■ 螢光燈的構造
螢光燈的玻璃管內壁塗布了螢光粉，燈管兩端以鎢絲捲繞的二重繞（Double coil）或三
重繞（Triple coil）燈絲塗布電子放射物質而成為電極。
為了使燈管容易開始放電以及當作緩衝氣體，燈管內封入200-400Pa壓力的氫氣或氮、氬
氣的混合，同時為了發光也封入了適量的水銀（作為電極上塗布的物質）。
當燈管接通電源的時候，電極上會有電流通過。燈絲的溫度上升，同時塗布在燈絲上的電
子放射物質的溫度亦跟著上升，進而釋放出大量的電子。這些電子會因為兩個電極之間的電壓
差，被負極吸引到正極而產生管電流。當電子在管內來回移動與水銀原子發生碰撞的時候，水
銀原子因此碰撞放出紫外線。而塗布于管壁內的螢光粉受到紫外線（253.7nm）的照射而發出
可見光。
各種不同類型的螢光燈會因為壁內塗布的螢光粉的不同而產生不同的光色（如：白光、黃
光、紅光、藍光、三波長太陽光……等等），而紫外線燈管內壁完全沒有塗任何螢光粉，因而
釋放的直接就是紫外線（253.7nm）。
■ HID、HQI燈泡的構造
HID、HQI燈泡（指常用的金屬鹵素燈泡和水銀燈泡）的基本構造大致與螢光燈管相同，其
發光物質除了氬氣和水銀之外，還加入了Ia、Sc等近30種金屬鹵化物。
複金屬燈泡（HID、HQI）的發光原理也大致與螢光燈管相似，不同之處在於：複金屬燈泡
點燈是弧光放電點燈（Arc），初始點燈時，借助點火器所發出4-4.5Rv的脈衝電壓而使電極產
生弧光，讓發光管內產生高熱，發光管的金屬鹵化物昇華成為蒸氣，且蒸氣會持續地增至數個
大氣壓，而直接發出可見光，也因此複金屬燈泡在點燈後要達到高溫狀態需要3-5分鐘才能發
出正常光束。（需要注意：部份複金屬燈泡在發出光束後亦會釋放大量的紫外線，因此在使用
時必須安裝具有防護紫外線過濾作用的防爆安全玻璃。）
■ 複金屬燈泡與螢光燈的比較
複金屬燈泡 (HID、HQI） 螢光燈
全光束 11250lm 3250lm
點光源 83lm/cm 2.7lm/cm
演色性 Ra84-86 Ra82
發熱量 高 低
混合效果 好 一般
紫外線 高 低
衰敗期 14-16月 3月
穿透力 60cm，8500lm 60cm，100lm
其他
離水族箱約一尺高沒有 離水族箱上容易因受潮而漏電，
漏電的隱患，而且便於 平時水族箱清理保養不方便。
平時水族箱清理保養。 被照物體無立體感可言。
被照物體立體感十足， 可變化出不同的色溫，但光照
使缸內水族生態真實演出。 相對減弱，造成光線不組。
可變化出不同的色溫，模擬不同
的太陽光色。
價格較高。 價格適中。
1.自然光
將自然光透過三棱鏡照射在日幕上時，可以看到具有類似彩虹顏色的光，紅、紅黃、黃、
黃綠、藍綠、藍、藍紫、紫的順序並列著，這就所謂的光譜，為可視光的成份。而人類眼睛不
能辨別的光，有可以令人類皮膚感到溫暖的紅外線以及可以使底片感光的紫外線，在許多行業
上被廣泛運用著。在可視光中，人類憑藉感覺亮度的光是黃綠光（550nm）。
2.人工光
所謂人工光就是從可視光的成份中，只將人類所必須的光以人工方式加以組合而成的光，
會使光的演色等不同，也會影響到看到的物品。
3.色溫度
色溫度是指將物體加熱，溫度升高到某一程度時，顏色開始由深紅→淺紅→橙黃→白→藍
白→藍逐漸改變，利用光色變化的特色，當某光源的光色與物體的光色相同時，以物體當時的
絕對溫度稱為該光源的色溫度。色溫度在3000K（Kelvin）以下時，光色偏紅有溫暖的感覺，
色溫度在5000K時，光色偏藍有清冷的感覺。
4.演色性
光源對於物體色彩呈現的程度稱為演色性，也就是色彩的逼真程度，演色性越高的光源對
色彩的表現越好，所看到的色彩也就越接近自然色，演色性越低的光源對色彩的表現也越差，
我們所看到的色彩偏差也越大。演色性的高低關鍵在於該光線的“分光特性”，可見光的波長
在380nm-760nm之間的範圍內，也就是我們在光譜中見到的紅、橙、黃、綠、青、藍、靛、紫
的範圍。如果光源所放射的光所含各色的比例和自然光相近，則我們眼睛所看到的色彩也就比
較越逼真。
5.經濟效率
光源的效率是以其所發出光的光速除以其消耗功率所得的值：光源動率（lm/w）=光速（l
m）/消耗功率（W）。
在我們瞭解以上光照的基本常識以後，接著在水族箱中探討照明對植物與魚類在相對光線下的
關係：
1.植物方面
植物表面有許多行光合作用的細胞群用以進行光合作用，水族箱中的水草大多生長在淺水
處，所需光量大，為了進行最有效率的光合作用，水草以補光的方式，也就是紅色細胞吸收綠
光成翠綠的植物或綠色細胞吸收紅光成為偏紅的植物。
光線在水草的光合作用中扮演了一個相當重要的角色，對水草的生長有直接的影響。光合
作用所產生的碳水化合物（醣類）是水草賴以為生的養料，所以在水草生長的過程中，光線是
不可缺少的能源。因此人工光源的配合使用便成了水草栽培的成功與否最重要的決定因素之一
。
水草不僅是需要一定程度的光照，而且也需要一定程度的光質。水草必須從光照中去選擇
適合它們能夠進行光合作用以及同化作用的光譜，而不是所有太陽光譜線都能夠應用於這兩個
作用，根據實驗顯示水草光合作用最適當的光質是波長位於藍色和紅色光譜兩個區域的譜線，
因此若要以人工照明裝置替代天然光線，則人工光源的譜線應接近藍光區或紅光區的譜線最為
恰當。
2.魚類方面
光照對魚類的色素體的成長與維生素D的沉澱與吸收有著絕對的關係，而由於光照的關係，
所以許多魚類的色素細胞在背部聚集較多，而腹部的色彩就比較淺，以大多數的珊瑚礁魚類而
言，幾乎都在身體佈滿鮮豔而亮麗的色彩，這些都是色素細胞受陽光照射而沉澱的緣故。
除了海水魚之外，淡水魚同樣有相似的原因，我們知道很多魚類在發育時期有一段時間必
須接受日光照射，否則它們的色素體細胞無法沉澱與吸收，當它們長大以後，魚體就會變成白
化現象。
3.無脊椎動物方面
軟體動物大都生長在岩礁區，從水深3米到20米是這些軟體動物最多也是最漂亮的地區，在
這個深度，太陽光是屬於強光區，所以大部分軟體動物一定是需要強力的光源。
活珊瑚主要是由名為水螅的生物自海中吸收鈣的成份逐漸長大，同時在細胞周圍還有無數
的微細海藻，海藻色素包括葉綠素、葉黃素及黃色素，已知珊瑚上的五顏六色是由光合色素有
關的色素類的形成。在岩礁生態缸中的海葵，它們有生理時鐘般的作息，當光源暗了，它們便
合起來，光源亮了，它們就伸展柔軟的觸鬚覓食活動。如果沒有光源或光源不足的時候，它們
就會加速死亡。
■ 影響光照的因素
1.在平靜無波的水中，有10%的陽光因水表面熱反射而散失，若水面有波紋，進入水中的光線
必定更少。
2.光線會因為水位深度和折射而減少。所以，水位越深光線越弱。大部分的淡、海水觀賞魚大
都生長在水面至100公尺的恒光層，而水面至600公尺深為有光層，600公尺以下為無光層。在
恒光層水深的陸棚及海中斜坡地區是許多動植物繁衍與茂盛的地方。而我們所飼養的觀賞魚以
及其他水族動植物種類可以說是幾乎都在此區域當中捕撈的。
3.光的波長短則穿透力越強，可以抵達較深的水層，以50km的水深為標準，藍光70%被吸收，
黃光只剩下6%，紅光和橙光則被水完全吸收。
4.當水面上有懸浮物質或水面有波紋的時候，會遮蔽光源或造成放射作用，使光不易達到水平
的深度。
■ 光的常用語解釋
用語 單位 解釋
光束 lm （Lumen） 表示光的量。（從光源發出
可見光的總量）
（全光束 ）
照度 lx（lux) 被照明地方的照亮程度。
（1Lux指的是1lm的光束平
均照射在面積1m2的平面
上的照度）
消費電力 w（Watt） 燈的消費電力。（表示於產品
目錄或燈上的數值）
燈的效率 lm/w （Lux/Watt） 燈的全光束除以消費電
力的所得值。
亮度 Cd (candela） 光的強度。（由光源
向著某方向能產生多少數量的光）
輝度 nt （cd/m2） 由某方向看過去，物體放光的情形。
1m2有 1Cd 的輝度時就稱為 1nt。照度乃是表示
一單位面積上能夠照射到多少的光，而輝度則
是表示從某方向看過去能夠看到多少程度的光。
壽命 Hr（時間） 在規定的試驗條件下作點燈試驗時，從亮燈到
無法點燈為止合計點燈的時間或是燈的光束變到
規定的最低值的合計點燈時間。由數次試驗中任
選一個時間較短者。
螢光燈的玻璃管內壁塗布了螢光粉，燈管兩端以鎢絲捲繞的二重繞（Double coil）或三
重繞（Triple coil）燈絲塗布電子放射物質而成為電極。
為了使燈管容易開始放電以及當作緩衝氣體，燈管內封入200-400Pa壓力的氫氣或氮、氬
氣的混合，同時為了發光也封入了適量的水銀（作為電極上塗布的物質）。
當燈管接通電源的時候，電極上會有電流通過。燈絲的溫度上升，同時塗布在燈絲上的電
子放射物質的溫度亦跟著上升，進而釋放出大量的電子。這些電子會因為兩個電極之間的電壓
差，被負極吸引到正極而產生管電流。當電子在管內來回移動與水銀原子發生碰撞的時候，水
銀原子因此碰撞放出紫外線。而塗布于管壁內的螢光粉受到紫外線（253.7nm）的照射而發出
可見光。
各種不同類型的螢光燈會因為壁內塗布的螢光粉的不同而產生不同的光色（如：白光、黃
光、紅光、藍光、三波長太陽光……等等），而紫外線燈管內壁完全沒有塗任何螢光粉，因而
釋放的直接就是紫外線（253.7nm）。
■ HID、HQI燈泡的構造
HID、HQI燈泡（指常用的金屬鹵素燈泡和水銀燈泡）的基本構造大致與螢光燈管相同，其
發光物質除了氬氣和水銀之外，還加入了Ia、Sc等近30種金屬鹵化物。
複金屬燈泡（HID、HQI）的發光原理也大致與螢光燈管相似，不同之處在於：複金屬燈泡
點燈是弧光放電點燈（Arc），初始點燈時，借助點火器所發出4-4.5Rv的脈衝電壓而使電極產
生弧光，讓發光管內產生高熱，發光管的金屬鹵化物昇華成為蒸氣，且蒸氣會持續地增至數個
大氣壓，而直接發出可見光，也因此複金屬燈泡在點燈後要達到高溫狀態需要3-5分鐘才能發
出正常光束。（需要注意：部份複金屬燈泡在發出光束後亦會釋放大量的紫外線，因此在使用
時必須安裝具有防護紫外線過濾作用的防爆安全玻璃。）
■ 複金屬燈泡與螢光燈的比較
複金屬燈泡 (HID、HQI） 螢光燈
全光束 11250lm 3250lm
點光源 83lm/cm 2.7lm/cm
演色性 Ra84-86 Ra82
發熱量 高 低
混合效果 好 一般
紫外線 高 低
衰敗期 14-16月 3月
穿透力 60cm，8500lm 60cm，100lm
其他
離水族箱約一尺高沒有 離水族箱上容易因受潮而漏電，
漏電的隱患，而且便於 平時水族箱清理保養不方便。
平時水族箱清理保養。 被照物體無立體感可言。
被照物體立體感十足， 可變化出不同的色溫，但光照
使缸內水族生態真實演出。 相對減弱，造成光線不組。
可變化出不同的色溫，模擬不同
的太陽光色。
價格較高。 價格適中。
1.自然光
將自然光透過三棱鏡照射在日幕上時，可以看到具有類似彩虹顏色的光，紅、紅黃、黃、
黃綠、藍綠、藍、藍紫、紫的順序並列著，這就所謂的光譜，為可視光的成份。而人類眼睛不
能辨別的光，有可以令人類皮膚感到溫暖的紅外線以及可以使底片感光的紫外線，在許多行業
上被廣泛運用著。在可視光中，人類憑藉感覺亮度的光是黃綠光（550nm）。
2.人工光
所謂人工光就是從可視光的成份中，只將人類所必須的光以人工方式加以組合而成的光，
會使光的演色等不同，也會影響到看到的物品。
3.色溫度
色溫度是指將物體加熱，溫度升高到某一程度時，顏色開始由深紅→淺紅→橙黃→白→藍
白→藍逐漸改變，利用光色變化的特色，當某光源的光色與物體的光色相同時，以物體當時的
絕對溫度稱為該光源的色溫度。色溫度在3000K（Kelvin）以下時，光色偏紅有溫暖的感覺，
色溫度在5000K時，光色偏藍有清冷的感覺。
4.演色性
光源對於物體色彩呈現的程度稱為演色性，也就是色彩的逼真程度，演色性越高的光源對
色彩的表現越好，所看到的色彩也就越接近自然色，演色性越低的光源對色彩的表現也越差，
我們所看到的色彩偏差也越大。演色性的高低關鍵在於該光線的“分光特性”，可見光的波長
在380nm-760nm之間的範圍內，也就是我們在光譜中見到的紅、橙、黃、綠、青、藍、靛、紫
的範圍。如果光源所放射的光所含各色的比例和自然光相近，則我們眼睛所看到的色彩也就比
較越逼真。
5.經濟效率
光源的效率是以其所發出光的光速除以其消耗功率所得的值：光源動率（lm/w）=光速（l
m）/消耗功率（W）。
在我們瞭解以上光照的基本常識以後，接著在水族箱中探討照明對植物與魚類在相對光線下的
關係：
1.植物方面
植物表面有許多行光合作用的細胞群用以進行光合作用，水族箱中的水草大多生長在淺水
處，所需光量大，為了進行最有效率的光合作用，水草以補光的方式，也就是紅色細胞吸收綠
光成翠綠的植物或綠色細胞吸收紅光成為偏紅的植物。
光線在水草的光合作用中扮演了一個相當重要的角色，對水草的生長有直接的影響。光合
作用所產生的碳水化合物（醣類）是水草賴以為生的養料，所以在水草生長的過程中，光線是
不可缺少的能源。因此人工光源的配合使用便成了水草栽培的成功與否最重要的決定因素之一
。
水草不僅是需要一定程度的光照，而且也需要一定程度的光質。水草必須從光照中去選擇
適合它們能夠進行光合作用以及同化作用的光譜，而不是所有太陽光譜線都能夠應用於這兩個
作用，根據實驗顯示水草光合作用最適當的光質是波長位於藍色和紅色光譜兩個區域的譜線，
因此若要以人工照明裝置替代天然光線，則人工光源的譜線應接近藍光區或紅光區的譜線最為
恰當。
2.魚類方面
光照對魚類的色素體的成長與維生素D的沉澱與吸收有著絕對的關係，而由於光照的關係，
所以許多魚類的色素細胞在背部聚集較多，而腹部的色彩就比較淺，以大多數的珊瑚礁魚類而
言，幾乎都在身體佈滿鮮豔而亮麗的色彩，這些都是色素細胞受陽光照射而沉澱的緣故。
除了海水魚之外，淡水魚同樣有相似的原因，我們知道很多魚類在發育時期有一段時間必
須接受日光照射，否則它們的色素體細胞無法沉澱與吸收，當它們長大以後，魚體就會變成白
化現象。
3.無脊椎動物方面
軟體動物大都生長在岩礁區，從水深3米到20米是這些軟體動物最多也是最漂亮的地區，在
這個深度，太陽光是屬於強光區，所以大部分軟體動物一定是需要強力的光源。
活珊瑚主要是由名為水螅的生物自海中吸收鈣的成份逐漸長大，同時在細胞周圍還有無數
的微細海藻，海藻色素包括葉綠素、葉黃素及黃色素，已知珊瑚上的五顏六色是由光合色素有
關的色素類的形成。在岩礁生態缸中的海葵，它們有生理時鐘般的作息，當光源暗了，它們便
合起來，光源亮了，它們就伸展柔軟的觸鬚覓食活動。如果沒有光源或光源不足的時候，它們
就會加速死亡。
■ 影響光照的因素
1.在平靜無波的水中，有10%的陽光因水表面熱反射而散失，若水面有波紋，進入水中的光線
必定更少。
2.光線會因為水位深度和折射而減少。所以，水位越深光線越弱。大部分的淡、海水觀賞魚大
都生長在水面至100公尺的恒光層，而水面至600公尺深為有光層，600公尺以下為無光層。在
恒光層水深的陸棚及海中斜坡地區是許多動植物繁衍與茂盛的地方。而我們所飼養的觀賞魚以
及其他水族動植物種類可以說是幾乎都在此區域當中捕撈的。
3.光的波長短則穿透力越強，可以抵達較深的水層，以50km的水深為標準，藍光70%被吸收，
黃光只剩下6%，紅光和橙光則被水完全吸收。
4.當水面上有懸浮物質或水面有波紋的時候，會遮蔽光源或造成放射作用，使光不易達到水平
的深度。
■ 光的常用語解釋
用語 單位 解釋
光束 lm （Lumen） 表示光的量。（從光源發出
可見光的總量）
（全光束 ）
照度 lx（lux) 被照明地方的照亮程度。
（1Lux指的是1lm的光束平
均照射在面積1m2的平面
上的照度）
消費電力 w（Watt） 燈的消費電力。（表示於產品
目錄或燈上的數值）
燈的效率 lm/w （Lux/Watt） 燈的全光束除以消費電
力的所得值。
亮度 Cd (candela） 光的強度。（由光源
向著某方向能產生多少數量的光）
輝度 nt （cd/m2） 由某方向看過去，物體放光的情形。
1m2有 1Cd 的輝度時就稱為 1nt。照度乃是表示
一單位面積上能夠照射到多少的光，而輝度則
是表示從某方向看過去能夠看到多少程度的光。
壽命 Hr（時間） 在規定的試驗條件下作點燈試驗時，從亮燈到
無法點燈為止合計點燈的時間或是燈的光束變到
規定的最低值的合計點燈時間。由數次試驗中任
選一個時間較短者。
