Ledverlichting en conservatoire vereisten – de beschadigingsfactor

Ein Mann misst den Lichtschadenfaktor eines Gemäldes mit einem Messgerät im Museum.

Licht, vooral echter het UV-aandeel in het spectrum, doet kleuren en materialen van kunstwerken verbleken en verouderen. In welke mate het spectrum van een lichtbron, zoals een led, kunst beschadigt, wordt door middel van de beschadigingsfactor beschreven. Aangezien hoogwaardige leds noch UV-straling, noch infrarode straling emitteren, zijn deze bijzonder geschikt voor de verlichting van gevoelige expositiestukken.

ERCO Lichtkennis is ook beschikbaar als whitepaper:

Wat is de beschadigingsfactor?

In principe heeft elke verlichting een beschadigend effect: kleuren verbleken, veranderen of worden donkerder; materialen worden bros, lossen op of vormen scheuren.

De beschadigingsfactor (Fdm, rel), ook wel beschadigingsindex (DI Engels Damage index) genoemd, beschrijft hoe beschadigend de straling van een lichtbron voor kleuren en de samenstelling van materialen is. Zonlicht bevat bijvoorbeeld zowel de onzichtbare UV-straling als het zichtbare kortegolf licht. Om deze reden is het voor veel materialen duidelijk schadelijker dan het met leds gegenereerd kunstlicht.

De beschadigingsfactor is afhankelijk van het spectrum van een lichtbron en het aandeel van het licht dat het bevat dat een beschadigend effect heeft. Het is de quotiënt van de beschadigende stralingsintensiteit (W/m²) en de verlichtingssterkte (lx resp. lm/m²) en wordt typisch in milliwatt per lumen (mW/lm) aangegeven. Waarden < 0,2 zijn aanvaardbaar voor de verlichting van kunst. Terwijl oudere lampen vaak een duidelijk hogere waarde hebben, hebben de actueel hoogwaardige leds een lagere waarde. Armaturen met de warmwitte lichtkleur zijn hier in het voordeel, omdat hun spectrum geen UV-straling en slechts een gering kortegolf blauwaandeel bevat. De beschadigingsfactor van deze leds ligt duidelijk onder 0,2.

Hoe wordt de beschadigingsfactor toegepast?

De beschadigingsfactor alleen biedt slechts een aanknopingspunt voor het beschadigingspotentieel van een spectrum. Hoe beschadigend het licht daadwerkelijk is voor een expositiestuk, hangt daarnaast van deze factoren af:

Relatieve verlichtingsgevoeligheid van de verlichte materialen (Hs,dm in Wh/m²)
Stralingsintensiteit (W/m²)
Stralingsduur (ts in h)
Aandeel van infrarood in het spectrum (kan bij ledarmaturen worden verwaarloosd)

De relatieve verlichtingsgevoeligheid (Hs,dm) beschrijft vanaf welke stralingsintensiteit schades aan een expositiestuk worden veroorzaakt. Deze is afhankelijk van het materiaal van het expositiestuk en moet uiteindelijk afzonderlijk door deskundigen worden bepaald.

Hier volgen een paar typische materialen en aanknopingspunten voor de verlichtingsgevoeligheid:

Krantenpapier

Aquarelverf op papier

Hs,dm = 175 Wh/m²

Textiel

Hs,dm = 290 Wh/m²

Hs,dm = 5 Wh/m²

Olieverf op canvas

Hs,dm = 850 Wh/m²

De stralingsintensiteit (Edm) meet de beschadigende straling die op het object neerkomt (W/m²). De waarde is een component van de beschadigingsfactor van een spectrum.

Tenslotte is ook de verlichtingsduur (ts) van groot belang. Naast de verlichtingssterkte (E) definieert deze factor de periode tot aan een beschadiging. Daarbij moet erop worden gelet dat lichtschades cumulatief zijn, d.w.z. dat 1 uur bij 1000lx hetzelfde effect heeft als 1000 uur bij 1lx. In musea staan lichtplanners en curatoren daarom voor de uitdaging om een expositiestuk met voldoende licht te verlichten, zodat details herkenbaar zijn zonder echter het gevaar te lopen dat het door een te lange blootstelling (te snel) wordt beschadigd.

Voorbeeld:

Hoe lang een object kan worden verlicht, totdat schades optreden, kunt u met deze formule berekenen:

ts = Hs,m / (Fdm,rel x E)

Een olieverfschilderij op canvas dient met een 3000K CRI 97 ledarmatuur met een beschadigingsfactor van 0,155mW/lm met 200lx te worden verlicht. Volgens de voornoemde tabel ligt de verlichtingsgevoeligheid van het expositiestuk bij 850Wh/m².

ts = 850Wh/m² / (0,000155W/lm x 200lx)

ts = 27.419h

Bij de verlichting met daglicht door een venster bedraagt de beschadigingsfactor van het spectrum daarentegen 0,333mW/lm. Bij anders dezelfde waarden zou de berekening er als volgt uitzien:

ts = 850Wh/m² / (0,000333W/lm x 200lx)

ts = 12.763h

Vanwege de energierijke golflengtes in het UV- alsmede blauwe golflengtegebied van het zonlicht kan het expositiestuk slechts half zo lang aan het zonlicht worden blootgesteld.

Hoe lichtgevoelig is welk expositiestuk?

Voor een grove indeling van de materialen legt CIE 157 4 klassen vast via welke als vuistregel de max. verlichtingssterktes en verlichtingstijden kunnen worden berekend.

Gevoeligheid Expositiestuk, object

Beschrijving

Max. verlichtingssterkte

Onbeperkt

Grenswaarde jaarlijkse verlichtingstijd

Onbeperkt

1. Ongevoelig

Het object bestaat volledig uit materialen die bestendig zijn, dat wil zeggen dat deze niet op licht reageren.
Voorbeelden: de meeste metalen, steen, het meeste glas, echte keramiek, glazuur, de meeste mineralen.

2. Geringe lichtgevoeligheid

Het object omvat bestendige materialen die een beetje op licht reageren.
Voorbeelden: olie- en temperaverf, fresco's, ongeverfd leder en hout, hoorn, botten, ivoor, lak, enkele kunststoffen.

200lx

600.000lxh/a

50lx

150.000lxh/a

3. Gemiddelde lichtgevoeligheid

Het object bevat vluchtige materialen die matig lichtgevoelig zijn.
Voorbeelden: kostuums, aquarellen, pasteltekeningen, wandtapijten, drukwerk en tekeningen, manuscripten, miniaturen, schilderijen in lijmverf, behang, gouache, geverfd leder en de meeste natuurkundige voorwerpen, inclusief botanische exemplaren, vachten en veren.