水草缸的燈光計(jì)算

水草缸的LED燈光計(jì)算題按：剛開始玩草缸的新手，問的最多的就是選什么燈？要多少瓦？草缸的燈具主要有4種：熒光燈、金鹵燈、節(jié)能燈、LED燈等，由于技術(shù)的進(jìn)步,LED燈越來越體現(xiàn)處出較大優(yōu)勢(shì)，受到草友的喜愛，本文主要討論草缸的光照需求和計(jì)算，以及LED燈和其它燈具的比較，最后列出各種尺寸草缸的燈具推薦。1、 水草的光照需求：植物生長三要素：陽光、空氣和水，這里單講光對(duì)植物生長的作用。俗話說萬物生長靠太陽，太陽光是從紫外線、可見光到紅外線的連續(xù)光譜，正午垂直光照強(qiáng)度約20000lx~100000lx。光照強(qiáng)度（簡稱照度）單位lx（勒克斯、lux）,1支標(biāo)準(zhǔn)燭光的所有光線的總光通量是1Lm（流明），當(dāng)1Lm的所有光線平均照射在1m2的面積上，此時(shí)照度為1lx，即1lx=1Lm/1m2。色溫是指人對(duì)光的視覺感受或印象，其單位是k，太陽光約6500K。k值越高，光色越白，偏藍(lán)色或紫色，會(huì)讓人有冰冷、清涼的視覺感受，俗稱冷色光；而光的k質(zhì)越低，表現(xiàn)出來的光會(huì)偏黃色和紅色，暖色系的光會(huì)給人溫暖的感覺，俗稱暖色光。色溫是個(gè)人為量，對(duì)于植物吸收不起任何作用，但對(duì)人的感官起到調(diào)節(jié)作用。大自然空氣中的植物需要的光照強(qiáng)度約為：100lx-6000lx。光合作用與光強(qiáng)度關(guān)系圖：ACO2放出暗應(yīng)b光強(qiáng)庭 1ACO2放出暗應(yīng)b光強(qiáng)庭 1光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)CO2吸收當(dāng)照度在光補(bǔ)償點(diǎn)A以下，植物主要進(jìn)行呼吸作用（吸收氧氣，放出二氧化碳）；當(dāng)照度超過光補(bǔ)償點(diǎn)A以后，植物主要進(jìn)行光合作用（吸收二氧化碳，放出氧氣），光合作用隨著照度增加而加強(qiáng)；當(dāng)照度超過光飽和點(diǎn)B以后，光合作用維持在高水平位置上，照度增加而光合作用不再加強(qiáng)。魚缸中的水草一般照度低于150lx就不再進(jìn)行光合作用，推測(cè)水中植物的光補(bǔ)償點(diǎn)為：150lx；光飽和點(diǎn)，紅草約為:2000IX；陽性綠草為：紅草*0.8=1600lx；陰性綠草為：紅草*0.5=1000lxo2、 光照在水中的衰減：光線在空氣中衰減很小，但在水中有折射和散射現(xiàn)象，并且水中的雜質(zhì)還會(huì)吸收光線，即使在比較清澈的魚缸中，照度也隨著水深而急劇減弱，波長不同照度減弱的程度也不同。魚缸水深30cm40cm50cm紅光照度1/31/41/5藍(lán)光照度1/21/31/43、 照度計(jì)算：舉例：魚缸120*50*50cm種紅草為主水量=12*5*4=240升光照面積=1.2*0.5=0.6m2 植物距水面40cm下面計(jì)算魚缸底部所需的光通量：1Lm=1lx*1m2紅草=2000lx面積=0.6m2光衰減=1/4水草所需光通量（水底）=2000lx*0.6m2=1200Lm燈具發(fā)出的光通量（水面）=1200Lm/1/4=4800Lm4、LED燈具功率計(jì)算：目前，稍好一點(diǎn)的LED燈芯（就是燈珠）發(fā)光效率=100Lm/w電源驅(qū)動(dòng)效率=90%燈具利用系數(shù)=90%綜合LED燈具發(fā)光效率=100*90%*90%=80Lm/w見上例：120*50*50草缸燈具功率=4800Lm/80Lm/w=60w，此缸需要60w燈具的照度。相當(dāng)于60w/0.6m2=100w/m260w/240升二0.25w/升1米2的缸只要60w就夠了？這比網(wǎng)上流傳的每升水照明功率為0.5-1w左右的說法低不少啊。這個(gè)問法本身就是錯(cuò)誤的，光源的功率對(duì)于植物生長來講沒有直接意義，其實(shí)這只是植物需要吸收的光照強(qiáng)度，燈具發(fā)出的光線并不會(huì)全部被植物吸收，有許多是被浪費(fèi)掉的，實(shí)際上，任何2種以上互補(bǔ)色就可能配出白色光，如果燈選錯(cuò)了，發(fā)出的光一點(diǎn)都不吸收，10000W也白搭，接著往下看。70~80年代，國外（荷蘭等歐洲國家）剛開始養(yǎng)草時(shí)，主要光源是熒光燈。熒光燈是汞（水銀）蒸氣通電發(fā)出紫外線，燈管上的熒光粉受紫外線激發(fā)發(fā)出可見光，主要是2種比較窄的光譜混合而成。要想養(yǎng)好草必須要4-8支的熒光燈，功率很大，有時(shí)還要各加1根紅、藍(lán)燈管才行，光效利用率很低，后來，荷蘭飛利浦開發(fā)出紅、綠、藍(lán)三基色熒光燈管（又稱日光燈管），情況才稍微有所好轉(zhuǎn)。再后來，開發(fā)出T5燈管，光效進(jìn)一步提高，但仍不如金鹵燈。5、植物吸收光譜：胡蘿卜素和葉黃素吸收波長400~520nm中心波長=430nm植物葉綠素a、b吸收波長610~720nm中心波長=630nm植物還需要少量紫外光引導(dǎo)趨光性，少量近紅外光促使開花、結(jié)果和提高果實(shí)成熟度。

光譜和植物生氏的關(guān)系相對(duì)效果光譜和植物生氏的關(guān)系相對(duì)效果市面上常見的LED：藍(lán)光LED發(fā)光波長465~485nm；藍(lán)紫光LED發(fā)光波長430nm~460nm；紅光LED發(fā)光波長610nm~630nm。白光LED燈珠，最普遍的是使用藍(lán)色燈芯（極少量使用紫色燈芯），激發(fā)黃色熒光粉，由此復(fù)合產(chǎn)生視覺上的白光效果。能量分布上，在445nm的藍(lán)色區(qū)和550nm的黃綠色區(qū)存在兩個(gè)峰值。而植物所需的610~720nm紅光，則比較缺乏。這就解釋了為什么在白光LED照射下，植物生長不佳。8-^4ODO006Q07D0-3008-^4ODO006Q07D0-300紅光可以促進(jìn)植物開花結(jié)果，藍(lán)光可以促進(jìn)植物根莖葉的生長；如果是按照LED植物生長需求來配的話，紅藍(lán)燈色（不需要黃光、綠光）比例一般在5：1~10：1之間為宜，比例為9：1的效果最佳，發(fā)出的混合光是粉紅色。U.47?iV ￡10￡11[umjR:B-9:1帽対光謐2-wU.47?iV ￡10￡11[umjR:B-9:1帽対光謐2-w戦罷l?gi:工■叭o6、LED燈芯選擇根據(jù)第5點(diǎn)，水草缸LED燈具用白色或暖白色燈珠，植物生長6/15不佳，使用紅藍(lán)光混合的粉紅色，魚和草都顯得很詭異，觀賞性不佳，因此可以在紅藍(lán)色燈珠基礎(chǔ)上配上互補(bǔ)色（綠色），例如加上綠色和暖白色調(diào)制，混合成接近白色，提高顯色性，但這部分互補(bǔ)色對(duì)植物吸收沒多大作用，燈的色溫與流明是從人的眼睛所看到的，而植物對(duì)光的光合作用是不看色溫與流明的，僅僅是為了好看，這部分能量也是必須浪費(fèi)的。1516a3V十四色相環(huán)17B1516a3V十四色相環(huán)17B色相環(huán)顯色性就是指不同光譜的光源照射在同一顏色的物體上時(shí)，所呈現(xiàn)不同顏色的特性。通常用顯色指數(shù)（Ra）來表示光源的顯色性。通常不耀眼的太陽光的顯色性最好，顯色指數(shù)Ra=100,人工照明的顯色指數(shù)Ra越接近100,顏色越白看起來越真實(shí)，水草燈顯色指數(shù)Ra>85才算合格。拋開外觀因素，水草燈具選擇紅、藍(lán)、綠、白混合燈珠的植物吸收效率最高，目前市場上有此類成品燈售賣，但白光成分明顯超出需要，因?yàn)閱蝹€(gè)燈珠的光通量白色最大，看起來更亮，廠家為了追求光通量，所以使用較多的白色燈珠，顯色性較好，僅僅是商業(yè)策略而已。全白燈珠的成品燈具看起來更白更亮，但植物吸收的效果要差不少，紅草基本不紅。幾種較好的配色方案：a、 在白光加入紅光和紫外光（左上角較暗2顆是UVA和UVB燈芯），因?yàn)榘坠鉄糁橐呀?jīng)含有藍(lán)色光，因此這種配色含有紫外+藍(lán)光+紅光，光色為不明顯的淡粉紅色，光譜利用率高，但綠草綠得不純粹，隱約發(fā)黃綠色，多用于室內(nèi)植物大棚。b、 在a方案基礎(chǔ)上再加入綠光（較暗2顆是UVA和UVB燈芯），這種配色含有紫外+藍(lán)光+紅光+綠光，俗稱全光譜植物燈，光色接近純白色，色溫約7000k，顯色指數(shù)Ra90左右，已經(jīng)很理想

了。c、 在b方案上升級(jí)的可調(diào)方案。將白光區(qū)（其中較暗的2列是UVA和UVB燈芯）和紅光區(qū)（其中含有幾種波長的紅色燈芯+紅外燈芯+藍(lán)光+綠光）分開，因此這種配色含有紫外+藍(lán)光+綠光+紅光+紅外，接近于太陽的全光譜。白光區(qū)光色是純白色，紅光區(qū)光色為接近白色的淡粉紅色，可以單獨(dú)接入調(diào)光電源中，調(diào)節(jié)紅光的比例，可以調(diào)節(jié)色溫，養(yǎng)紅草或養(yǎng)金魚時(shí)，紅光區(qū)可以開到最大。7、 LED燈具選擇LED燈具選擇首先一個(gè)要考慮的問題是選擇筒燈還是條燈？其實(shí)就是大功率芯片和小功率芯片的選擇。小功率芯片（單顆0.25w~1w）的發(fā)光效率較高，一般做條燈或燈盤，被動(dòng)散熱就夠了，發(fā)光芯片能達(dá)到100Lm/w（燈具綜合發(fā)光有效率約80Lm/w）,缺點(diǎn)是光強(qiáng)均勻分散，照深不夠，0.5米深以上的魚缸就不適宜了，另外，條燈或燈盤大都架在缸上，如果鋪的面積較大，會(huì)影響除藻、修剪等操作。大功率燈芯一般采用COB封裝，芯片效率能達(dá)到80Lm/w（燈具綜合發(fā)光有效率約60Lm/w）,單片功率20w~100w,—般做成筒燈，要散熱風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻，有一些噪音，筒燈的優(yōu)點(diǎn)是光照集中，穿透力強(qiáng)，養(yǎng)草效果好，但分布不均勻，有可能有暗區(qū)，90cm以上的魚缸上要布置2-3盞，采用燈架掛式安裝，價(jià)格比較貴。中功率芯片（單顆1w~3w）介于二者之間，DIY較多采用這種芯片，主要做成燈盤樣式。還是以120*50*50cm紅草缸為例，如果根據(jù)上面計(jì)算，選擇紅藍(lán)燈珠加少量綠色、暖白色燈珠搭配，有效光譜的利用率約0.8,需要的燈功率=60w/0.8=75w；如選擇紅藍(lán)白燈珠的成品燈具，利用率約0.7~0.6,功率二60w/0.7-0.6=85w-100w；如選擇全白燈珠的成品燈具，利用率約0.4,功率=60w/0.4=150w，接近網(wǎng)上流傳的每升水照明功率為0.8-1w左右的才能養(yǎng)好草的傳說。實(shí)際上光照強(qiáng)度還要結(jié)合光照時(shí)間考慮，筆者自己的120*50*50草缸，配了2支30w的紅藍(lán)綠白燈珠的成品燈條（白光和藍(lán)光較多，紅光較少）加上1支30w的全白燈珠的成品燈條，合計(jì)90w，約0.4w/升，每天紅藍(lán)燈開6小時(shí)、全白燈早開1小時(shí)、晚關(guān)1小時(shí)、共8小時(shí)，開缸20多天，沒有進(jìn)行過修剪和除藻，植物狀態(tài)

很好，紅宮廷、紫丁香、血心蘭發(fā)色較好，長得高的枝頭已瘋狂吐泡，連莫斯上都聚滿了水泡，長得矮的葉子背面都有針眼水泡，但是石頭上和魚缸壁沒有爆藻，說明光照強(qiáng)度較好，已接近植物的光飽和點(diǎn)。

8、 LED光源與其他光源比較各種燈具在草缸應(yīng)用的功率比較，這是綜合考慮電源驅(qū)動(dòng)效率光源發(fā)光效率、燈具利用系數(shù)、光譜利用率的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，LED燈所需的功率最小，是金鹵燈的1/2。LED金鹵燈T5T8PL12465在圈子里流傳的“養(yǎng)草要金鹵燈、LED燈養(yǎng)不好”的說法沒有科學(xué)依據(jù)，主要是資深玩家的草缸都比較大，LED燈的光線不集中，穿深不夠，有些草不容易出狀態(tài)。由于技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在的LED芯片可以集成封裝，單片功率可以做到150w，做成筒燈，加上透鏡，燈具利用系數(shù)比金鹵燈高，水中最大照深可以超過1米，而且植物L(fēng)ED芯片的光譜專門為植物生長配制，光譜利用率也比金鹵燈高多了。至于熒光燈、節(jié)能燈，與LED燈相比，體積大、耗電多、效果差、壽命短、后期更換成本大，已接近于淘汰，主要是廠家在一些成品缸里面配套使用，因?yàn)槌醮瓮度氡容^少。綜上所述，LED燈是目前草缸的最佳選擇，只要不買太次的水草燈就行了，性價(jià)比高的水草燈才&10元/w。但是高端品牌的LED燈貴得嚇?biāo)廊?20-50元/w),隨著時(shí)間推移，由于后加入廠商的競爭，價(jià)格會(huì)逐步降到合理的區(qū)間。9、 各種尺寸的草缸燈具推薦魚缸尺寸條燈功率(w)筒燈功率(w)紅草/金魚綠草/水晶蝦紅草/金魚綠草/水晶蝦30*30*301512一一40*40*402015302060*40*402520503090*40*40403030*220*290*45*45504050*230*2120*50*50907050*330*3150*60*5012510070*350*3180*60*60一一100*370*3表中推薦功率的光照強(qiáng)度約為植物光飽和點(diǎn)的90%，如果功率低了水草生長慢，高了容易爆藻，可以根據(jù)自己需要增減。如果只是裸缸不種草，只需20~30%功率的白光LED燈就可以了。采用表中功率的LED燈具已經(jīng)屬于強(qiáng)光照了，二氧化碳和肥料都要是推薦量的2倍，要勤修剪，而且容易爆藻，新手比較難以駕馭，實(shí)際上可以取表中功率的70~80%，二氧化碳和肥料采用推薦量的1.5倍，水草狀態(tài)較好，也比較容易打理。即使功率只有推薦表中的30%，肥料采用推薦量的0.5倍，不加二氧化碳，植物仍能緩慢生長。10、 寫在最后草缸是一個(gè)綜合系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)人常說養(yǎng)魚先養(yǎng)水，養(yǎng)水包括不限于調(diào)節(jié)維持溫度、酸堿度、軟硬度、營養(yǎng)度、照明度在合理區(qū)間，進(jìn)行有害物的去除和有益菌的培養(yǎng)，還要定期換水，維持水質(zhì)穩(wěn)定，沒有養(yǎng)水就想養(yǎng)好魚和草，都是扯淡。只有在養(yǎng)好水的基礎(chǔ)上，魚、蝦、草的比例要適當(dāng)，這時(shí)來選擇燈具才有意義，燈具每天要定時(shí)開關(guān)。光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、肥料這三者要同比例協(xié)調(diào)增減。如果水草養(yǎng)不好，不要先懷疑燈的原因，要首先找找水質(zhì)的因素，多問問老手，一項(xiàng)一項(xiàng)排查，當(dāng)全部因素排除完畢，魚蝦都正常（魚蝦不需要多少光照），只是水草長不好、長不紅，才考慮加燈或換燈，因?yàn)闊艟呋旧鲜且淮涡酝顿Y，搞錯(cuò)了就會(huì)形成浪費(fèi)。其實(shí)文中有許多數(shù)據(jù)并不專業(yè)和準(zhǔn)確，但思路并沒有大的偏差，不影響水族愛好者去參考、實(shí)踐。比如，光通量（瞳孔流明）是根據(jù)人眼對(duì)光的響應(yīng)而來的，并不是完全自然的參數(shù)，是人為量，對(duì)于動(dòng)物或植物可能就不一樣的，同樣的輻射強(qiáng)度，不同光譜的光通量是不同的，但同樣光譜的光線越強(qiáng)，光通量肯定越大。用照度儀檢測(cè)，同樣功率的紫光LED的流明數(shù)只有綠光LED的1/10，因此僅僅依據(jù)照度儀讀數(shù)