來源：《美術大觀》2020年第1期
作者：高亞峰
摘要：本文通過對博物館中光照明與展品保護的深入研究,詳細闡述了照明與展品保護之間的關系,并對文物在展示過程中的防光問題進行了深入的導向性探討,得出有效的展品保護措施。
關鍵詞：展品陳列保護 光輻射 熱能 紫外線 博物館光照明設計
在博物館中，任何可被物體吸收的光輻射（包括紅外線、可見光和紫外線），都是對展品損壞的因素，其中以紫外線最為嚴重。吸收長波光而引起的化學變化，在有熱效應發(fā)生時產生。作為存放與展示人類珍貴文化藝術遺產的博物館，如何利用各種光照明進行展品陳列同時又能把對展品的損傷降到最低，是目前眾多博物館室內光照設計研究的方向。
一、博物館光照明中的光危害
光照能夠改變物體顏色并使材質發(fā)生變化。①從理論上來說，光照能夠損傷它所到達的任何物體。其最主要的危害是使展品表面發(fā)生變化，而表面正是許多博物館易腐蝕展品尤其是繪畫、油畫、壁畫和紡織品等的精華所在。在光照下，全部有機質地的展品都處于受損狀態(tài)之中。光照對展品材料的損傷主要是由化學反應造成的變質而來，致使展品的質地逐漸老化。為了將展品的質地變化及老化過程降低到可承受范圍之內，就必須采用科技手段、創(chuàng)新設計手法進行控制與減弱，調節(jié)光照條件。對于屬于石質材料、金屬、玻璃和陶瓷等質地的展品特性，此類展品受到光照條件的影響非常微小。但必須注意，如果其表面附著其他對其本身無關緊要的有機材質，就必須考慮光照所引起的物體表面顏色的變化，這種變化一且加強，就會破壞展品的外在面貌。
1.光輻射
光照、溫度與濕度是展廳環(huán)境中最重要的三要素，也是展品陳列展示和存放中最基礎、最常見的外環(huán)境條件。而光照中的光輻射來源主要是自然界中的陽光照射,其次是人工燈具照明。對于這兩種照明方式，雖然它們對展品的陳列環(huán)境都是必需的存在，但同時也危害著絕大多數展品，不利于它們的保護、存放和展示。這中間以紫外線的危害性最為強烈，被人們稱為“展品殺手”。光輻射除了可以通過化學反應改變展品的質地，同時它的熱效應還可以使相關的化學反應加速，破壞性更強。②
2.光照的反射
光照射到物體表面上時，部分光被反射。而物體外部的色彩能被人辨識出，正是因為物體對照明光源中光譜的不同色光長短度產生了反射。基于這個原因，展品的色彩取決于光源光譜色光長短以及展品對光源的反射。
在博物館陳列設計中，我們要保護的展品和文物絕大多數是不透明的物體，因此它們的外表顏色應由反射光譜成分所決定。若展品對光源中的可見光全部反射，則呈現出白色的外表；若全部被吸收，則呈現黑色。一般情況下，可見光照射在展品上，一部分被吸收，一部分被反射。
3.熱能
能量的一般形式包含熱、光照和物體的運動。在博物館陳列設計中，熱和光照為展品提供了質地變化等的化學反應的激活能。目前所有的可見光輻射，若是被某種材質全數吸收，就會造成展品表面溫度的升高，傳播熱能。在日常展示中，這一現象常常是指紅外光輻射。在博物館諸多光源中，紅外光輻射沒有固定的波長限度。隨著波長的逐漸增加，紅外光輻射強度逐步消減。
4.紫外線
紫外光線的來源主要是太陽輻射和各種人造光源，其中以太陽光輻射的紫外光線強度為最高。通常情況下，紫外線的輻射強度與所在地域的經緯度、海拔以及季節(jié)的變化條件等相關。如海拔度升高，紫外線的強度就相對提升；空氣中的水分越少，空間里的紫外線強度就會越大。一年中紫外線輻射最厲害的季節(jié)為夏天，一天中紫外線最強的時間段為中午。紫外線的另一重要來源是我們日常生活中使用的各種人工光源。紫外線有兩個顯著特點：一是波長短，能量比可見光大得多；二是其穿透表現比可見光小得多，易被物體接收，從而迅速轉化為內能。因此紫外線對材料的破壞性遠大于可見光，文物等展品的老化與紫外輻射下發(fā)生的一系列光化學反應緊密相連。博物館展品以及珍貴文物光照所允許的紫外線比例最大值為75uw/cm,任何比此值高的光源都必須經過過濾設計。
二、文物在展示過程中的防光問題
基于以上研究成果，光輻射在博物館陳列中對珍貴展品起到了不可逆轉的危害。作為博物館陳列空間的設計方，其設計的方向之一就是將光輻射帶來的損壞降至最低。同等光照強度下不同光源對同一展品材質的損傷程度是有很大區(qū)別的，其主要與光源輻射中的紫外線、紅外線含量相關。在博物館中，所有的紡織品都會受到光的破壞，許多以紙為材質的藝術品也是如此。展品及文物上的顏料或染料在光輻射的作用下會發(fā)生不同程度的褪色現象，而染料的褪色狀況較顏料更為嚴重。顏料的褪色是由于光輻射對有機膠類材質的物理性破壞而引起的。而染料由于其化學結構的特點，屬于有機化合物范圍，較為復雜，歸納起來主要取決于染料的化學結構、物理狀態(tài)和染色基質的性質。
三、紫外線與日光照射的防護設計
目前在博物館中通常的做法是使用磨砂玻璃來遮擋聚光和紫外線。磨砂玻璃燈罩對紫外線的吸收不強，約有60%的紫外線仍可通過。而一般工藝的亞力克板能使外界75%的紫外線被阻擋在展品之外。特制亞力克板效果更佳，只有15%的紫外線可透過。關于白熱燈泡所產生的白熱光，經證實所含紫外線極微，對紙張纖維類文物展品影響有限。若在陳列設計中周密考慮燈光位置，紫外線可被有效控制，以防展品受光源直接照射而損壞。
對于日光照射可采取遮陽方式進行防護。所謂關于“遮陽”，就是使博物館的通風采光處被陰影所覆蓋的措施。其實現方法多種多樣，但必須同時考慮遮陽，采光，通風和陰天、秋冬季的日照光線以及抗風擋雨等多方面的訴求。固定的遮陽板通常采用水平、垂直和綜合三種形式。③
1.對于博物館室外展品的保護
對于博物館室外展品的保護，可根據日光在照射時間內的不同變化采取相應措施。由于各地的日照輻射狀況不同，即便是同一地區(qū)，也存在著明顯的差異，可按博物館實地狀況實行防光措施。例如，陳列在室外或半室外的雕塑作品，有些是石質的，此類展品受光照影響較小，可以放在日照時間較短的方位。有些金屬質地的展品，由于光照會使物體表面迅速升溫，所以最好的措施是可以臨近遮陰，保持四周良好的通風環(huán)境。
2.對于博物館室內展品的保護
對于室內陳列的博物館展品來說，自然光中的紫外線輻射要比人工照明中的強許多。從研究數據上表明，天然光照中紫外線的輻射強度是人工鎢絲照明的六倍。為了防止紫外光輻射，目前采用濾光片（薄箔片、丙烯酸板）和三層式紫外線反射玻璃。后者首先使用一片有色玻璃通過新型金屬反射膜進行電解處置，隨后在其上面再加入一層涂有紫外線硬化性高分子的樹脂強力黏合劑層和一層聚乙烯丁醛樹脂膜，再經由高溫加熱，使其結合成一體，成為一種具備高防紫外線性、可以阻擋絕大多數紫外線的優(yōu)質玻璃隔層。
適宜博物館通用照明的人工光源有三種：鎢絲燈、熒光燈和金屬鹵化燈。鎢絲燈的式樣和種類多種多樣，有的外殼是透明玻璃，有的外殼是乳白色玻璃，有的內鑲反射鏡。熒光燈一方面經由水銀蒸發(fā)氣體產生光能，同時又利用熒光進行發(fā)光。還有被制造者稱為“冷光”的一種變異燈，它具有將可見光向前反射，而讓IR輻射穿過，到達燈背部的特性。
雖然人工照明的紫外線輻射比日光要弱些，但綜合來看也是讓人擔憂的。目前的情況是，除了飛利浦型燈以外，所有的熒光燈都需要濾光片，鎢絲人工照明所釋放的紫外線數量極少，一般情況下的展品被其照射不需要濾光片。
四、可見光與熱能的控制設計
1.可見光的控制設計
可見光的短波長部分同樣可以造成展品表面材料的老化變質，雖然這種老化變質速度不及紫外線，但它的破壞作用也是不容忽視的。實踐證明，觀賞博物館的展品主要靠人眼的色覺感知系統(tǒng)。在熒光燈出現以前，150LX的光照度標準一直被認為是最好的。由于能源工業(yè)的發(fā)展，人們希望博物館能夠更明亮，但在實際陳列設計中，如果排除眩光，150LX的光照度仍可以為小件展品提供令人滿意的照明。
影響觀看展品的光環(huán)境主要有兩個因素：一是眩光，二是人眼的適應能力。當視野內某些地方的光照過于明亮，所形成的能使人產生不舒適感或損傷的光線稱為眩光。在陳列展出時，眩光主要來自放置在視線一側的聚光燈或展品周圍明亮的玻璃、窗戶、光潔面所反射的耀目光等，要制止眩光的產生只能經由角度設計與調節(jié)光照所在位置。觀眾眼睛的適應性包括對展廳光照度的適應能力及對光照色彩的適應，當從強烈的光照下進入一個較暗的環(huán)境時，需要大約一分鐘的適應時間。這個過程在設計上可以通過在博物館大廳的短暫停留完成。因此，只要設計得當，既可以為觀眾提供一個舒適的觀賞環(huán)境，又可以將可見光的損害降到最低。
2.光照熱能的控制設計
無論是狹窄的聚光燈還是其他燈類，都會產生光照熱能問題。鎢絲燈在150LX的條件下，就會造成可察覺的加熱效果。對于有光源直接照射又相互靠在一起的展柜來說，如果光源在展柜或透風性不好的陳列空間里，熱能問題會更嚴重。所以在對熱能特別敏感的地方，通常會要求使用裝有二次反射的熒光燈和鎢絲燈。
五、光照角度下的展品保護
在剖析這個方面時，首先要解讀自然光的角度問題。當來自太陽的定向光線以及由起輔助作用的來自云和天空的散射光線照射在普通類展品上的時候，展品會呈現最佳的視覺效果。對于人工照明，我們可以運用45°角斜下定點照射的南素燈類，從這個角度照射下去，可以使展品滿足觀眾一般性的觀賞要求。此外，還要使展示空間的天花部分和墻立面的光線照射協調一致，并在設計上使地面的色感較為暗沉。
對待紡織品、衣飾、紙質書畫類與其他豎直形式展示的珍貴展品，光照的角度必須更為嚴謹。若是光源離物體太近，將會從每個光照面產生較髙的反射光。一旦光線的角度過于垂直，將使被投射的展品影子長且邊緣銳化。當天花部分采用的是半透明的光源時，其產生最強反射光線的地方很有可能是參觀者的頭頂部位。若是參觀者直接看展柜的話，所產生的反射光將進人觀眾的視野。④當光線與展品的垂直面角度成30°觀賞豎直文物表面，就不會產生任何眩光，從而取得最好觀賞體驗，但光源最好能延長，以便使陰影邊緣更柔和。
結語
本文經過對博物館中光照明設計與展品陳列保護的深入研究，剖析了光照明與展品陳列保護之間的設計聯系，對照明中的光輻射對展品的破壞進行了深入研究，得出實際高效的應對方法，并對文物在展示過程中的防光問題、可見光與熱能控制問題、光照角度問題形成原因和針對此類問題的導向性設計進行逐一詳細闡述，以供今后的博物館展示設計作為理論依據和實踐參考。
基金項目：2018年度江蘇省高校哲學社會科學研究基金項目“基于低碳理念的商業(yè)綜合體室內設計與研究”（項目編號：2018SJA0826)。
注釋：
?、賹O鑫.周昆.石教英.可變材質的實時全局光照明繪制.軟件學報.2008年第4期.第10頁
?、谮w一.淺析博物館展示照明設計美術大觀.2015年第5期第131頁
?、劾枇缇?淺析廣西地區(qū)建筑外遮陽技術的應用.建材與裝飾.2014年第7期.第29-31頁
?、茑噷W華.試析光照明在蘇州博物館新館中的設計與應用青年與社會.2013年第12期.第298頁
參考文獻：
1.艾晶.中國國家博物館陳列光環(huán)境的設計研究.中央美術學院.2012
2.劉杰 基于最低色彩損傷的中國傳統(tǒng)繪畫照明光源研究天津大學.2017
3.馬麗 環(huán)境照明設計.上海人民美術出版社.013
