張江龍

摘 要：作為博物館的管理者，設備專業(yè)工程管理人員，能為單位及時排除各類電氣故障，使電氣設備得以正常工作，這是我的本職工作；博物館的電氣設備維護者，更應了解燈光效果及各類燈具性能的優(yōu)缺點，使展廳布置達到更理想化的觀看效果，給觀眾帶來豐富的想象空間，這就使博物館展廳燈光原理的運用與燈具的選購顯得尤為重要，如何更好地選用燈具達到環(huán)保以及展示效果，就必須慎重地選購。

關(guān)鍵詞：博物館展示燈；燈光原理

中圖分類號：G265 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2017）11-0259-03

一、展廳的燈光效果

博物館展廳系列中層面繁多，在這里我重點闡述自然博物館展廳層面，該館一層分兩個展廳，一是恐龍展廳，另一個是海洋生物展廳。

（一）恐龍展廳

恐龍是屬于中生代的生物，早在幾千萬年前全都絕滅，引發(fā)了許許多多的人去探索恐龍是如何滅絕的，但至今仍是一個謎。對于如此遙遠及神秘的古生物，僅憑幾個生冷堅硬的化石骨架，很難引發(fā)人的興致與想象。這時燈光效果就顯示了它的重要作用。當然，大型的活靈活現(xiàn)的背景圖同樣不可缺少，但這些圖如果只是從正面照射，會給人反光刺眼光線分布不勻之感，如果從圖的里面裝入燈光，整個畫面就鮮亮起來，那高大的禮賢江山龍似在水中閑庭漫步，長長的脖子往后回首，似在悠閑地吃著岸上的樹葉，寧靜，祥和，真實感頓時大大增強。

同時在布置的巖體上做出一個洞，讓恐龍的尾部從洞的這頭伸進，又從洞的那頭鉆出，里面布置光線稍暗的燈光。此時恐龍的神秘感油然而生，同時冰冷的石頭似乎也被賦予了生命，一切顯得靈動起來，那只藏著尾巴的恐龍似個調(diào)皮的孩子在與你捉迷藏，整個場景一下活了起來?？紤]到化石的冰冷性，整個展廳基本采用了高壓鈉燈，該燈在正常工作狀態(tài)下發(fā)出的是金白色光，它的光色柔和，這樣，這些冷冷的化石一下溫暖起來。

（二）海洋展廳

一直以來，海洋都是人們向往的地方，說起海洋，就想起一片無垠的湛藍，想到海鷗想到海灘想到美好。但海洋里的生物又是如何演示的呢？海洋展廳基本給了我們一個真實的展現(xiàn)，整個展廳把海洋生物分成了上中下三層，因為這樣的布局，能使得整個展廳頂端的燈離地面距離極高，但因為是海底世界，所以整個色調(diào)只能是藍色，此時只能采用大功率的金屬鈉燈，一般用 250 瓦，但因為離地面太高，這般大的功率仍顯光線暗淡，觀眾很難把標本看著非常清晰，對標本的命名與介紹更難辨別。而整個地面也仿真正的海洋，鋪上了層層疊疊、高低起伏的珊瑚等，于是在各個隱暗處照射出燈光，直指標本，這樣使得頭頂上的標本基本一一清晰可見，同時不失海洋神秘之感。此時，也不用一一照顧周全，偶爾不照射幾個，可以讓觀眾有驚喜，仔細瞧時，發(fā)現(xiàn)這里怎么有一個海星，那里怎么還有個一螃蟹，而在另一個還有個可愛的圓圓的小刺鲀……令觀眾不僅身臨其境，同時更會興趣盎然。

二、燈具的工作原理

我們首先來了解下高壓鈉燈的工作原理。

高壓鈉燈是一種高強度氣體放電燈，屬于第三代電光源，其發(fā)光管采用半透明氧化鋁管制成，燈的外殼采用硬質(zhì)玻璃。啟動電源后，電弧管兩端電極之間產(chǎn)生電弧，由于電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞齊受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰極發(fā)射的電在向陽極運動過程中，撞擊放電物質(zhì)有原子，使其獲得能量產(chǎn)生電離激發(fā)，然后由激發(fā)態(tài)回復到穩(wěn)定態(tài)；或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，再回到基戊無限循環(huán)，多余的能量以光輻射的形式釋放，便產(chǎn)生了光。高壓鈉燈中放電物質(zhì)蒸氣壓很高，也即鈉原子密度高，電子與鈉原子之間碰撞次數(shù)頻繁，使共振輻射譜線加寬，出現(xiàn)其它可見光譜的輻射，因此高壓鈉燈的光色優(yōu)于低壓鈉燈。？高壓鈉燈是一種高強度氣體放電燈泡。由于氣體放電燈泡的負阻特性，如果把燈泡單獨接到電網(wǎng)中去，其工作狀態(tài)是不穩(wěn)定的，隨著放電過程繼續(xù)，它必將導致電路中電流無限上升，最后直至燈光或電路中的零、部件被過流燒毀。

三、燈具的結(jié)構(gòu)和組成材料

了解了高壓鈉燈的工作原理后，知道了電弧管、燈芯、玻殼等是重要零部件，當然也是選購時的重中之重，下面簡單介紹下這些重要零部件的結(jié)構(gòu)和組成材料及相應的特性與作用。

（一）電弧管

電弧管是高壓鈉燈的關(guān)鍵部件。電弧管工作時，高溫高壓的鈉蒸氣腐蝕性極強，一般的抗鈉玻璃和石英玻璃均不能勝任；而采用半透明多晶氧化鋁和陶瓷管做電弧管管體較為理想。它不僅具有良好的耐高溫和抗菌素鈉蒸氣腐蝕性能，還有良好的可見光穿越能力。另外，單晶氧化鋁陶瓷管在耐高溫、抗菌素鈉蒸氣腐蝕和透光率等性能均優(yōu)于多晶捫化鋁陶瓷管；因其價格昂貴，所以目前很少被采用。 電弧管是把電極、多晶捫化鋁陶瓷這、帽、焊料環(huán)裝配在一起，加入鈉汞齊進入封接爐封接；同時充入少量氙氣，以改善燈泡的啟動特性。電極是用高純鎢絲繞成螺旋狀，在螺旋孔中插入芯桿，浸漬電子粉，然后將電極芯桿一端和鈮管封閉端焊接成一體。多晶氧化鋁陶瓷管（帽）是選用多晶氧化鋁陶瓷粉經(jīng)混粉、噴泉霧干燥、等靜壓成形、素燒、高溫燒結(jié)和切割等工序制成。 高壓鈉燈的光、電參數(shù)與電弧管的內(nèi)徑和弧長（兩電極之間距離）有著密切聯(lián)系。

（二）燈芯

燈芯是采用金屬支架將電弧管、消氣劑環(huán)等固定在芯柱上，電弧管兩端電極分別與芯柱上兩根內(nèi)導絲相連接。芯柱由導絲、排氣管和喇叭經(jīng)高溫火焰熔融成一體。金屬導絲與玻璃封接部分的膨脹系數(shù)應與匹配，可避免因二種封接材料的膨脹系數(shù)不相同，造成封接處玻璃產(chǎn)生應力而爆裂或燈泡慢性漏氣。

（三）玻殼

玻殼是選用高溫的硬料玻璃制造。玻殼與燈芯的喇叭口經(jīng)高溫火焰熔融封口，然后抽真空或充入惰性氣體后，再裝上燈頭整個燈泡基本成型。由于電弧管在高溫狀態(tài)下工作，其外裸的金屬極易氧化、變 脆，就必須將電弧管置于真空或惰性氣體的外殼內(nèi)。這樣還可減少電弧管熱量損失，提高冷端溫度，提高發(fā)光效率。

（四）燈頭

燈頭的作用是方便燈具與燈座、電路相連接。長壽命燈泡要求燈頭與玻殼連接應牢固，不能有松動和脫落現(xiàn)象。所以，目前一般采用螺紋機械緊固技術(shù)，可防止焊泥自然老化而脫落。制造燈頭的材料一般采用黃銅帶，它可與燈座保持較小的接觸電阻，減輕金屬表面氧化層。如燈具在特殊環(huán)境中使用，還可以在黃銅燈頭表面涂覆鉻層或鎳層。

其規(guī)格型號有： E27 、 E40 二種。

（五）消氣劑

玻殼內(nèi)經(jīng)抽真空后，其真空度僅為 6.6X10 -2 Pa ，仍可使金屬零件氧化，影響燈泡穩(wěn)定地工作；所以在玻殼內(nèi)放置適量消氣劑，可將燈泡內(nèi)真空度提高到 1.4X10 -4 Pa 高真空狀態(tài)。目前，高壓鈉燈一般采用鋇消氣劑，它是把鋇鈦合金置于金屬環(huán)內(nèi)，再將其固定在消氣劑蒸散后不影響光輸出的位置。燈具經(jīng)抽真空工序后，采用高頻感應加熱金屬環(huán)，使環(huán)內(nèi)鋇鈦合金受熱后蒸散，在蒸散過程中吸收殘余有害氣體，同時在玻殼頸部形成 一層黑色鏡面。

必須指出 ，消氣劑放置位置非常重要，以黑色鏡面不阻礙光線輸出為宜；在使用過程中如發(fā)現(xiàn)黑色鏡面部分或全部變成灰白色，它指示該燈泡已漏氣，不能繼續(xù)使用，必須調(diào)換新燈泡。

（六）汞

汞常態(tài)時呈液態(tài)狀，具有銀白色鏡面光澤。在電弧管中加入泵可提高燈管工作電壓，降低工作電流，減小鎮(zhèn)流器體積，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，增高電弧溫度，提高輻射功率。

（七）鈉

該元素呈銀白色金屬，也稱金屬鈉。它的理化性能有質(zhì)軟而輕，可溶于汞生齊。鈉光譜特點為共振輻射線寬，偏向紅色區(qū)，總輻射功率高；高壓鈉燈的光色和發(fā)光效率與鈉蒸氣壓有關(guān)。目前，工業(yè)化生產(chǎn)的高壓鈉燈均采用鈉汞齊添加入燈泡內(nèi)，可簡化生產(chǎn)工藝，同時使燈泡參數(shù)一致性有很大提高。

四、燈具的選購

燈具的選購，尤其重要，首先在燈具選購時要注重產(chǎn)品質(zhì)量。從平常的觀察和日常社會調(diào)查著手，我發(fā)現(xiàn)燈具從市場大量的品牌系列中，NING寧字牌、歐普牌、菲利普系列，無論是品牌的知明度，燈光的柔和度，產(chǎn)品的使用壽命、產(chǎn)品的質(zhì)量，都大大優(yōu)于其它的品牌，這是我在長期的工作實踐中獲得的經(jīng)驗積累。尤其是在展廳頂部安置的高壓鈉燈，技術(shù)位置，要求都非常高，如果用質(zhì)量差的劣質(zhì)產(chǎn)品，就要增加維修難度和頻繁度，從人身安全角度和標本的保護兩方面都是非常不利的，所以要選用品牌知明度高、信譽好、質(zhì)量靠得牢的產(chǎn)品。

如何選用和選購燈具呢？首先在選購時要認定燈具制造廠家的ISO9001質(zhì)量體系認證。如果沒有制造廠家的ISO9001質(zhì)量體系認證，就不易采購，NING寧字牌歐普牌和菲利普牌的燈具外殼上都貼有防偽標志，里面有IP序列號和密碼，這些產(chǎn)品只要到公司的網(wǎng)站上輸入密碼和序列號，就可鑒別真?zhèn)?。在初步認定燈具的品牌，ISO9001質(zhì)量體系認證和防偽標志等同時，還要對燈具的亮度、色調(diào)和柔和度進行挑選。因為展廳的不同布展，需要各種不同層次，不同效果的光線。比如說：展廳一樓遠古生物標本是為了展現(xiàn)遠古時代恐龍的生活情景，需要用強烈的仿日光型燈源，這在選購燈具時就要考慮選購高壓鈉燈，因為高壓鈉燈有著逼真的日光效果，光線灑在恐龍骨架上使觀眾感覺猶如身臨其境的感覺，仿佛回到了遠古時代，所以在古生物、動物展廳選用高壓鈉燈特別重要。

不同的展區(qū)應選用不同的燈具型號和品種。在展廳的另一角展出的各類動物標本，如大型動物鯨鯊、鯨魚、藍鯨、鯊魚、海洋軟體動物等等。海洋的周圍環(huán)境是湛藍色的，所以我在選購燈具上，應選用藍色光源的彩色金屬鹵化物燈，它的特點具有光效高、顯色性能好、壽命大等特點。

從展區(qū)的頂部不同角度照射下，顯示出海洋深處動物、生物、軟體動物的生活場景，襯托出海洋湛藍的神秘色彩，吸引了觀眾的視線，使觀眾進入展區(qū)就有身臨其境之感覺，安裝燈具時應注意不同的角度。使觀眾的視覺角度更明顯，效果更逼真，更令人進入遐想的境界。

展區(qū)古生物化石類和動物標本類中，燈光效果更為講究。光源不能亮，光線要柔和。因為化石類標本特別講究，不能用強光照射，只能用柔和明亮的光源，所以在選購上應注重選用三基色節(jié)能燈。

它的特點是：光源柔和、不刺眼，在照射中不損壞化石，安全性能好，使用壽命長等特點。在布置畫展的臨時展廳里，對燈光的要求非常高，不能用強光，所以在選購燈具上，應用小型三基色節(jié)能燈，品牌用歐普照明，角度上，應控制在每個展品一只燈源，光線適中、柔和。

介紹了如何選購燈具和型號后，觀眾在參觀、游覽之后，對遠古時代古生物及海洋動物藝術(shù)家的精品和自博人忘我的勤奮努力工作一定會贊嘆不已和肅然起敬。

所以說燈光照明的效果離不開燈具的選購，它直接影響著展品直覺和藝術(shù)美感，燈具的選購多么重要。

五、燈具工作環(huán)境的配置

僅有優(yōu)質(zhì)的燈具仍是不夠的，只能在穩(wěn)定地工作狀態(tài)下，才可使燈具壽命更長。不同的燈具要選用不同的工作環(huán)境。

高壓鈉燈同其他氣體放電燈具一樣，工作是弧光放電狀態(tài)，伏—安特性曲線為負斜率，即燈具電流上升，而燈具電壓卻下降。在恒定電源條件下，為了保證其性能穩(wěn)定地工作，電路中必須串聯(lián)一具有正阻特性的電路元件來平衡這種負阻特性，穩(wěn)定工作電流，該元件稱為鎮(zhèn)流器或限流器。電阻器、電容器、電感受器等均肯有限流作用。

電阻性鎮(zhèn)流器體積小，價格便宜，與高壓鈉燈配套使用會發(fā)生啟動困難，工作時電阻產(chǎn)生很高的熱量，需有較大的散熱空間、消耗功率很大，將會使電路總照明效率下降。它一般在直流電路中使用，百交流電路中使用燈光有明顯所閃爍現(xiàn)象。

電容性鎮(zhèn)流器雖然不象電阻性鎮(zhèn)流器自身消耗功率很大，溫升低，在電源頻率較低時，電容器充電時，會產(chǎn)生脈沖峰值電流，對電極造成極大損害，燈光閃爍，影響燈具使用壽命；在高頻電路中工作，電壓波動能達到理想狀態(tài)，成為理想的鎮(zhèn)流器。 電感性鎮(zhèn)流器損耗小，阻抗穩(wěn)定，阻抗菌素性偏差小，使用壽命長，燈具的穩(wěn)定度比電阻性鎮(zhèn)流器好，目前與高壓鈉燈配套使用的鎮(zhèn)流器均為電感性鎮(zhèn)流器。

其缺點較苯重及價格偏高。 另外，電子鎮(zhèn)流器已經(jīng)開始出現(xiàn)，目前其價格昂貴，可靠性還不能與高壓鈉燈相匹配，除特殊場合使用外，一般情況下很少被采用。 所以，高壓鈉燈必須串聯(lián)與燈具規(guī)格相應的鎮(zhèn)流器后方可使用。高壓鈉燈的點燈電路是一個非線性電路，功率因數(shù)較低，因此在網(wǎng)路上考慮接補償電容，以提高網(wǎng)路的功率因數(shù)。

同時還要強調(diào)的一點是： 不同規(guī)格的高壓鈉燈必須配用相應規(guī)格的鎮(zhèn)流器，燈具與鎮(zhèn)流器不能任意配用，尤其小功率燈具配用大功率鎮(zhèn)流器后，導致工作電流過大，縮短使用壽命，甚至會使燈具燒毀。 在壽命期間，鎮(zhèn)流器的電壓——功率特性曲線必須在規(guī)定的燈具電壓和功率極限范圍內(nèi)變化。

六、結(jié)語

以上是我對在工作中燈具的選購和使用的一些經(jīng)驗，此次寫論文搜集材料過程中學不了少知識，感謝大家對博物館的關(guān)心與愛護，謝謝大家。

參考文獻：

[1]陳林烽.博物館的燈光設計藝術(shù)[J].東南文化，2016（04）.

[2]智慧.淺析燈光設計在博物館設計中的重要性[J].美術(shù)教育研究，2015（15）.