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來源 / 嘉裝DIY磚家

很多人買水草燈一頭霧水，只去看別人用的哪個牌子、色溫、效果如何，卻不懂得水草燈真正的奧秘在哪里。我也是草缸新手，但是凡事喜歡研究明白，就給大家分享一下我看懂的東西，理解為什么這個燈好，紅草怎樣才會紅...

為了通俗易懂，我花幾天畫了一系列圖，大家看了就明白。

首先來一個植物光合作用對光的需求，這是水草種植的最基礎知識。

植物光合作用不需要的光譜，給再多也沒用：光合作用主要需求是430-450納米的藍光和630-660納米的紅光，但是要注意紅光很難穿透水，所以水草基本對紅光的依賴比陸生植物低很多，就是說水草其實需要的就是450納米左右的藍光。

紅草顯色主要是因為類胡蘿卜素較多，葉綠素較少。

看圖會明白如何增加胡蘿卜素的光合作用吧？就是加強相應光譜的藍光。

解釋一下我這個綜合的光譜圖，一部分是上面的植物光合作用光譜，兩個波峰就是代表了植物實際的需求光譜; 另一部分是某種燈具產生的實際光譜，如果光譜越滿足植物需求就說明越高效，反之無效光譜過多則是浪費電。

來看看大家最常用的（T8/T5）三基色水草熒光燈管：

熒光燈管的發光原理是高壓電擊穿燈管中的水銀蒸氣，使水銀蒸氣電離導電產生紫外線而激發管壁的螢光粉發光顯色。根據不同材料的熒光粉及配比可以獲得不同顏色的光。所以熒光燈所謂的“色溫”只是用不同比例的熒光粉調配出偏暖色或偏冷色光譜。這是水草燈的誤區之一：用色溫來代替光譜（只說色溫不看光譜構成）。

所謂三基色，就是紅綠藍三色熒光粉發光，中和成白色。還有專門的水草紅光燈管和水草藍光燈管，都是只用了一種單色熒光粉產生單色光譜，達到更高的光合效率。

在實際使用中，大家會發現開日光燈管會比鹵素燈、LED燈、甚至自然日光的視覺效果更好，水草看起來會比其他燈更綠，我研究后覺得這主要是得益于三基色的綠色光譜使水草反射更多綠光。

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非發光物體的顏色就說明他反射此光，當沒有綠色光譜射入的時候，葉子是沒有綠色的，我后面會有自己試驗的圖片給大家看沉木、生物、水草，在紅綠藍單色照射時是什么樣子。

這就是個水草燈的另一個誤區：認為光譜更接近陽光就會更好（實際上好用要多加藍光紅光，好看要多加綠光，出其他光譜就是浪費電）。

綜合來說，三基色熒光燈管是目前性能較好的水草燈。建議適當搭配藍光管，可以增加光效和紅草顯色。其弊端就是幾百到一千小時就開始有光衰（燈光壽命大概幾個月到一兩年），容易燈絲燒斷（管端發黑），進口優質管價格不低，國產光管壽命短或光譜不夠好。

接下來看看高大上的金鹵燈實際效用如何：

原理是交流電在汞和稀有金屬的鹵化物混合蒸氣中產生電弧放電發光，發熱會較大，光電效率不夠高。

根據不同發光物配方產生的光譜會有些不同，但金鹵燈的光譜特征是540納米綠光和600納米橙光，基本就是中間高兩頭低的半圓形光譜，所以他是黃綠光。

從光合作用效率來看，金鹵燈并不是理想的光譜，因為大部分能量在無用的綠橙光，而藍光紅光光譜較少。優點就是橙綠光穿透力相對較好，工業用金鹵燈的成本是低于LED的，不過水草用金鹵燈已經衍生成了高端奢侈品，價格令人咋舌。

我一位經營水族店的朋友經歷親身實踐也認為金鹵燈確實不是最適合養草，一米缸兩個150瓦金鹵燈(300w)，但水草生長并不比200瓦普通家用熒光管好（佛山照明管），而且金鹵燈照水草感覺發黃（橙光譜較多），久了水草可能逐漸脫綠，而且換燈后逐漸恢復正常綠色。他認為金鹵燈是給土豪燒電費裝b用的。用了金鹵燈都說草長得好，那是因為心理滿足感和足夠大的功率，如果三五百瓦其他燈放在一米多的缸上那會是啥效果呢？反正肯定都不會比金鹵燈差。但金鹵燈經過商業包裝成了高大上的代表，所以很多不差錢的主只買最貴的品牌金鹵燈。

市場上的金鹵燈質量良莠不齊，有的偏黃，有的偏藍，大部分金鹵燈的視覺和養草效果并不會比同功率的T5/T8和LED燈效果好。

看另一個高大上的燈-氙氣燈（音：仙氣）：

原理是在2萬伏高電壓下，氙氣會被電離并發光。

氙氣燈最被推崇的特色就是它的可見光譜比較接近自然日光的光譜。目前車載氙燈為了更高大上喜歡用高色溫藍光譜較突出的氙燈，所以通常感覺氙燈和日光有明顯區別。還是上面提到的那個誤區：不要認為接近日光光譜的就是好水草燈，水草需要的光譜才是好燈。

再說水草燈的第三個誤區：認為日光就是最好的光譜，接近自然光的顯色就讓水草最好看。實際上同一顆草日光下遠如不在三基色熒光燈下好看，因為燈管綠光譜豐富，水草能反射更多綠色光譜，看著更綠更好看。

氙燈還有一個特點就是會產生大量紅外線，所以很多能量變成了非可見光，而且會讓被照物體發熱(遠紅外加熱)。

根據植物光合作用光譜看來，氙氣燈并不是很理想的光源，因為大部分能量在較平均的其他可見光和大量紅外光上，紅外光又是幾乎無法穿透水的。從光譜來看氙燈會比金鹵燈的使用效率好些。

氙燈從幾百到幾千元不等，因為帶有上萬伏的高壓電，因此不建議沒有專業經驗的人拆卸和diy。

水草LED燈基礎原理

當電子經過半導體晶片時，帶負電的電子移動到帶正電的空穴區域并與之復合，電子和空穴消失的同時產生光子。電子和空穴之間的能量（帶隙）越大，產生的光子的能量就越高，不同材料有不同帶隙，從而發出不同光譜顏色的光。

在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光是由多種單色光（七彩之一）**的復合光，正如太陽光是由七種單色光**的白色光，而日光燈和電視機中的白色光是由三基色紅、綠、藍**。

可見光譜范圍內，藍紫光攜帶能量最多，桔光、紅光攜帶的能量最少。因此白色LED都是用藍基發光的方法提高發光效率。藍光最高流明

白光大功率LED光效記錄已超過200Lm/w（白熾燈只有10-15）。目前國內封裝LED水平基本都可達單顆100-140Lm/w左右,但最常用大功率1w的單顆白光在80-100流明每瓦左右，單顆1瓦紅光30-35流明（350mA），藍光20-30流明（350mA），綠光可60-80流明（350mA），黃光30-50流明（350mA）。所以從效率上來說，白光led是比較好的選擇。

LED有幾種方式構成白光，目前常用的是RGB三元芯和藍黃發光，還有紅綠藍三波長發光但比較少見：

RGB三芯LED就是紅綠藍三個發光二極管封裝進一個芯片，三個光體即可單獨發光也可以同時發光還可以單獨調節明暗，這樣就可以調節中和發出任何想要的可見光顏色。我們常見的戶外led電視墻和商業樓體LED動畫圖案就是這個原理。

二波長發光（藍色光＋黃色光）或三波長發光（藍色光＋綠色光＋紅色光）的模式，就是藍色發光體上覆蓋吸收紫外線激發黃色或綠色或紅色的熒光粉。商品化的白光LED多是二波長，即以藍光單晶片加上YAG黃色熒光混合產生白光。未來較被看好的是三波長白光LED，即以無機紫外光晶片加紅、藍、綠三顏色熒光粉混合產生白光，因為光電效率高、體積小和可控性高等多種優勢，隨著技術進步和成本降低，LED將逐漸取代熒光燈、緊湊型節能熒光燈等市場。

上述幾種模式的白光LED，都有藍色光，就是說所有白光LED都已經帶有豐富的藍色光譜，都可以用來種植水草。

但是有更豐富藍綠紅光譜的（全彩）LED會比只有藍黃的LED顯色性更好，因為非發光體物質是通過反射光譜來顯色，就是說如果綠葉沒有綠光譜照射時是不顯示綠色的，這就是為什么不同的燈照射同一棵草會有不同感覺。自然日光下的草看起來反而不如T8/T5三基色熒光燈照射的視覺效果好，因為三基色熒光燈有飽滿的綠色和紅色光譜，讓水草和魚反射更多的紅色綠色。

LED的顯色缺陷就是有可能缺乏部分綠色和紅色光譜，使得水草看起來不夠綠，魚兒看起來不夠紅。我本人用正白全彩LED做過實驗，與T8熒光管相比，三角燈明顯不夠紅，水草不夠綠。

目前從效率和觀賞性來說有4種LED方案可選擇：

a 正白光+少量植物藍光+少量植物紅光

這種方案使用最為廣泛，大部分成品LED燈都是用此方案，從幾十元草帽燈珠的廉價LED到幾千元的高端LED都有此類搭配，好處較多：光電效率高，光合效率高，白光觀賞性好，成本適中。缺點是缺乏調色變色，不觀賞時白光光效不夠高耗電較多。

b RGB三芯LED+調光器

理論可以實現16萬色，可隨心所欲變色，遙控的觸感調色器或WiFi手機app調色甚至可隨音樂變色（調色器幾元到上百元不等），讓人用起來科技感十足，都有成品套件制作極為方便，無人觀賞時只開紅藍燈可節電30%。不足就是光效不如純白光高。

c 紅綠藍三色燈珠組合搭配+調光器

可隨心所欲變色，也可用遙控的觸感調色器甚至WiFi手機app調色，光電效率比RGB高，無人觀賞時只開紅藍燈可節電30%。不足是成本比用純白和RGB燈珠高些，沒有成品套件對DIY技術要求稍高。有網友使用成品單色紅綠藍硬燈條各一條裝上組合出白光，效果已經得到證實，綠草生長和紅草發色都很好。

ps 盡量不使用帶電阻的成品燈帶燈條，因為這種燈條為了通用性加裝的限流電阻實際上等于把電能的四到十分之一變成了無用的熱量，會讓燈條溫度過高LED快速光衰（散熱不良最短的光衰只有幾個月），而且如果使用恒流電源這種電阻設計是多余的。建議使用單顆燈珠或無電阻燈條+恒流電源。

還要盡量使用恒流電源而不要使用恒壓電源，因為LED安全電壓范圍很小一般是控制電流決定亮度，恒流相對來說更對LED安全可靠。而且恒壓電源接上質量不夠好的燈帶會因為線損導致遠端電壓降低很多，發光明顯變弱。

光譜來說純白燈珠還是有缺乏紅光的瑕疵，但還有某些高檔成品LED是純白色燈珠的，雖然宣傳說是島國特殊調制的世界頂級LED發色配方，但從光譜來看和其他大廠LED差不多（我在逐漸整理分析高端LED光譜），且還缺乏紅光，因此，其價格是DIY的數倍甚至十倍，但其效果是否真比DIY的好得多呢，還是持保留態度吧。大量事實證明diy的LED燈完全可以超過傳統燈和成品LED，而且可以紅草發色明顯。

就目前看到的光譜來說，相較于DIY的，價格高昂的成品LED沒有什么特殊光譜和其他優勢，LED更適合通過DIY實現超高性價比和實用性。

來看看LED的光譜，結合上文的原理解釋就可以很好理解LED的利弊

準備diyLED燈，對此進行了一些研究和準備，先整理成了個科普小論文。

首先要知道水草到底需要什么光：

1.色溫

很多人一說到燈具總是首先對色溫問題而產生疑問和糾結

色溫就是發熱體不同的溫度產生的顏色，純黑色物體加熱其顏色經由黑色-紅色-橙紅-黃白-白-藍白程色溫由低高程，所以只是對于高溫發熱體來說的（白熾燈），色溫高了會更偏藍白（暖光到冷光）；熒光燈和LED的原理并不是高溫發光而是熒光粉激發光，所以色溫對它們來說就是不同顏色的熒光粉配比問題而已，色溫對熒光燈和LED來說主要是指可見光的顏色。對植物來說，這種植物其獨特的“可吸收光譜”才是真正能利用來光合作用的，色溫不太重要。

2.流明和勒克斯

流明(lm)，光通量的單位，指物體發光強度在一個立體角上產生的總發射光通量。一個40瓦的普通白熾燈泡，其最終發光效率大約400-600流明。

1勒克斯(lux，lx)照度是反映光照強度的單位，等于1流明(lm，lumen)的光通量均勻照在1平方米表面上所產生的照度。

夏季在陽光直接照射下光照強度可達6萬～10萬lx，沒有太陽的室外1000～1萬lx，夏天明朗的室內100～1000lx，適宜于閱讀約為600勒克斯。

植物光合作用速率是由400~700nm中植物所能吸收的光子數目決定，而與各光譜所送出的光子數目并不相關。就是說，植物只能接收一定量特定波長的光作為光合作用，其他波長和過量的特定波長的光對植物并沒有益處。因此，植物燈不是越強光越好，過強反而會抑制不少陰性水草的生長。不太恰當的比喻就像只有吃自己身體有需要的微量元素才是有用的，給再多其他的營養品也沒啥作用，某些元素過多了反而會成毒害。燈光要根據植物需求適量即可。

3.發光效率：

就是到底多少能量被轉換成我們需要（波長）的光，多少變成不需要的光和熱損失。

一瓦電在不同燈上發出的人眼感覺到的亮度不同，對于人眼最敏感的555nm的黃綠光，1W = 683lm，也就是1W的功率全部轉換成波長為555nm的光，為683流明，這是最大的光轉換效率，也是定標值。對于其它顏色的光，比如650nm的紅色，1W的光僅相當于73流明，這是因為人眼對紅光不敏感的原因。對于白色光則復雜得多，因為不同的燈具發光原理和光譜結構不同，是不同顏色和配比的光。

白熾燈，10-15 Lx

LED，80-200

日光燈，50

太陽燈，94

高壓鈉燈，120

節能燈，60-80

要想被照射點看起來更亮，我們不僅要提高光通量，而且要增大會聚的手段（減少面積）。比如同樣一個白熾燈或日光燈或節能燈，其發光面是球形柱形的，如果加上反光燈罩就會把另一半光反射過來，就會感覺亮很多，而對于LED這類點片狀光源來說其發光面積更小更集中，所以會覺得更亮，這也使球光源、柱光源、點光源的能量使用效率不同。

4.植物需要什么光

綠色植物對紅光和藍紫光的吸收最強。不透明東西的顏色取決于其反射光的顏色，植物綠色是因為反射綠光才顯出綠色，所以可以說綠光對它最沒有用。葉綠素a太陽光兩吸收高峰是440納米附近藍光680納米附近紅光。葉綠素b吸收高峰是470納米650納米，而處500－600納米綠光較少吸收。而葉綠素c, 吸收高峰460納米640納米。

但是水草們卻遇到了一個大問題，就是水會吸收掉大部分光譜的光線，最后只有藍紫色光線能穿透，這就是為什么水面和水里只能看到藍色的原因。所以自然界的水草們主要靠吸收藍紫色光為生，當然對于幾十厘米通透的淺水草缸來說，紅光能穿透，可以被水草的葉綠素利用。

另外，植物對于紅光光譜和紫外線最為敏感，對綠光較不敏感

光譜范圍 對 植物生理的影響

C 級紫外線（ 波長 200-280）占3% — 對大多數 植物都有害

B 級紫外線（280-320）占 9% — 對大多數 植物都有害

A 級紫外線（320-380）占 88% — 對植物有益，葉綠素吸收少，使 葉片加厚具有殺菌作用，對植物的花葉產生著色的作用，但也可能影響光周期效應，阻止莖伸長。

400 ~ 520nm（藍）—>葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大，對光合作用影響最大

520 ~ 610nm（綠）—>色素的吸收率不高

610 ~ 720nm（紅）—>葉綠素吸收率低，對光合作用與光周期效應有顯著影響

780 ~ 1000nm （紅外）——>吸收率低，刺激細胞延長，影響開花與種子發芽

＞3000nm（遠紅外） ——> 轉換成為熱量

小常識：

紫外線殺菌燈

低壓汞燈的輻射峰值波長為253.7nm，是理想的殺菌燈。因為細菌體的核蛋白和脫氧核糖酸（DNA）的吸收光譜峰值也在254nm左右，當細菌吸收了200-300nm的紫外線能量以后，引起DNA分子間的交聯破裂，使細菌的核蛋白和核酸之間的鏈斷裂，造成細菌的死亡。短波紫外線在有色液體中的穿透力很弱，殺菌作用只發生在表層，所以遠紫外線主要用于空氣、水和物體表面的滅菌。在蒸餾水中，紫外線殺死90%細菌的有效穿透深度是3m，而在一般飲用水中則減少到0.12m，在葡萄酒、糖汁、果汁中有效穿透深度只有2.5mm。

紅葉水草的顯色問題：

大多數草友都會遇到過的問題就是紅色水草的紅色逐漸褪去變成綠色，這主要涉及到光譜和光照強度，一般認為藍紫光多和高強度照射會刺激紅草發紅，可能還有鐵等微量元素，以及低水溫等等因素，但是具體原因仍在爭論中。

葉綠素并非唯一的光合作用色素，光能量由葉片中的葉綠素與胡蘿卜素所吸收。能量藉由兩種光合系統以固定水分與二氧化碳轉變成為葡萄糖與氧氣。

植物的顏色是由體內葉綠素、胡蘿卜素、花青素類黃酮等色素同比例組合而顯現，紅色植物紅色胡蘿卜素含量高，葉綠素被抑制或蓋過。

根據上面所述的各種原理，我覺得可以加強提供胡蘿卜素的吸收光譜，提高紅草的胡蘿卜素**水平，達到顯色目的。胡蘿卜素的最強吸收波長是449nm（藍紫色），那么我們盡量多加450nm左右的LED光源，可能就會提高紅草顯色水平。而葉綠素是在450nm和650nm處各有兩個吸收峰，理論上我們可以少提供紅光或降低紅光的比例，可通過LED的調色功能實現平時紫光照射，觀賞時白光照射。

我通過事實也證明市場上買普通的led射燈（全彩光譜的正白燈珠），24小時照射即可讓原來沒有任何紅色的宮廷轉為明顯紅草。

超級省錢草缸LED的多種diy方案詳解

我30年前家里開始養觀賞魚，但今年才開始入草缸，算是新手上路，目前弄了七八個缸，主要都是無濾無泵無燈的生態缸（水體平衡研究為主），也意識到：燈對于的重要性毋庸置疑。

我是diy迷，什么都想自己折騰，為了diy實惠好用的燈，潛心研究了一段時間，目前算是有了一點小成果，給大家分享一下。

很想幫助大家能用成品燈幾分之一的價格做出更多實惠好用的燈，也讓水草燈能進入“去爆利”的普及化時代。

已經制作或實驗中的燈具：

1、40無泵無濾生態缸用，廣告燈防水模組LED（三珠一組共四組），總功率1.6瓦，經過5個月運行，整個缸狀態非常好，可以用神奇來形容。一直無泵無濾無換水（死水），每天10小時led照明（室內光線很弱），四五十魚蝦一直沒有死亡，每天喂食，水體清澈，底砂污泥無臭味，莫斯、水榕、九冠、蜈蚣草生長狀態良好增量數倍。最近放入20只對水體要求極高的蜜蜂蝦顯色明顯狀態非常好（這樣理論上可以養活水晶蝦）。因為是撿的燈箱廢舊LED+舊電器12v變壓器，總成本0元。

2、20迷你蝦缸用，rgb三基色滴膠燈帶，可遙控調光調色，鋁合金弧形反光散熱燈架，有機玻璃擋水泛光板，12伏變壓器，總成本25元左右。并觀察單色光下植物、蝦、沉木等物體對不同單色光譜的吸收反射率。

3、30草缸紅草用，12X1瓦正白燈珠，超薄鋁合金燈架（全燈1cm厚，面積20X30），有機玻璃擋水泛光板，恒流變壓器，總成本25元左右。

4、廢舊臺燈改造，4X3瓦正白進口燈珠，鋁合金弧形反光散熱燈架，12伏變壓器（電路板裝進燈內），有機玻璃擋水泛光面板。總成本20元左右

5、廢舊臺燈改造，三燈X四組led裸板廣告燈模組，總計1.6瓦，12伏變壓器（電路板裝進燈內），總成本9元。

6、60蝦缸暴藻燈，8X8瓦硬條5630無阻燈帶（共64瓦），1.2加厚鋁合金燈架（9cm寬香檳色帶散熱鰭片型材兩條），有機玻璃擋水泛光面板，36瓦恒流變壓器X2。總成本130元。

7、60森森成品缸（原2X15瓦燈管）改造LED，4X6瓦硬條5630無阻燈帶（共24瓦），鋁合金弧形反光散熱燈架，，有機玻璃擋水泛光面板，36瓦恒流變壓器（裝入缸內），電腦cpu散熱風扇（給變壓器散熱）+12伏變壓器。總成本60元左右。做時候是30瓦的，覺得太亮了容易暴藻就減到24瓦，目前無co2三角莫斯都可明顯冒泡。

8、成品30瓦戶外廣告投光LED燈光譜分析及紅草實驗（120元）：50水深，開燈5秒內宮廷草瘋狂冒泡（成串），24小時內粉宮廷明顯由綠變紅并因為光線過強產生彎腰避光現象，說明光照強度過大。根據次試驗推算，1.2米缸100瓦led即可滿足需要。

9、正在制作1.8米缸LED，預計總功率240瓦，初步預算400元，正在設計采購中。

10、計劃1.2米LED，預計總功率120-150瓦（多燈多光譜組合），初步預算300元。

11、計劃研究四路編程芯片，預置不同觀賞模式和生長模式，并可遙控，有人在觀賞可以正白或加綠，無人可藍紅為主。爭取找到低成本材料套件方案方便大家。

12、在目前手里各種LED燈上加入紅綠藍色燈條燈珠調光譜，進行紅草綠草視覺和養殖效果對比實驗。

通過自己的研究和實踐，覺得LED是水草燈的大趨勢，也是有超高性價比的解決方案。上面各種方案的LED的教程稍后整理了會發布教程，最近業余時間都在折騰LED。

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