雨林缸百科之燈光基礎知識，來瞧瞧

養觀賞魚，玩自然水景，懂生活的人都關注了水族圈！

今天內容相當枯燥，但是為了魚，景，知識儲備還是應該的。

PS: 開新缸最大的投資恐怕就是照明了。論壇上有很多關於哪些燈最好的辯論。為什麼要搞一個比太陽光還亮的光源呢？也許你只聽說過XYZ三個方向的光線可以照明你的水族箱。現在我們就來深入的了解一下光線吧。

熒光燈

關於這一主題的問題我們在前水族黃頁已經討論過，現在看來有些新來的朋友沒有仔細讀過或沒能理解，那麼現在再重複一次。 也許你是個一提到愛迪生就犯困的人，那我們就從非技術的角度來討論。目前水族照明有兩個主流，熒光燈和金鹵燈。 熒光燈的種類很多，例如PC（power compacts），它只是熒光燈的另一個名字而已。熒光燈就是一根兩段裝有金屬燈絲的空玻璃管。管內充滿了惰性氣體，氬或氪，還有少量的金屬汞。燈管內部塗有一層含磷的化學物質。關於磷的化合物有很多種，不過大家沒有必要了解。啟動時，瞬間高電壓載入在燈絲上。汞在燈管內變成汞蒸氣。在燈管內成為電導體。

金鹵燈

燈啟動後，電流產生熱量，使汞的蒸氣增多，燈管內電流加大，啟動後，燈管會越來越亮。最後，電流足夠的時候，燈管自己會閃一下。來說說鎮流器。鎮流器有兩個作用。它能提供啟動時高電壓，限制燈管內的最大電流速度。

因此，燈管不會一次爆掉，可以連續使用。鎮流器有兩種主流形式，磁線圈鎮流器，工作起來像個變壓器，還有電子鎮流器，使用可控硅技術。它們都能限制燈管內的電流。磁線圈鎮流器工作時會產生很多熱量。這種鎮流器在燈管消耗電能的同時，自己也消耗很多電能。電子鎮流器通過可控硅限制電流，基本不會產生熱量。因此，電子鎮流器比較省電。它們還能為燈管提供高頻電流，從而消除了磁線圈鎮流器產生的閃爍效果。電子鎮流器不僅熱量低，還可以一帶多燈，而磁線圈鎮流器只能驅動一根燈管。 電子鎮流器的主要缺點是價位高。

鎮流器

到現在為止，我們都沒有討論金鹵燈。因為金鹵燈的工作原理與熒光燈幾乎完全相同。高電壓激發電弧通過燈絲。電弧使燈泡內的氣體發熱發光。氣體將隨著電流的增強而變得更熱更亮。實際上，如果情況得不到控制，燈泡極有可能融化。鎮流器再次出場，穩定電流。主要區別是，熒光燈依靠含磷的化合物二次發熒光，而金鹵燈通過氣體發出白熾強光。 金鹵燈的鎮流器不能用在熒光燈上，反之亦然。因為啟動循環不同。

金鹵燈鎮流器利用三個原理啟動燈泡，或使用脈衝式啟動。如果你的燈架上既有金鹵燈MH，又有高輸出熒光燈VHO，一定要把鎮流器分開。 好，現在我們已經了解了它們的工作原理，那麼哪一個更好呢？這裡還很難說。事實上，兩種燈的效果都是很不錯的，兩者之間區別的錯誤報道很多。其主要區別是熒光燈是面光源，而金鹵燈是點光源。 有人說金鹵燈光比熒光燈光熱得多。這絕對不是事實。500瓦的熒光燈與500瓦的金鹵燈發出的熱量是相同的。

led點光源

熒光燈通過整個燈管散熱，而金鹵燈的熱量集中在很小的區域，因此，大家堅信金鹵燈比熒光燈更熱。金鹵燈的光輸出也被過度誇大了。許多人說相同瓦數，金鹵燈發出的光更多。其實原理與發熱相同。熒光燈整個燈管都在發光，而金鹵燈光線集中在很小的區域。不錯，金鹵燈看起來更明亮，但如果你把熒光燈數量增加，也能得到相同效果。 好吧，一開始我就說這麼多。在接下來的主題中我會繼續講解。我將會闡述哪種燈更適合哪種環境。不管你購買的是哪種，點亮就是了。

我要對高溫石英碘化燈（HQI）多說幾句。HQI是高溫石英碘化燈泡，說得通俗些就是雙端金鹵燈泡。金鹵燈泡分兩種，一種是單端的大頭燈泡，一種是雙端燈泡。第一種燈泡有點像傳統檯燈的燈泡。這些燈泡有內膽，用於發光，外層實際是保護套。大多數人認為保護層是為了防止燈泡內層爆裂，其實還有一個重要的功能，消除內膽發出的看不見的短波紫外線。

雙端金鹵燈泡

短波紫外線就是夏日裡把你晒黑的罪魁禍首。不知你有沒有發現，當你坐在窗前，陽光透過玻璃射向你時，皮膚一般不會被陽光灼傷，或許只有些變黑。那是因為普通玻璃能阻隔幾乎所有的紫外線。熒光劑雖然能夠發出短波紫外，但燈管外套不允許紫外線通過。人工晒黑皮膚的技術是使用石英質地的熒光燈管，才允許紫外線通過。

單端金鹵燈泡玻璃有阻隔紫外線的功能，而雙端金鹵燈泡則沒有。此功能。高溫石英玻璃金鹵燈是為高溫要求設計的，因為石英不能阻止紫外線穿過，因此，HQI會有短波紫外線射出。雙端(DE)金鹵燈，需要在燈架上安裝過濾紫外線的玻璃，否則很容易造成眼部損傷!!這種過濾光線的物質必須是玻璃或特製的塑料。透明度非常高的亞克力不能阻隔短波紫外線。無保護的直視雙端金鹵燈可以導致很嚴重的眼部傷害，甚至失明。 我還要說說熒光燈型號中字母「T」的意思。

如果你觀察一根普通的熒光燈管，可能會看到如「F40T12/845」字樣。字母「F」後的數字通常表示電壓，有時也表示長度。T代表直徑，一個字母「T」代表1/8英寸，一英寸等於25.4毫米。數字最大到17，但只有2-3種在水族常用。最初是T12即直徑為12/8 =1.5英寸。之後比較流行T8和T5。T5比較受關注，

單端熒光燈管

我們很快就要討論T5。 「F40T12/845」中最後的數值845有兩個含義。首先8，是高顯色指數 (CRI)。這是個標準值，通過人造光線與太陽光線比較。如果高顯色指數等於100，意味著燈管發出地光完全吻合太陽光。這裡845中的8意味著燈泡的顯色程度在80-89%。 845 中的45代表色溫，k，100的倍數，因此，例子中的燈管色溫為45*100=4500K。

T5燈管

有時數字後會有字母，A HO 是高輸出的意思。遺憾的是製造商總是自己做主，不按照規矩辦事------我已經準備好接板磚了，下次再說。

如果你是新手，一定在費力的計算各種亮度公式。其實其中大多數的術語不需要掌握，但有些還是非常常用的。 流明（Lumens）並不難理解。看看賽道上超級流線型的跑車，也許它有3.5升的發動機，351馬力的引擎。流明的概念就像「馬力」的概念。它描繪的是一般意義上光源輸出的能力。事實上，流明與電力學中瓦特的概念相同。1瓦約等於683 流明。

因此，100瓦的熒光燈和100瓦的金鹵燈流明是相同的。 理論上，它們都會釋放68300流明的光。那麼我們再來看賽道上的跑車。的確，這輛賽車有351馬力，它與其它同樣擁有351馬力引擎賽車比較起來如何呢？我們都知道，發動機活塞套環，變速齒輪，車重和輪胎類型都會影響發動機馬力轉換成汽車行駛時速。這個概念更像是流明。流明能夠告訴你照明設備的理論值，但不能告訴你實際情況下對水族箱的照明情況。上述兩種燈都不能實際得到68300流明的光。實際值會小很多，包括轉換成熱能的和被玻璃吸收的，還有很多因素影響著。

好吧現在該來點真格的了。用紛繁複雜的數字說話遠不如實例來的輕鬆。拿一個手電筒，距離牆壁一步遠，將光柱射向牆壁，注意觀察被照亮地方的大小。現在站到兩步遠的地方，再觀察被照亮地方的大小。是否面積增大了？實際上第二次觀察時面積應該是第一次的4倍 。站到四步遠的地方，你會發現照亮的區域面積為原來的16倍。目標區域的亮度降低了，因為電筒內燈泡所發出的流明數是一定的。當電筒距離遠，照明面積大時，相同的流明數被非配給了更多的單元面積。

最終，當距離達到一定程度，單位面積內流明數量很低，照亮區域基本看不見了。單位面積的光密度定義為「 lux.」 光密度LUX=流明/單位面積。當電筒距離牆壁越來越遠時，單位面積內的流明越來越少，光密度也就越來越小。換句話說，距離的平方與光密度成反比。

我們的例子中還有一個有趣的事情。當我們觀察光柱投射到牆壁上時，我們看到了什麼？我們看到的不是光源本身，而是它的反射光。大多數情況下，反射光與光源是不同的。牆壁上的光柱照射區域應該比我們眼睛看到的還要亮，為什麼呢？ 因為光從牆壁反射到眼底要經歷一段空間路程，其中有流明損失。

當我們將電筒成一定角度照射牆壁時，光斑變成了橢圓形，大多數流明集中在橢圓形較小的部分。還有些情況，由於物體表面條件不同，有些光被表面吸收或反射出不同波長即不同顏色的光。當我們研究光線時，要考慮兩個因素，一個是光源所發出的光的性質，一個是表面反射光的性質。 實際上，我們所購買的光源的發光性能直接影響著水族箱的觀賞效果。

反射光有很多種效果。我們可以在光源上加裝反光板，直接照亮我們希望照亮的地方。因此，光源本身和反光板都是在購買燈具時非常重要的因素。

我們已經討論過流明了。光能會在所有光傳播的路徑消耗，直到大家觀察不到光，它徹底在傳輸過程中消耗沒了。 這就是勒克斯（照明單位）「lux」的來歷。勒克斯表示有多少流明實際到達了被照射物體，我們可以通過測光表測量勒克斯的值。

測光表和太陽能電池很相似，通過吸收照射到其表面的光產生一定的電壓。因為勒克斯是每平方米流明的測量單位，測光表也以勒克斯作為顯示。 現在是否還記得我曾說過，流明和瓦特是一回事。1 watt=683 lumens. 如果要在你頭腦中描繪為什麼這麼多流明等於1瓦特的概念，恐怕要好幾本書。

出於對Clark的敬意，大家用555納米的波長定義流明。 ROY G. BIV 瓦特能量等於將所有光譜都轉換成555納米的綠光，並達到683流明，能達到這個條件也是個奇蹟。我們的眼睛對黃-綠之間的顏色特別敏感，主要集中在555納米。如果引入流明作為測量光照系統的參數，就必須以某一範圍的光譜為基準。如果你使用攝影用測光表，那麼就是引用的這個基準。

這個波段對於攝影非常有利，而對於水族飼養卻不利。能夠進行光合作用的植物必須利用光線維持生命，而555納米的光線卻不是正確的光線。整個可見光範圍內的光波都很重要，如果讓植物選擇，555納米的光線絕不是首選。如果我要攝影，普通的測光表就可以了，如果要測量水族用光的強度，普通測光表毫無意義。水族領域光線最大的進步是化性熒光的引入。光化作用（Actinism）是通過光激發化學反應的專有名詞。

非常湊巧，420-450納米之間的光對光合作用非常有用。光化作用照明設備（即有效光照明設備）主要產生這一波段範圍內的光線。有效光照明一時成為新穎重要的照明。上世紀70年代最初引入時，被認為是水族用最好的燈光。水族店喜歡這樣的燈光，在有效光引入了一段時間後，人們發現了更多的好處。有效光的顯色性能差，反而增加了光合作用的光譜。由於這個能力，突然之間許多從未成活的植物、水草活了下來。

有效光（Actinic lighting）是水族領域的飛躍進步。 就像所有的重大發現和發明一樣，有效光的作用現在不再那麼受關注了。對於我來說，水族燈光中應該有一部分有效光。相對於其它光線，它是非常有用的。 當用測光表測量時，你看到的結果不會讓你吃驚的。以後我會討論一些新的光線測量方法，會對你有所幫助的。

現在該說說色溫了，儘管之前關於它的討論為零。色溫是光顏色的重要測量參數。我來為大家解釋。

想像一下，你在草原上放了一天的牧，晚上圍坐在篝火堆旁，大口的呼吸。你從背包中取出烙鐵，放在篝火堆中。曠野的夜晚真的有些冷，烙鐵的色溫接近絕對0度，或0 K。它的顏色是黑色，因此我們稱其為「黑色光」。

色溫定義：色溫這個概念就是用來區別光的顏色變化，它表明顏色的質量。色溫是攝像機在不同光源條件下正確再現色彩的重要指標。一般以凱爾文（Kelvin,縮寫了K）為單位。英國物理學家凱爾文在1895年提出的，用來解決攝像過程式中對不同光源的不同光譜組合。在實驗中，以絕對零度為起點，加熱一鐵塊。規定加熱溫度每升高1度，色溫就增加1K。當溫度升到800K時，鐵開始發紅光；升到1600K時，鐵塊開始發黃色的光；當溫度上升到2800K時，鐵塊發出白光；溫度上升到5600K時，發出的光與太陽光相似；當溫度為25000K時，鐵塊發出藍光。

如果某種光與鐵塊在一定的溫度發出的光相同，我們就把這種光的色溫定為這處溫度值。例如，鐵塊在5500K時發出的光與日光相同，所以日光的色溫 就是5500K.

需要注意的是，色溫表示的是光源的不同光譜的組合，而不是光線的實際溫度。色溫低，顏色偏紅；色溫高，顏色偏藍。

當烙鐵在火中不斷加熱時，起初它會呈現紅色，此時它的色溫為1000K-2500K，再熱些，變成橙色或黃色，色溫為5000-6000K。不久，它已變得「白熱」化，色溫應該達到8000-10000K。（水族數據與攝影不太一致）你可能需要很多柴火才能達到這個溫度，但我希望你能理解凱爾文即色溫的含義。

讓我們回來談談燈泡本身。有時，一些新手提出的問題也很尖銳，不久前，一個魚友問為什麼T-5熒光燈比T-12熒光燈亮得多？你應該知道，所有的熒光燈原理都相同，它們燈管內壁都有含磷的塗層，燈管內有惰性氣體和汞，兩段有燈絲。通常所有的新科技都聲稱有新的磷圖層配方。當PC熒光燈剛剛問世時，確實是這樣。但隨著時間的流失，人們漸漸發現T5和T12使用的磷圖層幾乎一樣。T-5的內膽塗層早已不是什麼秘密，如果能在T-5內壁塗上，為什麼不能在T-12燈管內也塗上呢？

過去，燈管內的填充氣體確實有所改變。起初，為了保護環境，減少了汞的使用量。然後是從氬到氪的改變，以減少能量消耗。我猜T-5內還能使用氡。

所有這些都不能說明為什麼T-5能發出那樣耀眼的光芒。當PC燈管剛剛問世時，有一個問題。它們看上去的確比旁邊的T-12更明亮，這是事實，但也有些錯覺的成份。

較細的燈管內，單位面積內有更多的電子撞擊在塗層上，而較粗的燈管單位面積上撞擊的電子數較少，這讓光線看起來確實明亮了一些，但總輸出量是不變的，只是觀察者感受的明亮程度多一些。

T-5耀眼的真正秘密

還記得我們舉的手電筒照射牆壁的例子嗎？電筒內的燈泡是個點光源，向各個方向發射光線。為了得到同一方向的光線，我們需要人工處理。鏡頭和反光板都是一種方法。它們工作的原理相似，都是收集光線，改變光線方向。

大家都玩過撞球，也都打過吃庫反彈的球，我們叫它bank shot。有些朋友可能告訴你，球撞在球台邊上的角度等於它反射出去的角度，也就是以45度角撞擊球台邊緣，球反射線路與球台也成45度。

這個特性在選擇燈光時很重要。手電筒中有一個拋物線形狀的反射碗。這是一種高效的反射器。通過移動燈泡的距離，可以調整光的焦點。通過移動燈泡，可以獲得一條光柱或一片均勻的散射光。光柱的特點是單位面積內流明多，但照亮面積小，散射光的特點是照亮面積大，流明低。

很多兄弟的燈吊在地下室頂棚，反光板只是一塊普通的白色鐵板，兩段稍彎曲。主要意圖是收集燈管發出的光線，並反射到工作區域。彎曲迎著燈管發出的光，並將其反射到工作區域。大多數的T-12燈架都是最簡單的熒光燈燈架。它能反射光線，但效率非常低。很多光線最終照射在地板上

現在的T-12燈架一般有4-5根燈管在裡面，如果使用T-5，我們可以放更多的燈管。改變的目的是增加發光點。還有一個優點是越細的燈管設計反光板會越容易。我們可以在每根燈管上都使用半拋物線反光板，這樣能使更多的光線照射在相近的區域。從而增加射入缸內的總光線量。光能損失少，因為反光板設置優化了。所謂外形的優勢就在於此，「T-5的外形設計允許更多光線更有效的照射在相同方向和區域。」

一、雨林植物需要多少光照？

按照水草缸的理論，一升水需求的瓦數有各種說法，但是基本在0.3瓦到1瓦之間。而雨林缸的燈光需求會更高一點。這個問題還是從真正的熱帶雨林說起。

雨林當中，植物是分層的。

首先是樹冠層，生長著絕大多數的積水鳳梨和空氣鳳梨等植物，這部分植物是接受了最多陽光照射的，也就是說，他們是最需要光照的。

那麼具體來說，需要多少瓦的燈光呢？有文獻說，正午的陽光相當於2000瓦的燈……先別急，其實沒必要用那麼多瓦數。從植物的光需求來講，能正常維持植物生長的光照——叫做植物的光補償點，也就是超過這個光照強度，植物才能活下去。積水鳳梨的光補償點，大概是5000勒克斯（簡稱照度，指單位面積上所接受可見光的光通量），摺合每平方米照射面積50瓦左右的優質LED燈。而如果出狀態，那麼就需要更高的瓦數。不要太擔心瓦數太高，因為積水鳳梨的光飽和點目前還沒有被測出來，不存在光照損傷，而你的燈光再強，也比不上太陽。

第二個要考慮的，是幼樹層和灌木層。這個梯度存活了絕大多數的附生植物和藤本植物，以及部分苔蘚和蕨類。這部分植物需求的光照比較有彈性，稍微高點和低點都行，光補償點不高，光飽和點卻不低。但是光照太低會導致蘭科植物不可逆轉的衰竭，光照太高也會灼傷植物，因此，這些植物更需要深入去研究每種植物的具體需求。

在野外，中層部分的積水鳳梨因光照不夠徒長很厲害，樹榦上有很多附生植物和苔蘚

第三個要考慮的，是地面層。這裡主要是大部分蕨類、苔蘚和地生植物。這部分植物往往在熱帶雨林密集的植株下，進化出了各種高效使用光線的結構，因此對光照的要求比較低，而高光照反而會灼傷植物。比如我們有時候會看到市面上有的金線蓮，在強光下就會褪色，失去葉面上的花紋。

因此雨林缸的光照強度要分兩種情況討論：有積水鳳梨、無積水鳳梨，這兩種情況下燈光的需求是全然不同的。

有積水鳳梨，那麼以60cm缸為例，至少要使用接近100瓦的優質LED燈具；

沒有積水鳳梨，那麼用50-60瓦完全足夠了。

二、雨林植物需要什麼樣的光照？

有文章認為，現代的植物大多數採用紅藍光，是因為遠古時期，黃褐藻等使用胡蘿蔔素開展光合作用的植物佔據主導，它們主要吸收綠光，所以現代植物的始祖採用了不同光譜避免競爭。結果不料黃褐藻沒進入決賽，現代植物白白使用了殺手鐧。

另一方面，植物沒有採用光強度更高的綠光，也是因為不需要這麼大的能量。因為植物的光合作用中，暗反應的效率實在太慢，消化不了光反應的所有產物，因此只用相對弱一點的紅藍光已經足夠了。

知道了植物主要需要紅藍光，那麼我們怎麼選擇燈具呢？首先，我們要知道，植物生長中，紅光主要刺激植物的生根繁殖，藍光主要刺激植物的生長和葉片發育。因此，一個好的燈光選擇需要平衡紅光和藍光的比例。

另一方面，選用純白燈光也需要仔細選擇，不是所有燈光都能當作雨林光源的。如投光燈，更多追求的是光強和亮度，綠光的比例很多，對人眼刺激也更大，但是對植物卻是無效輸出，同時顯色也比較糟糕；

而另一些燈，採用的發光原理不適合雨林缸，造成光譜狹窄，對植物的輸出也不足。

好在現在燈的技術也在不斷進步，顯色數值高於85的燈，一般更有保證。

三、雨林缸選擇燈具的原則是什麼？

雨林缸而言，需要重點考慮幾個因素。

第一是光強，也就是瓦數。

一般來說，led光源的發光效率更高，在80-120之間，因此相對瓦數可以選擇低一些。按照以前提及的，每平方米照射面積70瓦的公式，保險起見，60缸使用100瓦led是合適的。

第二是光譜。光源需要包含足夠植物使用的有效能源，主要是紅藍光。

第三是顯色。缸體造景畢竟是拿來欣賞的，好的顯色能讓造景效果提升一個台階，不要用紅藍補光燈照射，好像家裡是低價ktv一樣。也不要用顯得粉紅或者慘白、藍紫的燈光。好的顯色需要設計更合理的白光為主，同時如果使用了紅藍光增強輸出，應當加入適當比例的綠光平衡顯色。

第四是穿透力。缸體的高度決定了應該採取的燈珠大小，如果光照過於分散，那麼缸體高度稍高，下層植物就得不到足夠光照。過高的缸體需要適當的射燈來補充光照。

第五是溫度，淘汰掉草缸的金鹵燈吧，那會把植物烤熟。led燈在雨林的優勢更大。

第六是顏值。其實市面上有一些可以代替專業雨林燈的燈具，輸出顯色都沒問題，但是是為了家裝等目的設計的，裝在缸上很醜。好的造景還是需要更好的硬體外形襯托的。

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