水族照明灯管详解

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（degrees Kelvin; 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（color rendering），则可由演色性指数（color rendering index，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5500-6500 oK左右，发出蓝白光的灯泡约在10000～14000 oK左右，若为发出蓝光的灯泡则约在20000 oK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（sodium vapor lamps）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（200 oF）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100 CRI，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（Conventional ballast），与电子式（Electronic ballast）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120 Hz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30 KHz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（High Output）与VHO（Very High Output）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（full spectrum）、日光灯（daylight）、植物生长灯（plant growth）、化学性灯（actinic）、三色磷光灯（tri-phosphor）、特殊用途（special purpose）、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（plant growth light）：

　　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-Lux Wide spectrum广谱灯，而奇异公司称之为Gro-N-Sho Wide Spectrum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Full Spectrum

　　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Chroma 50，菲利普公司的Colortone 50，和Sylvania的Designer
5000K。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Vita Lite 75型灯管，奇异公司有生产Chroma 75型灯管，菲利普则有生产Colortone
75型灯管。这些灯管的售价和普遍度则有相当的差距。Vita Lites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T12 tri-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5000 oK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。

　　Special Purpose：

　　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（Freshwater and Marine Aquarium Magazine）中，至少就有五种不同的水族专用萤光灯的广告。这些都是Actinic
Day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fluorescent incandescent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（high output）。而VHO，就是超高输出（very high output）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 （HIGH INTENSITY DISCHARGE）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（Mercury vapor），钠蒸气灯（Sodium vapor），和金属卤素灯（Metal Halide）。

　　水银蒸气灯Mercury vapor

　　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Sodium vapour lamps

　　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Sun
Agro所发出的光谱较宽常被用于河口植物的照明。

　　金属卤素灯Metal Halide

　　如卤素蒸气灯一般，金属卤素灯也有两种型式标准型HQ与色彩修正型HQI。标准型发出的光线为大量的黄光、一些蓝光和少数的红光的组成。而色彩修正型HQI，可发出很均匀且类似阳光的光谱，是目前人造光源中最近似日光的灯具。和卤素蒸气灯不同的是，金属卤素灯对水族缸来说（尤其是海水养殖）非常的有用，大部分的厂商皆有制造250瓦、400瓦和1000瓦的灯泡；但Osram也制造70瓦和150瓦的灯泡，70瓦灯泡只有2~3英吋大但其色温只有3000oK。近几年来，除Osram外，许多厂牌也为水族市场开发出不同瓦数及色温的灯管，供水族爱好者使用。这些灯泡的平均寿命为6000小时至10000小时之间。

　　要在如此众多型式的灯之中，要选择出你所需要的灯并非很容易，最主要的考虑要件为：需要光照的生物的种类，及您的经济预算的付荷，另一考虑要点则是水缸的大小。但所谓的大小并不是指缸子的平面面积，而是缸子的深度。当缸子的深度大于45公分时，通常就要增加光照量。

　　萤光灯是水缸光照系统中最经济的一种选择，虽然起头的安装费用很高，但由于它们很省电，所以很受欢迎。如果只是用来作为鱼只的照明用，使用普通萤光灯管照系统是可得到不错的效果，但萤光灯管输出功率比起其它的光照系统低，并不足以应付饲养需要高光量的生物（如珊瑚）的需求。新型的萤光灯管内部含有保险丝且也可以旋入白热光的灯座（一般称为省电灯泡），市面上可找到从色温2700oK至5000oK的灯管。

　　某些小型的卤素灯可作为萤光灯的代替品，由于卤素灯会放出一些红光，可帮助光谱的平衡，看起来灯光也比较柔和。理论上来说，将300瓦或500瓦的卤素灯放置离水面一英呎之上，既可提供足够的光照但又不会把鱼热死。可是500瓦的灯需要很多的电力，相较之下一个175瓦的金属卤素灯可提供相同的光照强度但所需的电力却少了许多。

　　海洋无脊椎动物与一些淡水植物需要非常大量的光照，对于这些生物而言HID灯将会是最适用的光源，如要利用萤光灯来提供足够的光照是不大可能的，既使可能，您花在灯管和稳定器的钱将会非常的高，到不如安装一个HID灯，这样将会比较经济。HID灯的费用非常的高，而且瓦数越高的灯费用也就越高，通常在照明店内灯光设备的售价会较水族器材店内的售价稍为合理一些。

　　虽然对大部分的人来说，萤光灯就售价与效果来说是较合理的光照系统。就如很多东西一般，光照系统也是一分钱一分货。您可以废物利用将灯具升级，也可以用邮购的方式购买的HID光照系统，来节省你的开销。

　　如何计算你现有灯具的光照强度是否足够呢？其中的一个简略的基本原则是：光照度大约每一加伦（约3.8公升）4瓦，或介于每加伦1.5瓦至6瓦之间。大至上而言，萤光灯适用于较浅的缸子（<20 cm），卤素灯则用于较深的缸子。使用水银灯时则要小心选则适合的光谱。在使用灯光时，最基本的原则就是利用最少的花费，达到最适当的强度与光谱，以维持缸中需要光照的动物成长。基本上来说，在相同的高光照量下，使用HID灯具是较好的选择。因此选则何种灯具应视个人所需而定。如果您是饲养海水无脊椎生物，则HQI会帮您降低换灯具购买的数目与更换的频率。如果你只是为了一般水族照明用，则萤光灯会比是较好的选择。

                                                南方渔网编辑：陈如燕