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对于灯及灯光的专业科普小知识

发布时间: 2018-09-07 16:03   939 次浏览

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 indexCRI)来表示。 

色温 - oK 

不同的光线有不同的色温,以******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1000014000 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0100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: 

自然光为非常的光线可免费使用,但缺点是非常难以控制!太阳光为鱼类和植物***熟悉的光源,且是***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******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93oC200 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%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******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***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******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***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******是每六个月换一次,或是至少每年换一次。