基于模擬實(shí)驗(yàn)的博物館、美術(shù)館照明應(yīng)用評(píng)估方法探究

高 帥，榮浩磊

(北京清控人居光電研究院有限公司，北京 100086)

基于模擬實(shí)驗(yàn)的博物館、美術(shù)館照明應(yīng)用評(píng)估方法探究

高 帥，榮浩磊

(北京清控人居光電研究院有限公司，北京 100086)

目前LED在博物館、美術(shù)館中已得到了廣泛應(yīng)用。但通過實(shí)際案例及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，LED產(chǎn)品效果品質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，造成實(shí)際應(yīng)用中照明效果品質(zhì)差異較大；對(duì)同一應(yīng)用，照明解決方案會(huì)有所不同，因此，只對(duì)單一產(chǎn)品評(píng)估意義不大。本文通過與課題研究實(shí)踐結(jié)合，從博物館、美術(shù)館的實(shí)際應(yīng)用需求和價(jià)值導(dǎo)向出發(fā)，借助模擬實(shí)驗(yàn)的方法，形成目標(biāo)設(shè)定、方案征集、實(shí)驗(yàn)檢測(cè)、權(quán)重分析的評(píng)估流程。輔助產(chǎn)品比選，把控照明設(shè)計(jì)品質(zhì)。

應(yīng)用需求；模擬實(shí)驗(yàn)；博物館照明；檢測(cè)評(píng)估流程；美術(shù)館；LED

引言

照明對(duì)于博物館、美術(shù)館的重要意義已在業(yè)內(nèi)形成共識(shí)[1-3]。LED技術(shù)的發(fā)展，使國(guó)內(nèi)博物館、美術(shù)館的照明應(yīng)用從照明效果、展品保護(hù)和運(yùn)維管理等方面產(chǎn)生了變革，而且隨著傳統(tǒng)光源逐步退出生產(chǎn)，LED產(chǎn)品在博物館、美術(shù)館中將得到更廣泛的應(yīng)用[4]。

但根據(jù)目前相關(guān)研究及實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分使用LED產(chǎn)品的博物館、美術(shù)館中存在照明均勻度不足、眩光嚴(yán)重、顯色性差等問題[1]；并且在目前的產(chǎn)品選擇機(jī)制中，缺乏針對(duì)應(yīng)用的、有效的評(píng)估手段。本文通過相關(guān)課題中調(diào)研及研究的實(shí)踐，總結(jié)問題的原因，將課題中采用的模擬實(shí)驗(yàn)方法，運(yùn)用到博物館、美術(shù)館照明應(yīng)用的評(píng)估中，輔助產(chǎn)品比選及品質(zhì)把控。

1 現(xiàn)狀問題

2016年我們參與的文化部“LED在博物館、美術(shù)館的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景研究”的課題研究中，進(jìn)行了大量博物館、美術(shù)館的調(diào)研工作及模擬實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)征集的LED照明解決方案，探討可能影響照明品質(zhì)的因素。

LED的特點(diǎn)、產(chǎn)品類型并非像傳統(tǒng)光源燈具一樣單一，燈具尺寸、造型出現(xiàn)多樣化。同一照明應(yīng)用，相同照明效果要求，不同品牌的產(chǎn)品解決方案(燈具數(shù)量、尺寸、布燈位置等)也不同，如四面柜照明，相同照度要求，五個(gè)廠家提供的照明解決方案均不同，如圖1所示。若只對(duì)單個(gè)燈具進(jìn)行評(píng)估，在產(chǎn)品組合后，照明效果仍可能出現(xiàn)問題。因此，需針對(duì)應(yīng)用需求，對(duì)綜合照明解決方案進(jìn)行評(píng)估。

圖1 四面柜照明解決方案Fig.1 Four side cabinet lighting solution

目前，市面LED產(chǎn)品差異化較大[7]，同品牌同型號(hào)，不同批次的也存在差異；由于芯片、透鏡等材料的不同，傳統(tǒng)的參數(shù)，如功率、光束角標(biāo)稱一致的，照明效果有差異，如圖2所示；對(duì)展品有關(guān)鍵影響的紫外、紅外輻射量，顯色相關(guān)的參數(shù)等，在無實(shí)測(cè)的情況下，無法確定參數(shù)的真實(shí)性。因此，按照傳統(tǒng)光源燈具的參數(shù)制定方法和選燈方法，無法達(dá)到預(yù)期的照明效果。根據(jù)LED的特點(diǎn)，針對(duì)照明應(yīng)用，制定全面的照明指標(biāo)要求，以檢測(cè)手段驗(yàn)證產(chǎn)品信息的真實(shí)性，可有效保障照明品質(zhì)。

圖2 照明效果差異Fig.2 Lighting effect difference

2 方法探究

在本次課題的研究中，為對(duì)比LED與傳統(tǒng)光源產(chǎn)品的優(yōu)劣，運(yùn)用了模擬實(shí)驗(yàn)的方法，在典型需求的模擬場(chǎng)景下，將多個(gè)照明解決方案，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)，對(duì)比評(píng)估。后期總結(jié)發(fā)現(xiàn)，借助模擬實(shí)驗(yàn)的方法，可以對(duì)同一應(yīng)用下的差異化、復(fù)雜的照明解決方案，進(jìn)行綜合的照明指標(biāo)的測(cè)試評(píng)估，有助于產(chǎn)品及照明方案的比選評(píng)估。將模擬實(shí)驗(yàn)比對(duì)環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié)，方法流程主要有四步。

2.1 目標(biāo)參數(shù)設(shè)定

分析照明需求，根據(jù)照明條件(展品的特性、空間位置等)及照明要求(效果要求、維護(hù)要求等)，設(shè)定照明目標(biāo)，制定相關(guān)的照明量化指標(biāo)參數(shù)及燈具規(guī)格參數(shù)。

本次課題研究中模擬了多個(gè)典型照明場(chǎng)景(如四面柜、三面柜、壁掛展品的泛光洗墻、雕塑展品的重點(diǎn)照明等，見圖3)的應(yīng)用需求，提出對(duì)應(yīng)照明指標(biāo)要求。

目前對(duì)于指標(biāo)，已有大量的研究[6]。本次課題研究中的指標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)研和訪談問卷得到的博物館、美術(shù)館的照明需求，歸納為視覺感知、安全保護(hù)、運(yùn)營(yíng)管理三個(gè)方面。視覺感知包含美觀舒適(燈具安裝是否隱蔽精致，眩光是否得到有效控制)、亮度分布合理(對(duì)比度是否恰當(dāng)，均勻度是否達(dá)標(biāo))，色彩表達(dá)(還原性和藝術(shù)表現(xiàn)能力)等；安全保護(hù)包含有害輻射(紅外輻射、紫外含量)的控制；運(yùn)營(yíng)管理涉及成本控制(一次性建設(shè)投入和電費(fèi)維修費(fèi)用)、易于運(yùn)維(安裝調(diào)試和安全保護(hù))等。

圖3 典型應(yīng)用場(chǎng)景Fig.3 Typical application scenarios

涉及的具體指標(biāo)包括燈具尺寸、眩光值、亮度對(duì)比度、均勻度、顯色指數(shù)(Ra)、色彩保真度因子(Rf)、色彩飽和度因子(Rg)、產(chǎn)品價(jià)格、能耗、組合調(diào)整的靈活性、紫外、紅外輻射量等?，F(xiàn)階段研究的參數(shù)項(xiàng)可參考表1。

表1 照明目標(biāo)的參數(shù)項(xiàng)建議

注：具體測(cè)試項(xiàng)目可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求刪減或增補(bǔ)

2.2 模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)照明需求及照明目標(biāo)，進(jìn)行模式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包含三個(gè)部分：

1)產(chǎn)品解決方案征集。根據(jù)制定的照明量化指標(biāo)參數(shù)及燈具規(guī)格參數(shù)，征集多家燈具產(chǎn)品及針對(duì)照明需求的整體解決方案。

2)模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景搭建。根據(jù)照明條件，設(shè)定實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件，結(jié)合征集的產(chǎn)品解決方案，搭建模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。

3)模擬實(shí)驗(yàn)流程設(shè)定。制定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、參與實(shí)驗(yàn)人員、數(shù)據(jù)記錄表格等，制定實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)品解決方案安裝布置的銜接，數(shù)據(jù)采集的測(cè)試項(xiàng)目順序等流程。

2.3 檢測(cè)數(shù)據(jù)采集

根據(jù)制定的照明目標(biāo)參數(shù)，在模擬實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)照明效果及燈具規(guī)格參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)采集，檢測(cè)內(nèi)容分兩部分：

1)照明效果測(cè)試。對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的照明場(chǎng)景展現(xiàn)的照明效果進(jìn)行測(cè)試?？蛇M(jìn)行測(cè)試的項(xiàng)目參考表2。

表2 照明效果測(cè)試可檢測(cè)項(xiàng)目

注：表中內(nèi)容為可檢測(cè)項(xiàng)目，具體測(cè)試內(nèi)容根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定

2)燈具產(chǎn)品檢測(cè)。對(duì)燈具產(chǎn)品進(jìn)行第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，包含光學(xué)、安規(guī)檢測(cè)(具有3C認(rèn)證的燈具無需進(jìn)行安規(guī)檢測(cè))?？蛇M(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)目參考表3。

2.4 權(quán)重分析評(píng)估

表3 產(chǎn)品檢測(cè)可檢測(cè)項(xiàng)目

注：表中內(nèi)容為可檢測(cè)項(xiàng)目，具體測(cè)試內(nèi)容根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定

對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選符合照明目標(biāo)參數(shù)要求的產(chǎn)品及及解決方案。如有多家產(chǎn)品及解決方案滿足要求，則需依據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)參數(shù)項(xiàng)目設(shè)定權(quán)重比例，進(jìn)行綜合評(píng)分確定產(chǎn)品排序。最終確定優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品及解決方案。

如本次課題研究四面柜的實(shí)驗(yàn)中，以三個(gè)參數(shù)的測(cè)試比對(duì)結(jié)果為例如圖4～圖6，色彩參數(shù)的比對(duì)中，廠家的解決方案數(shù)值比對(duì)的排序?yàn)辂u素?zé)?廠家3>廠家2>廠家1>廠家4；能耗對(duì)比中，排序?yàn)閺S家1>廠家3>廠家2>廠家4>鹵素；紫外含量的對(duì)比中，排序?yàn)閺S家2=廠家3=廠家4>廠家1>鹵素。不同比對(duì)參數(shù)的排名有差異，因此實(shí)驗(yàn)中根據(jù)館方與設(shè)計(jì)方的綜合評(píng)定，認(rèn)為紫外含量的權(quán)重最高，色彩要求重要性其次，最后是對(duì)能耗的考評(píng)。因此，根據(jù)以上權(quán)重進(jìn)行賦值，按照如下計(jì)算方法：指標(biāo)1得分×權(quán)重系數(shù)+指標(biāo)2得分×權(quán)重系數(shù)+指標(biāo)3得分×權(quán)重系數(shù)+……+指標(biāo)n得分×權(quán)重系數(shù)=最終得分。得到廠家3>廠家2>廠家1>鹵素>廠家4對(duì)比結(jié)果。

圖4 色彩參數(shù)對(duì)比Fig.4 Color parameter comparison

圖5 能耗對(duì)比Fig.5 Comparison of UV content

圖6 紫外含量對(duì)比Fig.6 Comparison of energy consumption

對(duì)不同的項(xiàng)目，參數(shù)權(quán)重值的設(shè)定不同，需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行制定。

3 總結(jié)與展望

以設(shè)定的照明目標(biāo)為導(dǎo)向，通過模擬應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比對(duì)，可以把不同廠家差異化的解決方案進(jìn)行綜合的評(píng)估，避免由于尺寸、數(shù)量、安裝位置差異等復(fù)雜情況帶來的困擾。公開開放征集解決方案，進(jìn)行關(guān)鍵指標(biāo)實(shí)測(cè)比對(duì)，可以了解真實(shí)的照明工業(yè)技術(shù)水平和市場(chǎng)供給能力。公信力的檢測(cè)手段進(jìn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)量，能夠客觀、科學(xué)的反映照明水平，為博物館、美術(shù)館館方評(píng)估提供依據(jù)。

對(duì)于指標(biāo)，現(xiàn)有的博物館照明最主要的規(guī)范GB/T 23863―2009《博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》和JGJ66—2015《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》，主要是針對(duì)傳統(tǒng)光源，具體指標(biāo)對(duì)LED照明不完全適用。因此，在指標(biāo)制定中，傾向于應(yīng)用需求和價(jià)值取向的引導(dǎo)，提出理想方向，如 “有害輻射越低越好” 、“均勻度越高越好”、“熱量越小越好”等，開放征集， 由廠家根據(jù)各自產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，從產(chǎn)品選型、安裝方式、排布方式等角度，提供最能趨近理想指標(biāo)的解決方案。

本次評(píng)估方法的探究，提出了測(cè)試指標(biāo)項(xiàng)，主要針對(duì)客觀物理指標(biāo)的測(cè)量。在后續(xù)的研究中，還會(huì)建立對(duì)主觀體驗(yàn)與客觀指標(biāo)之間聯(lián)系的進(jìn)一步研究，以期建立一套更為全面而合理的評(píng)估指標(biāo)體系。

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發(fā)改委《半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》印發(fā)

2017年7月28日，為進(jìn)一步提升半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，發(fā)改委、教育部、科技部等13個(gè)部委聯(lián)合印發(fā)關(guān)于《半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)的通知，旨在引導(dǎo)我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培育經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能，推進(jìn)照明節(jié)能工作，積極應(yīng)對(duì)氣候變化，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。

《規(guī)劃》指出，半導(dǎo)體照明受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注和高度重視，很多國(guó)家立足國(guó)家戰(zhàn)略進(jìn)行系統(tǒng)部署，推動(dòng)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，全球產(chǎn)業(yè)格局正在重塑。在“十二五”期間，我國(guó)多部門、多舉措共同推進(jìn)半導(dǎo)體照明技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，取得了 明顯成效。

《規(guī)劃》指出，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨重要機(jī)遇。2011 年，我國(guó)出臺(tái)了《中國(guó)淘汰白熾燈路線圖》，為我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)提供了發(fā)展契機(jī)；《巴黎協(xié)定》的批準(zhǔn)實(shí)施，有助于推動(dòng)各國(guó)把半導(dǎo)體照明作為照明領(lǐng)域節(jié)能降碳的重要措施；“一帶一路”戰(zhàn)略、《中國(guó)制造2025》、城鎮(zhèn)化等加快實(shí)施，為半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)開辟了廣闊的市場(chǎng)空間；智慧家居、智慧城市建設(shè)等推動(dòng)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)加快形成發(fā)展新動(dòng)能，催生新供給。

《規(guī)劃》指出，“十三五”是我國(guó)從半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)向強(qiáng)國(guó)的關(guān)鍵時(shí)期。為進(jìn)一步提升產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》《中國(guó)制造2025》《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》《“十三五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等有關(guān)內(nèi)容，制定本規(guī)劃。本規(guī)劃旨在引導(dǎo)我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培育經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能，推進(jìn)照明節(jié)能工作，積極應(yīng)對(duì)氣候變化，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。

《規(guī)劃》中提出，到 2020 年，我國(guó)半導(dǎo)體照明關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)集中度逐步提高，形成1 家以上銷售額突破100億元的LED照明企業(yè)，培育1～2個(gè)國(guó)際知名品牌，10個(gè)左右國(guó)內(nèi)知名品牌；推動(dòng)OLED照明產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模應(yīng)用；應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，市場(chǎng)環(huán)境更加規(guī)范，為從半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)大國(guó)發(fā)展為強(qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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