博物馆照明如何做才能美观又无辐射？
博物馆照明旨在向观众提供良好的视觉环境，又能使光学辐射对其藏品的损害减少到最低程度。
基于以上宗旨，我们完成了韩老师艺术馆的照明设计和实施工作，其间相关心得体会稍作整理。
无论哪种博物馆展呈物品都分为两大类，一类是不易受到光辐射损害的陶瓷，铜器等器件或雕塑等。
另一类就是易受光辐射损害的纸质、丝质类有机物品。两大类展呈物品有着明显的分水岭。下面从易受损害的有机类展品保护角度、来看几种展览展示常用光源的紫外线特性。
比紫外线更高的频率的辐射统称为电离辐射。电离辐射是指波长短、频率高、能量高的射线。电离辐射迫使从原子、分子或其他束缚状态放出一个或几个电子的，从而改变被辐射物质的结构。如下图所示UVC频段的紫外线的能量已经可以改变分子结构。
X、Y射线（高频）需要1000V甚至更高的电压来获得，常规灯具不在此技术范围之内，所以博物馆人工照明中不会涉及X、Y射线的危害。介于X光和可见光之间的紫外线是对文物造成损害的主要人造光线之一。
紫外线激活的化学作用对纸绢文物的损害非常明显，纸质、纺织品文物的主要原料是植物纤维：纤维素、半纤维素和木质素和蛋白质。纤维素和木质素在有氧环境内，紫外光会加速其氧化作用。即使在无氧环境，紫外光对纸张亦有破坏作用，紫外线钻进纤维素的内部结构后，切断形成纤维素的长链分子，从而破坏纤维素的内部结构（紫外杀菌原理）。
半纤维素在光的照射下，会加速水解，生成容易溶于水的糖分。下面分别来看：
普通荧光灯、节能灯和紫外线灯的发光基础是一样的。都是通过汞蒸汽的激发发出紫外线，普通日光灯的低压汞蒸气激发打在玻璃管内壁上的荧光粉上再激发出白光。而普通玻璃对紫外基本是截止的（相反、石英玻璃对紫外线的通透率则更高），所以普通日光灯管对人体无害，但少量未被过滤的紫外线会对有机类文物造成损害。
金卤灯的工作原理与荧光灯基本相同，高电压通过灯丝激发电弧，电弧使灯泡内的气体发光发热。与荧光灯主要区别是，荧光灯依靠含磷的化合物二次发荧光，而金卤灯通过气体直接发出白炽强光。被激发的光线中含有大量高频紫外线。但双端金卤灯由于其光效，显色性等优势被大量应用于博物馆照明，因此在使用金卤灯的场所应尽量增加UV镜等滤光器件，杜绝紫外线侵蚀展品。
热发光光源中也同样含有紫外线，卤素灯泡的亮度及效率比白炽灯更高，高显色性成为展览展示照明选用卤素灯的重要参考因素，但在超高温度下，普通玻璃靠近钨丝太近可能会软化，因此卤素灯泡需要采用溶点更高的石英玻璃，而由于石英玻璃不能阻隔紫外线，故此卤素灯在博物馆的照明过程，通常都而需要另外使用UV紫外线滤镜。
从常见的相机镜头UV镜来看，不同镜片对不同波段的紫外线过滤效果不同，可通过设计不同的镀膜结构来设计过滤光波的不同效果，以达到适应不同的光源滤波，并提高光效的作用。作为一种新的光源，LED是原理上区别于传统光源的。
与热辐射光源依靠材料高温产生热辐射、气体放电光源依靠气态等离子体发光不同，LED是通过电注入，把电子和空穴从相反的方向注入到特定发光区域，即发光层，并在发光层复合发光。具有体积小，光谱窄，开关时间短等优势。
由于LED的单色性，在极窄的光谱空间，采用多个LED几乎可以组成出任何需要的光谱形状，且这种组合是没有效率损失的。LED在光谱这个一维空间，LED具备了作为一个基本元素的概念，以无限的可能实现各种需求。当然这样的组合基于博物馆照明中紫外线的防护是轻而易举的。
并在光线控制，显色性设计等方面有先天优势，成为博物馆照明设计中的新宠。在韩美林艺术馆的新馆中我们全面使用了led照明设备取得良好的设计效果。
《博物馆照明设计规范》中规定：应减少灯光和天然光的紫外线辐射，使光源的紫外线相对含量小于75μW/lm。在各类光源的应用过程中都应遵循此基本要求。
谈博物馆红外、微波辐射，先简单聊一下“电离或非电离辐射”。严格来说紫外线也称作非电离辐射，但他的破坏方式更接近于电离辐射，为了便于理解，从照明角度我们可以暂把紫外线和X、Y射线等归为电离辐射一大类。
而红外和微波以及无线电等，这些波段产生的辐射为人们习惯性理解的“非电离辐射”。
非电离辐射中比微波更长的波段是常见的手机，电视，收音机，对讲机，局域网等无线电电波，其中长波可以达到1000~10000m，所以无线电波很容易发生衍射，以能轻易绕过障碍物被我们接收到。
在我们生活的空间内无时无刻不存在着各种无线电波，但这些电波对无论人体还是对展品的接触，几乎是不能完全避免的，但其危害却非常小，所以从非电离辐射角度，我们认为仅需关注红外线和微波等两大项。
非电离辐射的典型代表是“高能的红外线”，太阳光包含这一波段射线，家里面常用的浴霸也是利用了红外线的热效应。由此可知我们经常能感受到卤钨射灯发出较高热量，是同样的道理。高热量会直接加速展品老化。
由上图可知红外线热辐射在空气中的传播是有明显衰减的，距离越长热辐射作用就越小，由此，我们在博物馆照明设计过程中使用卤钨灯等较高红外线辐射的灯具时可适当加大灯具与被照物之间的距离，以减少红外热辐射效应对展品的破坏。当然灯具与展品的“距离控制”只是照明设计主要的要素之一，而且要与其他问题统一考虑，比如角度，照度，显色，控制等。
倒易定律一般被广泛提及在摄影技术中，它的核心在于光化学反应对时间的考量。被照时间越长光学反应越深入和剧烈。
无论是电离或者非电离辐射都应当尽可能的限制被照时间长度，以减少对展品的损坏。在非电离辐射中重点谈及时间概念是因为非电离辐射的危害性相对略小，常被忽视，而发生展品被长时间的照射事件。
以上图为例，当观众参观某处展品，而其他地方不需要灯光的时候，照明系统应当选择性的降低或关闭展品照明。节能环保的同时实现对展品的保护。
因此现在越来越多的博物馆或展览馆选择通过控制系统来实现这种互动的场景模式。
上图中参观团背后红色区域内的展示灯光是关闭的，通过灯光的智能化控制，实现节能和保护展品的同时，还对参观秩序和引导起到重要作用，避免参观过程中人员不集中重复讲解多点提问等问题。
但在实际参观过程中控制系统仍然有更多的问题需要逐项落实，如：对长时间全场满员的参观状态和全场只有单一团体参观等、场馆不同使用状态的识别。以及通过对人流数量、方向的智能识别，预先启动和延迟关闭灯光的设计。控制系统越来越成为展示照明中的核心和基础，当然在控制时间，实现低频辐射的保护技术上来讲也是根本。
为减小热作用，可使用防热滤光器，把波长l=780mm以上的辐射吸收或反射掉。《博物馆照明设计规范》中规定：对光特别敏感的展品总曝光量控制在小于120000lx.h/年；对光敏感的展品控制在总曝光量小于360000lx.h/年。注意以上总曝光量一定是热作用进行过控制的前提下的。
除了灯具距离，开灯时间，减少低频更为关键的要素就是照度了，同样在倒易定律中，避免或降低光学反应除了缩短时间就是减少光通量了。因此多数博物馆展览馆即便在白天也很少使用自然光进行照明，进而把室内光环境控制在人眼能识别的最低照度级别范畴。
珍贵的织绣品、国画、书法、邮票、壁纸、壁画、彩塑彩绘、动植物标本等对光极敏感展品更是如此。按规范规定应在50Lux一下，但这也是较为宽泛的范围，很多重要文物则控制在1-5Lux之内进行观赏，所以闪光灯是严格禁止的。木制品类敏感物品150Lux以内，青铜陶瓷等可在300Lux以内进行设计。
在实现同样的照度可选用不同的照明光源的情况下则可参考上表进行设计。LED光源能发出不同波长的光色是由不同半导体材料的半导体实现的，不同的材料其PN结有着不同的禁带宽度，不同宽度对应不同光色，红外线也需要特定的半导体材料来实现，所以一般意义上讲led光源中是不含红外线紫外线的。我们在博物馆照明中可以放心选用适合的led产品，而不用担心他的辐射危害。
之所以提及微波辐射，是因为由微波激发硫蒸汽导致的气体发光光源技术在近期得到一定的突破，硫灯特有的激发分子的发光原理，使得其发出的光最为接近太阳光谱，进而“微波硫灯”获得了一定的市场认可度，而微波又是容易发生辐射作用的一种常见电波。以下图为例：
微波硫灯结构稍显复杂，体积大，功率大，不易作为单体灯具灵活使用。但其高品质的光谱使得其在博物馆中有了运用的价值，在安装空间允许的情况下，可以通过导光管或者光纤来间接使用，达到照明效果。
微波辐射会随着距离增大而明显减少或消失。而且灯具本身也已经安装了金属网格防止微波辐射泄露。
所以我们认为在博物馆照明中微波的辐射通过安装位置可以完全得到控制，而硫灯本身发出的紫外线和红外线也非常微小，可以同时采用防紫外防红外的方法保护展品。
至此，我们从紫外线，红外线，微波三种辐射角度粗浅了解一下博物馆照明中对展品的辐射保护，希望对大家有所帮助。
来源 | 高光照明
