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观赏鱼缸及海鲜鱼池照明基础知识(一)



观赏鱼缸及海鲜鱼池照明基础知识-

翻译整理: Aquayee 
开篇语

饲养海水生物最大的投资恐怕就是照明了。 RC(reefcentral)上有很多关于照明的辩论。为什么要搞一个比太阳光还亮的光源呢?现在我们就来深入的了解一下光线吧。

光的测量方法,色温概念

首先来说说各种光学术语吧,这对理解下面的文章有很大的帮助。

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。

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。


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。

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。

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)

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。

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。


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。


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%。

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