水族灯光基础知识（第四部分）[转帖]

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好吧，我们现在来谈谈光波。




之前的文章中，我好像有把光描述成粒子状态。用这种方式比较容易说明光的性质，而且确实，光具有粒子的特性。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，水族灯光的光线就像散弹枪一样，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。



当我们开始反射这些光线时，光线所表现的特性我们称之为“惠更斯原理”。为了把问题简单化，我们可以设想，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作用。

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手电筒使用的是抛物线反光板，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柱。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，当手电筒原理墙面，光斑面积扩大了，而亮度降低。

回来再说最普通的荧光灯反光板。由于灯光是圆柱形的，向所有方向发光，所以它并不是什么好的反射装置。因为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，我们也照亮了地板和墙壁。更糟糕的是，依据惠更斯定律，又有很多光波相互抵消了。

在上一次我曾说过，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。

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如果我们有一个水族箱，120加仑，4英尺*2英尺*2英尺最多可以防止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。如果我们改用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，我知道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。这里我们使用的是瓦特的概念，其实等同于流明的概念。



是的，各位论坛潜水者，你们已经掌握的T5强于T12的秘密。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：“那灯管尺寸更细的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型可以加固和缩短灯管。在减少破损的同时给反光板设计带来的困惑。

明天我们讨论金卤灯。

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金卤灯时间到了。

大家可能在想我是否忽略了金卤灯？你们错了，在RC和网上的其它论坛、社区，到处都是讨论金卤灯的话题。一部分原因是水族设备制造商中生产金卤灯的远比生产荧光灯的多，而且除了T-5荧光灯外的其它荧光灯都已被鱼友视为老古董了。


金卤灯常被比作超白灯。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。实际上，等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。高压时启动一切的钥匙。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。当金卤灯刚刚开启时，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。这是因为高热的灯泡内充满了金属卤化物的蒸汽，此时通过高压，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。

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金卤灯比任何荧光灯都更接近电光源。无论是安装还是发光方式。由于是电光源，反光板设计就非常简单了。你可以使用单端灯泡，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。

使用金卤灯有效的照明一个平面是没有问题的。它们是非常好的电光源。对于金卤灯，我们要做的是分散开强烈的光，而不是将光聚集在一个焦点。如果刚才的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，你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那样。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。

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正像我在之前文章中提到的，金卤灯有两种，单端（大头）的和双端的（或者说HQI）。就像T12与T5的却别，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段，贴近灯丝处。金卤灯则可能发生在整个灯泡内。就像转印技术原理，这回阻止光的输出效果，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。应为水蒸气在高温环境下会分解成氢和氧。这使得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。

好吧，今天就说这么多。下一讲总结一下。

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有些人应为没有完全理解金卤灯正在抓狂吧？？用锡箔把屋顶、地板和墙壁都包起来你就能理解了。要注意，这不能说明光干涉问题。

今天下午我花了一些时间思考，认为应该再说些什么才能结束金卤灯的讨论。之后，我们在探讨我个人关于水族照明的一点小小的经验。

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热，打得越1250°K到1790°F。我们说这里真的很热，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让你收到灼伤，所以一定要小心。 A special little note here to HQI users 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。

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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。金卤灯虽然灯管也发热，但灯泡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样光合作用需要的光。

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接下来，我要说一说不同的水族箱对灯光要求的不同了。我经常将我的生物在70-150加仑的水族箱之间移动，这是非常适合新手饲养的水族箱体积。我也知道有些新手不愿无所事事，可能会以250加仑或更大的水族箱起步。这个尺寸的水族箱在设置照明前，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，电表可能要飞快的旋转了。你想研究一下所选灯光的类型和品牌吗？这里像Sanjay在金卤灯方面的比较会有所帮助。上面精心的考虑会在短时间内得到回报。

对于其他朋友，甚至是nano的拥有着，我们在下一次讨论相关的照明问题。





我曾受到一个消息，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。

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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。



Sanjay在研究测量光输出领域也是存在竞争的。Dana Riddle就是这方面的一个高手，撰写了很多文章。我在Dana的文章中收集荧光灯和金卤灯数据的比较。我们能找到原始的文本，这里有一篇文章：found here. 对不起使用了二手资料。

这些密密麻麻的曲线图需要一点解释。其中有三种，一种是VHO，一种是PC，另一种是金卤灯。反映了每种光在无反射板的情况下照射到水族箱底部的光斑。


VHO的光斑在大家意料之中，光线均匀，光线中间强，向两边逐渐减弱。