水草缸的灯光计算

水草缸的LED灯光计算题按：刚开始玩草缸的新手，问的最多的就是选什么灯？要多少瓦？草缸的灯具主要有4种：荧光灯、金卤灯、节能灯、LED灯等，由于技术的进步,LED灯越来越体现处出较大优势，受到草友的喜爱，本文主要讨论草缸的光照需求和计算，以及LED灯和其它灯具的比较，最后列出各种尺寸草缸的灯具推荐。1、 水草的光照需求：植物生长三要素：阳光、空气和水，这里单讲光对植物生长的作用。俗话说万物生长靠太阳，太阳光是从紫外线、可见光到红外线的连续光谱，正午垂直光照强度约20000lx~100000lx。光照强度（简称照度）单位lx（勒克斯、lux）,1支标准烛光的所有光线的总光通量是1Lm（流明），当1Lm的所有光线平均照射在1m2的面积上，此时照度为1lx，即1lx=1Lm/1m2。色温是指人对光的视觉感受或印象，其单位是k，太阳光约6500K。k值越高，光色越白，偏蓝色或紫色，会让人有冰冷、清凉的视觉感受，俗称冷色光；而光的k质越低，表现出来的光会偏黄色和红色，暖色系的光会给人温暖的感觉，俗称暖色光。色温是个人为量，对于植物吸收不起任何作用，但对人的感官起到调节作用。大自然空气中的植物需要的光照强度约为：100lx-6000lx。光合作用与光强度关系图：ACO2放出暗应b光强庭 1ACO2放出暗应b光强庭 1光补偿点光饱和点CO2吸收当照度在光补偿点A以下，植物主要进行呼吸作用（吸收氧气，放出二氧化碳）；当照度超过光补偿点A以后，植物主要进行光合作用（吸收二氧化碳，放出氧气），光合作用随着照度增加而加强；当照度超过光饱和点B以后，光合作用维持在高水平位置上，照度增加而光合作用不再加强。鱼缸中的水草一般照度低于150lx就不再进行光合作用，推测水中植物的光补偿点为：150lx；光饱和点，红草约为:2000IX；阳性绿草为：红草*0.8=1600lx；阴性绿草为：红草*0.5=1000lxo2、 光照在水中的衰减：光线在空气中衰减很小，但在水中有折射和散射现象，并且水中的杂质还会吸收光线，即使在比较清澈的鱼缸中，照度也随着水深而急剧减弱，波长不同照度减弱的程度也不同。鱼缸水深30cm40cm50cm红光照度1/31/41/5蓝光照度1/21/31/43、 照度计算：举例：鱼缸120*50*50cm种红草为主水量=12*5*4=240升光照面积=1.2*0.5=0.6m2 植物距水面40cm下面计算鱼缸底部所需的光通量：1Lm=1lx*1m2红草=2000lx面积=0.6m2光衰减=1/4水草所需光通量（水底）=2000lx*0.6m2=1200Lm灯具发出的光通量（水面）=1200Lm/1/4=4800Lm4、LED灯具功率计算：目前，稍好一点的LED灯芯（就是灯珠）发光效率=100Lm/w电源驱动效率=90%灯具利用系数=90%综合LED灯具发光效率=100*90%*90%=80Lm/w见上例：120*50*50草缸灯具功率=4800Lm/80Lm/w=60w，此缸需要60w灯具的照度。相当于60w/0.6m2=100w/m260w/240升二0.25w/升1米2的缸只要60w就够了？这比网上流传的每升水照明功率为0.5-1w左右的说法低不少啊。这个问法本身就是错误的，光源的功率对于植物生长来讲没有直接意义，其实这只是植物需要吸收的光照强度，灯具发出的光线并不会全部被植物吸收，有许多是被浪费掉的，实际上，任何2种以上互补色就可能配出白色光，如果灯选错了，发出的光一点都不吸收，10000W也白搭，接着往下看。70~80年代，国外（荷兰等欧洲国家）刚开始养草时，主要光源是荧光灯。荧光灯是汞（水银）蒸气通电发出紫外线，灯管上的荧光粉受紫外线激发发出可见光，主要是2种比较窄的光谱混合而成。要想养好草必须要4-8支的荧光灯，功率很大，有时还要各加1根红、蓝灯管才行，光效利用率很低，后来，荷兰飞利浦开发出红、绿、蓝三基色荧光灯管（又称日光灯管），情况才稍微有所好转。再后来，开发出T5灯管，光效进一步提高，但仍不如金卤灯。5、植物吸收光谱：胡萝卜素和叶黄素吸收波长400~520nm中心波长=430nm植物叶绿素a、b吸收波长610~720nm中心波长=630nm植物还需要少量紫外光引导趋光性，少量近红外光促使开花、结果和提高果实成熟度。

光谱和植物生氏的关系相对效果光谱和植物生氏的关系相对效果市面上常见的LED：蓝光LED发光波长465~485nm；蓝紫光LED发光波长430nm~460nm；红光LED发光波长610nm~630nm。白光LED灯珠，最普遍的是使用蓝色灯芯（极少量使用紫色灯芯），激发黄色荧光粉，由此复合产生视觉上的白光效果。能量分布上，在445nm的蓝色区和550nm的黄绿色区存在两个峰值。而植物所需的610~720nm红光，则比较缺乏。这就解释了为什么在白光LED照射下，植物生长不佳。8-^4ODO006Q07D0-3008-^4ODO006Q07D0-300红光可以促进植物开花结果，蓝光可以促进植物根茎叶的生长；如果是按照LED植物生长需求来配的话，红蓝灯色（不需要黄光、绿光）比例一般在5：1~10：1之间为宜，比例为9：1的效果最佳，发出的混合光是粉红色。U.47™iV £10£11[umjR:B-9:1帽対光谧2-wU.47™iV £10£11[umjR:B-9:1帽対光谧2-w戦罢l«gi:工■叭o6、LED灯芯选择根据第5点，水草缸LED灯具用白色或暖白色灯珠，植物生长6/15不佳，使用红蓝光混合的粉红色，鱼和草都显得很诡异，观赏性不佳，因此可以在红蓝色灯珠基础上配上互补色（绿色），例如加上绿色和暖白色调制，混合成接近白色，提高显色性，但这部分互补色对植物吸收没多大作用，灯的色温与流明是从人的眼睛所看到的，而植物对光的光合作用是不看色温与流明的，仅仅是为了好看，这部分能量也是必须浪费的。1516a3V十四色相环17B1516a3V十四色相环17B色相环显色性就是指不同光谱的光源照射在同一颜色的物体上时，所呈现不同颜色的特性。通常用显色指数（Ra）来表示光源的显色性。通常不耀眼的太阳光的显色性最好，显色指数Ra=100,人工照明的显色指数Ra越接近100,颜色越白看起来越真实，水草灯显色指数Ra>85才算合格。抛开外观因素，水草灯具选择红、蓝、绿、白混合灯珠的植物吸收效率最高，目前市场上有此类成品灯售卖，但白光成分明显超出需要，因为单个灯珠的光通量白色最大，看起来更亮，厂家为了追求光通量，所以使用较多的白色灯珠，显色性较好，仅仅是商业策略而已。全白灯珠的成品灯具看起来更白更亮，但植物吸收的效果要差不少，红草基本不红。几种较好的配色方案：a、 在白光加入红光和紫外光（左上角较暗2颗是UVA和UVB灯芯），因为白光灯珠已经含有蓝色光，因此这种配色含有紫外+蓝光+红光，光色为不明显的淡粉红色，光谱利用率高，但绿草绿得不纯粹，隐约发黄绿色，多用于室内植物大棚。b、 在a方案基础上再加入绿光（较暗2颗是UVA和UVB灯芯），这种配色含有紫外+蓝光+红光+绿光，俗称全光谱植物灯，光色接近纯白色，色温约7000k，显色指数Ra90左右，已经很理想

了。c、 在b方案上升级的可调方案。将白光区（其中较暗的2列是UVA和UVB灯芯）和红光区（其中含有几种波长的红色灯芯+红外灯芯+蓝光+绿光）分开，因此这种配色含有紫外+蓝光+绿光+红光+红外，接近于太阳的全光谱。白光区光色是纯白色，红光区光色为接近白色的淡粉红色，可以单独接入调光电源中，调节红光的比例，可以调节色温，养红草或养金鱼时，红光区可以开到最大。7、 LED灯具选择LED灯具选择首先一个要考虑的问题是选择筒灯还是条灯？其实就是大功率芯片和小功率芯片的选择。小功率芯片（单颗0.25w~1w）的发光效率较高，一般做条灯或灯盘，被动散热就够了，发光芯片能达到100Lm/w（灯具综合发光有效率约80Lm/w）,缺点是光强均匀分散，照深不够，0.5米深以上的鱼缸就不适宜了，另外，条灯或灯盘大都架在缸上，如果铺的面积较大，会影响除藻、修剪等操作。大功率灯芯一般采用COB封装，芯片效率能达到80Lm/w（灯具综合发光有效率约60Lm/w）,单片功率20w~100w,—般做成筒灯，要散热风扇强制冷却，有一些噪音，筒灯的优点是光照集中，穿透力强，养草效果好，但分布不均匀，有可能有暗区，90cm以上的鱼缸上要布置2-3盏，采用灯架挂式安装，价格比较贵。中功率芯片（单颗1w~3w）介于二者之间，DIY较多采用这种芯片，主要做成灯盘样式。还是以120*50*50cm红草缸为例，如果根据上面计算，选择红蓝灯珠加少量绿色、暖白色灯珠搭配，有效光谱的利用率约0.8,需要的灯功率=60w/0.8=75w；如选择红蓝白灯珠的成品灯具，利用率约0.7~0.6,功率二60w/0.7-0.6=85w-100w；如选择全白灯珠的成品灯具，利用率约0.4,功率=60w/0.4=150w，接近网上流传的每升水照明功率为0.8-1w左右的才能养好草的传说。实际上光照强度还要结合光照时间考虑，笔者自己的120*50*50草缸，配了2支30w的红蓝绿白灯珠的成品灯条（白光和蓝光较多，红光较少）加上1支30w的全白灯珠的成品灯条，合计90w，约0.4w/升，每天红蓝灯开6小时、全白灯早开1小时、晚关1小时、共8小时，开缸20多天，没有进行过修剪和除藻，植物状态

很好，红宫廷、紫丁香、血心兰发色较好，长得高的枝头已疯狂吐泡，连莫斯上都聚满了水泡，长得矮的叶子背面都有针眼水泡，但是石头上和鱼缸壁没有爆藻，说明光照强度较好，已接近植物的光饱和点。

8、 LED光源与其他光源比较各种灯具在草缸应用的功率比较，这是综合考虑电源驱动效率光源发光效率、灯具利用系数、光谱利用率的经验数据，LED灯所需的功率最小，是金卤灯的1/2。LED金卤灯T5T8PL12465在圈子里流传的“养草要金卤灯、LED灯养不好”的说法没有科学依据，主要是资深玩家的草缸都比较大，LED灯的光线不集中，穿深不够，有些草不容易出状态。由于技术进步，现在的LED芯片可以集成封装，单片功率可以做到150w，做成筒灯，加上透镜，灯具利用系数比金卤灯高，水中最大照深可以超过1米，而且植物LED芯片的光谱专门为植物生长配制，光谱利用率也比金卤灯高多了。至于荧光灯、节能灯，与LED灯相比，体积大、耗电多、效果差、寿命短、后期更换成本大，已接近于淘汰，主要是厂家在一些成品缸里面配套使用，因为初次投入比较少。综上所述，LED灯是目前草缸的最佳选择，只要不买太次的水草灯就行了，性价比高的水草灯才&10元/w。但是高端品牌的LED灯贵得吓死人(20-50元/w),随着时间推移，由于后加入厂商的竞争，价格会逐步降到合理的区间。9、 各种尺寸的草缸灯具推荐鱼缸尺寸条灯功率(w)筒灯功率(w)红草/金鱼绿草/水晶虾红草/金鱼绿草/水晶虾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表中推荐功率的光照强度约为植物光饱和点的90%，如果功率低了水草生长慢，高了容易爆藻，可以根据自己需要增减。如果只是裸缸不种草，只需20~30%功率的白光LED灯就可以了。采用表中功率的LED灯具已经属于强光照了，二氧化碳和肥料都要是推荐量的2倍，要勤修剪，而且容易爆藻，新手比较难以驾驭，实际上可以取表中功率的70~80%，二氧化碳和肥料采用推荐量的1.5倍，水草状态较好，也比较容易打理。即使功率只有推荐表中的30%，肥料采用推荐量的0.5倍，不加二氧化碳，植物仍能缓慢生长。10、 写在最后草缸是一个综合系统，业内人常说养鱼先养水，养水包括不限于调节维持温度、酸碱度、软硬度、营养度、照明度在合理区间，进行有害物的去除和有益菌的培养，还要定期换水，维持水质稳定，没有养水就想养好鱼和草，都是扯淡。只有在养好水的基础上，鱼、虾、草的比例要适当，这时来选择灯具才有意义，灯具每天要定时开关。光照强度、二氧化碳浓度、肥料这三者要同比例协调增减。如果水草养不好，不要先怀疑灯的原因，要首先找找水质的因素，多问问老手，一项一项排查，当全部因素排除完毕，鱼虾都正常（鱼虾不需要多少光照），只是水草长不好、长不红，才考虑加灯或换灯，因为灯具基本上是一次性投资，搞错了就会形成浪费。其实文中有许多数据并不专业和准确，但思路并没有大的偏差，不影响水族爱好者去参考、实践。比如，光通量（瞳孔流明）是根据人眼对光的响应而来的，并不是完全自然的参数，是人为量，对于动物或植物可能就不一样的，同样的辐射强度，不同光谱的光通量是不同的，但同样光谱的光线越强，光通量肯定越大。用照度仪检测，同样功率的紫光LED的流明数只有绿光LED的1/10，因此仅仅依据照度仪读数