Světlo Kurz Preventivní konzervace Metodické centrum konzervace Technického muzea v Brně Ing. Alena Selucká Podstata světla  Elektromagnetické záření – elektromagnetická energie (foton):   Viditelné světlo: 380 – 780 nm Ultrafialové záření: (UV) – 100 – 380 nm    UV-A: 315 – 400 nm ....průzkum pomocí fluorescence; UV-B: 280 – 315 nm; UV-C: 100 – 280 nm .... fluorescence, germicidní lampy  Infračervené záření (IČ): 780 – 10 000 nm Poškození světlem  Fotochemické poškození (blednutí barev) – energie fotonů 2 – 3 eV  Fotomechanické poškození (strukturální změny) - energie fotonů > 3 eV, tj. UV záření: žloutnutí, křídovatění nátěrů, zeslabení/rozpad materiálů  Termodynamické poškození (dilatace materiálů) – účinek IČ, zahřívání povrchu materiálů, urychlení fotochemických reakcí  Rozsah poškození závisí na:      intenzitě osvětlení – E (lux) vlnové délce dopadajícího světla – (nm) celkové expozici (Mlxh/rok) charakteru materiálu aktuálním stavu materiálu (stupni poškození) Tapisérie z 17. stol., vyblednutí barev po dlouhodobé expozici Poškození světlem -(nejcitlivější materiály) Textil – blednutí barev, křehnutí a rozpad materiálu  Textil z období 19. stol. (anilínová barviva) – velmi náchylná na blednutí (purpurová, modrá, zelená) Vodové barvy - organické pigmenty (rostlinného nebo živočišného původu), výrazné blednutí barev  Jsou součástí i temperových barev, olejová vrstva je ale silnější a poskytuje větší ochranu proti světlu. Papír – moderní novinový papír (vysoký obsah ligninu), žloutnutí, křehnutí a rozpad papíru  Lignin je velmi náchylný na fotochemické poškození. Poškození světlem Novinový papír po 3 dnech expozice na přímém slunci (vlevo), ICCROM Definice pojmů  Intenzita ozáření (W. m-2): množství světelné energie dopadající na jednotku plochy  Intenzita osvětlení E (lux): plošná hustota světelného toku dopadající na jednotku plochy lm . m-2 [lx], měří se luxmetry   Intenzita osvětlení klesá se čtvercem vzdálenosti od zdroje: Př.: Pozorovatel vnímá intenzitu osvětlení 100 lx ve vzdálenosti 1 m od zdroje; 25 lx ve vzdálenosti 2 m; 11 lx ve vzdálenosti 3 m. Intenzita osvětlení je tím nižší, čím šikměji dopadají paprsky na danou plochu.  Definice pojmů – Zákon převrácených čtverců   Intenzita osvětlení klesá se čtvercem vzdálenosti od zdroje: Př.: Pozorovatel vnímá intenzitu osvětlení 100 lx ve vzdálenosti 1 m od zdroje; 25 lx ve vzdálenosti 2 m; 11 lx ve vzdálenosti 3 m. Definice pojmů  Světelná expozice: součin intenzity osvětlení (záření) a času, v praxi se měří v lx.h (klxh - kiloluxhodiny nebo Mlxh. megaluxhodiny) Dle recipročního principu platí: světelná expozice při 300 lx po dobu 1 hod. je rovnocenná světelné expozici při 50 lx po dobu 6 hod .  Roční světelná expozice: Mlx.h/rok  Podíl UV záření: podíl UV záření v rámci světelného toku viditelného světla (µW/lm); měří se UV – metry, doporučená hodnota do 75 µW/lm (dnes již UV pod 50 µW/lm, s filtrací 5 – 10 µW/lm) Příklad výpočtu světlené expozice Vypočítejte světelnou expozici (lxhod.) u historické fotografie, která je vystavena 24 týdnů v muzeu, jenž je otevřené 6 hod. denně, 6 dnů v týdnu a dopadá na ni světlo 150 lx. 6 x 6 x 24 = 864 hod. 884 x 150 = 129 600 lxhod. = 129,6 klxh. = 0,1296 Mlxh. Definice pojmů  Teplota chromatičnosti - barevná teplota - Tc (correlated colour temperature – CCT), (K) : charakterizuje spektrum viditelného světla, udává přechod z „teplé do studené oblasti Studené světlo má vyšší barevnou teplotu než teplé světlo!  Teplota chromatičnosti je přímo úměrná tzv. relativnímu činiteli poškození!  Empiricky stanovený činitel uvádějící míru poškození novinového papíru daným zdrojem světla v porovnání se zářením normalizované žárovky.  Zdroje s Tc nad 6000 K vyzařují většinu své energie v oblasti pod 550 nm (modrá, fialová), zdroje s nízkou Tc v oblasti nad 550 nm (žlutá , oranžová, červená)  Obecně je pro muzejní exponáty upřednostňováno teplé světlo s Tc cca 2 800 K. Definice pojmů  Index podání barev Ra (CRI – colour rendering index): hodnocení věrnosti barevného vjemu, který vznikne z daného zdroje porovnáním s denním světlem; pro muzejní exponáty min. CRI 85. CRI 0 – není možné rozeznat barvy; CRI 100 – přirozené podání barev Hodnoty Tc a Ra bývají součástí typového označení zdrojů světla: Př: 18W/840: příkon 18 W, Ra 80 – 89, Tc 4 000 K. Správná pozice nasvícení exponátu Citlivost muzejních předmětů na světlo  50 lux – textilie, všechny práce na papíře a pergamenu, vodové barvy, fotografie, kožešiny, malované a barvené dřevo, přírodovědné a botanické sbírky, apod.  150 lux – olejové a temperové barvy, polychromie, nebarvené dřevo, rohovina, kost, slonovina, apod.  300 lux – kámen, kovy, keramika, smalty, apod.  Předměty složené z více materiálů jsou zařazovány do uvedených kategorií dle nejcitlivějších z nich. V případě požadavku na zvýšení intenzity osvětlení (malý kontrast, tmavý povrch, starší návštěvníci) může být hodnota luxů násobena činitelem 3 a zkrácena doba vystavení objektu (např. 50 x 3 = 150 lx). Poškození světlem je kumulativní a nevratné.   Kategorizace citlivosti muzejních předmětů dle ISO R105 – Blue Wool Standards  Právě rozlišitelné vyblednutí (just noticeable fade) JNF stupně ISO 1 expozice vyvolávající 1 JNF (Mlx.h) kategorie citlivosti 2 3 3,6 4 10 5 6 7 300 8 900 0,4 1,2 32 100 A - citlivé Textilie, papír, pergamen, vodové barvy .... B – středně citlivé Olejové a temperové barvy, nebarvené dřevo, ... C - odolné Keramika, kámen, kov, ... Celková expozice 1, 2 Doporučené maximální roční expozice světlem Expozice vyvolávající 1 JNF (Mlx.h) Kategorie A (ISO 1, 2, 3) Kategorie B (ISO4,5,6) Kategorie C (ISO 7, 8) 1,2 Mlxh (ISO 2) 10 Mlxh (ISO 4) 300 Mlxh (ISO 7) Celková expozice (lxh/rok) 4 týdny 12 000 lxh 10 týdnů 42 000 lxh 20 týdnů 84 000 lxh Doba nezbytná pro 1 JNF (roky) 100 250 35 00 • 1 týden = 42 hod.;kategorie A – B při 75 lux; kategorie C při 100 lux • Stanoveno dle Montreálského muzea krásných umění, pro umělecká díla na papíře • Stanovení maximální přípustné expozice pro daný materiál je subjektivní rozhodnutí a zodpovědnost odborného pracovníka! • Sledovány jsou pouze barevné změny a ne změny mechanických vlastností! Doporučené hodnoty expozice pro sbírkové předměty TMB Materiál Vysoce citlivé: hedvábí, nestálá barviva, grafická díla a fotografie Středně citlivé: textilie, papír, pergamen, vodové barvy, pastely, tisky a výkresy, miniatury, rukopisy, kožešiny, malované a barvené dřevo i useň, přírodovědné a botanické sbírky, apod. Mírně citlivé: olejové a temperové barvy, nebarvené dřevo a useň, rohovina, kost, slonovina, některé plasty, apod. Necitlivé: kámen, kovy, neglazovaná keramika, většina skel, většina minerálů (s omezením dlouhodobého silného osvětlení - smalty, drahé kameny, barevné glazury) apod. Teplota [°C] 18 ± 2 18 ± 2 Relativní vlhkost [%] 50 ± 5 50 ± 5 Světlo [lux] 50 50 Světelná expozice lxh/rok 12 000 (4 týdny) 50 000 (12 týdnů) 18 ± 2 50 ± 5 150 180 000 (24 týdnů) 18 ± 2 45 ± 5 300 bez omezení Zdroje světla denní světlo žárovky halogenové žárovky zářivky kompaktní zářivky halogenidové výbojky sodíko-xenonové a vysokotlaké sodíkové výbojky LED (light emitting diode) osvětlení optické kabely Umělé osvětlení Světelný zdroj Denní světlo Žárovka běžná Žárovka halogenová zářivka Výbojka halogenová vysokotlaká LED Množství UV (µW/lm) 400 – 1 500 70 - 80 40 - 170 30 - 100 160 - 700 pod 5 Denní světlo – přirozené sluneční Vynikající podání barev Ra 100 Vysoká intenzita osvětlení Kolísá barevná teplota od cca 3 000 do 12 000 K Vysoký podíl UV záření 300 – 600 µW/lm Těžko kontrolovatelná intenzita osvětlení Žárovky Vynikající podání barev – Ra 100 Nízký podíl UV záření – do 75µW/lm Nízká cena Barevná teplota v oblasti teplého světla 2700 – 2800 K Velká výhřevnost – nehodí se do vitrín Nízká životnost – v současné době jsou nahrazovány energeticky úspornými zářivkami (dle EU ukončen prodej žárovek do r. 2012) Halogenové žárovky Halogenová žárovka je vylepšená klasická žárovka, která obsahuje příměs halogenu. Vynikající podání barev Ra 100 Barevná teplota cca 3000 K Vysoký podíl UV záření – 100 až 200 µW/lm Halogenové žárovky jsou úspornější než ty klasické, až o 30% Vyšší životnost (cca 2 000 hod.) 5x vyšší pořizovací cena Zářivky Horší podání barev – Ra 50-60; některé typy 90- 95 ... „ploché světlo“ Barevná teplota – dle různých typů od 3000-6500 K Podíl UV záření 75 – 100 µW/lm Velká životnost (cca 10 000 hod.) Velký měrný světelný výkon Kompaktní zářivky Kompaktní zářivky = úsporné zářivky Velká životnost (10 000 hod.) Dobré podání barev Ra 85 Barevná teplota od 2700 – 5000 K Podíl UV záření 100 – 150 µW/lm Malá výhřevnost Vyšší cena (cca 10 x vyšší než klasická žárovka) Halogenidové výbojky Světelné spektrum vzniklé obloukovým výbojem rtuťových par, zlepšené přidáním jodidu (popř. bromidu) kovu Tc 3000 – 4000 K Velká životnost – 5 000 – 10 000 hod. Podání barev – různé (pod 65 až 90) Výborné bodové světlo Vysoký podíl UV záření vysoký měrný světelný výkon LED osvětlení (light emitting diode) Vysoce efektivní výbojový zdroj světla Vysoká životnost (10 000 – 80 000 hod.) Vynikající podání barev Ra 70 – 90 Barevná teplota – variabilní, cca 3000 – 3500 K Nízký podíl UV záření 0 – 75 µW/lm Malá výhřevnost Vhodné do vitrín Výborný bodový zdroj Optická vlákna – světlovodné kabely Světlo je vedeno ze světelného generátoru (halogenová žárovka nebo vysokotlaká výbojka, stmívač, filtr) optickými vlákny Nulový podíl UV záření Velmi variabilní možnosti osvětlení Bezpečné osvětlení - vhodné do vitrín Vysoká cena Kontrola světla, UV, IČ  Stanovit pravidla pro hodnoty osvětlení a UV záření     Zařazení sbírek do kategorií dle jejich citlivosti vůči světlu Zavedení kritéria pro „rychlost vyblednutí“ (JNF) – 100, 30, 300, atd. .. let Určení max. přípustné doby expozice Zvážit možnost větších hodnot intenzity osvětlení (méně citlivé materiály) a zkrácení celkové doby osvitu (zlepšení kontrastu, návštěvy seniorů apod.)  Nevystavovat předměty v exteriéru  Vypínat zdroje osvětlení v nepřítomnosti návštěvníků (používat stmívače)  Přikrytí vitrín v nepřítomnosti návštěvníků  Umísťovat předměty mimo dosah přímého venkovního osvětlení  Oddělit světlé vstupní prostory od expozic adaptační zónou Kontrola UV záření  Využívat odraženého světla od bílých stěn s nátěrem zinkové nebo titanové běloby (absorpce UV)  Používat UV filtry u zdrojů světla s vyšším podílem UV  Na okna používat záclony, závěsy, rolety, UV filmy:   Tradiční silikátové sklo pohlcuje UV B a UV C; většinu UV A ale propustí. Vrstevné sklo (sendvič) spojení silikátového skla a fólie polyvinylbutyralu (pohlcuje až 99 % UV) – velmi odolné Desky plastů: polymethylmetakrylát (PMMA - Perspex) a polykarbonát (PC) – vitríny, ochrana obrazů – hrozí poškrábání Filmy plastů: polyethylentereftalát (PET) – pokrytí vnitřního povrchu oken (bezpečnostní, reflexní, UV absorbce apod.), životnost je závislá na technologii aplikace (lepení) cca 5 let i více   UV fólie Polyesterová UV fólie Ceiba Termoizolační fólie s UV absorbérem, fa Madico Dům U Černé matky boží, NG. Měření osvětlení UV, IČ  Intenzita osvětlení – luxmetr, měří množství světla (lm) dopadající na jednotku plochy (m2)  Podíl UV záření – UV metry, měří množství energie svazku UV záření v každém lumenu světla ; intenzita UV záření (W/m2)  IČ záření – způsobuje zahřívání povrchu předmětů, lze zjistit jednoduše přiložením teploměru k měřenému povrchu  Celková expozice – měří se aktinometry (klxhod./rok); pro nízké úrovně osvětlení lze využít dozimetry Light Check Light Check Měření celkové expozice LightCheck ® Ultra použitelné do maximálně 120 000 lx/h (do vyblednutí)  LightCheck Ultra   osvit (lx.h)  4U 75 000 - 100 000  3U  45 000 - 75 000  2U  30 000 - 45 000  1U  5 000 - 30 000  0U  0 - 5 000 Měření osvětlení LightCheck ® Sensitive použitelné do maximálně 400 000 lx/h (do vyblednutí)  LightCheck Sensitive   osvit (lx.h)  4S > 340 000  3S  200 000-340 000  2S  80 000-240 000  1S  60 000-100 000  0S  pod 60 000 Příklady vitrína s LED osvětlením; Muzeum české hudby NM vitrína osvětlená optickými vlákny; Muzeum české hudby NM řešení osvětlení mimo prostor vitríny přes rozptylovou mřížku Příklady Osvětlení exponátů - NM, Praha Příklady Osvětlení exponátů - Nelson Atkins Museum Příklady Nelson-Atkins Museum of Art, Kansas City, USA; rekonstrukce 1999 – 12007, architekt Steven Holl Původní/novodobé prvky odstínění Ranní salón, SZ Hluboká Literatura  Zelinger J.: Poškození muzejních sbírek vlivem světla a ochrana proti němu, Sborník přednášek z odborného semináře 6. – 8. 4. 2000, Národní muzeum, Praha, s. 37 – 55.  Preventivní ochrana sbírkových předmětů, Národní muzeum, Praha, 2000.  Mudroň L.: Osvětlení expozic muzeí a galerií, Artlite Studio, s.r.o., Světlo 2009/4.  Michalski S.: Light, Ultraviolet and Infrared, CCI, http:  Conserve O Gram, Choosing UV-Filtering Window Films, August 2004, Number 3/10.