水族箱的光照系统的多种选择.docx

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水族箱的光照系统的多种选择

水族箱的光照系统的多种选择

水族缸的光照系统有许多种款式！

要如何做出符合缸子须求的选择，则需要对光的基本原理，色彩，与光照系统有一定程度的了解才可。

以下仅就各种人造光源的原理及使用情形做一简单的介绍。

何为光线：

正常人的肉眼所能区分的光线波长，是介于红外线与紫外线之间的波长，大约是介于450mm~750mm之间。

而自然光（日光）包含了所有波长的光线，也就是所有肉眼可见及肉眼无法辨识的光线。

因为不同波长的光，以不从的角度经过接口（如玻璃或水珠）时的速度不同，所以可将日光折射出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的可见光线，这就是我们日常生活中常见的彩虹形成的原因。

由此可知，将所有色彩的光线均匀的参杂在一起所组成光线就是白光。

太阳光中各种光线的比例大至相等，但不同纬度的太阳光是有差异的。

由于大气层的厚度与折射的关系，纬度较高的地区其阳光含有较多的蓝光。

基于相同的原理，海面下的照片大多偏蓝，也是因为海水也会吸收非蓝光的光线，只是海水吸收非蓝光的光线的速率远高过大气层，大部分的非蓝光皆再水深达一公尺之前，就被海水吸收了。

测量光线的强度与质量的方法有许多种，一般测量强度的单位有烛光、流明数、LUX等，这部分在许多文章中多有论述，在此就不做赘述。

光线的颜色可由色温（degreesKelvin;oK）来表示，这也是一般人比较有疑问的部分。

而光线的演色性（colorrendering），则可由演色性指数（colorrenderingindex，CRI）来表示。

色温-oK：

不同的光线有不同的色温，以绝对温度oK来表示，以方便量化光的等级。

我们可把色温想象为正在加热的铁块，当铁块被加热至3500oK时，铁块会呈现出橘红色光；而当铁块被加热至6000oK时，则会呈现出白色光，当温度超过1000oK以上时，则会呈现蓝白光，所以太阳光的色温大约在5000oK~6000oK左右。

因此我们可以就光源所发出光线的颜色，粗略的判断其色温的范围，例如一盏发出黄光的灯泡，其色温应在3000oK左右，发出白光的灯泡约在5500-6500oK左右，发出蓝白光的灯泡约在10000～14000oK左右，若为发出蓝光的灯泡则约在20000oK左右。

演色指针-CRI：

演色性可用来辨识在固定光原投射下，物体色度的变化。

换句话来说，演色性就是在光线的照射下，物体所显现颜色的色度。

演色指针介于0至100之间。

当演色指针位于100时，表示在此光照下，物体所显现的颜色为其原来的颜色，此物体的颜色，并没有受到光线的改变。

一般演色值在90左右的灯具，就有很好的演色性。

如果一个光源的演色指针很低，受到此光线照射的物体，则会呈现出不同于原色的颜色与暗影。

演色性较高的光线有：

太阳光，和一部分的萤光灯，如：

日光灯。

而Gro-Lux，或钠气灯（sodiumvaporlamps）的演色性就很低。

一般来说，较有信誉的厂商，会在其公司所生产的灯具说明书上，注明其色温及演色性。

以下就光源作一比较：

自然光：

为非常良好的光线，又可免费使用，但缺点是非常难以控制！

太阳光为鱼类和植物最熟悉的光源，且是最自然的光照方式。

但如果要整年在水缸上方，而不是水缸的侧边，聚集足够的太阳光，则会有相当的困难度。

对水族缸而言，太阳光虽然是耗费金钱最低的光源，但在室内太阳光线并不是非常稳定，而且也非常难以控制。

并且由于所处纬度的不同，光照度也会有变化。

如果您地处于较高纬度，或缸子是置于地下室，或光照不良的房间内，就必须用到人造光源来替代。

太阳光很少被当成水族箱的主要光照来源，但可以用来当成辅助光线。

卤素灯泡：

除了一般的白炽灯泡，另一种白炽灯泡就是卤素灯泡。

此种灯泡是美国奇异（GE）公司在1958为制造波音707飞机的尾翼灯，而改良原有的白热光灯泡所发展出来的。

原来白热光灯泡的钨丝在使用一段时间之后，就会挥发殆尽。

且灯泡内部的玻璃会聚绩一层挥发过的钨，而使灯泡的光照度大量减弱。

在卤素灯泡之中，加入一种卤素气体，可能是溴（Bromine），或是碘（Iodine）。

这些卤素气体会和挥发的钨结合，而形成溴化钨，和碘化钨。

溴化钨和碘化钨的化学性与钨丝非常相近。

其中的钨可还原成钨，并回到钨丝之中，继续燃烧。

而溴和碘等卤素，则还原成原来的气体，继续和挥发的钨结合。

这样的化学反应一定要等温度提高到93oC（200oF）度以上才会产生。

虽然卤素灯泡的亮度比一般白光灯泡的亮度高出25%至30%，但其所发出的热量对水缸多少会造成一些影响，须要仔细考量。

而且卤素气体化学变化所须的空间非常的小，因此卤素灯泡通常很小，但是外面包起一个较大的玻璃灯泡，主要是用来隔热。

卤素灯泡的寿命约有两千小时。

灯泡所产生的光谱：

一般的人造白光的灯泡（包括白炽灯泡和卤素灯泡）所产生的光谱皆大多偏向红光。

白炽灯泡的色温只有2700oK；而一般卤素灯泡的色温也只有3000oK左右。

他们的演色性皆为100CRI，但绿色光的含量几乎是零。

光照效率：

人造白光最大的缺点就是效率不高！

比起输入的能量而言，所得到的光照度实在是太低了。

随着灯泡瓦数的提升。

其功率也跟着升高。

比如说，100瓦灯泡的量度就比50瓦灯泡的亮度高出许多。

另外一个大缺点就是那些没有转换成光线的能源，会变成热能散发出来。

既使是瓦数最小的灯泡，也能散发出许多热量，在使用时，必须要考虑这些热能对缸子会产生的影响。

由于灯泡会产生高温，若被缸中的水贱到，有可能会导致灯泡破裂，须要注意。

卤素灯泡的效率比普通灯泡要高出许多！

卤素灯泡的光度，与寿命皆比普通灯泡来的长。

卤素灯泡在寿命将尽时，依然可发出原来95%的光度，而使用寿命也为普通灯泡的两倍。

但售价也比较贵。

普通灯泡最大的优点就是售价便宜，和容易取得。

几乎所有的商店里都有贩售。

卤素灯泡比普通灯泡贵五至十倍之多，通常在规模较大的商店中，都可找到。

此种灯泡的主要用途为探照灯，对水族饲养者而言，低瓦数的灯泡较为有用。

此种型态是卤素灯泡中最便宜的，其可做为增加萤光灯照系统的辅助灯光。

Osram制造了许多种不同款式，与大小的卤素灯泡。

大部分的形状类似真空管。

由于这些灯泡的体积较小，又富有多种瓦数（从低瓦数高达至150瓦皆有），对水族爱好者来说非常的好用！

萤光灯：

使用花费低，但安装花费高！

萤光灯在我们的日常生活中并不陌生。

在相同的耗电量下，他们所散发出的光是普通灯泡的四倍之多，所以使用起来比较省钱。

通常大众较熟悉的萤光灯为常见的冷光（白光）灯与暖光（黄光）灯。

其实萤光灯还有非常多种不同的款式！

萤光灯管内有一正极端，与一负极端，内呈半真空状态，且含有少量的水银气体。

当通电之后，水银气体会呈现两极化，且释放出紫外辐射线。

在灯管内部的管壁上涂有一层磷当磷粉，被紫外辐射线刺激时，会发出可见光，至于所发出的光为甚么颜色，则与管壁上磷粉的化学成分有关。

虽然萤光灯的效率很高，但由于正离子衰退是自然现像，在使用久了之后，能通过水银气体的电流会愈来愈少，萤光灯的效率也愈来愈低落，所发出的亮度也会随着时间递减，直到突然息灭为止。

就普通室内照明用途来说，这并不会造成太大的影响。

但是对水族缸而言（尤其是饲养需光生物时），因为萤光灯的亮度是呈指数性递减，所以萤光灯最好是每六个月换一次，或是至少每年换一次。

萤光灯可有变频式（Conventionalballast），与电子式（Electronicballast）稳压器两种选则。

虽然电子式较贵，但耗电率较低且热量产生率也较低。

变频式萤光灯在120Hz时光度会开始衰减。

而这是人类肉眼可分便的最底限。

事实上，光的照度与光频皆会衰减。

即使人的眼睛无法分辨，并不表示其它的生物就无法分辨，或不会受到影响。

电子式萤光灯则在30KHz时光度才会开始衰减。

萤光灯之种类：

萤光灯管的种类非常的多，有不同的尺寸大小、磷粉的化学成分、和各式的瓦数。

但最常见的为标准型（T12）四吋灯管。

此类型灯管的直径为1.5吋，而长度则有18吋、24吋、36吋、48吋、72吋、和96吋等不同的长度。

T8型或细管型（slimline）灯管的直径为一英吋宽，而长度有24吋，36吋，及48吋。

除了直筒式的灯管之外，还有U型（PL灯）的灯管，长度大约为24吋。

圆型灯管则有许多不同的宽度。

过去几年来，迷你式萤光灯非常受欢迎，渐渐取代了白光灯泡。

此种灯管的款式非常的多，从3.5瓦的灯泡到40瓦的四英吋灯管皆有，但大小只有一般萤光灯的三分之一而以。

对小型的水族缸而言，最适用的灯泡为：

HO（HighOutput）与VHO（VeryHighOutput）的灯管。

VHO灯管的耗电量非常的高，但光的衰减率比普通的T12灯管低。

灯管中磷的化学变化及衰减与灯光的光谱组合有直接的影响。

能满足水族缸光照需求的萤光灯只占了市售商品的一小部分。

大致而言，工业用灯（industrial）、完全光谱灯（fullspectrum）、日光灯（daylight）、植物生长灯（plantgrowth）、化学性灯（actinic）、三色磷光灯（tri-phosphor）、特殊用途（specialpurpose）、及HO/VHO灯皆能符合水缸的要求。

（注：

上述灯管有些并未在一般零售市场上销售。

）

工业灯管：

工业灯管包括了常被家庭和工场的光照系统所使用的冷光灯，与暖光灯。

这些灯泡可将最少的电力，转换成最高的亮度。

由于人类的眼睛对绿色的光线最敏感，此种灯泡的光谱大量集中于绿光波一带，在绿光波的两旁光谱则急剧的上升与下降。

至于暖光灯的光谱则比较偏向于红光波的那一端。

如果您只要照亮您的水族缸而以，此种灯泡是很适用的。

此种灯泡的售价不贵，外型也还算美观。

虽然植物光和作用所需要的主要光线为红光与蓝光，但近来发现，植物大量需要所有的光谱以促使叶面的气孔打开，产生呼吸作用。

这也就是为甚么有些人可以只用冷光灯或暖光灯，就可以把水中植物养的很好的原因，只要光线充足，任何一种灯都可以把植物养的很好。

如果再用上植物专用的灯，那植物的成长状况则会更好。

太阳灯管：

太阳灯管是经由改进后，接近于自然太阳光光谱的萤光灯。

而这其实要归功于新的磷化合物。

虽然太阳灯管所发出的光的光谱还是无法完全的符合太阳光的光谱，但比起先前所提到的冷光灯与暖光灯要好的多。

市面上也很常见，但售价比冷光灯与暖光灯要高一点。

植物生长灯（plantgrowthlight）：

此种灯是由Sylvania所发展出的Gro-Lux（tm）型灯管。

与其它的灯有很大的不同！

除了促进植物的生长之外，并没有其它的用途，也没有人将之用做室内外照明。

奇异公司所制造的植物生长灯被称为Gro-N-Sho，其余市面上所看到的植物生长灯都是此种灯管，只是宠物水族店将他们重新命名和包装过而以。

Gro-Lux灯管的光谱有两个高峰：

一在蓝光波区，一在红光波区。

除此两区之外，几乎没有其它波长的光线产生，因此看起来略呈紫色，且不是很亮。

在蓝光波区和红光波区所出现的高峰非常的集中。

此种光谱是根据试管中叶绿素对不同光线吸收的程度而定的。

Sylvania公司称之为Gro-LuxWidespectrum广谱灯，而奇异公司称之为Gro-N-ShoWideSpectrum广谱灯。

此种灯光看起来较趋近于粉红色，而非紫色，而光线也比较亮。

菲利浦公司所制造的植物生长灯为Agro-Lite。

和Gro-Lux的广谱灯有一点不一样。

根据实验结果，菲利浦Agro-Lite的灯照之下，农作物的成长速率，比用其它灯具照射时高出了2至10%。

由于此种灯常被用来照射室内植物，市面上也很常见。

全光谱灯管FullSpectrum此种灯可发出最近似自然光线的灯光，因为他们所发出的光是全谱的，也就是所有的光波都有。

其中包括了所有颜色的可见光，与少部分的紫外线。

各厂商所制造的全谱灯泡有：

Duro-Test的Vita-Lite，奇异公司的Chroma50，菲利普公司的Colortone50，和Sylvania的Designer5000K。

以上所有的灯泡都可发出，以目前的化学技术可做到最类似自然阳光的光照。

这些灯管可发出近似赤道正午时的光照，其色温大约是5000oK。

Duro-Test有贩售VitaLite75型灯管，奇异公司有生产Chroma75型灯管，菲利普则有生产Colortone75型灯管。

这些灯管的售价和普遍度则有相当的差距。

VitaLites的灯管较为普遍，因为此种灯管也被爬虫类养殖者所使用。

这些灯管通常在水族宠物店中就可买到，但售价会较一般的电器用品店的售价贵一些。

三色磷光灯Tri-Phosphor市面上最普遍的T12tri-phosphor灯管，是由红，黄，蓝三种光线所组成。

光谱只集中在此三色的光频内。

其所发出的光为白光，且光度很强。

通常都被用于服饰店的照明。

由于此种灯管不会发出紫外线，所以服饰的颜色不会因光照而退色。

根据不同发出三原色光的磷的组合方法，可分为色温为：

3000，3500，4000，4500及5000oK等型式的灯管。

Actinic此种灯管只发出集中蓝色光谱的光线。

通常只用于海水水族缸，以补充普通水缸光照所缺少，而为藻类、海葵、及珊瑚所必须的蓝光。

此种蓝光对淡水植物的成长并无太大的助益。

此种灯管可在较大的水族宠物店中购得，但售价并不便宜。

SpecialPurpose：

自90年开始，萤光灯制造商开始生产专为水族缸设计的萤光灯。

这些灯可更确切的供给珊瑚和海葵所需的光照。

其中最早有名的是，由英格兰的Thoen/EMI所制造的Triton灯管。

这虽然是triphosphor型式的灯管，但会发出适合促进植物生长的粉红色灯光，其所发出的光谱和Gro-Lux所发出的很像，但多了绿色光。

此种灯管可发出相当大量的光照，但其售价也不低。

Triton灯管是第一个专为水族缸设计的萤光灯。

根据其制造商，在使用7000小时之后，此种灯管的衰减率小于10%。

在相同的使用量下，Gro-Lux灯管的衰减率已高达60%。

再者，与一般萤光灯不同的是，当Triton灯管的使用寿命截止时（大约两年），灯管就无法点亮，而不是渐渐暗去。

Triton灯管出产后没多久，其它的厂商也就跟进了。

在1991年的淡水与海水水族杂志（FreshwaterandMarineAquariumMagazine）中，至少就有五种不同的水族专用萤光灯的广告。

这些都是ActinicDay灯管，所发出的光为白光。

在Superwhite/actinic灯管中有一片180度金属做的反射层。

所以所有的光线可被有效的利用。

此种灯管的生产量很小，只有在水族店中可买到。

而售价则视水族店而定。

还有一种特殊灯管为Sylvanian所制的fluorescentincandescent灯管。

其所发出的颜色为红色，或近似红色的光。

此种灯管数量很少，售价也很高。

HO/VHO（高输出/超高输出）：

所谓的HO，就是高输出（highoutput）。

而VHO，就是超高输出（veryhighoutput）的意思。

这一型的灯管可介由吸入较多的电流，而有较大的输出功率。

这样的灯管售价不低，需要较贵的稳定器，而寿命又短、如果您的水缸需要大量的光照，那使用高输出灯泡还尚可，但使用超高输出灯泡时的麻烦，确远超过您所得到的利益。

其寿命比一般的灯泡要短，且一个八英尺长的VHO灯管的稳定器所占的空间很大，当通电后，整个灯管与稳定器会产生很高的温度。

如果您的缸子果真需要很大量的光照的话，HID将会是个较好的选择。

高输出/超高输出灯管也有很多不同的型式，比如：

冷光灯、暖光灯、日光灯、Gro-Lux灯、和广谱的Gro-Lux灯。

在国外，饲养珊瑚礁生态缸的爱好者，若非使用HOI乃当作照明的光源，则多是使用VHO灯具来替代。

HID（HIGHINTENSITYDISCHARGE）灯：

所谓的HID灯或高效率输出灯就是通常在超级市场内，或路灯上所看到的很亮的白灯。

小至70瓦大至6000瓦以上的灯泡都有，此种灯泡可以非常有效率的发出大量的光，但它的安装较高。

由于它会产生大量的热量，所以须要在灯罩内安装风扇以散热。

对水族使用方面，此形态的灯大多是用在需要大量光照的缸子，如：

珊瑚缸，和大型的淡水水草缸等。

HID灯需要变压器，而且几乎每一个灯泡都需要一个符合自己型号的变压器。

变压器的售价不便宜，体积又大，且不易购得。

虽然较大的五金电可买到，但一般售价皆不低。

HID灯管的构造与萤光灯类似，在灯管中间有一个充满气体，当通电之后，内管会产生许多紫外线。

但大部分的紫外线会被外管过滤掉。

因此当外管破裂时就不应该继续使用。

型式：

此种灯管有三种基本形式，为：

水银蒸气灯（Mercuryvapor），钠蒸气灯（Sodiumvapor），和金属卤素灯（MetalHalide）。

水银蒸气灯Mercuryvapor当你在工厂中所看到光线很强，且有微偏蓝色的灯泡时那就是水银蒸气灯（以下简称水银灯）。

水银灯所发出的光谱几乎只集中于蓝白光，只有一小部分的红光。

而更糟的是它的光谱并不连续，且在特定的波长下有高峰，所以只能作为一般照明使用。

水银灯有一种自动变压的灯管，此种灯管约250瓦不需要外加变压器只需旋入一个灯座既可，其缺点是它的输出功率并没有如一般的水银灯好，因为它是用阻力较高的材料做灯丝，而它们的售价非常非常的贵，当然此种灯省了变压器的钱。

因为其光谱并不连续，且在特定的光波下有高峰，所以并不适用在水族照明使用。

钠蒸气灯Sodiumvapourlamps钠气灯有两种型态，一为高压式钠气灯，另一为低压式钠气灯，虽然它们之间的差异非常受到争论，但它们皆发出纯黄色的灯光；虽然它们的效率是其它灯的十倍，但很可惜的是对水族缸来说，此种灯是豪无用处的。

此种灯泡是市面上效率最高的灯泡，其平均寿命可达24000小时以上，在所有HID灯之中此种灯的售价也是最低的，且几乎所有的五金店里都买的到，最近菲立普所制造的SunAgro所发出的光谱较宽常被用于河口植物的照明。