《画刊 》 ∣ 展览之光 · 照明技术与发展
展览之光 Illumination of Art Exhibition
照明技术与发展
Lighting Technology and It’s Development
胡国剑（Hu Guojian） 曾堃（Zeng Kun） 刘宏剑（Liu Hongjian）
上海自然博物馆展厅的照明设计
按：展览馆光环境可以说是影响展陈效果最重要的物理要素，目前我国还没有一部关于展陈照明的理论专著。随着社会精神文明建设的进展，我国展览馆发展迅速，展陈空间形式多样化。在设计实践工作中，我们越来越多地接触到各种类型的展览馆，对展陈空间照明有了更加深入和细腻的体会。借助《画刊》杂志开辟的“展览之光”专栏，对美术馆与博物馆等展陈空间照明工作的重要性进行宣传，让大家更多地了解和重视它，理解照明设计是观众从感性认识上升到理性认识的媒介，是科学与艺术并重的技术。
展览馆照明设计的发展，需要围绕着设计与实践结合、理论与研究结合、参观与前沿技术结合的思路进行，才能促进整个陈列艺术设计水平的提髙。随着现代化展陈照明的不断发展，陈列展示照明的要求不断提高，展览馆照明设计对照明技术提出了更高的要求。
展览馆是收集、保管、研究、陈列及展览有关自然、历史、文化、艺术、科学、技术和人类文化遗产等的实物或标本的场所，并对那些有科学性、历史性或艺术价值的物品进行分类，为公众提供知识、教育、欣赏以及休闲娱乐的功能。展览馆的光环境应尽可能地使展品免受光学辐射 (包括可见光辐射、紫外线辐射和红外线辐射) 的损害；同时光环境是人们可最直接感受的建筑物理参数，也是充分展示文物文化魅力的最直观要素，照明的质量必须保证。随着观众对参观体验的要求越来越高，这已经成为展陈照明中最冲突的矛盾，亟待新的照明技术来解决这一问题。
一、展馆照明的发展历程
国际上展览馆照明技术由于历史原因，发展成熟较早，20世纪60年代已经开始出现针对白炽灯、金卤灯、卤素灯等传统光源的专业博物馆照明灯具开发，包括低压供电、配件研发、标准构件等。20世纪80年代，透镜、滤镜等光学配件已经成熟起来，洗墙配光开始起步，以参观体验为基础的灯具开发初步成型。20世纪90年代，国外博物馆专业照明灯具已经朝着细节、外观、结构等更加深入的层次迈进。进入21世纪以来，随着LED技术应用的启动，博物馆专业照明灯具开始突破传统的产品设计，向着多照度、多色温、多配光的方向全面革新。
中国国家博物馆内景
北京大学赛特勒博物馆展厅
国内展览馆照明发展受制于社会经济水平，起步较晚。20世纪60年代以前，我国的博物馆大多是利用古建筑做的陈列室，形式设计深受苏联展览馆的影响，包括现在的中国国家博物馆、军事博物馆、农业博物馆、民族宫、美术馆在内的十大建筑也沿袭了苏联的模式，以自然光为主，辅以少量人工照明。随着全国大批博物馆的新建和扩建，博物馆照明设计有了新的发展，特别是20世纪80年代以后，我国博物馆界还流行过一阵陈列形式追求 “声、光、电”的风格。20世纪90年代新建的北大赛特勒博物馆，开始有了专业的照明设计，还采用了当时最先进的博物馆展柜照明，为该馆照明展示效果增了色。1996年新建的上海博物馆由于建筑形式完全采用人工照明，在国内展陈设计方面是一次巨大的突破， 对我国博物馆照明设计的发展产生了重大影响，封闭空间“黑屋点灯”的设计理念及照明效果，成为全国诸多博物馆学习的楷模。但这种完全抛弃自然采光的照明设计也产生了诸多弊病，首先是博物馆运营方面产生的维护灯具和光源成本的累加，如上海博物馆一年的运行费用是1000万元人民币，新首都博物馆每年也达到了7000万元人民币的运营成本，这使国内很多博物馆从建设之日起就产生了高额的照明运营投入，并伴随着各种照明维护的难题艰难前行。其次是同类的空间光环境过于单一，完全摒弃自然光并不能完全满足展陈及参观需要。进入21世纪之后，南京市博物馆、苏州博物馆等新兴展馆引入了更加先进的照明设计理念，加上照明技术日新月异，自然采光与人工采光相映成趣的设计手法为国内的展陈照明效果带来了新的发展。
2000年以后，GB/T 23863-2009《博物馆建筑设计规范》的制定以及实施，为我国博物馆照明设计的专业化之路指明了方向。此外，随着我国对外开放步伐的加大以及综合国力的加强，我国博物馆界也受到国际照明设计思潮的影响，如2006年新建的首都博物馆就加强了照明设计方面的投入，并采用了国际先进的数控可调光源设备；四川金沙博物馆、河南博物院等诸家新建或改扩建的博物馆也已经重视对博物馆的照明设计，使它们在陈列展示形式及光环境营造方面取得了令人满意的成果。但是至今很多地方性博物馆依然保留着20世纪60年代的落后照明设计方式，照度值波动较大；既没有营造良好的参观环境，也不利于对展品的保护；没有采用专业的博物馆照明产品，展柜内光源遮挡不佳，炫光现象普遍等问题依然严重；对光害的认识不足，在设计中根本没有采取防护措施，造成文物的褪色与老化现象严重。另外，智能化照明控制系统应用得还不够普遍，仅有个别大展览馆在使用，其他多为博物馆展室局部采用声控或远红外感应的简单设备，而对整个展览馆进行调光控制的非常少，尤其是陈列厅光环境的数字化控制，用人工光与自然光进行数控互补调光的案例更是稀缺。在绿色照明理念方面，我国展览馆树立绿色照明设计的概念还处在起步阶段，仍停留在对灯具与照明设备的合理利用及限制上。因此，新照明技术的推广、普及和应用，对我国展览馆光环境设计具有重要的意义。
二、展陈照明新技术
展陈照明新技术的发展，为解决照明质量与文物保护提供了更加宽裕的条件。而合理应用新技术，通过照明设计来表达展陈主题，还可以成为展馆空间中的点睛之笔。
1.新型光源
一直以来，博物馆常用的电光源有白炽灯、荧光灯和卤钨灯等。白炽灯具有结构简单、价廉和显色性好等优点，但光效过低。荧光灯具有节能的优点，但其显色性较差，不适用于大部分展品的照明。卤钨灯具有显色性好、使用方便、瞬间启动、便于调光等优点，其色温（2800-3200 K）特别适于绘画、摄影和影视舞台照明等，但光效也偏低，且热效应和红外、紫外辐射较强。长期以来采取的补救措施，一是“高灯远照”，把灯具嵌装或用轨道悬挂在展厅最高的天花棚顶上；二是对较低的灯棚加装紫外辐射过滤玻璃（或贴过滤膜）。随着LED技术的兴起，LED光源已经成为博物馆专业照明灯具的主要选择。
上海当代艺术馆展厅的照明设计
LED光电转换效率高、发热小，光谱可控消除紫外、红外辐射，不产生电弧干扰，寿命长、防潮、抗震动、体积小且颜色多样。由于展览馆对贵重展品的照明灯具往往高架于天花棚顶，且对照度、色温、显色指数和照射角度等要求准确严格，每次维修更换都要花费大量人力、物力和时间，因此LED光源应用于展览馆具有潜在的优势。LED光源作为当前照明领域的新技术，它的照明品质与色彩还原能力也在不断提升，推广应用LED 照明已势不可当。展陈照明能否放心大胆地使用LED，是否利用LED就代表了展陈工作的先进性，LED光源的最新技术是否对文物展品无损伤，以及博物馆能否将传统卤素光源全部替换成LED光源等问题，已成为研究热点。随着LED技术的发展与成熟，这些问题必将逐步得到解决。（1）灯具稳定性提高，随着电子部件技术的成熟，LED灯具会更高效、寿命更长。之前难以达到标称寿命，主要瓶颈在于电子器件与散热，但随着散热技术成熟， LED芯片的耐热性提高，稳定性随之提高。（2）光色更稳定一致。芯片色容差通常3、4步，部分专用芯片色温差值控制在50K以内，色容差甚至达到2步以内，完全可以与卤素灯媲美。（3）色彩还原性方面，LED照明灯具的显色指数达到了90，部分可达到97。（4）光学技术发展得到了长足的进步，以前的重影、聚光不足等已经完全解决，如今专业博物馆灯具厂家推出的变焦灯具，给灯光调试带来了极大的便利。（5）全光谱照明光源推出，国外芯片厂商推出的模拟太阳光光源，从根本上改变了LED照明技术，将最接近太阳光的LED产品推向市场，其光谱与太阳光几乎一样。（6）与其他技术的整合应用，如无线电能传输技术、各类智能控制系统等。
希腊雅典国家考古博物馆展厅
阿姆斯特丹国立博物馆展厅
2. 智能控制系统
新的智能控制系统已经不仅仅局限于面板控制灯具开关、亮暗等初级形式，随着照明技术的发展和LED的特性，互联网、物联网、声光同步等方式已经逐渐成熟起来。人流较少的地段可采用简单的位移感应控制，例如地下车库，无车移动时保持较低照度，有车移动时自动跟踪车的行踪提高照度。景观照明和建筑外立面泛光照明，建立时间模式和光控模式结合的智能控制，按白天、黑夜和季节变化进行编程，达到高效节能和安全美观的综合效果。剧场、会议厅等空间采用智能灯光系统预置会议报告、投影、视频会议、文艺演出和打扫卫生等场景。通过智能调节遮阳系统用光敏传感器控制天然采光与人工照明结合，加上人工照明的自动调光，以达到最佳的节能及展陈效果。如希腊雅典国家考古博物馆，重要展馆的采光窗全部安装光控模式智能控制的电动遮光窗帘。荷兰阿姆斯特丹国立博物馆全馆均采用LED灯具，重要的展馆安装有智能调节遮阳系统，通过光敏传感器控制天然采光与人工照明结合，自动调节室内照度水平，并且营造出一个全天候保持“蓝天白云”。中国国学中心是我国第一批开始建造的国家级博物馆，其采用的智能照明控制系统通过“终端键”管理控制设置分区，节省时间、劳动成本，同时保持博物馆所需的照明效果。
3. 绿色照明技术
绿色照明技术主要包括自然光的利用和绿色能源的使用，自然光设计可以看作是太阳能应用的一个延伸，我们在第一期专栏中已经做了一些分享。
太阳能的利用系统主要是应用太阳能光伏电池板，国内外博物馆常采用光伏电池集成屋顶结构等成熟技术，效果良好。太阳能和风能的综合利用系统则是由太阳能光伏电池板、风力发电机和控制系统组成，通称为风光互补发电系统。风光互补LED路灯可广泛应用于博物馆的室外路灯照明。我国的光伏电池板和风力发电机等设备的生产技术已比较成熟，其中的优质产品出口国际市场。目前存在的主要薄弱环节是控制系统的产品质量良莠不齐，影响运行效果，需从采购招标到品质控制等各个环节加强管理。
4. 投影展示技术
投影技术应用已久，通过光学投影原理，采用高度的光源将底片的内容以色彩模块的形式投射在建筑物的墙壁上，形成巨大影像。在技术发展的推动下，出现了更多先进的投影展示技术，为展陈照明的设计带来了新体验和新视野。
全息影像技术是一种全新的虚拟成像技术，是用干涉和衍射原理，再现物体真实的三维图像技术。目前，博物馆照明设计应用投影仪的光源是全息投影的一个很广泛选项。因为光源的亮度稳定，投影仪也具有放大的图像的作用。全息投影技术带给参观者一个壮观的画面。全息投影技术突破了传统声、光、电的限制，空间成像，色彩对比度和锐度高，视觉上的空间感、透视感都很强烈。它不仅可以产生三维的空间幻影，还可以使幻象与表演者交互完成演奏，产生令人印象深刻的演出效果。
虚拟现实技术是博物馆照明设计又一新颖的技术，可以将文物的展示与保护上升到一个新的高度。一方面，建立起实物三维或模型数据库，实现濒危文物资源永久保存。另一方面，利用虚拟现实技术提高文物修复的精确度和预判，可准确选取保护手段，缩短修复工期。虚拟现实VR系统全面、生动、逼真，将我们带入不可触及的环境中，挑战我们已知的思维方式。虚拟现实技术推动着博物馆行业更快地进入信息化时代。
目前该类新技术在展览馆中的使用还处于初步探索阶段，需要成熟的产品和科学的设计共同推进，给未来的展览馆带来全新的参观体验。
上海自然博物馆展厅的照明设计
三、结语
展览馆光环境对展陈工作具有至关重要的功能性作用，专业照明设计不仅可以激发出观众的参观情趣, 还可以将设计师的艺术理念进行有效传达, 体现出美感与人文情怀的精神。追求高品质照明设计，应用高新技术成果，加强照明管理工作，是展览馆提高参观体验的工作重点。而逐步推进博物馆专业的照明设计, 加强照明质量管理与规范制定工作, 是未来实现博物馆追求高品质照明的发展的必由之路, 也是博物馆照明设计的重要发展方向。
参考文献：
1.郝洛西. 视觉与展示博物馆光环境设计[J]. 时代建筑, 2006(6).
2.艾晶. 中国国家博物馆陈列光环境的设计研究[D]. 中央美术学院, 2012.
3.艾晶. 光之变革——博物馆/美术馆LED应用调查报告[M]. 北京文物出版社, 2016.
4.黎力. 光与展示——博物馆照明设计[D]. 湖北美术学院, 2017.
5.艾晶. 探讨我国博物馆照明设计的发展与方向[J]. 照明工程学报, 2017(4).
6.周士琦. 我国博物馆照明事业的发展回顾[J]. 照明工程学报, 2017(4).
7.彭妙颜, 周锡韬. 国内外博物馆照明标准及其绿色照明技术的比较[J]. 照明工程学报, 2018(3).
8.艾晶. 我国美术照明质量的评估方法与体系研究[J]. 光源与照明, 2018(4):30-35.
9.伍必胜. 博物馆照明技术与发展趋势[J]. 智能建筑电气技术, 2018, 12(04):19-21.
10.博物馆照明设计规范: GB/T 23863-2009[S]
注：
胡国剑、曾堃，同济大学视觉艺术与城市光环境研究方向博士，在光环境研究和照明设计领域有着丰富的知识和经验。
刘宏剑，参与过国内外众多重要的展览灯光解决方案及现场调试，在博物馆、美术馆专业照明领域中有丰富的现场经验。
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