照明技術(shù)與發(fā)展

胡國劍 曾堃 劉宏劍

展覽館照明設(shè)計的發(fā)展，需要圍繞著設(shè)計與實踐結(jié)合、理論與研究結(jié)合、參觀與前沿技術(shù)結(jié)合的思路進(jìn)行，才能促進(jìn)整個陳列藝術(shù)設(shè)計水平的提髙。隨著現(xiàn)代化展陳照明的不斷發(fā)展，陳列展示照明的要求不斷提高，展覽館照明設(shè)計對照明技術(shù)提出了更高的要求。

展覽館是收集、保管、研究、陳列及展覽有關(guān)自然、歷史、文化、藝術(shù)、科學(xué)、技術(shù)和人類文化遺產(chǎn)等的實物或標(biāo)本的場所，并對那些有科學(xué)性、歷史性或藝術(shù)價值的物品進(jìn)行分類，為公眾提供知識、教育、欣賞以及休閑娛樂的功能。展覽館的光環(huán)境應(yīng)盡可能地使展品免受光學(xué)輻射 （包括可見光輻射、紫外線輻射和紅外線輻射） 的損害；同時光環(huán)境是人們可最直接感受的建筑物理參數(shù)，也是充分展示文物文化魅力的最直觀要素，照明的質(zhì)量必須保證。隨著觀眾對參觀體驗的要求越來越高，這已經(jīng)成為展陳照明中最沖突的矛盾，亟待新的照明技術(shù)來解決這一問題。

一、展館照明的發(fā)展歷程

國際上展覽館照明技術(shù)由于歷史原因，發(fā)展成熟較早，20世紀(jì)60年代已經(jīng)開始出現(xiàn)針對白熾燈、金鹵燈、鹵素?zé)舻葌鹘y(tǒng)光源的專業(yè)博物館照明燈具開發(fā)，包括低壓供電、配件研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件等。20世紀(jì)80年代，透鏡、濾鏡等光學(xué)配件已經(jīng)成熟起來，洗墻配光開始起步，以參觀體驗為基礎(chǔ)的燈具開發(fā)初步成型。20世紀(jì)90年代，國外博物館專業(yè)照明燈具已經(jīng)朝著細(xì)節(jié)、外觀、結(jié)構(gòu)等更加深入的層次邁進(jìn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著LED技術(shù)應(yīng)用的啟動，博物館專業(yè)照明燈具開始突破傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計，向著多照度、多色溫、多配光的方向全面革新。

國內(nèi)展覽館照明發(fā)展受制于社會經(jīng)濟(jì)水平，起步較晚。20世紀(jì)60年代以前，我國的博物館大多是利用古建筑做的陳列室，形式設(shè)計深受蘇聯(lián)展覽館的影響，包括現(xiàn)在的中國國家博物館、軍事博物館、農(nóng)業(yè)博物館、民族宮、美術(shù)館在內(nèi)的十大建筑也沿襲了蘇聯(lián)的模式，以自然光為主，輔以少量人工照明。隨著全國大批博物館的新建和擴(kuò)建，博物館照明設(shè)計有了新的發(fā)展，特別是20世紀(jì)80年代以后，我國博物館界還流行過一陣陳列形式追求 “聲、光、電”的風(fēng)格。20世紀(jì)90年代新建的北大賽特勒博物館，開始有了專業(yè)的照明設(shè)計，還采用了當(dāng)時最先進(jìn)的博物館展柜照明，為該館照明展示效果增了色。1996年新建的上海博物館由于建筑形式完全采用人工照明，在國內(nèi)展陳設(shè)計方面是一次巨大的突破，對我國博物館照明設(shè)計的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響，封閉空間“黑屋點燈”的設(shè)計理念及照明效果，成為全國諸多博物館學(xué)習(xí)的楷模。但這種完全拋棄自然采光的照明設(shè)計也產(chǎn)生了諸多弊病，首先是博物館運營方面產(chǎn)生的維護(hù)燈具和光源成本的累加，如上海博物館一年的運行費用是1000萬元人民幣，新首都博物館每年也達(dá)到了7000萬元人民幣的運營成本，這使國內(nèi)很多博物館從建設(shè)之日起就產(chǎn)生了高額的照明運營投入，并伴隨著各種照明維護(hù)的難題艱難前行。其次是同類的空間光環(huán)境過于單一，完全摒棄自然光并不能完全滿足展陳及參觀需要。進(jìn)入21世紀(jì)之后，南京市博物館、蘇州博物館等新興展館引入了更加先進(jìn)的照明設(shè)計理念，加上照明技術(shù)日新月異，自然采光與人工采光相映成趣的設(shè)計手法為國內(nèi)的展陳照明效果帶來了新的發(fā)展。

2000年以后，GB/T 23863-2009《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》的制定以及實施，為我國博物館照明設(shè)計的專業(yè)化之路指明了方向。此外，隨著我國對外開放步伐的加大以及綜合國力的加強，我國博物館界也受到國際照明設(shè)計思潮的影響，如2006年新建的首都博物館就加強了照明設(shè)計方面的投入，并采用了國際先進(jìn)的數(shù)控可調(diào)光源設(shè)備；四川金沙博物館、河南博物院等諸家新建或改擴(kuò)建的博物館也已經(jīng)重視對博物館的照明設(shè)計，使它們在陳列展示形式及光環(huán)境營造方面取得了令人滿意的成果。但是至今很多地方性博物館依然保留著20世紀(jì)60年代的落后照明設(shè)計方式，照度值波動較大；既沒有營造良好的參觀環(huán)境，也不利于對展品的保護(hù)；沒有采用專業(yè)的博物館照明產(chǎn)品，展柜內(nèi)光源遮擋不佳，炫光現(xiàn)象普遍等問題依然嚴(yán)重；對光害的認(rèn)識不足，在設(shè)計中根本沒有采取防護(hù)措施，造成文物的褪色與老化現(xiàn)象嚴(yán)重。另外，智能化照明控制系統(tǒng)應(yīng)用得還不夠普遍，僅有個別大展覽館在使用，其他多為博物館展室局部采用聲控或遠(yuǎn)紅外感應(yīng)的簡單設(shè)備，而對整個展覽館進(jìn)行調(diào)光控制的非常少，尤其是陳列廳光環(huán)境的數(shù)字化控制，用人工光與自然光進(jìn)行數(shù)控互補調(diào)光的案例更是稀缺。在綠色照明理念方面，我國展覽館樹立綠色照明設(shè)計的概念還處在起步階段，仍停留在對燈具與照明設(shè)備的合理利用及限制上。因此，新照明技術(shù)的推廣、普及和應(yīng)用，對我國展覽館光環(huán)境設(shè)計具有重要的意義。

二、展陳照明新技術(shù)

展陳照明新技術(shù)的發(fā)展，為解決照明質(zhì)量與文物保護(hù)提供了更加寬裕的條件。而合理應(yīng)用新技術(shù)，通過照明設(shè)計來表達(dá)展陳主題，還可以成為展館空間中的點睛之筆。

1.新型光源

一直以來，博物館常用的電光源有白熾燈、熒光燈和鹵鎢燈等。白熾燈具有結(jié)構(gòu)簡單、價廉和顯色性好等優(yōu)點，但光效過低。熒光燈具有節(jié)能的優(yōu)點，但其顯色性較差，不適用于大部分展品的照明。鹵鎢燈具有顯色性好、使用方便、瞬間啟動、便于調(diào)光等優(yōu)點，其色溫（2800-3200 K）特別適于繪畫、攝影和影視舞臺照明等，但光效也偏低，且熱效應(yīng)和紅外、紫外輻射較強。長期以來采取的補救措施，一是“高燈遠(yuǎn)照”，把燈具嵌裝或用軌道懸掛在展廳最高的天花棚頂上；二是對較低的燈棚加裝紫外輻射過濾玻璃（或貼過濾膜）。隨著LED技術(shù)的興起，LED光源已經(jīng)成為博物館專業(yè)照明燈具的主要選擇。

LED光電轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)熱小，光譜可控消除紫外、紅外輻射，不產(chǎn)生電弧干擾，壽命長、防潮、抗震動、體積小且顏色多樣。由于展覽館對貴重展品的照明燈具往往高架于天花棚頂，且對照度、色溫、顯色指數(shù)和照射角度等要求準(zhǔn)確嚴(yán)格，每次維修更換都要花費大量人力、物力和時間，因此LED光源應(yīng)用于展覽館具有潛在的優(yōu)勢。LED光源作為當(dāng)前照明領(lǐng)域的新技術(shù)，它的照明品質(zhì)與色彩還原能力也在不斷提升，推廣應(yīng)用LED 照明已勢不可當(dāng)。展陳照明能否放心大膽地使用LED，是否利用LED就代表了展陳工作的先進(jìn)性，LED光源的最新技術(shù)是否對文物展品無損傷，以及博物館能否將傳統(tǒng)鹵素光源全部替換成LED光源等問題，已成為研究熱點。隨著LED技術(shù)的發(fā)展與成熟，這些問題必將逐步得到解決。（1）燈具穩(wěn)定性提高，隨著電子部件技術(shù)的成熟，LED燈具會更高效、壽命更長。之前難以達(dá)到標(biāo)稱壽命，主要瓶頸在于電子器件與散熱，但隨著散熱技術(shù)成熟，LED芯片的耐熱性提高，穩(wěn)定性隨之提高。（2）光色更穩(wěn)定一致。芯片色容差通常3、4步，部分專用芯片色溫差值控制在50K以內(nèi)，色容差甚至達(dá)到2步以內(nèi)，完全可以與鹵素?zé)翩敲?。?）色彩還原性方面，LED照明燈具的顯色指數(shù)達(dá)到了90，部分可達(dá)到97。（4）光學(xué)技術(shù)發(fā)展得到了長足的進(jìn)步，以前的重影、聚光不足等已經(jīng)完全解決，如今專業(yè)博物館燈具廠家推出的變焦燈具，給燈光調(diào)試帶來了極大的便利。（5）全光譜照明光源推出，國外芯片廠商推出的模擬太陽光光源，從根本上改變了LED照明技術(shù)，將最接近太陽光的LED產(chǎn)品推向市場，其光譜與太陽光幾乎一樣。（6）與其他技術(shù)的整合應(yīng)用，如無線電能傳輸技術(shù)、各類智能控制系統(tǒng)等。

2. 智能控制系統(tǒng)

新的智能控制系統(tǒng)已經(jīng)不僅僅局限于面板控制燈具開關(guān)、亮暗等初級形式，隨著照明技術(shù)的發(fā)展和LED的特性，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、聲光同步等方式已經(jīng)逐漸成熟起來。人流較少的地段可采用簡單的位移感應(yīng)控制，例如地下車庫，無車移動時保持較低照度，有車移動時自動跟蹤車的行蹤提高照度。景觀照明和建筑外立面泛光照明，建立時間模式和光控模式結(jié)合的智能控制，按白天、黑夜和季節(jié)變化進(jìn)行編程，達(dá)到高效節(jié)能和安全美觀的綜合效果。劇場、會議廳等空間采用智能燈光系統(tǒng)預(yù)置會議報告、投影、視頻會議、文藝演出和打掃衛(wèi)生等場景。通過智能調(diào)節(jié)遮陽系統(tǒng)用光敏傳感器控制天然采光與人工照明結(jié)合，加上人工照明的自動調(diào)光，以達(dá)到最佳的節(jié)能及展陳效果。如希臘雅典國家考古博物館，重要展館的采光窗全部安裝光控模式智能控制的電動遮光窗簾。荷蘭阿姆斯特丹國立博物館全館均采用LED燈具，重要的展館安裝有智能調(diào)節(jié)遮陽系統(tǒng)，通過光敏傳感器控制天然采光與人工照明結(jié)合，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)照度水平，并且營造出一個全天候保持“藍(lán)天白云”。中國國學(xué)中心是我國第一批開始建造的國家級博物館，其采用的智能照明控制系統(tǒng)通過“終端鍵”管理控制設(shè)置分區(qū)，節(jié)省時間、勞動成本，同時保持博物館所需的照明效果。

3. 綠色照明技術(shù)

綠色照明技術(shù)主要包括自然光的利用和綠色能源的使用，自然光設(shè)計可以看作是太陽能應(yīng)用的一個延伸，我們在第一期專欄中已經(jīng)做了一些分享。

太陽能的利用系統(tǒng)主要是應(yīng)用太陽能光伏電池板，國內(nèi)外博物館常采用光伏電池集成屋頂結(jié)構(gòu)等成熟技術(shù)，效果良好。太陽能和風(fēng)能的綜合利用系統(tǒng)則是由太陽能光伏電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)組成，通稱為風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)光互補LED路燈可廣泛應(yīng)用于博物館的室外路燈照明。我國的光伏電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)已比較成熟，其中的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品出口國際市場。目前存在的主要薄弱環(huán)節(jié)是控制系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，影響運行效果，需從采購招標(biāo)到品質(zhì)控制等各個環(huán)節(jié)加強管理。

4. 投影展示技術(shù)

投影技術(shù)應(yīng)用已久，通過光學(xué)投影原理，采用高度的光源將底片的內(nèi)容以色彩模塊的形式投射在建筑物的墻壁上，形成巨大影像。在技術(shù)發(fā)展的推動下，出現(xiàn)了更多先進(jìn)的投影展示技術(shù)，為展陳照明的設(shè)計帶來了新體驗和新視野。

全息影像技術(shù)是一種全新的虛擬成像技術(shù)，是用干涉和衍射原理，再現(xiàn)物體真實的三維圖像技術(shù)。目前，博物館照明設(shè)計應(yīng)用投影儀的光源是全息投影的一個很廣泛選項。因為光源的亮度穩(wěn)定，投影儀也具有放大的圖像的作用。全息投影技術(shù)帶給參觀者一個壯觀的畫面。全息投影技術(shù)突破了傳統(tǒng)聲、光、電的限制，空間成像，色彩對比度和銳度高，視覺上的空間感、透視感都很強烈。它不僅可以產(chǎn)生三維的空間幻影，還可以使幻象與表演者交互完成演奏，產(chǎn)生令人印象深刻的演出效果。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是博物館照明設(shè)計又一新穎的技術(shù)，可以將文物的展示與保護(hù)上升到一個新的高度。一方面，建立起實物三維或模型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)瀕危文物資源永久保存。另一方面，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)提高文物修復(fù)的精確度和預(yù)判，可準(zhǔn)確選取保護(hù)手段，縮短修復(fù)工期。虛擬現(xiàn)實VR系統(tǒng)全面、生動、逼真，將我們帶入不可觸及的環(huán)境中，挑戰(zhàn)我們已知的思維方式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)推動著博物館行業(yè)更快地進(jìn)入信息化時代。

目前該類新技術(shù)在展覽館中的使用還處于初步探索階段，需要成熟的產(chǎn)品和科學(xué)的設(shè)計共同推進(jìn)，給未來的展覽館帶來全新的參觀體驗。

三、結(jié)語

展覽館光環(huán)境對展陳工作具有至關(guān)重要的功能性作用，專業(yè)照明設(shè)計不僅可以激發(fā)出觀眾的參觀情趣， 還可以將設(shè)計師的藝術(shù)理念進(jìn)行有效傳達(dá)， 體現(xiàn)出美感與人文情懷的精神。追求高品質(zhì)照明設(shè)計，應(yīng)用高新技術(shù)成果，加強照明管理工作，是展覽館提高參觀體驗的工作重點。而逐步推進(jìn)博物館專業(yè)的照明設(shè)計， 加強照明質(zhì)量管理與規(guī)范制定工作， 是未來實現(xiàn)博物館追求高品質(zhì)照明的發(fā)展的必由之路， 也是博物館照明設(shè)計的重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

1.郝洛西. 視覺與展示博物館光環(huán)境設(shè)計[J]. 時代建筑， 2006（6）.

2.艾晶. 中國國家博物館陳列光環(huán)境的設(shè)計研究[D]. 中央美術(shù)學(xué)院， 2012.

3.艾晶. 光之變革——博物館/美術(shù)館LED應(yīng)用調(diào)查報告[M]. 北京文物出版社， 2016.

4.黎力. 光與展示——博物館照明設(shè)計[D]. 湖北美術(shù)學(xué)院， 2017.

5.艾晶. 探討我國博物館照明設(shè)計的發(fā)展與方向[J]. 照明工程學(xué)報， 2017（4）.

6.周士琦. 我國博物館照明事業(yè)的發(fā)展回顧[J]. 照明工程學(xué)報， 2017（4）.

7.彭妙顏， 周錫韜. 國內(nèi)外博物館照明標(biāo)準(zhǔn)及其綠色照明技術(shù)的比較[J]. 照明工程學(xué)報， 2018（3）.

8.艾晶. 我國美術(shù)照明質(zhì)量的評估方法與體系研究[J]. 光源與照明， 2018（4）：30-35.

9.伍必勝. 博物館照明技術(shù)與發(fā)展趨勢[J]. 智能建筑電氣技術(shù)， 2018， 12（04）：19-21.

10.博物館照明設(shè)計規(guī)范： GB/T 23863-2009[S]