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草缸必备灯光照明基础

时间:2015-6-10 22:58 5 3804 | 复制链接 |

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一、什么是灯光

    灯光草缸成景的决定因素,说是草缸的生命之源一点都不为过。无论买灯还是消耗的电费,费用都是相当大的。

电磁波频谱图
电磁波辐射可以用三个相关的概念去理解和描述,分别为波长、频率和能量。因为可见光是电磁波的一部分,因此也可以用这三个术语理解和描述,所以,这三个术语对于理解光是十分重要的。

1、波长
简单的说,光是以波动的形式传播的。典型的波动,就像水波纹都有波峰和波谷。两个相邻的波峰或波谷之间的距离为波长,用希腊字母 λ (lambda)表示。因为波长是长度,其单位也为长度单位(米)。可见光的波长非常小,所以我们用纳米nanometers (nm)作为其单位。1 nm = 10-9 meters。可见光的波长范围是400-700nm。巧合的是,这个波长范围与光合作用所需的波长范围相同。400-700nm之间所有光波的组合在人眼看来是白光。400 nm波长的电磁辐射是紫色的光,700nm 波长的电磁辐射是红色的光。彩虹中的各种颜色(ROYGBV – 红、橙、黄、绿、蓝、紫)是根据波长降幂排列的。大致上,我们可以根据颜色将波长进行如下的分类


波长的分类

波长小于400纳米的电磁辐射为紫外线(UV)。紫外线分三个段,UV-A (400-315nm), UV-B (315-280nm) 和 UV-C (280-100nm)。紫外线辐射是人眼不可见的,但是对人体有伤害,对珊瑚也一样。UV-A段在太阳光中很常见,与可见光波几乎重叠。UV-B是太阳光中最具破坏力的一部分,可以穿透大气,对生物组织造成伤害。太阳光中的UV-C 段紫外线对生物的破坏能力更强,但由于被大气吸收,几乎不能直接照射到地球表面。
红外线Infrared (IR)的波长比可见光稍长。红外线同样也分三段,IR-A (780-1400 nm), IR-B (1400-3000 nm) 和 IR-C (3000-10600 nm)。红外线辐射是由热量发出的,也会让人感觉到热量。


2、频率
单位时间内通过某点的光波数量为该光的频率。频率是以时间为基础的单位,包含“每秒”,被命名为赫兹Hertz (Hz),1 Hz=1个波/秒,50赫兹意味着每秒50个波。



频率与波长

上图中我们可以看到,频率与波长是相关联的。如果我们在波形中任意选择两点,作为起点和终点,计算中间波的数量,显而易见,如果波长越短,包含的波就越多。波越多,标志着频率越高。因此,波长和频率成反比:波长越短,频率越高。
因为所有的波以相同速度传波,光速,波长与频率之间的关系遵循下面的公式:
波长=光速/频率
一般的书籍中都会用这个公式表述:
λ = c/ν
其中:
λ = 波长
ν = 频率
c = 光速
光的速度是接近每秒30万千米。为了更加精确,我们所定义的光速是光在真空中传播的速度。现实中,光在不同介质中传播会改变速度。光在玻璃中传播的速度比在空气中慢得多,但无论是玻璃还是空气中,其传播速度都比在真空中慢。
如果我们观察彩虹,从蓝色到红色,就可以理解蓝光(400nm波长)频率高于波长700nm的红光,其它波长的可见光介于两者之间。实际上,蓝光的频率比红光大约快57%(400/700 × 100 = 57.14%)

        
        
        3、能量
        光是能量的一种形式。根据量子论,所有的能量都以量子或光子的形式存在和传输。因此,能量最小的辐射应该只存在一个光子。
        
        如果把光子想象成一个带着能量的小球,理解起来会非常容易,尤其是对于水族光照。让我们说的简单些,光是相互不关联的光子沿波动方向传播。可见光是不同波长的光子混合体。光子被各种表面所吸收和反射,当它们被反射到人眼内,形成了带有颜色和亮度的图像。这些光子也能直接被植物和珊瑚吸收进行光合作用。光子的能量被用于光合作用,将二氧化碳转换成糖,这也是珊瑚体内虫黄藻能量的来源。
        电磁辐射的能量存在于光子,以波的形式传播。根据量子论,能量随着光子的频率发生变化。
        Energy = Plank’s constant × Frequency
        E = hν = hc/λ
        Where h = Plank’s constant is 6.626 × 10-34 joules per second
        能量的单位是焦耳。
        随着辐射频率的增强 (波长的缩短),每个光子的能量都在增加。现在我们可以理解为什么随着深度的增加,红色光会更快快被水吸收了。
        这个基本的等式告诉我们波长、频率和能量及光子之间的关系
        例如:一个波长为500纳米的光子的能量是多少?
        E = 6.626 × 10-34 × 3.0 × 108/(500 × 10-9)
        E = 0.039756 × 10-17 J
        例如:波长为500纳米的光,每焦耳有多少光子?
        E = Energy/photon, so to create 1 J of energy we will need N photons.
        N × E = 1 joule, hence N = 1/E
        N = λ/hc = 25.15 × 1017 photons
        上面的公式表明,500纳米波长的光为了形成1焦耳的能量,需要极大数量的光子。为了避免用这么大的数字运算,我们可以引入摩尔(mole)的概念。1 mole = Avagadro’s number = 6.02 × 1023.。那么25.15 × 1017 个光子等于0 .000004177摩尔。这样表示,数字还是太小,所以使用微摩尔表示,1micromole=10-6 mole, 25.15 × 1017 =4.177 微摩尔光子。
        那么瓦特是怎么回事?能量用焦耳计算,瓦特是功率的单位。功率是能量的循环率。1瓦=1焦耳/秒。因此,1瓦的500纳米光线需要25.15 × 1017 个光子每秒,或4.1769微摩尔光子每秒。下图显示了瓦特与各种波长微摩尔光子之间的关系。
         
        
        
        瓦特与各种波长微摩尔光子之间的关系
        
        总结:
        这里只是提出了一些理解光学的最基本术语。光是能量的一种形式,可以被简单的理解为以波动形式传播的光子流。光子是具有能量的粒子。光和光子的特性可以归结为这三个术语:波长、频率和能量。它们之间有数学逻辑关系。400纳米波长的光子比其他颜色的光能量更多,呈紫色,700纳米波长的光能量更低,呈红色。白光是400-700纳米波长范围内各种光子的综合效果。这个范围是可见光范围,也是光合作用的光线范围。光子本身携带能量,其数量单位一般是微摩。
        
        第二部分:光学术语
        1、流明( Lumens) 并不难理解。看看赛道上超级流线型的跑车,也许它有 3.5升的发动机,351马力的引擎。流明的概念就像“马力”。它描绘的是一般意义上光源输出的能力。事实上,流明与电力学中瓦特的概念相同。1瓦约等于683 流明。1瓦特能量等于555纳米的绿光,达到683流明的能量。因此,100瓦的荧光灯和100瓦的金卤灯光源输出能力是相同的,也就是流明相同。
        理论上,它们都会释放68300流明的光。那么我们再来看赛道上的跑车。的确,这辆赛车有351马力,其它同样拥有351马力引擎赛车比较起来如何呢?众所周知,发动机环,变速齿轮,车重和轮胎类型都会影响发动机马力转换成汽车行驶时速。这个概念更像是流明。流明能够告诉你照明设备的理论值,但不能告诉你实际情况下对水族箱的照明能力。实际应用中,包括转换成热能和被玻璃吸收的能量,以及其它因素的影响,100瓦的荧光灯和100瓦的金卤灯都不能得到68300流明的光,应该比理论值少很多。
                    


      
        2、光密度( LUX,勒克斯)
        勒克斯表示有多少流明实际到达了被照射物体,也就是缸中的珊瑚。我们可以通过测光表测量勒克斯的值。测光表和太阳能电池很相似,通过吸收照射到其表面的光产生一定的电压。因为勒克斯是每平方米流明的测量单位,测光表也以勒克斯作为显示。
        单位面积的光密度定义为“   LUX”。用一个手电筒,距离墙壁一英尺远,将光束射向墙壁,注意观察被照亮区域的大小。现在站到二英尺远的地方,再观察被照亮地方的大小。是否面积增大了?实际上第二次观察时面积应该是第一次的4倍。站到四英尺远的地方,你会发现照亮的区域面积为原来的16倍。因为电筒内灯泡所发出的流明数是一定的,所以目标区域的亮度降低了。当电筒距离远,照明面积大时,相同的流明数被分配给了更多个单位面积。最终,当距离远到一定程度,单位面积内流明数量非常低,照亮区域基本看不见了。光密度LUX=流明/单位面积。当电筒距离墙壁越来越远时,单位面积内的流明越来越少,光密度也就越来越小。说得直接点,距离的平方与光密度成反比。
        
         
3、光的反射和消耗

当我们观察光束投射到墙壁上时,我们看到的是什么?不是光源本身,而是它的反射光。大多数情况下,反射光与光源是不同的。墙壁上的光束照射区域应该比眼睛看到的还要亮,为什么呢?因为光从墙壁反射到眼底要经历一段空间路程,其中有流明损失。当我们用电筒成一定角度照射墙壁时,光斑变成了椭圆形,大多数流明集中在椭圆形较小的部分。还有些情况,由于物体表面条件不同,有些光被表面吸收或反射出不同波长即不同颜色的光。

当我们研究光线时,要考虑两个因素,一个是光源所发出的光的性质,一个是表面反射光的性质。

实际上,光源的发光性能直接影响着水族箱的观看效果。反射光有很多种效果。我们可以在光源上加装反光板,直接照亮我们希望照亮的地方。因此,光源本身和反光板都是在购买灯具时非常重要的因素。光能会在所有光传播的方向消耗,直到大家观察不到光,它彻底在传输过程中消耗光了。

4、光化作用

光化作用( Actinism)是通过光激发化学反应的专有名词。

人类的眼睛对黄 -绿之间的颜色特别敏感,主要集中在555纳米。如果引入流明作为测量光照系统的参数,就必须以某一范围的光谱为基准。摄影用测光表主要测量这个波段的光。然而对于水族饲养这个波段的光却是不利的。

钙藻、虫黄藻等必须利用光合作用维持生命,而 555纳米的光线却不是正确的光线。整个可见光范围内的光波都很重要,如果让藻类选择,555纳米的光线绝不是首选。因此如果要测量水族用光的强度,普通测光表毫无意义。

水族领域光线最大的进步是化性荧光的引入。 非常凑巧, 420-450纳米之间的光对光合作用非常有用。光化作用照明设备(即有效光照明设备)主要产生这一波段范围内的光线。有效光照明一度成为新颖重要的照明。当上世纪70年代最初引入时,被认为是水族用最好的灯光。水族店喜欢这样的灯光,而且其中很多展缸也用的是这种灯光。在有效光的照明下,水体显得很透明,鱼和珊瑚都很突出。有些珊瑚甚至在这种光源下发出荧光。

在有效光引入了一段时间后,人们发现了更多的好处。有效光的显色性能很差,反而增加了光合作用的光谱,突然之间许多从未成活的珊瑚活了下来,并有所生长。有效光( Actinic lighting)是水族领域的一大进步。

就像所有的重大发现和发明一样,有效光的作用现在不再那么受关注了。对于我来说,我认为水族灯光中应该有一部分有效光。相对于其它光线,它是非常有用的。

5、分光辐射度计( spectroradiometer)

关于光线,测量的方法简直太多了。标准测光表的一大缺陷是只测量很少一个波段的光线。甚至排除了对于水族生物很重要的光线。现在你已经不能满足于普通摄影的测光表了吧?如果你要准确的测量你要购买的光源,那么需要一个分光辐射度计( spectroradiometer)。

幸运的是,有很多科学怪才已经考虑了这个问题。他们定义了一些概念,光强度(PAR)、光合作用可用辐射(PUR)或光合作用光子通量(PPF),这种测量和定义方式将400-700纳米光波完全包括进来,也就是光合作用的利用的光波。单位为光子数/每平方每秒。

现在我们再来看,所需计算的就是每平方米表面照射的微摩尔数。 1微摩尔光子=602,300,000,000,000,000个光子。看来计算起来比统计总统选票还要难。
看来只有 光量计能够解救我们了。这是一个能够测量较宽光谱范围的测光表。过去这种产品贵得要命,最近掉了价,不过几百美元了。由于有防水设计,可以直接在水族箱中应用。配上这个装备,你就能精确测量相同条件下不同灯光的区别了。
真的吗, WaterKeeper? 我是不是应该立马去搞一个?

我可以简单的回答,不!开新缸时购买光量计是非常奢侈的,很多事情可以完全没有它。另外还有好多人已经做了相关的研究。Spacefish提供了一些文章链接,都是关于光量计的。 Sanjay Joshi   可能是这方面最有研究的人了。他几乎收集了所有的金卤灯和荧光灯,并已经将各种灯泡,镇流器和反光板的数据进行了测试统计和归类。作为新人,你可以省些银子,让那些大大们去研究吧。

那么我们为什么一定要了解流明、勒克斯、光强度等参数呢?因为在这些作者的文章中可能使用不同的术语进行比较,如果一名作者用勒克斯,而另一个作者用 PPE,单位不同,直接比较和评价是没有任何意义的。再有,同一篇文章中的数据比较是有意义的,不同作者的文章之间直接比较意义不大。
勒克斯和 PAR都是在一定距离外测量的,正如我在第一部分所说,光在传播过程中会出现衰减,因此比较需要在相同距离下进行。另外,水下探头测量的结果不能直接与空气中探头测量结果比较。灯光也会随着时间变化,新买的金卤灯需要一个预烧的过程才能达到最亮照度,如果灯泡点亮,需要大约4天的时间。(译者,第一次听到这个说法)
        
        6、色温( K)
        色温这个概念就是用来区别光的这种变化,它表明颜色的质量。色温是摄像机在不同光源条件下正确再现色彩的重要指标。一般以凯尔文( Kelvin,缩写了K)为单位。英国物理学家凯尔文在1895年提出的,用来解决摄像过程式中对不同光源的不同光谱组合。实验中,以绝对零度为起点,加热铁块。规定加热温度每升高1度,色温就增加1K。当温度升到800K时,铁开始发红光;升到1600K时,铁块开始发黄色的光;当温度上升到2800K时,铁块发出白光;温度上升到5600K时,发出的光与太阳光相似;当温度为25000K时,铁块发出蓝光。
        如果某种光与铁块在一定的温度发出的光相同,我们就把这种光的色温定为该处温度值。例如,铁块在 5500K时发出的光与日光相同,所以日光的色温就是5500K.
        需要注意的是,色温表示的是光源不同光谱的组合,而不是光线的实际温度。色温低,颜色偏红;色温高,颜色偏蓝。
        
         
7、光波
光有其粒子状态。用这种方式比较容易说明光的性质。如果观察激光发射器发出的光线,那么粒子性就更明显了。在激光束中,光粒子几乎是全部平行的。它们能够传播很远的距离,能量损耗较低,因为很少有向传播方向外的散射。相反,水族灯光的光线像散弹枪一样,形成一个很大的照亮区域。
把光看做粒子就好像将光子比喻成散弹枪的弹丸。实际上,光的传播更像是将石头丢进池塘后的波动。它会形成不断扩散的波动,能在波动传播过程中消耗能量。光波的传播形状实际是个圆形。就像手榴弹在旷野中爆炸的效果一样。

当我们开始反射光线时,我们利用了“惠更斯原理”。简单的说就是,两个波形成,相遇并有一定的夹角。波峰相遇的地方震动加强,而波峰和波谷相遇的地方出现抵消作用。这是光的干涉效果。干涉效应会对水族箱内的光线起很大影响。

手电筒使用的是抛物线形反光板,无论灯泡的光线向哪个方向发出,都会在反光板的作用下朝向电筒照射的方向反射。如果光真的完全属于粒子性质,手电筒的光线也应该和激光一样。所有的光线都会形成一根光束。然而这不是事实。光线从反光板反射后会以波动的形式向目标方向传播。传播过程中,光的强度降低了,当手电筒远离墙面,光斑面积扩大了,而亮度降低。
        
        
        8、荧光灯
        
        荧光灯的种类很多,所谓 PC灯(power compacts),只是荧光灯的另一个名字而已。荧光灯是一根两段装有金属灯丝的空玻璃管,管内充满了惰性气体,氩或氪,还有少量的金属汞。灯管内部涂有一层含磷的化学物质。关于磷的化合物有很多种,大家没有必要了解。启动时,瞬间高电压加载在灯丝上,汞在灯管内变成汞蒸气,成为电导体。灯启动后,电流产生热量,使汞的蒸气增多,灯管内电流加大,灯管会越来越亮,最后,当电流足够的时候,灯管自己会闪一下,就像太空望远镜里超新星的爆发和平静的过程。
        
        现在荧光灯点亮了,汞蒸气开始发出光子和电子。问题是这些光线大多是短波的,几乎没有可见光。汞蒸气释放的能量激发了灯管内部喷涂的含磷化学物质,发出可见光强光,这种可见光远远强于汞蒸气本身的发光。磷被激发出的光介于红色和绿色光谱之间,其它化学物质被激发的光弥补了其它波段光谱。
        再来说说荧光灯型号中字母“ T”的含义。如果观察一根普通的荧光灯管,可能会看到如“F40T12/845”字样。字母“F”后的数字通常表示电压,有时也表示长度。T代表直径,一个字母“T”代表1/8英寸,一英寸等于25.4毫米。数字最大到17,但只有2-3种在水族常用。最初是T12即直径为12/8 =1.5英寸。之后比较流行T8和T5。T5更受大家关注,所以一会儿我们单独讨论T5。
                    


      
        
        “ F40T12/845”中最后的数值845有两个含义。首先8,是高显色指数 (CRI)。这是个标准值,通过人造光线与太阳光线比较。如果高显色指数等于100,意味着灯管发出的光完全吻合太阳光。这里845中的8意味着灯泡的显色程度在80-89%之间。
        
        845中的45代表色温,是100的倍数,因此,例子中的灯管色温为45*100=4500K。有时数字后会有字母,A HO 是高输出的意思。遗憾的是制造商总是自己做主,不按照规矩办事。
        
        让我们回来谈谈灯管本身。有时,一些新手提出的问题也很尖锐,让我很苦恼。不久前,一位鱼友提问 为什么 T-5荧光灯比T-12荧光灯亮得多?一般情况下,我会即兴发挥的回帖,这次,我真的不知道该怎么回答了。我必须坐下来研究了。确实,有些荧光灯宣称是“新科技”,那么实际情况是什么样呢?
        所有的荧光灯原理都相同,灯管内壁都有含磷的涂层,灯管内有惰性气体和汞,两端有灯丝。通常所有的新科技都声称有新的磷涂层配方。当 PC荧光灯刚刚问世时,情况确实是这样。随着时间的流失,人们渐渐发现这不是事实,它们使用的磷涂层与高输出荧光灯几乎一样。T-5早已不是什么秘密,如果能在T-5内壁涂上,为什么不能在T-12灯管内也涂上呢?
        
        灯管内填充的气体确实有所改变。起初,为了保护环境,减少了汞的使用量。然后是从氩到氪的改变,以减少能量消耗。我猜 T-5内还能使用氡,但国土安全局肯定不能同意。
        
        通过改变灯丝的方法也能提高效率。T-5产生的最高输出95 ? o F,要超过T-12和T-8的77 ? o F输出。这个方法也许有效,也可以对其它型号的灯管进行改进。
        
        所有这些都不能说明为什么 T-5能发出那样耀眼的光芒。当PC灯管刚刚问世时,有一个问题。它们看上去的确比旁边的T-12更明亮,这是事实,但也有些错觉的成份。
        
        较细的灯管内,单位面积内有更多的电子撞击在涂层上,而较粗的灯管单位面积上撞击的电子数较少,这让光线看起来确实明亮了一些,但总输出量是不变的,只是观察者感受的明亮程度高了一些。
        
        还记得手电筒照射墙壁的例子吗?电筒内的灯泡是点光源,向各个方向发射光线。为了得到同一方向的光线,需要人工处理。镜头和反光板都是可行的方法。它们工作的原理相似,都是收集光线,改变光线方向。
        
        大家都玩过台球,也都打过反弹球,我们叫它bank shot。球撞在球台边上的角度等于它反射出去的角度,也就是以45度角撞击球台边缘,球反射线路与球台也成45度。
        
        这个特性在选择灯光时很重要。手电筒中有一个抛物线形状的反射碗。这是一种高效的反射器。通过移动灯泡的距离,可以调整光的焦点。通过移动灯泡,我们可以获得一条光束或一片均匀的散射光。光束的特点是单位面积内流明多,但照亮面积小,散射光的特点是照亮面积大,流明低。
        
        很多兄弟的灯吊在地下室顶棚,反光板只是一块普通的白色铁板,两端稍弯曲,以收集灯管发出的光线,并反射到目标区域。弯曲方向是迎着灯管发出的光。大多数的 T-12灯架都是shop light(最简单的一种荧光灯灯架)。它能反射光线,但效率非常低。很多光线最终照射在地板上。
        
        现在的 T-12灯架一般有4-5根灯管在里面,如果使用T-5,可以放10根左右。改变的目的是增加发光点。还有一个优势是越细的灯管越容易设计反光板。我们可以在每根灯管上都使用半抛物线形反光板,这样使更多的光线照射在相近的区域,从而增加射入缸内的总光线量。因为反光板设置优化了,光能损失减少了。所谓外形的优势就在于此,“T-5的外形设计允许更多光线更有效的照射在相同方向和区域。”
        
        回来再说最普通的荧光灯反光板。由于灯管是圆柱形的,向所有方向发光,光线会以各种角度照射到反光板上,因此也会以各种角度反射。当这种灯架用于水族照明时,只有一少部分光线直接照射到水族箱内,大部分都反射到其它空间去了。在照亮底砂的同时,也照亮了地板和墙壁。更糟糕的是,依据惠更斯定律,还有很多光波相互抵消了。
        
        如果把灯管型号从 T-12降低到T-5,就可以使用更有效率的反光板。通过延长每根灯管反光板的抛物线长度,可以有效的利用每一根灯管的光,达到对光线的最佳利用。
        
        如果一个 120加仑的水族箱,4英尺*2英尺*2英尺,最多可以放5个普通T-12高输出灯管灯架。光输出总功率为550瓦特,由于反射损失,只有200-250瓦的光线能够有效的照明水族箱。如果改用10根54瓦的高输出T-5灯管,每一根灯管配一个抛物线反射器,这样的安装非常拥挤,但能够得到540瓦的全部光线照明水族箱。与T-12的设置不同,更高效的反光板可以将更多的光线反射到水里。也许水族箱只能得到300-500瓦特的光线,但这已经是一个很大的改进了。这里我们使用瓦特的概念,其实等同于流明的概念。
        
        T5的照明更像是多个手电筒照明,光线更加集中,减少了光波之间相互的干涉。忘掉T5在照射流明方面的微弱提升,以及它在高温环境中的工作优势,反光板设计小小的改变才是最关键的一步。
        
        有人会问:“灯管尺寸更细的 PC灯(Power Compacts)呢?”问题在于灯管设计本身。它们本身发光确实比T-5亮,但其U型灯管给反光板设计带来了麻烦。由于PC灯管已破损,所以设计成U型以加固和缩短灯管。在减少破损的同时给反光板设计带来的困难。
        
        坚决不能用常规荧光灯作为光源吗 ?其实不是,对于新手,常规荧光灯是很好的选择。很多新手的预算都比较紧张。由于资金问题,他们常会使用家里闲置的旧水族箱。投资买几条海水鱼,不久后他们会发现还要投资300美元买些活石。总价格算起来已经没有钱投资照明了。所有的钱都投出去了,钱包瘪了。卖个普通荧光灯,灯管便宜,镇流器也便宜。你可以在水族箱上安装3或4个,甚至不用专用的水族箱灯管。几根色温5500-6500 K的日光灯,或者光化灯就可以了。许多鱼友一开始就买鱼经费就好紧张。
        
        海水鱼和淡水鱼一样,不需要很强的光。钙藻也能在普通荧光灯照射下生长。珊瑚则需要精心摆放位置,有些珊瑚在普通荧光灯下也能活的很好。每加仑海水的光照瓦数是你唯一要考虑的。如果日后手头宽裕,还可以用普通荧光灯照明活石处理缸、医疗缸、检疫缸或繁殖缸。别让光源的投资束缚了手脚,其实只比淡水缸多花费那么一点点。
        
        说说老掉牙的 T-12。T-12 VHO在早期水族饲养中是灯光的标准。在光化灯和更亮的灯管出现之前,维持珊瑚的成活都是一个挑战。VHO改变了一切。它们能够维持生物生命,均匀的照亮水族箱,不会形成黑暗的阴影,镇流器体积小廉价,高色温的光输出也有所提高,灯管的颜色最近又有变化而且使用寿命更长。虽然它们已经过时了,但对于30加仑以上的水族箱和深度超过2英尺或更深的水族箱,它们都是照明的较好选择。电子镇流器消除了闪烁,如果你想要更亮的效果,在灯架里加一根20瓦的超白灯管。
        
        每次,当我们回顾,都会有更好的荧光灯问世。之前有 T-12, T-8, T-5,现在传言有T-6和T-3灯管将成为最优秀的水族光源了。如果你认为荧光灯已经走到尽头,最好在论坛中多学习一下。我觉得T-5的成功只是个开始。大家会得到前所未有的明亮的灯管。我还没有拿到关于T-3或T-6的数据,但我想如T-5一样,直径上的优势会使它们比以往的灯管都要明亮。更细的灯管可以安装更小的反光板,照明效果会更好。那什么时候才是个终结呢?我不知道。
        因为荧光灯的技术比较成熟,所以优势会渐渐显露。我想发光磷的涂层会不断改进,尤其是蓝色的。高色温的灯管总是显得比低色温灯管暗淡,这其中有视差作用。
        
        然而,高色温的灯管本身也不争气,如果用光度计测量,它们确实亮度要低一些。原因在于发蓝光的磷,它的表现能力不如其它同胞。我预计商家一定会在这里大做文章的。
        
        灯丝的设计和材料也是能够改进的地方。灯丝是灯泡内最脆弱的部分,使用中会受到腐蚀,增加阻抗,甚至烧毁。灯丝的损耗也是灯管亮度降低的原因。现在的荧光灯已经改进很多了,但仍有空间。
         
        
        
        9、金卤灯
        
        到现在为止,我们都没有讨论金卤灯。金卤灯的工作原理与荧光灯几乎完全相同。高电压通过灯丝激发电弧。电弧使灯泡内的气体发热发光。气体将随着电流的增强而变得更热更亮。实际上,如果情况得不到控制,灯泡极有可能融化。镇流器再次出场,稳定电流。与荧光灯主要区别是,荧光灯依靠含磷的化合物二次发荧光,而金卤灯通过气体发出白炽强光。
        
        金卤灯的镇流器不能用在荧光灯上,反之亦然。金卤灯镇流器利用三个原理启动灯泡。如果你的灯架上既有金卤灯MH,又有高输出荧光灯VHO,一定要把镇流器分开。
        
        好,现在我们已经了解了它们的工作原理,那么哪一个更好呢?这里还很难说。事实上,两种灯的效果都是很不错的,两者之间却别的错误报道很多。事实上主要区别在于荧光灯是面光源,而金卤灯是点光源。
        
        有人说金卤灯光比荧光灯光热得多。这绝对不是事实。500瓦的荧光灯与500瓦的金卤灯发出的热量是相同的。荧光灯通过整个灯管散热,而金卤灯的热量集中在很小的区域。因此,大家坚信金卤灯比荧光灯更热。金卤灯的光输出也被过度夸大了。许多人说相同瓦数,金卤灯发出的光更多。其实原理与发热相同。荧光灯整个灯管都在发光,而金卤灯光线集中在很小的区域。不错,金卤灯看起来更明亮,但如果你把荧光灯数量增加,也能得到相同效果。
         
        我要对高温石英碘化灯( HQI)多说几句。HQI是高温石英碘化灯泡,说得通俗些就是双端金卤灯泡。金卤灯泡分两种,一种是单端的大头灯泡,一种是双端灯泡。第一种灯泡有点像传统台灯的灯泡。这些灯泡有内胆,用于发光,外层实际是保护套。大多数人认为保护层是为了防止灯泡内层爆裂,其实还有一个重要的功能,吸收内胆发出的看不见的短波紫外线。短波紫外线就是夏日里把你晒黑的罪魁祸首。不知你有没有发现,当坐在窗前,阳光偷过玻璃射向你时,皮肤一般不会被阳光灼伤,或许只有些变黑。那是因为普通玻璃能阻隔几乎所有的紫外线。荧光剂虽然能够发出短波紫外线,但灯管外套不允许紫外线通过。
        
        人工晒黑皮肤的技术是使用石英质地的荧光灯管,才允许紫外线通过。单端金卤灯泡玻璃有阻隔紫外线的功能,而双端金卤灯泡则没有。高温石英玻璃金卤灯是为高温要求设计的,因为石英不能阻止紫外线穿过,因此,HQI会有短波紫外线射出。双端(DE)金卤灯,需要在灯架上安装过滤紫外线的玻璃,否则很容易造成眼部损伤!!这种过滤光线的物质必须是玻璃或特制的塑料。透明度非常高的亚克力不能阻隔短波紫外线。无保护的直视双端金卤灯可以导致很严重的眼部伤害,甚至失明。
                    


      
        
        有人错误的认为金卤灯的灯丝是这种超白灯光的发射者。实际上,当灯泡达到亮度时,两根灯丝并不直接接触。灯丝之间只是维持一种电弧,使灯泡内的填充的物质气化发出光芒。在这种意义上说,它很像荧光灯。灯泡的启动过程也很像荧光灯。灯泡内也有少量的汞,高电压是启动一切的钥匙。一旦两根灯丝之间放出电弧,灯泡内的碘化钠、溴化钠、溴化钪、碘化镝、和碘化铟就被加热变成气体。当这些金属化合物达到一定温度时,就会辐射出可见光。金卤灯刚刚开启时,并不能达到最亮。需要一段时间在灯泡内部进行升温和化合物气化。依据灯管内设置不同,需要 10-20分钟不等的时间。金卤灯的另外一个特性是当你关闭灯泡后不能马上再次打开。因为高热的灯泡内充满了金属卤化物的蒸汽,此时强电流进入灯泡内,会导致灯管爆裂或烧坏镇流器。金卤灯镇流器内安装有限时电路,可以防止此类问题发生。我们称之为“re-strike time”,一般为15-30分钟。
        
        无论是安装还是发光方式,金卤灯比任何荧光灯都更接近点光源。由于是点光源,反光板设计就非常简单了。可以使用单端灯泡,悬垂灯架和反光板,几乎和手电筒没设么区别。如果你走这条路线,一定要选择一根能够垂直放置的灯泡,因为金卤灯设计与荧光灯有区别,带有使用方向。大多数是被设计成水平方向使用的,这种灯泡垂直使用会降低寿命。对于金卤灯,我们要做的是分散开强烈的光,而 如刚才的 120加仑缸例子中,我们使用250瓦的金卤灯,需要做的是将光线分布在4平方英尺的面积上。还好,这样并不难。如果你注意观察,会发现按照每瓦产生的流明数计算,金卤灯的设置实际要比之前T5和T12荧光灯设置提供的照明弱。水族届流行一个神话,金卤灯比荧光灯亮得多。这是一个事实,但并不是我们想象的亮那么多。1瓦T-12 VHO能提供70-85流明的光,1瓦T-5 HO能提供85-95流明的光,而1瓦PC能提供100-110流明的光,1瓦金卤灯只能提供85-105 流明的光。确实金卤灯比T5和T12都要亮,但只是一点点而已,并没有想象的那么夸张。
        
        单端大头的金卤灯泡有保护罩,体型大,不利于设计精巧高效的反光板,而双端纤细的灯泡有利于设计。
        
        灯泡内的弧形部分设计很重要。有两种科技,一种是多晶氧化铝玻璃,一种是高温石英玻璃。前者的设计比较便宜,而且能忍受高温,但也有个缺点:高温的金属卤化物蒸气具有腐蚀性,会腐蚀其中的铝。结果是导致玻璃发白,降低透光性。这种情况在石英玻璃中也有发生,PCA管正在冲击市场,应该在不久后占领市场,并使金卤灯发出更耀眼的光芒。另外一个是飞溅效应,我们在荧光灯中讨论过,金属卤化物的蒸汽有时会附着在玻璃上。荧光灯主要发生在灯管两端,贴近灯丝处。金卤灯则可能发生在整个灯泡内,阻止光的输出效果,甚至导致光谱输出不正确。
        
        金卤灯的另一个问题是发光质量不好控制。填充气体内水蒸气或金属卤化物蒸气会严重改变光谱输出。水蒸气在高温环境下会分解成氢和氧,使灯泡内的气体更具腐蚀性,严重影响灯丝。好的灯泡内选择的金属卤化物都是防潮的,而且用真空技术制造。真空法能去除灯泡内多余的气体,使光谱输出更稳定。
        另一个关于金卤灯的误解是它产生的热量远比荧光灯多。 这个说法不完全对,灯管内的电弧区确实非常热,大约 6000°K到10340°K。即使是附近的区域也比地狱火还要烫,大约1250°K到1790°F。这里真的很热,而不要被所谓色温k所代表的颜色所迷惑。当灯泡点亮时,即使触摸灯泡的边缘或灯罩都可能灼伤,所以一定要小心。高温石英灯泡即使在灯泡冷却的情况下也不要去触摸灯泡,因为手上的汗液会留在灯泡外壁,在高温的作用下,汗液中含碳的成分有可能与灯泡融在一起。这不仅能阻碍光线的传播,还有可能产生污点,导致灯泡损毁。
        
        当金卤灯完全点亮达到最热的时候,用热量计测量相同瓦数的荧光灯,你会发现,金卤灯释放的热量不比荧光灯高多少。事实上, VHO 或 PC所释放的热量很可能要比金卤灯还高。主要问题是释放热量的方式。荧光灯管本身发热,加热周围的空气。少量的通风就能带走热量。金卤灯还会发出辐射的热量。这些热量可以穿过空气直接进入水中和玻璃上。这就是为什么水族箱周围通风良好,在使用金卤灯时还会过热的原因。通常,如果房间内打开空调,水族箱的体积小于150加仑,热量一般不是问题。大型水族箱如果使用金卤灯,热量会散发比较慢,需要水冷机。
        
        金卤灯的优点是能够达到高色温,这里我要讲一下色温。荧光灯的色温一旦达到 8000k,亮度就开始下降。如果达到20000K,光线就极其微弱了。金卤灯也会出现这种情况,但远没有这么严重。如果你必须选择蓝光,只能选择金卤灯。高色温灯光,如蓝光在水中的穿透能力强,但过蓝的灯泡会略去一部分橙色和黄色,这是光合作用需要的光。
        
        我曾收到一个消息,询问为什么金卤灯内要加那么多怪异的卤化物,为甚需要它们?这是个不错的问题,现在就开始解答。
        首先,水族金卤灯不含碘化钠,它被用于“钠灯”,通常用作路灯灯泡。如果你站在路灯下,对着镜子照自己,一定会问,我怎么变黄了?碘化钠非常亮,但输出光线发黄。对于路灯的要求很符合,但用于电影放映灯和广告牌等就显得太差劲了。
        
        化学家们向卤化钠蒸气中添加稀有的卤化物,他们称之为添加剂,如碘化铊,能使灯光发绿,碘化铟等产生蓝光,今天大受欢迎的高色温金卤灯中会加入大量的碘化铟。
        
        
        你的眼睛有没有被光刺伤过?
        
        如果双端金卤灯泡没有保护,你的眼睛很可能被灯光刺伤。看不见的紫外线会刺伤你的眼睛,所以一定要用能吸收紫外线的保护片遮挡住双端金卤灯。
        把一盏金卤灯与一盏荧光灯放在一起,很容易看到区别。通常 PC是荧光灯中最亮的一种,但它的光芒远不及金卤灯。所有的光线都会从灯泡中的一点发出,难怪初学者都选用金卤灯。那么金卤灯是最好的灯光吗?对于大多数鱼友来说是这样的。即使用色温5000的金卤灯,它的光斑也会比荧光灯的光斑亮3-4倍。色温6000的金卤灯光斑会轻松达到6倍的明亮效果。但一个经常被忽略的事实是这个数据只在一定范围内有效。光斑的明亮区域只从中心向外辐射3英寸。3英寸以外的地方光线并不比荧光灯强多少,7英寸外的地方光线甚至不如荧光灯。
        
        解决方案当然是优秀的反光板(灯罩)。反光板将非常集中的光线分散到 1平方英尺的面积内。只有这样才能用两个金卤灯泡照亮4英尺长的水族箱。
        使用金卤灯时,需要距离水面达到一定高度。通常最少也要8英寸,提供空气流通的空间使之冷却。很多情况下,普通的空气流通足以保持荧光灯管冷却。金卤灯需要专门的冷却系统才能达到。金卤灯的热辐射才是最可怕的。你无法对热辐射进行任何干预。加强水面与金卤灯之间的通风确实能降低些温度。因此,大家常在这个地方使用风扇。蒸发也是很好的降温方法。通风良好的水族箱蒸发都比较快,因此能保持低温。在nano配置中使用金卤灯,蒸发就是个大问题了。小型水族箱每天可能会蒸发0.5加仑或更多水分。
        
        大型而且较深的水族箱也是一个挑战。水表面积相对水体积系数比浅水族箱小。因此,超过 150加仑或深度超过2英尺的水族箱最好使用水冷机。
        以我的经验,双端金卤灯比单端金卤灯更容易破碎。虽然单端金卤灯需要额外购买灯罩,但费用比成品灯架要便宜得多,而且节约空间。
        
        目前,金卤灯的色温是荧光灯不能比拟的。一般情况下,人们会说不需要光化灯管,如果你有 15000k或更高色温的灯泡。这既是好事也是坏事。确实,你不需要所谓的光化,但你所使用的高色温灯泡提供的光线是不均衡的。对于需要光合作用的生物来说,足够的黄色和绿色光线同样非常重要。
        
        金卤灯同样没有走到死路,不过对于高色温的追求应该到了极限了,因为 50000K的色温已经接近紫外线了。我提到过PCA,多晶铝灯管,优势是能承受金卤灯达到更高的温度。对于金卤灯,更高的温度意味着更亮的效果。目前,石英金卤灯(HQI)已经受到温度的限制了。石英灯管已经达到了将要融化的临界点。多晶铝灯泡现在也有,但多用于路灯。主要原因是PCA的透明度不高。对于路灯大家可以接受,对于水族箱还不行。PCA中也有蓝宝石品种,但价格实在太高了。这是目前在高温下透明度最好的材料。一旦投入批量生产,会让金卤灯的光芒更加绚丽。要知一旦它们真的被投入市场,金属卤化物对灯泡的腐蚀作用要1-2年才能有明显的数据,虽然它们会比HQI亮10-15%。
         
        
        
        10、镇流器
        
        大多数人知道什么是镇流器。它看起来就像一块砖头的样子。镇流器有两个作用,提供启动时高电压,限制灯管内的最大电流。因此,灯管不会一次爆掉,可以连续使用。镇流器有两种主流形式,电磁镇流器,工作起来像个变压器,还有电子镇流器,使用可控硅技术。它们都能限制灯管内的电流。电磁镇流器工作时会产生很多热量。这种镇流器在灯管消耗电能的同时,自己也消耗很多电能。电子镇流器通过可控硅限制电流,基本不会产生热量。因此,电子镇流器比较省电。它们还能为灯管提供高频电流,从而消除了电磁镇流器产生的闪烁效果。电子镇流器不仅热量低,还可以一带多灯,而电磁镇流器只能驱动一根灯管。
        
        电子镇流器的主要缺点是价位高。再有,与电脑电源相同,它应对电压变化能力差。灯管的一端灯丝受损不会终结整个灯管,但有可能损坏电子镇流器。
        关于灯的过载问题有很多讨论。镇流器有一个效率系数,   "Ballast Factors"。该系数说明镇流器驱动灯管发光的达到理论值的百分比。如果ballast factor=1,那么用它驱动80瓦的灯泡应该能得到80瓦的光线,或者非常接近的数值。如果ballast factor=1.25,那么80瓦的灯泡应该能发出100瓦的光。通过过载,使灯泡发光功率更大。有些人说过载会缩短灯泡的使用寿命,而有些人说虽然会缩短,但不明显。我认为在水族领域这还不算是个问题,至少在荧光灯方面。经过多年的发展,荧光灯内部的磷涂层已经有所改进。原来的磷涂层会随着使用程度老化,颜色向黄-橙转变。现在这已经不是问题了。荧光灯寿命的另一个问题是灯丝,随着使用次数增多,灯丝逐渐被腐蚀,输出下降,最终失去使用价值。现在经过改进,灯管在彻底报废前,最多只损失原有输出的15%。所以,在更换灯管前,光线有所下降是很正常的。
        
        不管怎样,正像前面说的,荧光灯有两种主流镇流器。电磁和电子。电磁镇流器非常便宜,售价 15美元以下,并且兼容性强。缺点是如果为荧光灯配用,必须单独设计。换句话说,40瓦的T-12需要40瓦的镇流器。灯管数量不同,镇流器也不一样。如驱动4根T-12 40瓦灯管,你需要的镇流器是4X 40瓦的。这种镇流器不能驱动T-12 VHO。普通输出灯管运行电流大约0.5安培,而高输出大约1.5安培。因此,电磁镇流器必须与灯泡匹配。
        
        镇流器启动系统也有分类,有瞬时启动,快速启动和预热启动方式。唯一需要预热启动的灯泡是 PC灯泡。瞬时启动和快速启动是比较常见的。对于水族箱,快速启动方式可能是最好的。相比瞬时启动,这种方式对灯丝的损害更小,而且等待1-2秒钟也不算长。如果考虑预算,电磁镇流器是比较好的选择。如果你带着灯泡去商店选购,商家会为你计算镇流器的。普通输出和高输出荧光灯的电磁镇流器在小商店里就能买到。如果型号太特殊,则要找一家比较大的商店了。
        
        我们已经讨论过电磁镇流器了,应该说它是照明的最廉价解决方案。另一个可选方案是电子镇流器。随着价格下降,电子镇流器越来越常见了。电子镇流器已经有 25年的历史了,如果翻看老样本,可能已经有100多种了。早期的电子镇流器只有大约3个月的使用寿命,甚至比它所驱动的灯管的寿命还短,这种情况维持了10年之久。质量控制差,价格高,使得电子镇流器不受欢迎。幸运的是,最近技术大有改观,有的甚至能像电磁镇流器一样使用10年之久。
        电子镇流器优点是节电,体积小,质量轻,冷却,无频闪,适合各类灯管。当你在与商家讨价还价时,一定要看清Ballast Factor系数,至少要达到0.95,太低的系数会导致发光效率低。
        
        我以前总是以为电磁镇流器将多余的电流分流通过一片卷曲的马口铁,让其发热,消耗电流。电子镇流器则将多余的电流抑制,只允许灯管需要的电流通过,因此节约。想到这里,我觉得,电磁镇流器更像是一个带有分支的胶管,控制主干的水流,让多余的水流从分支流走。电子镇流器没有分流功能,但有阀门功能,可以关闭调整,所以更节约,这使得它们更加高效。事实并不是这样的,电子镇流器将多余的电能转化为辐射,以别的形式减少了发热,而并非更有效率。因为不是专门研究电磁和物理,我相信 Sanjay的说法。
        
        那么到底是用电磁的还是用电子的呢?尽量选用可以远程连接的镇流器。镇流器放在灯架内会增加热量,同时还会受到潮湿气体的腐蚀。安装时,选择灯罩外的空间或钉在支架上最好。
        
        有些比较贵的镇流器有程序启动功能,能够减少启动过程中对灯丝的损害。一般水族灯一天只开关一次,因此我不知道这种镇流器到底能有多大用处。如果这种镇流器比较贵,我宁愿把钱省下。
        
        电子镇流器的另一个功能是允许降低灯管亮度。有些鱼友喜欢创造浪漫的情调,降低亮度正好是他们的需要,而我则不能接受像烛光一样亮度的光,所以不会使用。
        
        当讨论荧光灯照明时,闪烁系数总能引起大家的兴趣。有些人,不包括我自己,能看出电磁镇流器驱动的灯管的闪烁。60赫兹,对于大多数人来说已经够快,以至于不被察觉了。毕竟,电影播放中,图片的切换每秒只有24张。有些人在荧光灯下读书会感到头疼。电子镇流器是上帝赐予这些人的福音。它们一般在20,000赫兹或更高的状态下运行。
        
        下面我要对金卤灯镇流器说几句。与荧光灯工作原理相比,金卤灯镇流器没有什么不同。关于金卤灯镇流器的信息要比 PC灯镇流器的还多一些。最基本的不同在于灯泡底座设计。单端金卤灯泡底座有像螺丝一样的扣纹,与普通灯泡相同。双端金卤灯泡两端有接触点,更像荧光灯。另一个很大的区别是启动方式。有脉冲启动和电弧启动两种方式,后者使用特殊的电极直接激发电弧。
        金卤灯的镇流器体积比荧光灯的更大,而且工作起来更热。
                    


      
        
        对于喜欢DIY的一族,首先确定喜欢什么灯,确定要购买灯泡的规格。如果已经明确,可以根据以下信息选择镇流器:
        灯管一共多少瓦数,在这个瓦数下要运行多少根灯管 ?
        灯管是什么型号,或灯泡是单端还是双端?
        镇流器需要多少伏电压,一般为 120伏,最好买个通用的。
        需要什么启动方式,瞬时、快速、电弧还是脉冲等?
        镇流器工作系数,( Ballast factor)一般至少0.95,如果要进行过载设置还要更高些。
        是成品还是散装的?
        外壳是否需要机械通风设置 ?
        能够远程使用,最远距离是多少?
        如果你准备以后更换灯具,是否具有兼容性 ?
        保质期多长时间,尤其是电子镇流器,最短应该为 2年。
        是否提供热保护功能,这是很重要的。
        大型水族箱要考虑镇流器本身的耗电量,这可是不小的开支。
        噪声系数,从 A到D, D是噪声最大的。A-C对于一般的水族箱没问题,A-B甚至可以用在卧室的水族箱内。
        闪烁,如果你对此很敏感,最好直接选用电子镇流器。
        
        关于镇流器还有一个很大的问题,它会对家庭电视信号和无线电信号产生影响。 PC灯的镇流器会使无线电信号受到干扰,好像有人在电台里吃爆米花。降低电磁辐射频率的部件正在研发中,所以问题会解决的。
         
        
        
        11、PC 灯
        
        6年前,大家都在讨论PC灯,至少我认为应该有一盏。现在我的思维已不再那么容易被左右了。我有一个旧的29加仑缸,现在已经变成了一个海马缸。原来的VHO灯管和镇流器都要到寿命了,正是更换PC灯的好时候。既然缸内没有五爪贝和硬骨珊瑚,我打算尝试一下两根55瓦的PC,一根是色温6500K的全光谱灯,一根是光化灯。
        
        我发现标注6.5K色温的PC灯比同样色温的VHO看起来要黄。PC的光化灯管很白,但也不是期望的那样。T-12光化灯光刚上市时,我就曾购买过一根。
        曾听说PC灯很热,但没想到会这么热,两个月来,灯头附近和灯罩的其它部分不断损坏。更换了新的,还是同样结果。我向鱼店抱怨,他们给我更换了新的,至少新灯泡上有商标和生产商家。他们还告诉我,最好试试10000k色温的灯管,不要考虑光化灯管了。更换的新灯确实没有被烧坏,而且更白了,但亮度比第一个低。我开始怀疑,为什么我的灯要这么多是非。
        
        一个不好的第一印象会让人很久难以忘怀。尽管现在我用的 PC灯比原来的好很多,但阴影仍挥之不去。我还在琢磨,他们何时能真正推出光化灯管。
        无论怎样,PC灯适合水族吗?当然,比起普通荧光灯,T-12,它的确是一种进步。就像原来贴出的照片一样,它确实比VHO要亮一些,不过只是一点点。在我看来,它们只适合T-12无法施展的小缸,以及一些不常见形状的鱼缸。如果你要求光照质量,它们绝不是金卤灯的对手。现在科技的进步使很多灯的组合能够达到高色温和高输出。正像我说的,我对T-5进行过大量的研究,我认为T-5将在大多数领域慢慢取代PC灯。
        
        在遭到 PC支持者枪杀攻击前还是换个话题。PC灯本身并没有错。只是我认为对于超过30加仑的水族箱不是首选,但也有很多鱼友在大型水族箱上使用PC效果非常好。
        
         
        
        12、LED 灯
        当你谈到月光,肯定不能回避 LED。LED光源无处不在,闹钟、烟雾探测器、汽车仪表盘背光、转向灯、以及手电筒中都有LED的身影。LED是英文发光二极管(Light Emitting Diode)的缩写。在硅二极管中加入各种闻所未闻的金属,当电流通过时,它们会发出光亮。这些物质被安置在固定的反射器(die cup)内,用环氧树脂封闭。它们哪里出众呢?体积小,耗电量低,运行时冷却,使用寿命长,造型能力强,能将大约80%的电能转化成光能。它的发光效率让其它光源颜面扫地。如果你需要一个小型而有效地照明光源,它们是最佳选择。在水族照明领域,它是夜光的最佳选择。
        
        月光照明是个古怪的话题。我听说一些对珊瑚繁殖感兴趣的人对月光有要求。我认为真的没有理由看到珊瑚在水族箱内大量排卵,蛋分的过分使用得即使受精的珊瑚卵也无处藏身。无论怎样,LED都帮助了他们提供了如月光般的照明。有时我认为我们在复制自然环境的时候有些过头了。
        
        在LED进入水族领域前,人们寻求用低瓦数的白炽灯模拟月光,或者小型光化PC,甚至没有光化功能的荧光灯。除了白炽灯外,其它光源都不能模拟月光的点光源效果,而LED恰恰是这方面的高手。起初使用1个LED灯泡,后来引入了定时器和3个LED灯泡,这样通过定时器可以控制模拟月光在夜晚的各个不同阶段。一些超级有钱的发烧友甚至将月光灯连接在电脑上,用相应的月光数据控制LED灯光,模拟真实月光。人们对自然地追崇真实到了疯狂的境地。说实话,我真的没有听说过模拟月光可以让珊瑚产卵的实例,但我相信在某处一定有某人成功过。即使在满月时,月光也只有0.2勒克斯,因此没有必要用那么多的灯泡去模拟。LED灯泡能符合这种要求。
        
        LED最初在上世纪60年代出现,是砷化镓磷酸盐二极管。这种化学物质的组合当电流通过时会发出漂亮的红光。因为亮度不是很高,所以需要聚焦。此后,二极管就被封装在固定的迷你反射器(die cup)内了。为了增加聚焦效果,封闭用的环氧树脂制成镜头形。这种方法将原来微弱的光聚集在一起,形成光束,提高了光源的可用性。起初是用在计算器屏幕照明、手表照明灯,由于控制光束角度,亮度还不是问题。现在的二极管都经过了改进,如氮化镓二极管,能发出红色以外的很多颜色的光,在相同瓦数条件下,明亮度有明显提高。
        
        这些新化合物的引入,使 LED可以发出各种颜色的光。有红色,绿色,黄色,和蓝色。你应该注意到我没有提到白色,确实是这样。真正的白色发光二极管还没有,如果需要白色的LED光,解决方案之一是在环氧树脂内同时封闭红、绿、蓝色二极管,好像计算机显示器的显色方式。造价昂贵,也需要消耗更多的电能。第二种解决方案是用能发射紫外线的二极管,在环氧树脂上涂发光磷。这种LED实际上是个超小型的荧光灯,能够产生白光。另一个重要的进步是输出。最初LED在极其微弱的电流下运行,电流稍微增加,就会烧毁。新的稀土二极管能承受更大的电流,有些能承受0.5毫安的电流。增加电流后比原来的LED灯亮得多,而且光束的宽度有所增强。因为要获得亮度,原始的LED灯光束非常集中。好像第一代液晶显示器,从正面看非常亮,从侧面一定角度看几乎没有光亮。现在市场上销售的LED灯环氧树脂实际上是将光线分散开,以照亮更大范围。
         
        
        
        其它新光源
        
        1、冷阴极灯 (Cold cathode lamps)
        
        什么是冷阴极灯?说得简单些,它们就是荧光灯。在标准的荧光灯中,点亮灯管,电压会持续使灯丝即电极发热。这当然耗费能量,而且会缩短灯丝寿命。冷阴极(Cold cathodes)并不使灯丝发热,而是通过高压直接在灯管内产生电弧。实际上,这种灯一直使用直流电。标准的荧光灯也在直流电下运行,但电压的浮动会对灯丝有巨大损害。在冷阴极灯中,12伏电压已经足够高了,而且不再受电压浮动的巨大干扰。目前,这种灯还只能在低压配置中工作。主要用途是显示器灯光,在水族中只有替代LED进行月光照明了。
        
        相对于标准荧光灯,它的特点是发光效率更高,寿命是双倍,容易控制在较暗光线下,热量低。因为一根灯管要比一个LED灯泡亮度高得多,所以不必需要LED那么多的数量。但它们不是点光源,因此作为月光灯是有天然缺陷的。因为不能像荧光灯一样用镇流器驱动,因此,灯管以外的费用比价高。只能用它们较长的使用寿命弥补了。
        
        2、无极放光灯( Electrodless Discharge Lamp, EDL)。
        这是一种特殊的金卤灯。一些古怪的科学家已经使用很长时间了。今天,尤其是在欧洲,已经有很多人使用了。作为替代,它不是用直流电驱动,而是用电波,微波点亮灯泡。因为没有灯丝,所以也就无所谓灯丝烧毁的现象。现在该产品正在研制过程中,而且其灯管有可能被附近的的任何无线电设备损坏。最大的优势在于,因为没有电极,所以寿命无限。今后几年中,大家会接触越来越多的。
        
        3、组合光源
        因为荧光灯和金卤灯的光斑有差异,很多年来,鱼友们将它们组合使用。早些时候,金卤灯的色温没有超过 4000-7000K。几乎所有的金卤灯都与T-12光化灯管组合。不久,金卤灯的色温超过了T-12灯管,虽然仍有人使用T-12,但输出不必那么强了。这是否意味着我们只需要高色温的金卤灯,而不需要荧光灯呢?至少我认为这是个错误。如果使用20000K色温的超蓝金卤灯,我会使用色温5000-6000K的荧光灯补充其忽略的光谱。
        
        使用组合光源的另一个好处是水族箱内光线覆盖更均匀。如果你有能力,最好使用组合光源。我喜欢用金卤灯输出太阳光似的白光,它们的穿透力可以直击水族箱底部。我还喜欢用T-12 03光化灯管,提供相对长波的光谱。如果你要开新缸,一开始就想使用T-5+金卤灯的配置。你可以在金卤灯架内加4根T-5,同样的空间,你只能加2根T-12。而且你可以选择不同色温的T-5,为水族箱制造更为均衡的光线。这一点对于任何水族箱都很重要。
         
        
        
        适合水族的光源标准
        
        接下来,我要说一说不同的水族箱对灯光要求的不同了。你需要有个总体想法。第一,是否有必要单独设置电路。如果使用普通电路,存在着家电工作时的过载现象,停电可不是闹着玩的。第二,用电量。
        现在让我们花几秒钟时间探寻需要什么样的灯光:
        a、灯光必须能让我们饲养的生物活下去和不断生长。
        b、它们必须能够尽可能的照亮水族箱。
        c、不能超出支出预算。
        d、必须使鱼缸的观察者觉得满意。
        
        第一项解释:当我们将生物从海洋带回家,我们已经干扰了它们的生活。首要的目的是希望它们能在水族箱中活下来,生长和繁殖。因此,光线必须足够亮,而且某些特殊波段的光是必须的。如果色温不均衡,即使照明效果很亮,也可能导致生物衰败。一个放有活石的FO只需要最低限度的光照,然而,一个饲养五爪贝的鱼缸,不仅需要高度照明,还需要能够刺激虫黄藻光合作用的光线。
        
        第二项解释:对反光板的要求。荧光灯能均匀的照亮水族箱大部分区域,金卤灯如果反光板不好,就只能照亮水族箱的一个小区域,如果珊瑚摆放不科学,会产生强阴影区域。正确的选择反光板,即灯罩是水族照明中非常重要的。
        
        第三项解释:不要超出经费允许范围。从现在起,6个月的牛扒和快餐食品消费的总和可能只够更换灯泡和电费的价格。最初的花费只是冰山一角,为大型水族箱更换灯泡可以轻易将钱包清空。电费随着汽油价格上涨也在飞涨。以150加仑的水族箱为例,每加仑6瓦特照明,一天就需要花费4美元电费。有些地方的电费更贵。玩世不恭的小兄弟们,仔细考虑一下吧。我真不想看到你们连买啤酒的钱都没有了。
        最近有好消息,灯泡的寿命越来越长了。过去,每6个月更换一次灯泡是常事。现在值得一提的灯泡寿命都在1年以上,有些甚至能达到18个月。T-5不一定真的能像宣传的那样使用超过2年。
        
        第四项解释:属于个人爱好。我希望水族箱视野明亮,色彩真实。有些人更喜欢蓝光效果,进而投资高色温灯泡。你希望鱼缸看起来非常漂亮,又不影响生物状态,即第一项要求。只用一盏 5000k色温的金卤灯照明,也许很好看,但对生物是有害的。如果有可能,在制定照明计划时先参考别人的水族箱。
        按照上述建议,只要适合,大多数照明设备都是可用的。
        
         
        
        
        4、来说说波光粼粼的效果
        
        波光是明暗相互交替的光线照射在活石或活砂上的效果。称为波光非常恰当,因为确实是水波纹造成的。水面上的波纹呈线状运动,因此在波峰和波谷处折射的光线是不同的。结果就是波光效果。潜水时这种效果很常见,因为太阳光照射在海面的波纹时会产生不同的波光。只有点光源,如金卤灯,才能制造这个效果,荧光灯是不可能的。
        最初人们认为这是一种很自然地效果,接着谣言四起。未经证实的说法称这种效果对珊瑚很有好处。假设这个理论是正确的,能够促进珊瑚的生长。那么如果水族箱内没有波光粼粼的效果就不是好的水族箱了吗?兄弟们,这些理论不时的传出,有时还很盛行。当有必要时可以询问他们,支持这些理论的科学数据在哪里?有哪几篇著作可以证实?
        
         
        
        5、光抑制现象
        现在很多人在努力研究“光抑制现象”( photo inhibition)。确实存在光照过强干扰光合作用,甚至导致其关闭的现象。Dana进行了有限的研究,但证明了这种情况的存在。问题是珊瑚自然生长的海域光照比研究用水族箱内还要强。使用叶绿色作为研究参数,实验表明在受到强光照射时光合作用关闭。如他在文中所说,天然海水和人工海水中微量物质的不同也可能是光合作用关闭的原因之一。有些人把这个结论当做圣经,借此说T-5和金卤灯将给水族箱内生物带来灾难。金卤灯在水族领域已经应用很久了,我们只知道使用它能够加快珊瑚的生长。T-5是比较新兴的光源,有很多关于抑制的报道。如果T-12不存在这种效应,没有理由相信T-5会在打理很好的水族箱内产生抑制。你应该知道对于水族照明,光线的分布远比管线本身更重要。
        
        刚才有人问, 216瓦的灯泡对于他的120加仑水族箱是否够用?这要看你准备养什么?如果是FO,那绝对没问题。对于皮革和菇类足够了,而对于硬骨珊瑚还不够。珊瑚的放置很重要。需要高光的珊瑚最好放在水面下接近光源处。
        那么什么才是最好的光源?无论是单独的光源还是混合的光源,只要它能让你的生物快的健康的生活在水族箱内,能让你高兴的欣赏它们就是最好的。目前,我比较喜欢中等光线,色温 6000-10000K的金卤灯+光化VHO。我相信这能够提供一个全系列的光谱。我也赞成金卤灯和T-5灯管的组合。对于小缸,PC是比较合适的,也许将来能有适合的T-5灯管。较深的水族箱比较适合金卤灯,最好使用不同色温的组合。
         
            

5回复

滅飛冰 发表于 2015-6-10 22:58:43 | 显示全部楼层 | 举报
这个必须要顶!!!
僵硬的小拇指 发表于 2015-6-13 17:10:25 | 显示全部楼层 | 举报
这个不错,谢谢共享
风云龙神 发表于 2015-6-16 11:22:07 | 显示全部楼层 | 举报
支持!!!!前排!!!!
俩人世界 发表于 2015-6-29 09:14:48 | 显示全部楼层 | 举报
顶起 很好的帖
slqin2418 发表于 2017-2-7 12:40:43 | 显示全部楼层 | 举报
学习了,谢谢分享
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