1,葉綠素的吸收光譜最上面的黑色線是抵達地球表面的陽光的光譜。高等植物的葉子中,存在的色素有葉綠素a(chlorophyll a),葉綠素b(chlorophyll b),以及β胡蘿蔔素(β-carotene),還有葉黃素(lutein)等等。這些色素的吸收峰,大約涵蓋了紅光620nm-680nm以及藍光380nm-490nm的範圍。對於黃光和綠光的吸收很少,所以高等植物看起來是綠色的。這張圖,有意思的地方是中間的紅色線和藍色線,這兩種色素,並不存在於高等植物中。紅色的是藻紅素(phycoerythrin),藍色的是藻藍素(phycocyanin)。這兩種色素吸收黃光和綠光。存在於藍綠藻(其實是菌-cyanobacteria)中。藍綠菌聽起來挺耳熟的,就是魚缸中那種粘粘滑滑的,氣味難聞的藻。看來控制光源,可以對付它。呵呵。 葉綠素a對於紅光的吸收能力比較強,葉綠素b對於藍色光的吸收能力比較強。陰生植物的葉綠素b比例高,比較能夠利用藍色光。所以,陰草缸用冷光源效率會好一些。下面的曲線,是葉綠素a,b和胡蘿蔔素的複合吸收曲線。藍光的峰值在450nm,紅光的峰值在680nm。2,白光LED燈的發射光譜。晶粒單價三美元左右。額定功率3W。藍色線是冷白光,綠色線是白光,紅色線是暖白光。暖白光的顯色指數為80,另外兩種白光是75.白光LED的發光原理,和熒光燈差不多。白光LED,本身是藍光LED,在外面塗覆熒光粉,把藍光轉換成波長更長的綠黃紅光。不同的地方是,熒光燈是輸出紫外線,然後通過熒光粉轉換成可見光的。下面這個圖,是每種晶粒的發光效率。最好的晶粒,可以做到每瓦114流明,暖白光晶粒的效率比冷白光晶粒要低一些。3,藍光LED和紅光LED的發射光譜,晶粒單價三美元左右。額定功率3W。4,適合水草缸的照明LED晶粒的選擇背景資料介紹得差不多了。現在來看看,我們有哪些選擇。水草缸的照明燈具,無非要滿足兩個方面的需求。第一是水草生長的需求,第二是觀賞的需求。國外有成品的植物照明燈,專門用來培養植物的,用八顆紅色LED,搭配一顆藍色LED,燈亮的時候,基本上是不能看的,紅紅的一片。這類燈,滿足了栽培的需要,但是無法滿足觀賞的需要。
工具/原料
白光LED
彩色LED(紅藍光為主)
方法/步驟
暖白光在450nm的藍色光輸出較低,能量集中在紅光區域,不過大部分的紅光能量,並不在水草的吸收峰值區域。所以光合作用的效能比較低。優點是顯色性比較好,適合作觀賞的用途。
冷白光的能量輸出,集中在450nm的藍光區,和植物的吸收峰值匹配。在植物光合作用弱的紅綠光區的能量較低。所以,是最適合水草生長需求的光譜。缺點是色溫偏高,顯色性差,觀賞效果比較差。
白光介於暖白光和冷白光中間,藍光的輸出接近冷白光,不過紅光和綠光的輸出比冷白光多,這部分也是植物不能充分利用的,白白浪費了。
如果選擇白光LED做照明,可以搭配一些紅光LED來調整色溫。滿足水草生長和觀賞的兩方面的需要。
再來看看彩色LED的情況。 很明顯,只有藍紫色的LED,是最佳的選擇。450nm的輸出峰值,正好也是植物的吸收峰值。並且也是葉綠素a的吸收峰值,可以被植物直接利用。藍色的LED,波長長了一些,落在葉綠素b的吸收範圍,所以,不如藍紫色的LED好。
其它顏色的LED,都不適合水草的需求。紅光LED的波長還不夠長。沒有落在植物對紅色光的吸收峰值上。是不足的地方。
在水草缸的應用來說,藍紫光有個穿透能力的問題,在這個方面,光能有所損失。紅光沒有這個問題,不過紅光的峰值波長不夠理想。以後能夠推出波長長一些的紅光LED,才能彌補這個不足。當然,藍色LED的發光效率比紅光波段的LED要好不少。從輸入功率的角度,可能最終的差別不大
如果選擇彩色LED做照明。藍紫光的LED是首選。同時可以搭配綠色和紅色的LED。在平時只開藍紫色LED,供應水草生長需要。在觀賞時,關閉部分藍紫色LED,打開綠色紅色LED,形成高顯色度的觀賞光源。同時達到節能的好處。大型水草缸的照明費用,不是個小數目。
LED燈的還一個明顯優勢,是光強可隨意調節。配合水族控制器,可以創造日出,正午,日落的不同光照效果。這些就不贅述了。以前看到有人用藍紫色的LED,做海水缸的照明,看來珊瑚對光線的需求,和水草是差不多的。今天才明白了背後的道理