【转载】水族灯光基础知识（第一部分）

透红小丑鱼

水族灯光基础知识（第一部分）

关于这一主题的问题我们已经讨论过，现在看来有些新来的鱼友没有仔细读过或没能理解，那么现在再重复一次。

开新缸最大的投资恐怕就是照明了。RC上有很多关于哪些灯最好的辩论。很明显，那些人只有变卖家当甚至身体器官，然后购买一个人工太阳或一个超蓝的金卤灯就能满足他们的心愿了。为什么要搞一个比太阳光还亮的光源呢？也许你只听说过XYZ三个方向的光线可以照明你的水族箱。现在我们就来深入的了解一下光线吧。

也许你是个一提到爱迪生就犯困的人，那我们就从非技术的角度来讨论。目前水族照明有两个主流，荧光灯和金卤灯。


荧光灯的种类很多，例如PC（power compacts），它只是荧光灯的另一个名字而已。荧光灯就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，不过大家没有必要了解。启动时，瞬间高电压加载在灯丝上。汞在灯管内变成汞蒸气。在灯管内成为电导体。

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灯启动后，电流产生热量，使汞的蒸气增多，灯管内电流加大，启动后，灯管会越来越亮。最后，电流足够的时候，灯管自己会闪一下，就像望远镜里超新星的爆发和平静

来说说镇流器。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。它能提供启动时高电压，限制灯管内的最大电流速度。



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，磁线圈镇流器，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。磁线圈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，从而消除了磁线圈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，而磁线圈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。

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再有，与电脑电源相同，它应对电压变化能力差。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。如果你的小孩在学校制作的千卡级微型核装置发生事故，破坏的电流足以损坏电子镇流器了。



我好像已经看到“Icecap”的高层管理在对我吼叫了。WaterKeeper 又开始挑事了，赶快找个小型试验核装置，看看我们的电子镇流器会不会爆掉。

现在灯点亮了，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，很少可见。汞蒸气释放的能量激发了灯管内部喷涂的含磷化学物质，发出强光，可见光远远强于汞蒸气本身的发光。汞蒸气激发磷出的光介于红色和绿色光谱之间，其它化学物质发光弥补了其它波段光谱。

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到现在为止，我们都没有讨论金卤灯。因为金卤灯的工作原理与荧光灯几乎完全相同。高电压激发电弧通过灯丝。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。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。因为启动循环不同。



金卤灯镇流器利用三个原理启动灯泡，或使用脉冲式启动。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。其主要却别是荧光灯是面光源，而金卤灯是电光源。

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。

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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。

好吧，一开始我就说这么多。在接下来的主题中我会继续讲解。我将会阐述哪种灯更适合哪种环境。不管你购买的是哪种，点亮就是了。

  



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，消除内胆发出的看不见的短波紫外线。

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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，当你坐在窗前，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，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。此功能。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。

我还要说说荧光灯型号中字母“T”的意思。

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如果你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比较受关注，



我们很快就要讨论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，意味着灯管发出地光完全吻合太阳光。这里845中的8意味着灯泡的显色程度在80-89%。

845 中的45代表色温，k，100的倍数，因此，例子中的灯管色温为45*100=4500K。

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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。

好，现在再来说说高显色指数，CRI。我想是否可以留些家庭作业？光照领域有很多术语，那么查一下Color Rendition Index (CRI), Kelvin, lumens, lux, candlepower, foot-candles, lamberts, phot, apostilb, Photosynthetically Available Radiation (PAR), Photosynthetically Available Usable (PUR), Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD), Einsteins, 和 E=(π/4)δ2Ω(I think the last is the name of a Fraternity)。嘿嘿！！！！！！！

我已经准备好接板砖了，下次见。

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水族灯光基础知识（第二部分）

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昨晚没睡好吧？如果你是新手，一定在费力的计算各种亮度公式。

昨天，我们以一组光学名词结束。其中大多数的术语不需要掌握，但有些还是非常常用的。

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”的概念。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。




因此，100瓦的荧光灯和100瓦的金卤灯流明是相同的。

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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，它与其它同样拥有351马力引擎赛车比较起来如何呢？我们都知道，发动机活塞套环，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情况。上述两种灯都不能实际得到68300流明的光。实际值会小很多，包括转换成热能的和被玻璃吸收的，还有很多因素影响着。



好吧现在该来点真格的了。用纷繁复杂的数字说话远不如实例来的轻松。
拿一个手电筒，距离墙壁一步远，将光柱射向墙壁，注意观察被照亮地方的大小。现在站到两步远的地方，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 。站到四步远的地方，你会发现照亮的区域面积为原来的16倍。目标区域的亮度降低了，因为电筒内灯泡所发出的流明数是一定的。当电筒距离远，照明面积大时，相同的流明数被非配给了更多的单元面积。

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最终，当距离达到一定程度，单位面积内流明数量很低，照亮区域基本看不见了。单位面积的光密度定义为“ lux.” 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。换句话说，距离的平方与光密度成反比。



我们的例子中还有一个有趣的事情。当我们观察光柱投射到墙壁上时，我们看到了什么？我们看到的不是光源本身，而是它的反射光。大多数情况下，反射光与光源是不同的。墙壁上的光柱照射区域应该比我们眼睛看到的还要亮，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。



当我们将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。

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实际上，我们所购买的光源的发光性能直接影响着水族箱的观赏效果。



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。

今天是星期五了，我知道大多数朋友希望早些结束，然后去喝一杯啤酒。我们将在下一次包含更多的内容。





有谁在周末喝啤酒时找到了更好的光源吗？酒馆里只有更好的啤酒！！

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之前，我们已经讨论过流明了。光能会在所有光传播的路径消耗，直到大家观察不到光，它彻底在传输过程中消耗没了。

这就是勒克斯（照明单位）“lux”的来历。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。

现在是否还记得我曾说过，流明和瓦特是一回事。1 watt=683 lumens. 如果要在你头脑中描绘为什么这么多流明等于1瓦特的概念，恐怕要好几本书。老Clark Griswold，我们的标准观测者，他说他只能在555纳米的波长下观测物体。

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出于对Clark的敬意，大家用555纳米的波长定义流明。

ROY G. BIV






瓦特能量等于将所有光谱都转换成555纳米的绿光，并达到683流明，能达到这个条件也是个奇迹。
我们的眼睛对黄-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。如果你使用摄影用测光表，那么就是引用的这个基准。



这个波段对于摄影非常有利，而对于水族饲养却不利。能够进行光合作用的钙藻、虫黄藻等必须利用光线维持生命，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。如果我要摄影，普通的测光表就可以了，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。光化作用（Actinism）是通过光激发化学反应的专有名词。

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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。有效光照明一时成为新颖重要的照明。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。如果你经历过，一定会明白。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。有效光的显色性能差，反而增加了光合作用的光谱。由于这个能力，突然之间许多从未成活的珊瑚活了下来，并有所生长。

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有效光（Actinic lighting）是水族领域的飞跃进步。


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，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。

当用测光表测量时，你看到的结果不会让你吃惊的。以后我会讨论一些新的光线测量方法，会对你有所帮助的。

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水族灯光基础知识（第三部分）

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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）。这是水族新手优先考虑的选配设备。


关于光线，能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。

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，光合作用激发辐射（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，也就是光合作用利用的光波。单位为光子数/每平方每秒 。