博物馆照明与展柜一体化设计方案

陶 萍

（江苏苏豪爱涛文化有限公司，江苏 南京 211106）

引言

博物馆照明与展柜一体化设计是基于博物馆的特殊环境而进行的，其主要目的在于将展品所需的光照条件和展示空间的整体光分布状态等因素综合考虑，并在此基础上对照明设备及光源进行合理选择。由于博物馆内部建筑结构、文物种类以及展览内容有一定差异，照明方式也会有所不同。因此，在照明与展柜一体化设计中要遵循科学原则，根据不同类型陈列展览特点，采取适宜的灯光效果，达到理想艺术效果。

一、设计构思解析

为确保展览顺利开展，场馆照明设施施工必须严格按照相关规定和技术规范进行，除资金问题外，也要考虑施工周期，工期要求等因素。在设计时需要结合建筑本身的功能特点及周边环境条件来确定灯具选型方案。同时，为了避免光源与周围环境产生干扰，应采用合理有效的节能技术措施。首选展厅中较为突出的照明问题，包括：采光需求较高的展品区；光照环境较差的辅助区和主入口区域（如室外走廊）；光线柔和且照度适中的室内展示厅等。对于一些大体量展品，不易搬动的展品，应采用就地改造为主，局部更换为辅的方法。由于一些新光源和旧设备光源存在色彩饱和度差，光色不协调等问题，应选择合适的LED 作为照明光源。需要注意的一点是，新设计改造构件需与原展柜或展台相适配，以免影响原有结构强度。此外，还需根据现场实际情况对各部件尺寸和数量进行适当调整，以满足不同场合下的使用要求。改造后的结构件要经过试验验证其合理性和安全性，并最终验收合格方可投入使用。

不同展品照明要求各异，需根据展品类型与空间的特点及文物形状设计。初始状态下，展柜照明效果取决于光源和灯具，光线强度变化范围较大时，需要考虑照度均匀性问题[1]。由于内部照明灯具的衰减要先于展柜淘汰速度，故在后期维护中必须对其进行更换或调整，以满足使用需求。通常情况下，传统展柜照明改造有以下两种方式：一是更换新展柜，但成本较高；二是更换照明设施，如灯箱等，但新光源与旧光源的匹配性欠佳。这两种解决方法均存在一定局限性，且无法同时兼顾节能环保与经济合理两大目标。因此，在改造过程中，必须考虑各方面因素，综合分析后选择最优方案。改造过程中，要解决展柜顶部发光效率低，底部散热差以及整体亮度不足等关键问题，减少不必要的能源浪费，提高整个展览环境的光效水平。另外，可关闭部分照明设备，将新替换的光源光束聚焦于展品，设计可灵活调整的光流线使之符合陈列布置的实际需求。

随着LED 新光源的研发应用，在改造中可以利用新光源作为辅助光源替代原有的照明设备，实现节约能耗与优化结构的目的。在部分展柜中保留原有光纤，将配件发光中器中的光源替换为LED 灯并结合其他配套设施，通过控制开关切换来改变光照方向，从而达到调节照射角度和光强大小的功能。由此一来，既能充分利用现有资源，又能有效提升展示效果。

二、博物馆照明与展柜一体化设计策略

（一）采用三项照明与展柜一体化设计

在三项照明与展柜一体化设计中，为确保专题展览正常展出，不移动展品的情况下，对其进行合理有效地布置。以四面柜为主展示空间和一个室外展厅为辅助展示空间，将四个独立的单体灯具分别安装于其中两个相对应位置上，并采用LED 光源作为主灯光源，PTC 发热元件作为辅灯光源来实现整体照明设计效果。置入新展柜与照明一体化设备时，可通过改变原有布局，使整个空间内形成统一而有序的光照环境[2]。同时结合该项目特点及使用需求，根据“光”“色”“形”三要素综合运用的原则以及人的视觉规律，提出基于色彩特性，光影特性等因素确定照明方案的方法。

首先，采用碳钢板焊接技术制作凹槽包裹状造型，将迷你轨道射灯镶嵌至小凹透镜后放置到凹槽内部，用磁吸式轨道固定方式完成组装。其次，利用发光二极管（LED）灯珠产生光效原理，选用高显色指数的荧光灯作为主要照明光源，配合相应颜色调变策略，达到提高照度，降低能耗，延长使用寿命之目的。最后，将此构件放置到展柜中，对展品进行均匀补光，使得光线更加柔和稳定。为满足不同类型展品在使用过程中所需要的光照条件，根据现有设备情况及需求，设计一种可移动和移动式组合式灯具支架系统。该系统包括：底座，伸缩杆以及安装于其上的照明灯具，电源箱等。通过调节伸缩杆长度，可以改变灯具与地面之间距离。同时，通过电机带动驱动齿轮转动实现升降功能，进而能够使照明灯具沿一定方向上下运动，从而实现了灯具高度可调，且具有较好的稳定性。

总之，以照明与展柜一体化为主，融入现代先进理念，实现新型展柜灯具的创新应用和开发研究，既能够满足展览需要，又能起到保护展品的作用。

（二）改造三面柜，解决光线衰弱等问题

沿三面柜进行设计，解决柜内光效衰减、光能利用率低、色彩不一致等问题。在保持原有功能的前提下，将现有产品中的正面板改为侧面板，并对柜体结构和材料做适当改进。拆除旧展柜中的照明设备，关闭旧展柜中所有照明线路，更换新光源，增加照明灯具。结合展柜比例，采用经焊接后可弯曲安装的铝合金型材制作成展示台体，嵌入泛光洗墙灯，实现了灯光与墙体同步变化。同时，通过改变柜门开度和调整侧板厚度，满足不同展示空间需求，优化柜顶布局，提高柜顶采光效率。采用多灯照明时，根据实际需要选择合适数量LED 灯珠及灯具组合，以保证整体亮度均匀性和色温一致性。在展柜的顶部、底部以及两侧设置适量LED 光源，确保各区域光照均一，避免局部照度不均导致光线不足或过于集中而影响效果。为防止柜内温湿度过高造成霉变，使用空气对流方式降低柜内湿度，使柜内处于一个相对干燥环境之中[3]。为方便用户操作，在柜体外壁增设透明盖板，并在其上表面粘贴玻璃观察窗，便于观察内部情况。

在新结构构件中，射灯的角度和位置主要受两个因素制约：一是被照射物体朝向；二是被照射物体高度。通过调节射灯倾角可以达到最佳照射状态，随时为柜内展品进行补光，提升展厅视觉效果。如此一来，不仅能满足对三面柜外观造型美观的要求，而且还能达到节能减排、美化展台、节约成本的目的。

由于临墙三面柜数量较多，旧展柜体积较大且存在大量零部件，展柜内灯具调节难度大。照明设计形式也大多为简单的固定式布置，不能有效地适应复杂场合下展览活动的需求。要想实现理想光环境展示效果，必须合理规划光照强度、分布密度等参数，才能充分发挥各种光源各自优势，取得良好的效果。

首先，进行数据采集，明确原三面柜结构特点，了解各面柜体功能分区情况，确定具体尺寸范围，从而明确各部分间相互关系，建立起模型计算体系。具体改造流程如下：其一，分析原柜体内各个功能区及其对应照明灯具工作原理与应用特性，制定出详细设计方案。依据图纸资料，结合现场施工条件，绘制三维立体平面图和相关施工图，完成面柜结构设计。其二，基于Open GL 技术，利用VC++编程语言编程实现了全色、双色、三基色三种颜色灯光控制方案，模拟不同场景下的光影变化过程，对比优化后的仿真结果，验证所提出方法的可行性。其三，采用Lab VIEW 软件编写人机交互界面，以3D 图形显示空间光线明暗信息。根据实际需要设置相应照明亮度，最终得到最优光照组合模式，使得整体照度均匀稳定。其四，针对原有控制系统硬件设备不足以及系统稳定性差问题，对该控制系统软硬件进行升级改进。包括增加LED 驱动电路，增强其可靠性并降低功耗。增设湿度检测传感器，实时监测内部湿度。

新改造后的光源能提升展品的照度均匀度，让展品各个面均获得充足而清晰的光线，增强其艺术感及美感度。此外，综合指标呈现频闪指数也有所降低，说明在此方式下可减少电能损耗[4]。展品光环境更舒适，视觉体验更佳，具有层次感与立体感。总之，此次研究不仅可以完善现有的三面柜灯控系统，丰富灯具类型与数量，还可以通过全色温型LED 光源的使用来满足人们多样化的观看要求。观众能明显感受到更加柔和的色彩视觉效果，同时也能清楚地看到展品上的细节，更好地体会展品内涵与设计风格。

（三）确保展品和展陈空间的视觉呈现

视觉适应是视觉系统中一个重要的生理过程。它包括了对颜色，形状和位置等方面的知觉与调节，这些因素影响着人们在空间上或时间上对环境的感知以及相应行为活动的产生。从博物馆的室外到门厅，再到展览的序厅、展厅，亮度、色彩、照明技术、灯光布局都会影响参观人员对于不同场景的体验感受。展厅以外的区域亮度最高，当观众从亮度强的区域逐渐转移到亮度较低的区域，视觉上所获得的舒适程度也随之下降。而且对应亮度也是随着光线强弱而变化的。因此如何有效地控制馆内光源照度以达到最佳视觉效果，已成为博物馆照明与展柜设计一体化领域的一项重大课题。要想实现理想的亮度过渡，需要考虑光照条件、展品结构、陈列内容及周围环境等诸多因素。例如：按编年进行的展览和按照材质进行的展览，在灯光布置上就有很大差异，前者主要体现为光色搭配是否合理，后者则更多强调展示效果。按编年进行的展览可能会将青铜器与彩色丝绸混合使用；按材质进行的展览会可能会采用金属文物与玻璃展柜结合的方式来表现主题。二者照度存在一定差异，这种差别往往导致观看者产生主观感觉上的反差。

为解决这一问题，必须通过研究光线分布规律来实现照明设计最优化，并考虑展柜内部空间大小及其他相关参数的影响。主要涉及以下几个方面。其一，根据室内光环境模拟仿真结果确定灯具最佳安装位置。分析展柜内各部分光强度值，找出最适宜的照射角度，计算出满足各个方向要求的最大入射角度，从而确定出该展柜最优布灯方案。其二，根据实际情况选择合适的灯组形式。依据展柜内部的采光需求和设备配置要求，综合考虑各种光源特性，选择相应的LED 或其他类型发光器件作为展柜的主光源，使之符合参观者心理对照度均匀性的要求。另外，对于不同性质的展会，可适当调整其布局模式，以便更好地利用空间资源。其三，解决眩光问题。眩光是展览中普遍存在的一种现象，特别是大型展览（如国际博览会），由于展厅面积较大，观众人数较多，极易引起眩光，造成严重的视觉疲劳甚至伤害。为降低眩光带来的危害，通常做法是在展柜面下方增加一个可以反射散射光线的玻璃板，这样既能起到遮光板作用，同时也能够避免眩光对展柜面形成干扰，提高了整体照明质量。同时，也要对展柜进行改造，如：“L”型支架，H 型支撑架等都可以很好地减小眩光程度[5]。安装后，选择光源深置的灯具，加装防眩光镜，合理布置灯光亮度，可消除一次反射眩光。

博物馆陈列具有不确定性，展品本身又具有多种属性，如何科学有效地组织展出内容，确保展示效果，需要从多个层面去考察。在照明与展柜一体化设计中，首先应结合展柜内部结构特点及功能分区，将照明设计融入其中，以达到节能环保目的。其次要充分考虑到展柜内展品的光学性能，尽量做到光效高，色温适中。最后还要通过控制光线分布来调节光照方式。只有实现上述三个方面的有机统一，才能最大限度地保证展品的最佳视觉效果。

三、结语

综上所述，博物馆照明与展柜一体化设计是一项综合性的系统工程，它涉及建筑、光学、电子等多学科领域。为此，在实际应用中，需要对展览内容进行科学的规划和布局，并根据不同展品的特性制定出相应的照明设备配置方案，以达到提高陈列效果和观众体验感的目的。另外，博物馆的灯光布置也必须遵循一定的原则，即：科学性、艺术性和经济性相结合的原则、实用性、功能性与美观性统一的原则，从而为公众提供安全舒适的环境服务。