基于模拟实验的博物馆、美术馆照明应用评估方法探究

高 帅，荣浩磊

(北京清控人居光电研究院有限公司，北京 100086)

基于模拟实验的博物馆、美术馆照明应用评估方法探究

高 帅，荣浩磊

(北京清控人居光电研究院有限公司，北京 100086)

目前LED在博物馆、美术馆中已得到了广泛应用。但通过实际案例及实测数据发现，LED产品效果品质和产品质量良莠不齐，造成实际应用中照明效果品质差异较大；对同一应用，照明解决方案会有所不同，因此，只对单一产品评估意义不大。本文通过与课题研究实践结合，从博物馆、美术馆的实际应用需求和价值导向出发，借助模拟实验的方法，形成目标设定、方案征集、实验检测、权重分析的评估流程。辅助产品比选，把控照明设计品质。

应用需求；模拟实验；博物馆照明；检测评估流程；美术馆；LED

引言

照明对于博物馆、美术馆的重要意义已在业内形成共识[1-3]。LED技术的发展，使国内博物馆、美术馆的照明应用从照明效果、展品保护和运维管理等方面产生了变革，而且随着传统光源逐步退出生产，LED产品在博物馆、美术馆中将得到更广泛的应用[4]。

但根据目前相关研究及实地调研发现，部分使用LED产品的博物馆、美术馆中存在照明均匀度不足、眩光严重、显色性差等问题[1]；并且在目前的产品选择机制中，缺乏针对应用的、有效的评估手段。本文通过相关课题中调研及研究的实践，总结问题的原因，将课题中采用的模拟实验方法，运用到博物馆、美术馆照明应用的评估中，辅助产品比选及品质把控。

1 现状问题

2016年我们参与的文化部“LED在博物馆、美术馆的应用现状与前景研究”的课题研究中，进行了大量博物馆、美术馆的调研工作及模拟实验。通过实验征集的LED照明解决方案，探讨可能影响照明品质的因素。

LED的特点、产品类型并非像传统光源灯具一样单一，灯具尺寸、造型出现多样化。同一照明应用，相同照明效果要求，不同品牌的产品解决方案(灯具数量、尺寸、布灯位置等)也不同，如四面柜照明，相同照度要求，五个厂家提供的照明解决方案均不同，如图1所示。若只对单个灯具进行评估，在产品组合后，照明效果仍可能出现问题。因此，需针对应用需求，对综合照明解决方案进行评估。

图1 四面柜照明解决方案Fig.1 Four side cabinet lighting solution

目前，市面LED产品差异化较大[7]，同品牌同型号，不同批次的也存在差异；由于芯片、透镜等材料的不同，传统的参数，如功率、光束角标称一致的，照明效果有差异，如图2所示；对展品有关键影响的紫外、红外辐射量，显色相关的参数等，在无实测的情况下，无法确定参数的真实性。因此，按照传统光源灯具的参数制定方法和选灯方法，无法达到预期的照明效果。根据LED的特点，针对照明应用，制定全面的照明指标要求，以检测手段验证产品信息的真实性，可有效保障照明品质。

图2 照明效果差异Fig.2 Lighting effect difference

2 方法探究

在本次课题的研究中，为对比LED与传统光源产品的优劣，运用了模拟实验的方法，在典型需求的模拟场景下，将多个照明解决方案，进行相关指标检测，对比评估。后期总结发现，借助模拟实验的方法，可以对同一应用下的差异化、复杂的照明解决方案，进行综合的照明指标的测试评估，有助于产品及照明方案的比选评估。将模拟实验比对环节进行总结，方法流程主要有四步。

2.1 目标参数设定

分析照明需求，根据照明条件(展品的特性、空间位置等)及照明要求(效果要求、维护要求等)，设定照明目标，制定相关的照明量化指标参数及灯具规格参数。

本次课题研究中模拟了多个典型照明场景(如四面柜、三面柜、壁挂展品的泛光洗墙、雕塑展品的重点照明等，见图3)的应用需求，提出对应照明指标要求。

目前对于指标，已有大量的研究[6]。本次课题研究中的指标，根据现状调研和访谈问卷得到的博物馆、美术馆的照明需求，归纳为视觉感知、安全保护、运营管理三个方面。视觉感知包含美观舒适(灯具安装是否隐蔽精致，眩光是否得到有效控制)、亮度分布合理(对比度是否恰当，均匀度是否达标)，色彩表达(还原性和艺术表现能力)等；安全保护包含有害辐射(红外辐射、紫外含量)的控制；运营管理涉及成本控制(一次性建设投入和电费维修费用)、易于运维(安装调试和安全保护)等。

图3 典型应用场景Fig.3 Typical application scenarios

涉及的具体指标包括灯具尺寸、眩光值、亮度对比度、均匀度、显色指数(Ra)、色彩保真度因子(Rf)、色彩饱和度因子(Rg)、产品价格、能耗、组合调整的灵活性、紫外、红外辐射量等。现阶段研究的参数项可参考表1。

表1 照明目标的参数项建议

注：具体测试项目可根据实际应用需求删减或增补

2.2 模拟实验设计

根据照明需求及照明目标，进行模式实验设计。模拟实验设计包含三个部分：

1)产品解决方案征集。根据制定的照明量化指标参数及灯具规格参数，征集多家灯具产品及针对照明需求的整体解决方案。

2)模拟实验场景搭建。根据照明条件，设定实验环境和实验条件，结合征集的产品解决方案，搭建模拟实验场景。

3)模拟实验流程设定。制定实验时间、参与实验人员、数据记录表格等，制定实验过程中产品解决方案安装布置的衔接，数据采集的测试项目顺序等流程。

2.3 检测数据采集

根据制定的照明目标参数，在模拟实验过程中，对照明效果及灯具规格参数进行检测数据采集，检测内容分两部分：

1)照明效果测试。对实验模拟的照明场景展现的照明效果进行测试。可进行测试的项目参考表2。

表2 照明效果测试可检测项目

注：表中内容为可检测项目，具体测试内容根据实际应用确定

2)灯具产品检测。对灯具产品进行第三方检测机构检测，包含光学、安规检测(具有3C认证的灯具无需进行安规检测)。可进行的测试项目参考表3。

2.4 权重分析评估

表3 产品检测可检测项目

注：表中内容为可检测项目，具体测试内容根据实际应用确定

对测试数据进行分析，筛选符合照明目标参数要求的产品及及解决方案。如有多家产品及解决方案满足要求，则需依据实际应用情况，对参数项目设定权重比例，进行综合评分确定产品排序。最终确定优势产品及解决方案。

如本次课题研究四面柜的实验中，以三个参数的测试比对结果为例如图4～图6，色彩参数的比对中，厂家的解决方案数值比对的排序为卤素灯>厂家3>厂家2>厂家1>厂家4；能耗对比中，排序为厂家1>厂家3>厂家2>厂家4>卤素；紫外含量的对比中，排序为厂家2=厂家3=厂家4>厂家1>卤素。不同比对参数的排名有差异，因此实验中根据馆方与设计方的综合评定，认为紫外含量的权重最高，色彩要求重要性其次，最后是对能耗的考评。因此，根据以上权重进行赋值，按照如下计算方法：指标1得分×权重系数+指标2得分×权重系数+指标3得分×权重系数+……+指标n得分×权重系数=最终得分。得到厂家3>厂家2>厂家1>卤素>厂家4对比结果。

图4 色彩参数对比Fig.4 Color parameter comparison

图5 能耗对比Fig.5 Comparison of UV content

图6 紫外含量对比Fig.6 Comparison of energy consumption

对不同的项目，参数权重值的设定不同，需根据实际应用情况进行制定。

3 总结与展望

以设定的照明目标为导向，通过模拟应用场景进行实验比对，可以把不同厂家差异化的解决方案进行综合的评估，避免由于尺寸、数量、安装位置差异等复杂情况带来的困扰。公开开放征集解决方案，进行关键指标实测比对，可以了解真实的照明工业技术水平和市场供给能力。公信力的检测手段进行指标数据测量，能够客观、科学的反映照明水平，为博物馆、美术馆馆方评估提供依据。

对于指标，现有的博物馆照明最主要的规范GB/T 23863―2009《博物馆照明设计规范》和JGJ66—2015《博物馆建筑设计规范》，主要是针对传统光源，具体指标对LED照明不完全适用。因此，在指标制定中，倾向于应用需求和价值取向的引导，提出理想方向，如 “有害辐射越低越好” 、“均匀度越高越好”、“热量越小越好”等，开放征集， 由厂家根据各自产品的优势，从产品选型、安装方式、排布方式等角度，提供最能趋近理想指标的解决方案。

本次评估方法的探究，提出了测试指标项，主要针对客观物理指标的测量。在后续的研究中，还会建立对主观体验与客观指标之间联系的进一步研究，以期建立一套更为全面而合理的评估指标体系。

[1] 李文铨，王海波，卓宁泽.博物馆展陈光环境的回顾与现状[J].中国照明电器, 2016,(4):5-9.

[2] 艾晶.LED在我国博物馆/美术馆中的应用现状分析[J].照明工程学报, 2016, 27(3):125-130.

[3] 周怀东.LED照明技术在博物馆的应用浅析[J].照明工程学报, 2013, 24(5):45-50.

[4] 姜海涛，丁传红，陈大华，等.博物馆LED灯具设计解析[J].光源与照明, 2015,(2):1-5.

[5] 张欢.从文物保护角度探讨博物馆照明问题[J].照明工程学报, 2012, 23(6):64-67.

[6] 索经令.博物馆陈列展览中的照明设计[J].博物馆学, 2013,(3):16-21.

[7] 艾晶.对博物馆高品质照明的认识[N].中国文物报，2016-04-26(008).

发改委《半导体照明产业“十三五”发展规划》印发

2017年7月28日，为进一步提升半导体照明产业整体发展水平，引导产业健康可持续发展，发改委、教育部、科技部等13个部委联合印发关于《半导体照明产业“十三五”发展规划》(以下简称《规划》)的通知，旨在引导我国半导体照明产业发展，培育经济新动能，推进照明节能工作，积极应对气候变化，促进生态文明建设。

《规划》指出，半导体照明受到世界各国的普遍关注和高度重视，很多国家立足国家战略进行系统部署，推动半导体照明产业进入快速发展期，全球产业格局正在重塑。在“十二五”期间，我国多部门、多举措共同推进半导体照明技术创新与产业发展，取得了 明显成效。

《规划》指出，我国半导体照明产业发展面临重要机遇。2011 年，我国出台了《中国淘汰白炽灯路线图》，为我国半导体照明产业提供了发展契机；《巴黎协定》的批准实施，有助于推动各国把半导体照明作为照明领域节能降碳的重要措施；“一带一路”战略、《中国制造2025》、城镇化等加快实施，为半导体照明产业开辟了广阔的市场空间；智慧家居、智慧城市建设等推动半导体照明产业加快形成发展新动能，催生新供给。

《规划》指出，“十三五”是我国从半导体照明产业大国转向强国的关键时期。为进一步提升产业整体发展水平，引导产业健康可持续发展，根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《中国制造2025》《“十三五”节能减排综合工作方案》《“十三五”节能环保产业发展规划》等有关内容，制定本规划。本规划旨在引导我国半导体照明产业发展，培育经济新动能，推进照明节能工作，积极应对气候变化，促进生态文明建设。

《规划》中提出，到 2020 年，我国半导体照明关键技术不断突破，产品质量不断提高，产品结构持续优化，产业规模稳步扩大，产业集中度逐步提高，形成1 家以上销售额突破100亿元的LED照明企业，培育1～2个国际知名品牌，10个左右国内知名品牌；推动OLED照明产品实现一定规模应用；应用领域不断拓宽，市场环境更加规范，为从半导体照明产业大国发展为强国奠定坚实基础。

A Study on Museum and Gallery Lighting Application Evaluation Method Based on Simulated Experiment Test

GAO Shuai， RONG Haolei

(BeijingTsinghuaHoldingsHabitatDevelopmentLightingInstituteCo.,Ltd，Beijing100086，China)

Now LEDs have been widely used in museums and galleries. However, actual cases and tested data related with LEDs tell that there is a considerable gap in respect of LED product quality and lighting effect quality between LEDs used, resulting in lighting effect difference in practice application. Since different lighting solutions are used even to the same application, evaluation only on products makes little sense. Starting from actual application requirement and value orientation of museums and galleries and by combining with subject study and practical work, this article uses simulated experiments to create evaluation workflow, including goal setting, solutions collecting, experiment tests and weighting analysis, to assist product comparison and selection and control lighting quality.

application requirement; simulation experiment; lighting in museums; test and evaluation procedure; gallery; LED

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.04.006