導讀:開新缸最大的投資問題恐怕就是照明了,RC(reefcentral)上有很多關於哪些燈最好的辯論。今天我主要各位水族玩家介紹下光線以及光學術語。
第一部分:什麼是光
燈光可能是海水之路上最重要的決定。無論是對燈具的一次性投資還是日後的電費,數目都是很可觀的。水族箱內依靠光合作用生活的生物,光是生命之源。通過與一些魚友交流以及在各種論壇中瀏覽,我發現了很多關於光的誤解。有些光線和顏色是非常重要的,加深對它們的理解是非常重要的。這一系列文章的目的是為初級和中級魚友廣泛介紹相關知識和概念,教會大家如何理解相關討論和數據。每一篇文章都會介紹一個相對複雜的專題,尤其是與水族相關的知識。
光是一種能量,為了理解它,我們從一張電磁波頻譜圖開始(圖1)。這張圖按照輻射能量將電磁輻射進行分組。可見光是人類眼睛能夠捕捉到的,並形成影像的電磁波頻譜中的一部分。
(圖1)電磁波頻譜圖
1、波長
2、頻率
波長=光速/頻率
λ = c/ν其中:λ = 波長
ν = 頻率
c = 光速
3、能量
如果把光子想象成一個帶着能量的小球,理解起來會非常容易,尤其是對於水族光照。讓我們說的簡單些,光是相互不關聯的光子沿波動方向傳播。可見光是不同波長的光子混合體。光子被各種表面所吸收和反射,當它們被反射到人眼內,形成了帶有顏色和亮度的圖像。這些光子也能直接被植物和珊瑚吸收進行光合作用。光子的能量被用於光合作用,將二氧化碳轉換成糖,這也是珊瑚體內蟲黃藻能量的來源。
電磁輻射的能量存在於光子,以波的形式傳播。根據量子論,能量隨着光子的頻率發生變化。
Energy = Plank’s constant × Frequency
E = hν = hc/λ
Where h = Plank’s constant is 6.626 × 10-34 joules per second
能量的單位是焦耳。
隨着輻射頻率的增強 (波長的縮短),每個光子的能量都在增加。現在我們可以理解為什麼隨着深度的增加,紅色光會更快快被水吸收了。
這個基本的等式告訴我們波長、頻率和能量及光子之間的關係
例如:一個波長為500納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:波長為500納米的光,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納米波長的光為了形成1焦耳的能量,需要極大數量的光子。為了避免用這麼大的數字運算,我們可以引入摩爾(mole)的概念。1 mole = Avagadro’s number = 6.02 × 1023.。那麼25.15 × 1017 個光子等於0 .000004177摩爾。這樣表示,數字還是太小,所以使用微摩爾表示,1micromole=10-6 mole, 25.15 × 1017 =4.177 微摩爾光子。
那麼瓦特是怎麼回事?能量用焦耳計算,瓦特是功率的單位。功率是能量的循環率。1瓦=1焦耳/秒。因此,1瓦的500納米光線需要25.15 × 1017 個光子每秒,或4.1769微摩爾光子每秒。下圖顯示了瓦特與各種波長微摩爾光子之間的關係。
(圖4)瓦特與各種波長微摩爾光子之間的關係
總結:
第二部分:光學術語
1、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”。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。1瓦特能量等於555納米的綠光,達到683流明的能量。因此,100瓦的熒光燈和100瓦的金鹵燈光源輸出能力是相同的,也就是流明相同。
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,其它同樣擁有351馬力引擎賽車比較起來如何呢?眾所周知,發動機環,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能力。實際應用中,包括轉換成熱能和被玻璃吸收的能量,以及其它因素的影響,100瓦的熒光燈和100瓦的金鹵燈都不能得到68300流明的光,應該比理論值少很多。2、光密度( LUX,勒克斯)
勒克斯表示有多少流明實際到達了被照射物體,也就是缸中的珊瑚。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。
單位面積的光密度定義為“ LUX”。用一個手電筒,距離牆壁一英尺遠,將光束射向牆壁,注意觀察被照亮區域的大小。現在站到二英尺遠的地方,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 。站到四英尺遠的地方,你會發現照亮的區域面積為原來的16倍。因為電筒內燈泡所發出的流明數是一定的,所以目標區域的亮度降低了。當電筒距離遠,照明面積大時,相同的流明數被分配給了更多個單位面積。最終,當距離遠到一定程度,單位面積內流明數量非常低,照亮區域基本看不見了。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。說得直接點,距離的平方與光密度成反比。
3、光的反射和消耗
當我們觀察光束投射到牆壁上時,我們看到的是什麼?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。牆壁上的光束照射區域應該比眼睛看到的還要亮,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。當我們用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,光源的發光性能直接影響着水族箱的觀看效果。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。光能會在所有光傳播的方向消耗,直到大家觀察不到光,它徹底在傳輸過程中消耗光了。
4、光化作用
光化作用( Actinism)是通過光激發化學反應的專有名詞。
人類的眼睛對黃 -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。攝影用測光表主要測量這個波段的光。然而對於水族飼養這個波段的光卻是不利的。
鈣藻、蟲黃藻等必須利用光合作用維持生命,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,如果讓藻類選擇,555納米的光線絕不是首選。因此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。 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。有效光照明一度成為新穎重要的照明。當上世紀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,而且其中很多展缸也用的是這種燈光。在有效光的照明下,水體顯得很透明,魚和珊瑚都很突出。有些珊瑚甚至在這種光源下發出熒光。
在有效光引入了一段時間后,人們發現了更多的好處。有效光的顯色性能很差,反而增加了光合作用的光譜,突然之間許多從未成活的珊瑚活了下來,並有所生長。有效光( Actinic lighting)是水族領域的一大進步。
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,我認為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。
5、分光輻射度計( spectroradiometer)
關於光線,測量的方法簡直太多了。標準測光表的一大缺陷是只測量很少一個波段的光線。甚至排除了對於水族生物很重要的光線。現在你已經不能滿足於普通攝影的測光表了吧?如果你要準確的測量你要購買的光源,那麼需要一個分光輻射度計( spectroradiometer)。
幸運的是,有很多科學怪才已經考慮了這個問題。他們定義了一些概念,光強度(PAR)、光合作用可用輻射(PUR)或光合作用光子通量(PPF),這種測量和定義方式將400-700納米光波完全包括進來,也就是光合作用的利用的光波。單位為光子數/每平方每秒 。
現在我們再來看,所需計算的就是每平方米表面照射的微摩爾數。 1微摩爾光子=602,300,000,000,000,000個光子。看來計算起來比統計總統選票還要難。
看來只有 光量計 能夠解救我們了。這是一個能夠測量較寬光譜範圍的測光表。過去這種產品貴得要命,最近掉了價,不過幾百美元了。由於有防水設計,可以直接在水族箱中應用。配上這個裝備,你就能精確測量相同條件下不同燈光的區別了。
真的嗎, WaterKeeper? 我是不是應該立馬去搞一個?
我可以簡單的回答,不!開新缸時購買光量計是非常奢侈的,很多事情可以完全沒有它。另外還有好多人已經做了相關的研究。Spacefish提供了一些文章鏈接,都是關於光量計的。 Sanjay Joshi 可能是這方面最有研究的人了。他幾乎收集了所有的金鹵燈和熒光燈,並已經將各種燈泡,鎮流器和反光板的數據進行了測試統計和歸類。作為新人,你可以省些銀子,讓那些大大們去研究吧。
那麼我們為什麼一定要了解流明、勒克斯、光強度等參數呢?因為在這些作者的文章中可能使用不同的術語進行比較,如果一名作者用勒克斯,而另一個作者用 PPE,單位不同,直接比較和評價是沒有任何意義的。再有,同一篇文章中的數據比較是有意義的,不同作者的文章之間直接比較意義不大。
勒克斯和 PAR都是在一定距離外測量的,正如我在第一部分所說,光在傳播過程中會出現衰減,因此比較需要在相同距離下進行。另外,水下探頭測量的結果不能直接與空氣中探頭測量結果比較。 燈光也會隨着時間變化,新買的金鹵燈需要一個預燒的過程才能達到最亮照度,如果燈泡點亮,需要大約4天的時間。(譯者,第一次聽到這個說法)
6、色溫( K)
色溫這個概念就是用來區別光的這種變化,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。實驗中,以絕對零度為起點,加熱鐵塊。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該處溫度值。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。
7、光波
光有其粒子狀態。用這種方式比較容易說明光的性質。如果觀察激光發射器發出的光線,那麼粒子性就更明顯了。在激光束中,光粒子幾乎是全部平行的。它們能夠傳播很遠的距離,能量損耗較低,因為很少有向傳播方向外的散射。相反,水族燈光的光線像散彈槍一樣,形成一個很大的照亮區域。
把光看做粒子就好像將光子比喻成散彈槍的彈丸。實際上,光的傳播更像是將石頭丟進池塘后的波動。它會形成不斷擴散的波動,能在波動傳播過程中消耗能量。光波的傳播形狀實際是個圓形。就像手榴彈在曠野中爆炸的效果一樣。
當我們開始反射光線時,我們利用了“惠更斯原理”。簡單的說就是,兩個波形成,相遇並有一定的夾角。波峰相遇的地方震動加強,而波峰和波谷相遇的地方出現抵消作用。這是光的干涉效果。干涉效應會對水族箱內的光線起很大影響。
手電筒使用的是拋物線形反光板,無論燈泡的光線向哪個方向發出,都會在反光板的作用下朝向電筒照射的方向反射。如果光真的完全屬於粒子性質,手電筒的光線也應該和激光一樣。所有的光線都會形成一根光束。然而這不是事實。光線從反光板反射後會以波動的形式向目標方向傳播。傳播過程中,光的強度降低了,當手電筒遠離牆面,光斑面積擴大了,而亮度降低。
8、熒光燈
熒光燈的種類很多,所謂 PC燈(power compacts),只是熒光燈的另一個名字而已。熒光燈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,大家沒有必要了解。啟動時,瞬間高電壓加載在燈絲上,汞在燈管內變成汞蒸氣,成為電導體。燈啟動后,電流產生熱量,使汞的蒸氣增多,燈管內電流加大,燈管會越來越亮,最後,當電流足夠的時候,燈管自己會閃一下,就像太空望遠鏡里超新星的爆發和平靜的過程。
現在熒光燈點亮了,汞蒸氣開始發出光子和電子。問題是這些光線大多是短波的,幾乎沒有可見光。汞蒸氣釋放的能量激發了燈管內部噴塗的含磷化學物質,發出可見光強光,這種可見光遠遠強於汞蒸氣本身的發光。磷被激發出的光介於紅色和綠色光譜之間,其它化學物質被激發的光彌補了其它波段光譜。
再來說說熒光燈型號中字母“ T”的含義。如果觀察一根普通的熒光燈管,可能會看到如“F40T12/845”字樣。字母“F”后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更受大家關注,所以一會兒我們單獨討論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,意味着燈管發出的光完全吻合太陽光。這裏845中的8意味着燈泡的顯色程度在80-89%之間。
845中的45代表色溫,是100的倍數,因此,例子中的燈管色溫為45*100=4500K。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。
讓我們回來談談燈管本身。有時,一些新手提出的問題也很尖銳,讓我很苦惱。不久前,一位魚友提問 為什麼 T-5熒光燈比T-12熒光燈亮得多? 一般情況下,我會即興發揮的回帖,這次,我真的不知道該怎麼回答了。我必須坐下來研究了。確實,有些熒光燈宣稱是“新科技”,那麼實際情況是什麼樣呢?
所有的熒光燈原理都相同,燈管內壁都有含磷的塗層,燈管內有惰性氣體和汞,兩端有燈絲。通常所有的新科技都聲稱有新的磷塗層配方。當 PC熒光燈剛剛問世時,情況確實是這樣。隨着時間的流失,人們漸漸發現這不是事實,它們使用的磷塗層與高輸出熒光燈幾乎一樣。T-5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?
燈管內填充的氣體確實有所改變。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,但國土安全局肯定不能同意。
通過改變燈絲的方法也能提高效率。T-5產生的最高輸出95 ? o F,要超過T-12和T-8的77 ? o F輸出。這個方法也許有效,也可以對其它型號的燈管進行改進。
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高了一些。
還記得手電筒照射牆壁的例子嗎?電筒內的燈泡是點光源,向各個方向發射光線。為了得到同一方向的光線,需要人工處理。鏡頭和反光板都是可行的方法。它們工作的原理相似,都是收集光線,改變光線方向。
大家都玩過檯球,也都打過反彈球,我們叫它bank shot。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,我們可以獲得一條光束或一片均勻的散射光。光束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,兩端稍彎曲,以收集燈管發出的光線,並反射到目標區域。彎曲方向是迎着燈管發出的光。大多數的 T-12燈架都是shop light(最簡單的一種熒光燈燈架)。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根燈管在裏面,如果使用T-5,可以放10根左右。改變的目的是增加發光點。還有一個優勢是越細的燈管越容易設計反光板。我們可以在每根燈管上都使用半拋物線形反光板,這樣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。因為反光板設置優化了,光能損失減少了。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。”
回來再說最普通的熒光燈反光板。由於燈管是圓柱形的,向所有方向發光,光線會以各種角度照射到反光板上,因此也會以各種角度反射。當這種燈架用於水族照明時,只有一少部分光線直接照射到水族箱內,大部分都反射到其它空間去了。在照亮底砂的同時,也照亮了地板和牆壁。更糟糕的是,依據惠更斯定律,還有很多光波相互抵消了。
如果把燈管型號從 T-12降低到T-5,就可以使用更有效率的反光板。通過延長每根燈管反光板的拋物線長度,可以有效的利用每一根燈管的光,達到對光線的最佳利用 。
如果一個 120加侖的水族箱,4英尺*2英尺*2英尺,最多可以放5個普通T-12高輸出燈管燈架。光輸出總功率為550瓦特,由於反射損失,只有200-250瓦的光線能夠有效的照明水族箱。如果改用10根54瓦的高輸出T-5燈管,每一根燈管配一個拋物線反射器,這樣的安裝非常擁擠,但能夠得到540瓦的全部光線照明水族箱。與T-12的設置不同,更高效的反光板可以將更多的光線反射到水裡。也許水族箱只能得到300-500瓦特的光線,但這已經是一個很大的改進了。這裏我們使用瓦特的概念,其實等同於流明的概念。
T5的照明更像是多個手電筒照明,光線更加集中,減少了光波之間相互的干涉。 忘掉T5在照射流明方面的微弱提升,以及它在高溫環境中的工作優勢,反光板設計小小的改變才是最關鍵的一步。
有人會問:“燈管尺寸更細的 PC燈(Power Compacts)呢?”問題在於燈管設計本身。它們本身發光確實比T-5亮,但其U型燈管給反光板設計帶來了麻煩。由於PC燈管已破損,所以設計成U型以加固和縮短燈管。在減少破損的同時給反光板設計帶來的困難。
堅決不能用常規熒光燈作為光源嗎 ?其實不是,對於新手,常規熒光燈是很好的選擇。很多新手的預算都比較緊張。由於資金問題,他們常會使用家裡閑置的舊水族箱。投資買幾條海水魚,不久后他們會發現還要投資300美元買些活石。總價格算起來已經沒有錢投資照明了。所有的錢都投出去了,錢包癟了。賣個普通熒光燈,燈管便宜,鎮流器也便宜。你可以在水族箱上安裝3或4個,甚至不用專用的水族箱燈管。幾根色溫5500-6500 K的日光燈,或者光化燈就可以了。許多魚友一開始就買魚經費就好緊張。海水魚和淡水魚一樣,不需要很強的光。鈣藻也能在普通熒光燈照射下生長。珊瑚則需要精心擺放位置,有些珊瑚在普通熒光燈下也能活的很好。每加侖海水的光照瓦數是你唯一要考慮的。如果日後手頭寬裕,還可以用普通熒光燈照明活石處理缸、醫療缸、檢疫缸或繁殖缸。別讓光源的投資束縛了手腳,其實只比淡水缸多花費那麼一點點。
說說老掉牙的 T-12。T-12 VHO在早期水族飼養中是燈光的標準。在光化燈和更亮的燈管出現之前,維持珊瑚的成活都是一個挑戰。VHO改變了一切。它們能夠維持生物生命,均勻的照亮水族箱,不會形成黑暗的陰影,鎮流器體積小廉價,高色溫的光輸出也有所提高,燈管的顏色最近又有變化而且使用壽命更長。雖然它們已經過時了,但對於30加侖以上的水族箱和深度超過2英尺或更深的水族箱,它們都是照明的較好選擇。電子鎮流器消除了閃爍,如果你想要更亮的效果,在燈架里加一根20瓦的超白燈管。
每次,當我們回顧,都會有更好的熒光燈問世。之前有 T-12, T-8, T-5,現在傳言有T-6和T-3燈管將成為最優秀的水族光源了。如果你認為熒光燈已經走到盡頭,最好在論壇中多學習一下。我覺得T-5的成功只是個開始。大家會得到前所未有的明亮的燈管。我還沒有拿到關於T-3或T-6的數據,但我想如T-5一樣,直徑上的優勢會使它們比以往的燈管都要明亮。更細的燈管可以安裝更小的反光板,照明效果會更好。那什麼時候才是個終結呢?我不知道。
因為熒光燈的技術比較成熟,所以優勢會漸漸顯露。我想發光磷的塗層會不斷改進,尤其是藍色的。高色溫的燈管總是顯得比低色溫燈管暗淡,這其中有視差作用。
然而,高色溫的燈管本身也不爭氣,如果用光度計測量,它們確實亮度要低一些。原因在於發藍光的磷,它的表現能力不如其它同胞。我預計商家一定會在這裏大做文章的。
燈絲的設計和材料也是能夠改進的地方。燈絲是燈泡內最脆弱的部分,使用中會受到腐蝕,增加阻抗,甚至燒毀。燈絲的損耗也是燈管亮度降低的原因。現在的熒光燈已經改進很多了,但仍有空間。
9、金鹵燈
到現在為止,我們都沒有討論金鹵燈。金鹵燈的工作原理與熒光燈幾乎完全相同。高電壓通過燈絲激發電弧。電弧使燈泡內的氣體發熱發光。氣體將隨着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。與熒光燈主要區別是,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。金鹵燈鎮流器利用三個原理啟動燈泡。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?這裏還很難說。事實上,兩種燈的效果都是很不錯的,兩者之間卻別的錯誤報道很多。事實上主要區別在於熒光燈是面光源,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。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。
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,吸收內膽發出的看不見的短波紫外線。短波紫外線就是夏日裏把你晒黑的罪魁禍首。不知你有沒有發現,當坐在窗前,陽光偷過玻璃射向你時,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線,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。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。
有人錯誤的認為金鹵燈的燈絲是這種超白燈光的發射者。實際上,當燈泡達到亮度時,兩根燈絲並不直接接觸。燈絲之間只是維持一種電弧,使燈泡內的填充的物質氣化發出光芒。在這種意義上說,它很像熒光燈。燈泡的啟動過程也很像熒光燈。燈泡內也有少量的汞,高電壓是啟動一切的鑰匙。一旦兩根燈絲之間放出電弧,燈泡內的碘化鈉、溴化鈉、溴化鈧、碘化鏑、和碘化銦就被加熱變成氣體。當這些金屬化合物達到一定溫度時,就會輻射出可見光。金鹵燈剛剛開啟時,並不能達到最亮。需要一段時間在燈泡內部進行升溫和化合物氣化。依據燈管內設置不同,需要 10-20分鐘不等的時間。金鹵燈的另外一個特性是當你關閉燈泡后不能馬上再次打開。因為高熱的燈泡內充滿了金屬鹵化物的蒸汽,此時強電流進入燈泡內,會導致燈管爆裂或燒壞鎮流器。金鹵燈鎮流器內安裝有限時電路,可以防止此類問題發生。我們稱之為“re-strike time”,一般為15-30分鐘。
無論是安裝還是發光方式,金鹵燈比任何熒光燈都更接近點光源。由於是點光源,反光板設計就非常簡單了。可以使用單端燈泡,懸垂燈架和反光板,幾乎和手電筒沒設么區別。如果你走這條路線,一定要選擇一根能夠垂直放置的燈泡,因為金鹵燈設計與熒光燈有區別,帶有使用方向。大多數是被設計成水平方向使用的,這種燈泡垂直使用會降低壽命。 對於金鹵燈,我們要做的是分散開強烈的光,而 如剛才的 120加侖缸例子中,我們使用250瓦的金鹵燈,需要做的是將光線分佈在4平方英尺的面積上。還好,這樣並不難。如果你注意觀察,會發現按照每瓦產生的流明數計算,金鹵燈的設置實際要比之前T5和T12熒光燈設置提供的照明弱。 水族屆流行一個神話,金鹵燈比熒光燈亮得多。這是一個事實,但並不是我們想象的亮那麼多。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瓦金鹵燈只能提供85-105 流明的光。確實金鹵燈比T5和T12都要亮,但只是一點點而已,並沒有想象的那麼誇張。
單端大頭的金鹵燈泡有保護罩,體型大,不利於設計精巧高效的反光板,而雙端纖細的燈泡有利於設計。
燈泡內的弧形部分設計很重要。有兩種科技,一種是多晶氧化鋁玻璃,一種是高溫石英玻璃。前者的設計比較便宜,而且能忍受高溫,但也有個缺點:高溫的金屬鹵化物蒸氣具有腐蝕性,會腐蝕其中的鋁。結果是導致玻璃發白,降低透光性。這種情況在石英玻璃中也有發生,PCA管正在衝擊市場,應該在不久后佔領市場,並使金鹵燈發出更耀眼的光芒。另外一個是飛濺效應,我們在熒光燈中討論過,金屬鹵化物的蒸汽有時會附着在玻璃上。熒光燈主要發生在燈管兩端,貼近燈絲處。金鹵燈則可能發生在整個燈泡內,阻止光的輸出效果,甚至導致光譜輸出不正確。
金鹵燈的另一個問題是發光質量不好控制。填充氣體內水蒸氣或金屬鹵化物蒸氣會嚴重改變光譜輸出。水蒸氣在高溫環境下會分解成氫和氧,使燈泡內的氣體更具腐蝕性,嚴重影響燈絲。好的燈泡內選擇的金屬鹵化物都是防潮的,而且用真空技術製造。真空法能去除燈泡內多餘的氣體,使光譜輸出更穩定。
另一個關於金鹵燈的誤解是它產生的熱量遠比熒光燈多。 這個說法不完全對,燈管內的電弧區確實非常熱,大約 6000°K到10340°K。即使是附近的區域也比地獄火還要燙,大約1250°K到1790°F。這裏真的很熱,而不要被所謂色溫k所代表的顏色所迷惑。當燈泡點亮時,即使觸摸燈泡的邊緣或燈罩都可能灼傷,所以一定要小心。 高溫石英燈泡即使在燈泡冷卻的情況下也不要去觸摸燈泡,因為手上的汗液會留在燈泡外壁,在高溫的作用下,汗液中含碳的成分有可能與燈泡融在一起。這不僅能阻礙光線的傳播,還有可能產生污點,導致燈泡損毀。
當金鹵燈完全點亮達到最熱的時候,用熱量計測量相同瓦數的熒光燈,你會發現,金鹵燈釋放的熱量不比熒光燈高多少。事實上, VHO 或 PC所釋放的熱量很可能要比金鹵燈還高。主要問題是釋放熱量的方式。熒光燈管本身發熱,加熱周圍的空氣。少量的通風就能帶走熱量。金鹵燈還會發出輻射的熱量。這些熱量可以穿過空氣直接進入水中和玻璃上。這就是為什麼水族箱周圍通風良好,在使用金鹵燈時還會過熱的原因。通常,如果房間內打開空調,水族箱的體積小於150加侖,熱量一般不是問題。大型水族箱如果使用金鹵燈,熱量會散發比較慢,需要水冷機。
金鹵燈的優點是能夠達到高色溫,這裏我要講一下色溫。熒光燈的色溫一旦達到 8000k,亮度就開始下降。如果達到20000K,光線就極其微弱了。金鹵燈也會出現這種情況,但遠沒有這麼嚴重。如果你必須選擇藍光,只能選擇金鹵燈。高色溫燈光,如藍光在水中的穿透能力強,但過藍的燈泡會略去一部分橙色和黃色,這是光合作用需要的光。
我曾收到一個消息,詢問為什麼金鹵燈內要加那麼多怪異的鹵化物,為甚需要它們?這是個不錯的問題,現在就開始解答。
首先,水族金鹵燈不含碘化鈉,它被用於“鈉燈”,通常用作路燈燈泡。如果你站在路燈下,對着鏡子照自己,一定會問,我怎麼變黃了?碘化鈉非常亮,但輸出光線發黃。對於路燈的要求很符合,但用於電影放映燈和廣告牌等就顯得太差勁了。
化學家們向鹵化鈉蒸氣中添加稀有的鹵化物,他們稱之為添加劑,如碘化鉈,能使燈光發綠,碘化銦等產生藍光,今天大受歡迎的高色溫金鹵燈中會加入大量的碘化銦。
你的眼睛有沒有被光刺傷過?
如果雙端金鹵燈泡沒有保護,你的眼睛很可能被燈光刺傷。看不見的紫外線會刺傷你的眼睛,所以一定要用能吸收紫外線的保護片遮擋住雙端金鹵燈。
把一盞金鹵燈與一盞熒光燈放在一起,很容易看到區別。通常 PC是熒光燈中最亮的一種,但它的光芒遠不及金鹵燈。所有的光線都會從燈泡中的一點發出,難怪初學者都選用金鹵燈。那麼金鹵燈是最好的燈光嗎?對於大多數魚友來說是這樣的。即使用色溫5000的金鹵燈,它的光斑也會比熒光燈的光斑亮3-4倍。色溫6000的金鹵燈光斑會輕鬆達到6倍的明亮效果。但一個經常被忽略的事實是這個數據只在一定範圍內有效。光斑的明亮區域只從中心向外輻射3英寸。3英寸以外的地方光線並不比熒光燈強多少,7英寸外的地方光線甚至不如熒光燈。
解決方案當然是優秀的反光板(燈罩)。反光板將非常集中的光線分散到 1平方英尺的面積內。只有這樣才能用兩個金鹵燈泡照亮4英尺長的水族箱。
使用金鹵燈時,需要距離水面達到一定高度。通常最少也要8英寸,提供空氣流通的空間使之冷卻。很多情況下,普通的空氣流通足以保持熒光燈管冷卻。金鹵燈需要專門的冷卻系統才能達到。金鹵燈的熱輻射才是最可怕的。你無法對熱輻射進行任何干預。加強水面與金鹵燈之間的通風確實能降低些溫度。因此,大家常在這個地方使用風扇。蒸發也是很好的降溫方法。通風良好的水族箱蒸發都比較快,因此能保持低溫。在nano配置中使用金鹵燈,蒸發就是個大問題了。小型水族箱每天可能會蒸發0.5加侖或更多水分。
大型而且較深的水族箱也是一個挑戰。水表面積相對水體積係數比淺水族箱小。因此,超過 150加侖或深度超過2英尺的水族箱最好使用水冷機。
以我的經驗,雙端金鹵燈比單端金鹵燈更容易破碎。雖然單端金鹵燈需要額外購買燈罩,但費用比成品燈架要便宜得多,而且節約空間。
目前,金鹵燈的色溫是熒光燈不能比擬的。一般情況下,人們會說不需要光化燈管,如果你有 15000k或更高色溫的燈泡。這既是好事也是壞事。確實,你不需要所謂的光化,但你所使用的高色溫燈泡提供的光線是不均衡的。對於需要光合作用的生物來說,足夠的黃色和綠色光線同樣非常重要。
金鹵燈同樣沒有走到死路,不過對於高色溫的追求應該到了極限了,因為 50000K的色溫已經接近紫外線了。我提到過PCA,多晶鋁燈管,優勢是能承受金鹵燈達到更高的溫度。對於金鹵燈,更高的溫度意味着更亮的效果。目前,石英金鹵燈(HQI)已經受到溫度的限制了。石英燈管已經達到了將要融化的臨界點。多晶鋁燈泡現在也有,但多用於路燈。主要原因是PCA的透明度不高。對於路燈大家可以接受,對於水族箱還不行。PCA中也有藍寶石品種,但價格實在太高了。這是目前在高溫下透明度最好的材料。一旦投入批量生產,會讓金鹵燈的光芒更加絢麗。要知一旦它們真的被投入市場,金屬鹵化物對燈泡的腐蝕作用要1-2年才能有明顯的數據,雖然它們會比HQI亮10-15%。
10、鎮流器
大多數人知道什麼是鎮流器。它看起來就像一塊磚頭的樣子。鎮流器有兩個作用,提供啟動時高電壓,限制燈管內的最大電流。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,電磁鎮流器,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。電磁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,從而消除了電磁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,而電磁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。再有,與電腦電源相同,它應對電壓變化能力差。燈管的一端燈絲受損不會終結整個燈管,但有可能損壞電子鎮流器。
關於燈的過載問題有很多討論。鎮流器有一個效率係數, "Ballast Factors"。該係數說明鎮流器驅動燈管發光的達到理論值的百分比。如果ballast factor=1,那麼用它驅動80瓦的燈泡應該能得到80瓦的光線,或者非常接近的數值。如果ballast factor=1.25,那麼80瓦的燈泡應該能發出100瓦的光。通過過載,使燈泡發光功率更大。有些人說過載會縮短燈泡的使用壽命,而有些人說雖然會縮短,但不明顯。我認為在水族領域這還不算是個問題,至少在熒光燈方面。經過多年的發展,熒光燈內部的磷塗層已經有所改進。原來的磷塗層會隨着使用程度老化,顏色向黃-橙轉變。現在這已經不是問題了。熒光燈壽命的另一個問題是燈絲,隨着使用次數增多,燈絲逐漸被腐蝕,輸出下降,最終失去使用價值。現在經過改進,燈管在徹底報廢前,最多只損失原有輸出的15%。所以,在更換燈管前,光線有所下降是很正常的。
不管怎樣,正像前面說的,熒光燈有兩種主流鎮流器。電磁和電子。電磁鎮流器非常便宜,售價 15美元以下,並且兼容性強。缺點是如果為熒光燈配用,必須單獨設計。換句話說,40瓦的T-12需要40瓦的鎮流器。燈管數量不同,鎮流器也不一樣。如驅動4根T-12 40瓦燈管,你需要的鎮流器是4X 40瓦的。這種鎮流器不能驅動T-12 VHO。普通輸出燈管運行電流大約0.5安培,而高輸出大約1.5安培。因此,電磁鎮流器必須與燈泡匹配。
鎮流器啟動系統也有分類,有瞬時啟動,快速啟動和預熱啟動方式。唯一需要預熱啟動的燈泡是 PC燈泡。瞬時啟動和快速啟動是比較常見的。對於水族箱,快速啟動方式可能是最好的。相比瞬時啟動,這種方式對燈絲的損害更小,而且等待1-2秒鐘也不算長。如果考慮預算,電磁鎮流器是比較好的選擇。如果你帶着燈泡去商店選購,商家會為你計算鎮流器的。普通輸出和高輸出熒光燈的電磁鎮流器在小商店裡就能買到。如果型號太特殊,則要找一家比較大的商店了。
我們已經討論過電磁鎮流器了,應該說它是照明的最廉價解決方案。另一個可選方案是電子鎮流器。隨着價格下降,電子鎮流器越來越常見了。電子鎮流器已經有 25年的歷史了,如果翻看老樣本,可能已經有100多種了。早期的電子鎮流器只有大約3個月的使用壽命,甚至比它所驅動的燈管的壽命還短,這種情況維持了10年之久。質量控制差,價格高,使得電子鎮流器不受歡迎。幸運的是,最近技術大有改觀,有的甚至能像電磁鎮流器一樣使用10年之久。
電子鎮流器優點是節電,體積小,質量輕,冷卻,無頻閃,適合各類燈管。當你在與商家討價還價時,一定要看清Ballast Factor係數,至少要達到0.95,太低的係數會導致發光效率低。
我以前總是以為電磁鎮流器將多餘的電流分流通過一片捲曲的馬口鐵,讓其發熱,消耗電流。電子鎮流器則將多餘的電流抑制,只允許燈管需要的電流通過,因此節約。想到這裏,我覺得,電磁鎮流器更像是一個帶有分支的膠管,控制主幹的水流,讓多餘的水流從分支流走。電子鎮流器沒有分流功能,但有閥門功能,可以關閉調整,所以更節約,這使得它們更加高效。事實並不是這樣的,電子鎮流器將多餘的電能轉化為輻射,以別的形式減少了發熱,而並非更有效率。因為不是專門研究電磁和物理,我相信 Sanjay的說法。.
那麼到底是用電磁的還是用電子的呢?盡量選用可以遠程連接的鎮流器。鎮流器放在燈架內會增加熱量,同時還會受到潮濕氣體的腐蝕。安裝時,選擇燈罩外的空間或釘在支架上最好。
有些比較貴的鎮流器有程序啟動功能,能夠減少啟動過程中對燈絲的損害。一般水族燈一天只開關一次,因此我不知道這種鎮流器到底能有多大用處。如果這種鎮流器比較貴,我寧願把錢省下。
電子鎮流器的另一個功能是允許降低燈管亮度。有些魚友喜歡創造浪漫的情調,降低亮度正好是他們的需要,而我則不能接受像燭光一樣亮度的光,所以不會使用。
當討論熒光燈照明時,閃爍係數總能引起大家的興趣。有些人,不包括我自己,能看出電磁鎮流器驅動的燈管的閃爍。60赫茲,對於大多數人來說已經夠快,以至於不被察覺了。畢竟,電影播放中,圖片的切換每秒只有24張。有些人在熒光燈下讀書會感到頭疼。電子鎮流器是上帝賜予這些人的福音。它們一般在20,000赫茲或更高的狀態下運行。
下面我要對金鹵燈鎮流器說幾句。與熒光燈工作原理相比,金鹵燈鎮流器沒有什麼不同。關於金鹵燈鎮流器的信息要比 PC燈鎮流器的還多一些。最基本的不同在於燈泡底座設計。單端金鹵燈泡底座有像螺絲一樣的扣紋,與普通燈泡相同。雙端金鹵燈泡兩端有接觸點,更像熒光燈。另一個很大的區別是啟動方式。有脈衝啟動和電弧啟動兩種方式,後者使用特殊的電極直接激發電弧。
金鹵燈的鎮流器體積比熒光燈的更大,而且工作起來更熱。
對於喜歡DIY的一族,首先確定喜歡什麼燈,確定要購買燈泡的規格。如果已經明確,可以根據以下信息選擇鎮流器:
燈管一共多少瓦數,在這個瓦數下要運行多少根燈管 ?
燈管是什麼型號,或燈泡是單端還是雙端?
鎮流器需要多少伏電壓,一般為 120伏,最好買個通用的。
需要什麼啟動方式,瞬時、快速、電弧還是脈衝等?
鎮流器工作係數,( Ballast factor)一般至少0.95,如果要進行過載設置還要更高些。
是成品還是散裝的?
外殼是否需要機械通風設置 ?
能夠遠程使用,最遠距離是多少?
如果你準備以後更換燈具,是否具有兼容性 ?
保質期多長時間,尤其是電子鎮流器,最短應該為 2年。
是否提供熱保護功能,這是很重要的。
大型水族箱要考慮鎮流器本身的耗電量,這可是不小的開支。
噪聲係數,從 A到D, D是噪聲最大的。A-C對於一般的水族箱沒問題,A-B甚至可以用在卧室的水族箱內。
閃爍,如果你對此很敏感,最好直接選用電子鎮流器。
關於鎮流器還有一個很大的問題,它會對家庭電視信號和無線電信號產生影響。 PC燈的鎮流器會使無線電信號受到干擾,好像有人在電台里吃爆米花。降低電磁輻射頻率的部件正在研發中,所以問題會解決的。
11、PC 燈
6年前,大家都在討論PC燈,至少我認為應該有一盞。現在我的思維已不再那麼容易被左右了。我有一個舊的29加侖缸,現在已經變成了一個海馬缸。 原來的VHO燈管和鎮流器都要到壽命了,正是更換PC燈的好時候。既然缸內沒有五爪貝和硬骨珊瑚,我打算嘗試一下兩根55瓦的PC,一根是色溫6500K的全光譜燈,一根是光化燈。
我發現標註6.5K色溫的PC燈比同樣色溫的VHO看起來要黃。PC的光化燈管很白,但也不是期望的那樣。T-12光化燈光剛上市時,我就曾購買過一根。
曾聽說PC燈很熱,但沒想到會這麼熱,兩個月來,燈頭附近和燈罩的其它部分不斷損壞。 更換了新的,還是同樣結果。我向魚店抱怨,他們給我更換了新的,至少新燈泡上有商標和生產商家。他們還告訴我,最好試試10000k色溫的燈管,不要考慮光化燈管了。更換的新燈確實沒有被燒壞,而且更白了,但亮度比第一個低。我開始懷疑,為什麼我的燈要這麼多是非。
一個不好的第一印象會讓人很久難以忘懷。儘管現在我用的 PC燈比原來的好很多,但陰影仍揮之不去。我還在琢磨,他們何時能真正推出光化燈管。
無論怎樣,PC燈適合水族嗎?當然,比起普通熒光燈,T-12,它的確是一種進步。就像原來貼出的照片一樣,它確實比VHO要亮一些,不過只是一點點。在我看來,它們只適合T-12無法施展的小缸,以及一些不常見形狀的魚缸。如果你要求光照質量,它們絕不是金鹵燈的對手。現在科技的進步使很多燈的組合能夠達到高色溫和高輸出。正像我說的,我對T-5進行過大量的研究,我認為T-5將在大多數領域慢慢取代PC燈。
在遭到 PC支持者槍殺攻擊前還是換個話題。PC燈本身並沒有錯。只是我認為對於超過30加侖的水族箱不是首選,但也有很多魚友在大型水族箱上使用PC效果非常好 。
12、LED 燈
當你談到月光,肯定不能迴避 LED。LED光源無處不在,鬧鐘、煙霧探測器、汽車儀錶盤背光、轉向燈、以及手電筒中都有LED的身影。LED是英文發光二極管(Light Emitting Diode)的縮寫。在硅二極管中加入各種聞所未聞的金屬,當電流通過時,它們會發出光亮。這些物質被安置在固定的反射器(die cup)內,用環氧樹脂封閉。它們哪裡出眾呢?體積小,耗電量低,運行時冷卻,使用壽命長,造型能力強,能將大約80%的電能轉化成光能。它的發光效率讓其它光源顏面掃地。如果你需要一個小型而有效地照明光源,它們是最佳選擇。在水族照明領域,它是夜光的最佳選擇。
月光照明是個古怪的話題。我聽說一些對珊瑚繁殖感興趣的人對月光有要求。我認為真的沒有理由看到珊瑚在水族箱內大量排卵,蛋分的過分使用得即使受精的珊瑚卵也無處藏身。無論怎樣,LED都幫助了他們提供了如月光般的照明。有時我認為我們在複製自然環境的時候有些過頭了。
在LED進入水族領域前,人們尋求用低瓦數的白熾燈模擬月光,或者小型光化PC,甚至沒有光化功能的熒光燈。除了白熾燈外,其它光源都不能模擬月光的點光源效果,而LED恰恰是這方面的高手。起初使用1個LED燈泡,後來引入了定時器和3個LED燈泡,這樣通過定時器可以控制模擬月光在夜晚的各個不同階段。一些超級有錢的發燒友甚至將月光燈連接在電腦上,用相應的月光數據控制LED燈光,模擬真實月光。人們對自然地追崇真實到了瘋狂的境地。說實話,我真的沒有聽說過模擬月光可以讓珊瑚產卵的實例,但我相信在某處一定有某人成功過。 即使在滿月時,月光也只有0.2勒克斯,因此沒有必要用那麼多的燈泡去模擬。LED燈泡能符合這種要求。
LED最初在上世紀60年代出現,是砷化鎵磷酸鹽二極管。這種化學物質的組合當電流通過時會發出漂亮的紅光。因為亮度不是很高,所以需要聚焦。此後,二極 管就被封裝在固定的迷你反射器(die cup)內了。為了增加聚焦效果,封閉用的環氧樹脂製成鏡頭形。這種方法將原來微弱的光聚集在一起,形成光束,提高了光源的可用性。起初是用在計算器屏幕 照明、手錶照明燈,由於控制光束角度,亮度還不是問題。現在的二極管都經過了改進,如氮化鎵二極管,能發出紅色以外的很多顏色的光,在相同瓦數條件下,明 亮度有明顯提高。
這些新化合物的引入,使 LED可以發出各種顏色的光。有紅色,綠色,黃色,和藍色。你應該注意到我沒有提到白色,確實是這樣。真正的白色發光二極管還沒有,如果需要白色的LED 光,解決方案之一是在環氧樹脂內同時封閉紅、綠、藍色二極管,好像計算機顯示器的顯色方式。造價昂貴,也需要消耗更多的電能。第二種解決方案是用能發射紫 外線的二極管,在環氧樹脂上塗發光磷。這種LED實際上是個超小型的熒光燈,能夠產生白光。另一個重要的進步是輸出。最初LED在極其微弱的電流下運行, 電流稍微增加,就會燒毀。新的稀土二極管能承受更大的電流,有些能承受0.5毫安的電流。增加電流后比原來的LED燈亮得多,而且光束的寬度有所增強。因 為要獲得亮度,原始的LED燈光束非常集中。好像第一代液晶顯示器,從正面看非常亮,從側面一定角度看幾乎沒有光亮。現在市場上銷售的LED燈環氧樹脂實 際上是將光線分散開,以照亮更大範圍。
其它新光源
1、冷陰極燈 (Cold cathode lamps)
什麼是冷陰極燈?說得簡單些,它們就是熒光燈。在標準的熒光燈中,點亮燈管,電壓會持續使燈絲即電極發熱。這當然耗費能量,而且會縮短燈絲壽命。冷陰極 (Cold cathodes)並不使燈絲髮熱,而是通過高壓直接在燈管內產生電弧。實際上,這種燈一直使用直流電。標準的熒光燈也在直流電下運行,但電壓的浮動會對 燈絲有巨大損害。在冷陰極燈中,12伏電壓已經足夠高了,而且不再受電壓浮動的巨大幹擾。目前,這種燈還只能在低壓配置中工作。主要用途是顯示器燈光,在 水族中只有替代LED進行月光照明了。
相對於標準熒光燈,它的特點是發光效率更高,壽命是雙倍,容易控制在較暗光線下,熱量低。 因為一根燈管要比一個LED燈泡亮度高得多,所以不必需要LED那麼多的數量。但它們不是點光源,因此作為月光燈是有天然缺陷的。因為不能像熒光燈一樣用 鎮流器驅動,因此,燈管以外的費用比價高。只能用它們較長的使用壽命彌補了。
2、無極放光燈( Electrodless Discharge Lamp, EDL)。
這是一種特殊的金鹵燈。一些古怪的科學家已經使用很長時間了。今天,尤其是在歐洲,已經有很多人使用了。作為替代,它不是用直流電驅動,而是用電 波,微波點亮燈泡。因為沒有燈絲,所以也就無所謂燈絲燒毀的現象。現在該產品正在研製過程中,而且其燈管有可能被附近的的任何無線電設備損壞。最大的優勢 在於,因為沒有電極,所以壽命無限。今後幾年中,大家會接觸越來越多的。
3、組合光源
因為熒光燈和金鹵燈的光斑有差異,很多年來,魚友們將它們組合使用。早些時候,金鹵燈的色溫沒有超過 4000-7000K。幾乎所有的金鹵燈都與T-12光化燈管組合。不久,金鹵燈的色溫超過了T-12燈管,雖然仍有人使用T-12,但輸出不必那麼強 了。這是否意味着我們只需要高色溫的金鹵燈,而不需要熒光燈呢?至少我認為這是個錯誤。如果使用20000K色溫的超藍金鹵燈,我會使用色溫 5000-6000K的熒光燈補充其忽略的光譜。
使用組合光源的另一個好處是水族箱內光線覆蓋更均勻。如果你有能力,最好使用組合光源。我喜歡用金鹵燈輸出太陽光似的白光,它們的穿透力可以直擊水族箱底 部。我還喜歡用T-12 03光化燈管,提供相對長波的光譜。如果你要開新缸,一開始就想使用T-5+金鹵燈的配置。你可以在金鹵燈架內加4根T-5,同樣的空間,你只能加2根 T-12。而且你可以選擇不同色溫的T-5,為水族箱製造更為均衡的光線。這一點對於任何水族箱都很重要。
適合水族的光源標準
接下來,我要說一說不同的水族箱對燈光要求的不同了。你需要有個總體想法。第一,是否有必要單獨設置電路。如果使用普通電路,存在着家電工作時的過載現象,停電可不是鬧着玩的。第二,用電量。
現在讓我們花幾秒鐘時間探尋需要什麼樣的燈光: