光學基本參數

一、光的物理參數

通過對光的原理研究，我們了解了其基本組成，然后，我們通過幾個物理參數，了解其特質：光通量、光強、照度、亮度。

1、光通量

光通量即光源或燈具單位時間內發(fā)出光的總量，單位lm-流明。

光源或燈具一旦確定，其光通量也基本確定，除了正常壽命期會有一定的衰減外，基本保持不變。

一般來說，同類別的燈具，功率越大，光通量也越大。

不同類別的燈具，由于電能轉換效率不一樣，其光能量也不一樣，不同類型的光源，其光能轉換效率從小到大排列：白熾燈－鹵素燈－節(jié)能燈－金鹵燈-LED光源。

2、光強

對燈具或光源而言，發(fā)出來的光，可能是全方面均勻發(fā)出，也可能有的方向強一點，有的方向弱一點。那么，表征這一特點的參數就是光強。

有了前面兩個單位，我們還要了解，到底有多少光到了展品或被照物上面呢?

3、照度

表征這個物理量的參數是照度， 照度：入射在某物體單位面積上的光通量，單位勒克斯（1x）

事實上，照度值的大小，與人眼的感受相差非常大，以下是一些典型場景的照度值：

上圖中：白天情朗中午：100，000lx 晚上有燈光的辦公室：300-700lx 月光夜晚：0。1lx

照度的平方反比定律：

光源某處的光強，與其離光源的距離成反比

如上圖，1米處的光強，是2米處的光強的4倍。同樣，對于照度也是如此，若某光源在離光源1米處的照度為500lx，則相應的，在離光源2米處的照度為125lx

若某個被照物，照度越高，表示投射過來的光越多，物體也會看起來更明亮一些。

但是，是不是照度越高，看起來越亮呢?

4、亮度

同一空間，白墻和灰墻比，為什么白墻看起來更亮一些?要了解這個問題，我們就得知道另一個物理量：亮度

亮度：在該方向上的單位投影面內的光強[單位：坎德拉/平方米(cd/m²）]

四個變量之間的關系，如右圖。

二、博物館照明相關指標

關于照度的幾個指標：

平均照度（average illuminance）：規(guī)定表面的照度平均值。

維護照度（ maintained illuminance）：照明裝置須進行維護時，在規(guī)定表面上的平均照度

對于博物館陳列區(qū)，照明裝置隨著使用時間的增長，裝置老化，塵灰侵蝕等，會造成照明裝發(fā)出的光通量減弱，當光通量減弱到初始照度的80%時，就必須對照明裝置進行維護或更換

而對于觀眾服務區(qū)，當照明裝置光通量減弱到初始照度的70%時，就應對照明裝置進行維護或更換

初始照度（initial illuminance）照明裝置新裝時在規(guī)定表面上的平均照度。通常它也是設計照度值。

由于博物館不同的空間分別規(guī)定了相應的照度值，此照度值為工作期間必須保證的照度水平，包括照明器械的維護期末，因此，對于博物館各空間的照度水平，在初始設計時，應高于標準。

譬如針對陳列空間，當照明裝置的光通量減弱到初始光通量的80%時 ，就應該進行維護及更換，而此時的照度水平應滿足標準要求。故陳列空間的初始照度，應高于標準照度1。25倍（1 / 0。8=1。25）

維護系數 （maintenance factor）：照明裝置在使用一定周期后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新裝時所得到的平均照度或平均亮度之比

照明裝置在使用一段時間后，由于光源的光衰，燈具和房間的表面塵灰，污染等，從而使規(guī)定表面的照度下降。因此，在設計房間的初始照度時，應在計算公式的基礎上，除以維護系數，從而使設計房間的初始照度高于維持平均照度，維護系數是小于1的數值。

照度均勻度（uniformity ratio of illuminance）：最小照度與平均照度之比。

對于博物館空間，由于照度水平低，故應強調照明的均勻度，柔和性，尤其是洗墻照明。

年曝光量 annual lighting exposure

度量物體年累積接受光照度的值，用物體接受的照度與年累積小時的乘積表示，單位：lx·h/年

三、展品保護

l 對于展品，應保證照明光源的紅外，紫外光充分濾取，以免對展品造成熱，化學傷害

l 即使是可見光，對于部分展品同樣會造成傷害

《博物館照明設計規(guī)范》GB/T 23863-2009以及《建筑照明設計標準》GB 50034-2013，都對此有嚴格要求：

l 光特別敏感：絲、棉麻等紡織品、織繡品、中國畫、書法、拓片、手稿、文獻、書籍、郵票、圖片等各類紙制物品，壁畫、彩塑彩繪陶俑、含有機材質底層的彩繪陶器、彩色皮革、動植物標本等

l 對光敏感：漆器、藤品、木器、竹器、骨器制品、油畫、蛋清畫、不染色皮革等

l 對光不敏感：青銅器、銅器、鐵器、金銀器、各類兵器、各種古錢幣等金屬制器、石器、畫像石、碑刻、硯臺、各種化石、印章等石制物，陶器、唐三彩、瓷器，琉璃器等陶瓷器，珠寶，翠鉆等寶石玉石，有色玻璃制品，搪瓷、琺瑯等

示例： 對于光特別敏感的展品，如書法，拓片等，其表面照度不能超過50lx， 且年曝光量不大于50000 lx·h/年

50lx的照度是比較低的，大致相當于高端酒店過道的照度。因此，此類展品周圍的環(huán)境應設計得更暗一些，否則，展品很難看清。

同樣，由于年曝光量不大于50000 lx·h/年，我們按書法展品表面的照度50lx計算，則每年的展出時間不能超過1000小時。一年按即便按250天展出計算，則每天的展出時間不能超過4小時！

在博物館照明的實際應用中，我們常用到以下幾種照明，雖然《博物館照明設計規(guī)范》GB/T 23863-2009中并未提及。

重點照明（accent lighting）：為提高指定區(qū)域或目標的照度，使其比周圍區(qū)域亮的照明

此類照明主要是針對展品，對于大小不一的展品，通常會作重點照明處理。當然，有些區(qū)域展品過多，可能采取其它方式，避免空間太多亮光，造成光形雜亂。

洗墻照明（wallwash lighting）：為將增面均勻照亮的照明

在博物館及美術館空間，此類照明尤其普遍，其強調照明均勻性，柔和度要求更高。主要用于展畫，展墻，情景模擬區(qū)的照明（與室外空間洗墻照明要求不盡相同）

主要用于博物館展畫，尤其是大面積展畫。還有情景體驗區(qū)的背景墻等。

展柜照明(cabinet lighting)：為展柜小空間的展示照明

主要采用LED燈具或光纖等小體積產品，且發(fā)熱少或光熱分離，能最大限度地保護展品

展板照明(display board lighting)：對博物館展示板，一級，二級標題的照明

工作照明：指博物館場所用來清理，維護時的照明。

由于博物館要進行維護，場景本身的照度是非常低的，無法依靠其實施維護，維修，保養(yǎng)。故中，大型博物館都會在開花頂層（格柵里面）設置一層工作照明燈具，平時不開放，僅維護，維修，保養(yǎng)時開放，用于維護工作。