光學(xué)基本參數(shù)

一、光的物理參數(shù)

通過(guò)對(duì)光的原理研究，我們了解了其基本組成，然后，我們通過(guò)幾個(gè)物理參數(shù)，了解其特質(zhì)：光通量、光強(qiáng)、照度、亮度。

1、光通量

光通量即光源或燈具單位時(shí)間內(nèi)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(huì)有一定的衰減外，基本保持不變。

一般來(lái)說(shuō)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率從小到大排列：白熾燈－鹵素?zé)簦?jié)能燈－金鹵燈-LED光源。

2、光強(qiáng)

對(duì)燈具或光源而言，發(fā)出來(lái)的光，可能是全方面均勻發(fā)出，也可能有的方向強(qiáng)一點(diǎn)，有的方向弱一點(diǎn)。那么，表征這一特點(diǎn)的參數(shù)就是光強(qiáng)。

有了前面兩個(gè)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(gè)物理量的參數(shù)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(shí)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(chǎng)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(qiáng)，與其離光源的距離成反比

如上圖，1米處的光強(qiáng)，是2米處的光強(qiáng)的4倍。同樣，對(duì)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(yīng)的，在離光源2米處的照度為125lx

若某個(gè)被照物，照度越高，表示投射過(guò)來(lái)的光越多，物體也會(huì)看起來(lái)更明亮一些。

但是，是不是照度越高，看起來(lái)越亮呢?

4、亮度

同一空間，白墻和灰墻比，為什么白墻看起來(lái)更亮一些?要了解這個(gè)問(wèn)題，我們就得知道另一個(gè)物理量：亮度

亮度：在該方向上的單位投影面內(nèi)的光強(qiáng)[單位：坎德拉/平方米(cd/m²）]

四個(gè)變量之間的關(guān)系，如右圖。

二、博物館照明相關(guān)指標(biāo)

關(guān)于照度的幾個(gè)指標(biāo)：

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

維護(hù)照度（ maintained illuminance）：照明裝置須進(jìn)行維護(hù)時(shí)，在規(guī)定表面上的平均照度

對(duì)于博物館陳列區(qū)，照明裝置隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，裝置老化，塵灰侵蝕等，會(huì)造成照明裝發(fā)出的光通量減弱，當(dāng)光通量減弱到初始照度的80%時(shí)，就必須對(duì)照明裝置進(jìn)行維護(hù)或更換

而對(duì)于觀眾服務(wù)區(qū)，當(dāng)照明裝置光通量減弱到初始照度的70%時(shí)，就應(yīng)對(duì)照明裝置進(jìn)行維護(hù)或更換

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

由于博物館不同的空間分別規(guī)定了相應(yīng)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(hù)期末，因此，對(duì)于博物館各空間的照度水平，在初始設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)高于標(biāo)準(zhǔn)。

譬如針對(duì)陳列空間，當(dāng)照明裝置的光通量減弱到初始光通量的80%時(shí) ，就應(yīng)該進(jìn)行維護(hù)及更換，而此時(shí)的照度水平應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。故陳列空間的初始照度，應(yīng)高于標(biāo)準(zhǔn)照度1。25倍（1 / 0。8=1。25）

維護(hù)系數(shù) （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(shí)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(shí)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(shè)計(jì)房間的初始照度時(shí)，應(yīng)在計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，除以維護(hù)系數(shù)，從而使設(shè)計(jì)房間的初始照度高于維持平均照度，維護(hù)系數(shù)是小于1的數(shù)值。

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

對(duì)于博物館空間，由于照度水平低，故應(yīng)強(qiáng)調(diào)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(shí)的乘積表示，單位：lx·h/年

三、展品保護(hù)

l 對(duì)于展品，應(yīng)保證照明光源的紅外，紫外光充分濾取，以免對(duì)展品造成熱，化學(xué)傷害

l 即使是可見(jiàn)光，對(duì)于部分展品同樣會(huì)造成傷害

《博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 23863-2009以及《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034-2013，都對(duì)此有嚴(yán)格要求：

l 光特別敏感：絲、棉麻等紡織品、織繡品、中國(guó)畫、書法、拓片、手稿、文獻(xiàn)、書籍、郵票、圖片等各類紙制物品，壁畫、彩塑彩繪陶俑、含有機(jī)材質(zhì)底層的彩繪陶器、彩色皮革、動(dòng)植物標(biāo)本等

l 對(duì)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(duì)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(tái)、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(duì)于光特別敏感的展品，如書法，拓片等，其表面照度不能超過(guò)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(dāng)于高端酒店過(guò)道的照度。因此，此類展品周圍的環(huán)境應(yīng)設(shè)計(jì)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(jì)算，則每年的展出時(shí)間不能超過(guò)1000小時(shí)。一年按即便按250天展出計(jì)算，則每天的展出時(shí)間不能超過(guò)4小時(shí)！

在博物館照明的實(shí)際應(yīng)用中，我們常用到以下幾種照明，雖然《博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 23863-2009中并未提及。

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

此類照明主要是針對(duì)展品，對(duì)于大小不一的展品，通常會(huì)作重點(diǎn)照明處理。當(dāng)然，有些區(qū)域展品過(guò)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(shù)館空間，此類照明尤其普遍，其強(qiáng)調(diào)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(yàn)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(chǎn)品，且發(fā)熱少或光熱分離，能最大限度地保護(hù)展品

展板照明(display board lighting)：對(duì)博物館展示板，一級(jí)，二級(jí)標(biāo)題的照明

工作照明：指博物館場(chǎng)所用來(lái)清理，維護(hù)時(shí)的照明。

由于博物館要進(jìn)行維護(hù)，場(chǎng)景本身的照度是非常低的，無(wú)法依靠其實(shí)施維護(hù)，維修，保養(yǎng)。故中，大型博物館都會(huì)在開(kāi)花頂層（格柵里面）設(shè)置一層工作照明燈具，平時(shí)不開(kāi)放，僅維護(hù)，維修，保養(yǎng)時(shí)開(kāi)放，用于維護(hù)工作。