，以防展品受光源直接照射而损坏。
对于日光照射可采取遮阳方式进行防护。所谓关于“遮阳”，就是使博物馆的通风采光处被阴影所覆盖的措施。其实现方法多种多样，但必须同时考虑遮阳，采光，通风和阴天、秋冬季的日照光线以及抗风挡雨等多方面的诉求。固定的遮阳板通常采用水平、垂直和综合三种形式。③
1.对于博物馆室外展品的保护
对于博物馆室外展品的保护，可根据日光在照射时间内的不同变化采取相应措施。由于各地的日照辐射状况不同，即便是同一地区，也存在着明显的差异，可按博物馆实地状况实行防光措施。例如，陈列在室外或半室外的雕塑作品，有些是石质的，此类展品受光照影响较小，可以放在日照时间较短的方位。有些金属质地的展品，由于光照会使物体表面迅速升温，所以最好的措施是可以临近遮阴，保持四周良好的通风环境。
2.对于博物馆室内展品的保护
对于室内陈列的博物馆展品来说，自然光中的紫外线辐射要比人工照明中的强许多。从研究数据上表明，天然光照中紫外线的辐射强度是人工钨丝照明的六倍。为了防止紫外光辐射，目前采用滤光片（薄箔片、丙烯酸板）和三层式紫外线反射玻璃。后者首先使用一片有色玻璃通过新型金属反射膜进行电解处置，随后在其上面再加入一层涂有紫外线硬化性高分子的树脂强力黏合剂层和一层聚乙烯丁醛树脂膜，再经由高温加热，使其结合成一体，成为一种具备高防紫外线性、可以阻挡绝大多数紫外线的优质玻璃隔层。
适宜博物馆通用照明的人工光源有三种：钨丝灯、荧光灯和金属卤化灯。钨丝灯的式样和种类多种多样，有的外壳是透明玻璃，有的外壳是乳白色玻璃，有的内镶反射镜。荧光灯一方面经由水银蒸发气体产生光能，同时又利用荧光进行发光。还有被制造者称为“冷光”的一种变异灯，它具有将可见光向前反射，而让IR辐射穿过，到达灯背部的特性。
虽然人工照明的紫外线辐射比日光要弱些，但综合来看也是让人担忧的。目前的情况是，除了飞利浦型灯以外，所有的荧光灯都需要滤光片，钨丝人工照明所释放的紫外线数量极少，一般情况下的展品被其照射不需要滤光片。
四、可见光与热能的控制设计
1.可见光的控制设计
可见光的短波长部分同样可以造成展品表面材料的老化变质，虽然这种老化变质速度不及紫外线，但它的破坏作用也是不容忽视的。实践证明，观赏博物馆的展品主要靠人眼的色觉感知系统。在荧光灯出现以前，150LX的光照度标准一直被认为是最好的。由于能源工业的发展，人们希望博物馆能够更明亮，但在实际陈列设计中，如果排除眩光，150LX的光照度仍可以为小件展品提供令人满意的照明。
影响观看展品的光环境主要有两个因素：一是眩光，二是人眼的适应能力。当视野内某些地方的光照过于明亮，所形成的能使人产生不舒适感或损伤的光线称为眩光。在陈列展出时，眩光主要来自放置在视线一侧的聚光灯或展品周围明亮的玻璃、窗户、光洁面所反射的耀目光等，要制止眩光的产生只能经由角度设计与调节光照所在位置。观众眼睛的适应性包括对展厅光照度的适应能力及对光照色彩的适应，当从强烈的光照下进入一个较暗的环境时，需要大约一分钟的适应时间。这个过程在设计上可以通过在博物馆大厅的短暂停留完成。因此，只要设计得当，既可以为观众提供一个舒适的观赏环境，又可以将可见光的损害降到最低。
2.光照热能的控制设计
无论是狭窄的聚光灯还是其他灯类，都会产生光照热能问题。钨丝灯在150LX的条件下，就会造成可察觉的加热效果。对于有光源直接照射又相互靠在一起的展柜来说，如果光源在展柜或透风性不好的陈列空间里，热能问题会更严重。所以在对热能特别敏感的地方，通常会要求使用装有二次反射的荧光灯和钨丝灯。
五、光照角度下的展品保护
在剖析这个方面时，首先要解读自然光的角度问题。当来自太阳的定向光线以及由起辅助作用的来自云和天空的散射光线照射在普通类展品上的时候，展品会呈现最佳的视觉效果。对于人工照明，我们可以运用45°角斜下定点照射的南素灯类，从这个角度照射下去，可以使展品满足观众一般性的观赏要求。此外，还要使展示空间的天花部分和墙立面的光线照射协调一致，并在设计上使地面的色感较为暗沉。
对待纺织品、衣饰、纸质书画类与其他竖直形式展示的珍贵展品，光照的角度必须更为严谨。若是光源离物体太近，将会从每个光照面产生较髙的反射光。一旦光线的角度过于垂直，将使被投射的展品影子长且边缘锐化。当天花部分采用的是半透明的光源时，其产生最强反射光线的地方很有可能是参观者的头顶部位。若是参观者直接看展柜的话，所产生的反射光将进人观众的视野。④当光线与展品的垂直面角度成30°观赏竖直文物表面，就不会产生任何眩光，从而取得最好观赏体验，但光源最好能延长，以便使阴影边缘更柔和。
结语
本文经过对博物馆中光照明设计与展品陈列保护的深入研究，剖析了光照明与展品陈列保护之间的设计联系，对照明中的光辐射对展品的破坏进行了深入研究，得出实际高效的应对方法，并对文物在展示过程中的防光问题、可见光与热能控制问题、光照角度问题形成原因和针对此类问题的导向性设计进行逐一详细阐述，以供今后的博物馆展示设计作为理论依据和实践参考。
基金项目：2018年度江苏省高校哲学社会科学研究基金项目“基于低碳理念的商业综合体室内设计与研究”（项目编号：2018SJA0826)。
注释：
①孙鑫.周昆.石教英.可变材质的实时全局光照明绘制.软件学报.2008年第4期.第10页
②赵一.浅析博物馆展示照明设计美术大观.2015年第5期第131页
③黎羚君.浅析广西地区建筑外遮阳技术的应用.建材与装饰.2014年第7期.第29-31页
④邓学华.试析光照明在苏州博物馆新馆中的设计与应用青年与社会.2013年第12期.第298页
参考文献：
1.艾晶.中国国家博物馆陈列光环境的设计研究.中央美术学院.2012
2.刘杰 基于最低色彩损伤的中国传统绘画照明光源研究天津大学.2017
3.马丽 环境照明设计.上海人民美术出版社.013
