光纤照明系统在虢国博物馆中的应用

光纤照明系统在虢国博物馆中的应用
摘要：该文分析了虢国博物馆中旧有照明系统所存在的问题，简述新型的聚合物光纤照明系统的设计和施工过程。
关键词：光纤 虢国博物馆
一、虢国博物馆介绍
虢国博物馆是依托国家级重点文物保护单位一一西周虢国墓地遗址而建立的一座专题性博物馆，虢季、虢仲两座国君大墓，因出土文物数量多、价值高和墓主人级别高，连续两年被评为“全国十大考古新发现”之一，又被评为 “中国20世纪100项考古大发现”之一。2002年8月虢国博物馆被评为国家AAAA级旅游景区，并通过了IS014001国际环境管理体系认证，2003年8月又荣获第五届“全国博物馆十大精品陈列”，是一座高规格的国家级博物馆
虽然建馆之初就采用了人工照明方式，也使用了在当时较为先进的第一代的光纤照明系统，但是由于缺乏专业的设计、施工，加之我国博物馆系统长期以来存在经费紧张问题，造成后续的维护、更换不及时，伴随着时间的推移，馆内越来越多的照明设备陆续损坏和老化，使得展柜内的照明光线暗弱，根本无法满足正常的参观要求，更不用说完美的展现这些拥有几千年的悠久历史的珍贵文物，所以展柜照明系统的升级改造刻不容缓。
目前，国际上先进国家对博物馆照明系统的设计已经跨越了“照亮”这一最基本的目的，它已成为博物馆系统中的重要一环。优秀的照明系统能够全方位的展现文物特有文化风貌，同时最大限度的考虑参观者的切身感受，让他们觉得欣赏文物并不仅是枯燥的学习知识过程，还是一种对艺术氛围的心灵体验 。为达到这一目标，照明系统不单要求满足博物馆照明中的有 关规范，同时也要结合声、光、电装置及电脑控制系统，提供完善的系统解决方案。下面的图片中就展示了国外一些博物馆展柜内的光纤照明设计。



罗森博格城堡：绿色橱柜


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二、馆内旧有照明系统存在的问题及新型光纤照明系统的优势
在对照明系统进行升级改造之前，我们对馆内旧有的照明系统存在的问题进行了排查和分析，以期在新的方案中得以进行针对性的解决，达到最合适的照明效果。
根据我们的分析，旧有的照明系统主要存在以下问题：
1、第一代的光纤光纤芯材配方耐老化性能差，光纤在使用一段时间后出现了较为严重的老化、变硬现象，使得透过率大幅下降，直接影响了照明效果。
2、原有光纤接受光端面的耐温性能差，端面同光源的耦合结构不合理。施工时光源与光纤的光学耦合也未按要求操作，造成整个耦合系统的散热通道不通畅，致使光纤耦合端因温度过高而产生的烧焦及芯材缩馅现象，直接导致耦合效果降低。更致命的是这种不合理的耦合方式使得柜体存在严重的安全隐患，一旦着火后果不堪设想。
3、旧有光源内部电路设计不合理导致启动时伴有很响的启动噪音，同时同灯泡匹配的聚光镜选用的材质反光率偏低，使光源出光强度减弱。
4、柜体中所用聚光灯头并未进行设计，制作粗糙并且没有设定定位系统，使得照明光斑大小不合适，对焦不稳定。
以上的几大弊端共同作用造成了柜体内照明系统的问题，而新型的光纤照明系统则从可从多方面对其进行改进，它的主要优点如下：
1、聚合物光纤柔软，其加工性很好，同光源装置耦合效率高，节能环保，是新型的绿色照明系统；
2、聚合物光纤显色性好,可高效的传输可见光。传输损耗低，其在570nm处的损耗仅在100-200dB/km之间，可获得高亮度的光；
3、由于光纤对红外和紫外波段的光线透过率极低，所以绝大多数有害的光线可被隔除，因而是真正无害的照明方式。这一点在被照物是艺术品和历史遗迹时显得尤为重要；
4、光纤发光部同其光源隔离，有效的避免了诸如漏电之类的事故发生，并且1台光源可连接多处发光部，系统的维护维修运转费用低；
5、光纤照明系统具有极好的耐久性，并可抵御照明系统内的电磁干扰，简化仪表板的布局和布线。
三、柜体内光纤照明系统的设计方案
柜体内新的光纤照明系统，最基本的便是在照度、紫外红外辐射值以及年曝光量等满足博物馆照明规范。
虢国博物馆中展柜内的文物为玉器，根据《博物馆设计规范JGJ66-91》中的分类，馆藏玉器的类别属于对光不敏感的展品，推荐的照度值≤300LX，光源色温≤6500K。
展品类别 照度推荐值(LX)
对光不敏感：金属、石材、玻璃、陶瓷、珠宝、搪瓷、珐琅等 ≤300(色温≤6500K)
对光较敏感：竹感、木器、藤器、漆器、骨器、油画、壁画、角制品、天然皮革、动物标本等 ≤180(色温≤4000K)
对光特别敏感：纸质书画、纺织品、印刷品、树胶彩画、染色皮革、植物标本等 ≤50(色温≤2900K)
表一：展品照度推荐值表
陈列用展柜最大的内部尺寸为6000mm×1000mm×900mm，每个展柜内可布置8件玉器展品，展品的外形（包括支架）底面直径约为Φ250mm，高度300mm。
结合设计规范要求、实际展柜的大小以及玉器展品的外形尺寸，我们制定了以顶部照明为主，侧面补光和装饰装饰照明为辅的综合照明方式并进行了相应的设计计算：
① 光纤和光源的选择：考虑到规范要求被照文物表面的最大照度为300 Lx，顶部的照明选择采用Φ8mm的聚合物光纤。光源采用150W的金属卤素灯光源，该规格光源使用的灯泡为OSRAM的进口品种，发光能量达到13000Lm，色温4200K，寿命也长达6000h，配合Φ8的光纤在10米的距离内完全可以满足照度要求，同时一台光源可以同时8根Φ8的光纤，同展柜内的文物布置相结合可以达到最好的经济性。
② 灯头设计：顶部的灯头是该方案中的设计重点。首先灯头应当和光纤很好的结合起来，一方面要克服光纤自身的绕度，将光纤的方向固定在需要的位置，同时还要考虑顶板的结构，能够便于安装。所以最终采用的安装结构如图一所示，该结构中采用了简单的顶部固定，同时灯头具有两向调节功能，配合直桶型的光纤固定装置，将光纤固定在柜体的顶板上。在柜体顶面的上部放置配套的光源，两者结合在一起就能满足展柜内部文物的照明需要。

图一
③ 为了突出以人为本的设计理念，我们特别在侧部添加了Φ3mm的蛇骨灯头，一方面对被照文物进行补光照明，让人们能够更好的欣赏玉器侧面的纹理，同时，变化丰富的色彩也能够更好的展现文物所特有的神秘感，引起游人的观赏兴趣。
最终的布置方式如图二所示：

图二
四、施工和最终效果
三门峡虢国博物馆是已建成的项目，全年365天开放，无休假日。每天的开放时间为9：00-18：00，其余时间统一闭馆24小时监控。同时，展出的文物规格很高，绝大多数都是真品的国家一级文物，所以对我们的现场施工提出了很高的要求。
针对这一实际情况，我们也对施工做出了特别的布置：
① 每个展柜需单独施工，既做好一个才能进行下一个的施工。
② 每个展柜施工前，先行通知馆内工作人员，将我们的施工方案进行说明，确认其将文物文物妥善保管并暂时拆除影响施工的安保设备后再进场进行施工。
③ 对施工过程中光纤的固定方法做出了特别的设计，尽量采用耐老化性能强的塑料等柔性材质进行固定，以免日后脱落损伤文物。
④ 实际施工使，实际施工区域应进行控制，施工工具和人员应当在此限定范围内施工。
最终，我们达到实际的照明效果无论是照度指标和照明效果达到了预期的设计效果。彻底改变了旧有照明系统的灯光昏暗的状态，同时更加富于变化性和娱乐性，使置身其中的参观者能够欣赏到虢国博物馆馆藏玉器文物的风貌，领略五千年中华文明的灿烂，感叹古代中国人民的智慧和精湛工艺。

最终效果图




五、春辉公司简介和部分工程实例
南京春辉科技实业有限公司成立于一九九七年，其前身是国家建材局南京玻璃纤维研究设计院第三研究所，具有三十多年的科研历史，是目前国内最大的专业生产、研究、开发非通讯光纤及制品的高新技术企业。一九九六年被国家无机非金属材料工程技术研究中心命名为“国家工程技术研究中心——非通讯光导纤维及制品技术开发基地”，被省、市分别命名为“江苏省高新技术企业”和“南京市高新技术企业”，二00一年全面通过ISO9001质量体系认证。



春辉公司始终坚持科技创新，多年来致力于光学纤维及其制品的研究开发工作，先后完成了国家级和省级科研项目40余项，获部省级奖项20余项，产品开发和科研项目获专利50余项，已研究开发出多组份玻璃光导纤维及制品、石英光导纤维及制品、聚合物光导纤维及制品、多组份玻璃光纤传象束、光纤工业内窥镜和液芯光纤，太阳能采光，发电及传感器等八大类产品，并形成批量生产。产品已销往全国20多个省、市和自治区，并出口美国、日本、韩国、澳大利亚等多个国家。已被广泛应用于工业、医疗、航空、军事、照明、传感、装饰等各个领域。通过与国外的技术交流，拥有国内最先进的生产技术和优质的产品。
春辉公司历来倡导以人为本，广泛接纳专业技术人才。现有十多个专业的技术人员40多人，其中国家工程院院士1人，教授级高级工程师和高级工程师12人，工程师11人。发挥人才优势，拓宽科技领域是春辉公司的成功之路。
我公司在文博照明领域也有很多工程实例，诸如：
1、北京故宫博物院陶瓷馆、珐琅馆的光纤照明工程。


2、南京博物院青铜器馆光纤照明工程。




3、上海左联艺术展览馆光纤照明工程。



北京钓鱼台国宾馆湖心亭

其他著名工程还包括：南京青少年活动中心光纤照明工程、上海科技中心展馆光纤照明工程、杭州丝绸博物馆光纤照明工程、涪陵白鹤梁光纤水下照明工程等众多文物、景观照明工程。

联系人：
陈强 025-85017601，025-85017659，13057610573
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