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# 爬蟲的燈 (Reptile lamps) 筆記
:::spoiler 如果你有用 Notion
這裡有一個寵物照顧系統 可以參考參考 https://www.notion.com/zh-tw/@guti
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:::spoiler 參考資料來源
- [如何復制陽光](https://hackmd.io/XJjnq3o0TwCgkdRprSr8Eg?view) (來源影片[`24:05` 我們需要全光譜光嗎？](https://youtu.be/EhbDx11OMfM?t=2484))
- [提供紅外線](https://hackmd.io/EkNvz4pKRCiIAMXr9YlouQ)(來源影片[`51:48` 提供紅外線](https://youtu.be/EhbDx11OMfM?t=3108))
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下面筆記從光譜來瞭解光和燈，不同光譜範圍對爬蟲的影響，如何判斷選擇人工燈具。

:::success
若發現問題、不足之處，還請不吝告知，避免錯誤資訊擴散。
:::

爬蟲全部都是外溫動物，他們必須依賴外部環境的溫度來調節生理機能，
例如消化（酵素活性）、免疫系統、調節體溫避免脫水或熱衰竭、賀爾蒙分泌與活性等。

在原生棲地千萬年的演化，從陽光、空氣、到周遭環境的所有東西，如地洞、樹林等，都剛剛好地符合他們的需求，他們都能充分利用。
當他們離開原棲地，人工飼養環境必須確保他們有充分的選項或條件來運作生理機能、展現適應性行為。

:::spoiler 應該要有的觀念
大自然和生物系統非常複雜，裡面有大量交錯的因果關係和相互影響。
我們只能盡力去了解其中的部分因果關係，慢慢拼湊出較完整的圖像。

但因為事物往往不是單一線性關係，而是多重互動和反饋，有時了解越多，反而越發現自己知道的只是冰山一角。

所以用謙虛、開放的態度去研究、設計，
並且尊重自然的整體性和複雜性，才是比較穩妥的方向。
:::

太陽作為地球上最重要的能量來源，直接影響著環境溫度的變化。
要建立環境，必須了解一下太陽「光」：

## 日夜不同的「加熱」觀念

<!--
當我們談論爬蟲需要依靠環境生存，談到「加熱」，我們常直覺想到只是「升高溫度」。
但在自然界，熱能只是整個生態運作的一部分，各種能量彼此環環相扣。
加熱的觀念，不能只討論加熱、不能只看溫度。 -->

### 白天的光

必須考慮陽光，加熱不是只有溫度。

在自然界，熱能只是整個生態運作的一部分，各種能量彼此環環相扣。
自然界中的熱能主要來自太陽，白天需要考慮太陽光帶來的效應。
太陽光中有紫外線、可見光、紅外線等，都對地球上的生物產生多種效應 [(陽光光譜的各部分有什麼用途)](https://hackmd.io/00kvpdp3RbGwrMrXHjKEZg)。

且陽光穿過大氣層時，因角度、大氣條件和地形的不同，每個原生地、不同時間，接收到的陽光能量，比例也會不同。
「需要曬多少太陽」最好的判斷方式，就是看一個物種在原生棲息地生活、自然的行為下，長期下來接觸到怎樣的陽光。
用這個標準來分析他的日照需求，可以搜尋 Ferguson Zones [ (爬蟲需要的 UVB 強度要怎麼看)](https://hackmd.io/qeaWhIsaSSOgH7w7O-sJag?view)。

### 晚上的加熱

夜晚，地表會釋放白天積累的熱能，這些熱能主要透過「傳導」和「對流」傳遞。
在原始棲息地，如廣闊熱帶土地，這樣的溫暖可以保留到深夜[（用柏油路暖鼻子的大象）](https://vocus.cc/article/62fda223fd89780001615d73)。 但人造飼養環境絕緣性能很差，基質在夜間會迅速散熱，降至室溫。
所以需要人為的方式幫忙保持溫暖。

## 太陽光不只是光，是能量

到了現代，我們才明白「太陽」是一個龐大而複雜的「能量來源」。

:::spoiler 「能量」的故事
> 一開始，有人只是想解釋：為什麼東西會移動？為什麼物體會變熱、發光，甚至改變形狀？
在探索的歷史中，科學家們發現這些現象背後，似乎都有一種持續發生作用的「影響力」。
為了描述這股 **「能」夠影響物體力量**，以及需要**多少「量」才能產生影響**，於是取名——能量。

科學家發現能量的傳遞形式之一是以 "電磁波" 的方式進行。
電磁波的頻率決定了能量對物體的影響力和作用方式，不同頻率使它擁有不同的特性和用途。

光和熱都是某些頻率的能量帶來的效應。光可以讓我們肉眼接收，而熱則是能量轉化成我們感受到的溫度。
太陽光譜圖是測量和分析太陽發出的電磁波做成，可以了解陽光的結構、能量分布和變化。
:::

### 認識太陽光譜

下面是太陽光譜圖：左到右分別是 **UVB、UVA、VISIBLE LIGHT (可見光)、IR-A、IR-B**。
> 左右是電磁波的頻率短到長，上下是輻照度（該波長的量）。

依照頻率（能量的波長）區分成幾個部分：
- 紫外線（UV）：295nm 以後是 UVB 的部分只有一小點，（又分為 UVA1、UVA2），能量高，但**人**眼看不到。
> 目前已知有光化學效應，如維生素 D 生成。
- 可見光：**人**眼能看見的波段，也就是「光亮」、「顏色」。
> 目前已知影響視覺認知、生理功能晝夜節律。
- 紅外線 (Infrared，簡稱 IR)：波長較長，是讓我們感覺到溫暖的主要部分，陽光中超過一半是 IR-A、IR-B。
> 目前已知以熱效應為主，這個波長容易被大部分物體吸收，使所帶的能量與物體互動產生熱效應。

發現宇宙中，頻率高到低的電磁波像一股洪流般從太陽輻射出來；
地球的大氣層，攔截了大部分高能的電磁波段，只有少部分波段能穿透大氣、到達地表，這部分就是我們實際感受到的「陽光」。

目前**沒有一款燈可以真正模擬太陽光**，
所以我們需要**混和不同的燈**來做到。
即便混合光能 "模擬" 太陽光譜，其質量也遠遠比不上真正陽光。

## 常見燈種類

::: spoiler 燈的種類...
種類是以 "發光的原理和特性" 來區分，
所以不太能以產品的行銷名稱判斷 (例如：太陽燈) 。
舉例來說 Mega-Ray、Powersun 都是有做汞燈，也有做金鹵燈。
可以仔細找包裝說明 "通常" 會寫它是甚麼種類的燈。
:::

- 汞蒸氣燈 (水銀燈) Mercury-vapor lamp
- 金鹵燈 (金屬鹵化物燈) Metal-halide
- 白熾燈 Incandescent lamp、鹵素燈 halogen (俗名都是鎢絲燈)
- 螢光燈管 Fluorescent tubes
- LED

接下來，看看這些燈的光譜。

### 汞蒸氣燈 Mercury-vapor lamp 光譜

MegaRay 160w 光譜

- 第一個有 UVB UVA 可見光和紅外線多合一光譜
- 光譜只有峰值 (汞燈特色)
- 光色有點綠。對動物影響：不同動物有不同色覺範圍，除了影響認知，藍光也和壓力放鬆有關⋯(見 "我們對光譜各部分的了解")
- 光束窄
- 無法調暗、加裝恆溫器
- 每個燈的輸出品質不穩定

> 爬蟲品牌 汞蒸氣燈，例如：
>  |  |
> |--|--|
> MegaRay | Zoo Med Powersun |
>

### 金屬鹵化物燈 (金鹵燈) Metal-halide lamp 光譜

Phillips Master Colour CDM-TD 952 光譜

- 逼真的太陽光譜
- 大量 UVA
- 被廣泛用於動物生態箱，有很多 UVB 版本用於爬行動物
- 設計於照明，紅外線有限。

> 爬蟲品牌 金鹵燈，例如：
>  |
> |--|
> Zoo Med Powersun H.I.D |
>

### 白熾燈 Incandescent lamp、鹵素燈 Halogen 光譜

> 兩種燈俗名都是鎢絲燈。

典型鹵素燈光譜

- 有一點 UVA，隨著**溫度的升高**最後有大量紅外線
- 熒光燈混和和白熾燈，能很好地補充紅色和紅外線段光譜
- 添加其他色光來製作自然光線

:::spoiler 禁止販售?
> *滷素燈通常用於安全照明或露台照明，在某些情況下還用於嵌入式照明，例如廚房家居區域。
> Phillips, Sylvania, Feit 等等很多公司都有製造，以往可以在零售五金行等處找到鹵素燈，
> 但因為這些燈發光也發熱，現在的趨勢，是使用 LED 來取代這些能源浪費的燈，歐盟及很多國家已經 "禁止販售" 鹵素/白熾燈；
> [台灣在 "一般照明" 用途上，也是禁止使用鹵素/白熾燈](https://www.moeaboe.gov.tw/ECW/populace/Law/Content.aspx?menu_id=4355)*
:::

### 螢光燈管 Fluorescent tubes 光譜

Arcadia D3 6% T5 Reptile lamp 光譜

- UVB 的部分與太陽光譜非常貼合。
- 但可見光不連續、不夠亮

> 爬蟲品牌 螢光燈管，例如：
>  |  |
> |--|--|
> Arcadia T5/T8 12% | Zoo Med T5 HO ReptiSun |
>

### LED 白色光譜

Arcadia Jungle Dawn 13W LED nuit 光譜

- 完全沒有 UVA、 UVB。
- 偏藍光，藍綠區有個大洞

> 爬蟲品牌 LED 燈，例如：
> ||
> |--|
> | [Arcadia Jungle Dawn LED](https://arcadiareptile.com/jungledawn-ledbar/) |

## 關於 UVB 燈使用

太陽中對生物有危害的波長已經被大氣層過濾掉；但是人工製造出來的紫外線，是可能含有危險的波長（UVC 或接近 UVC 的 UVB）。

選擇可信賴的大品牌、經過品管檢測，參考產品說明、了解 [爬蟲需要的 UVB 強度要怎麼看](https://hackmd.io/qeaWhIsaSSOgH7w7O-sJag?view)。
即使使用可信賴的燈具，也需注意距離與強度，否則也可能對動物造成危險。
UV 會因使用時間衰退，數值需要定期檢測，即使照明亮度不變。

:::danger
包裝或資訊說明中，應該要有光譜圖和距離說明。例如
|  |  |  |
| -- | -- | -- |
| Mega-Ray 距離說明 | Arcadia 某產品光譜圖 | Zoo Med 某產品光譜圖 |
:::

## 補充紅外線

這部分的燈，光譜範圍只討論到太陽光譜中的前段（UVB、UVA、可見光）。


來看看完整的太陽光譜有什麼：


陽光中有很大部分是紅外線，主要是 IR-A 和一些 IR-B。紅外線主要帶來熱效應。

:::spoiler 熱效應
> 當紅外線被物體吸收時，輻射能量會讓物體分子振動加劇而產生熱能，就是我們所說的「熱」。
> 所以紅外線本身不是「熱」，它只是帶著能量的「波長」。
> 例如太空中「什麼都沒有」，陽光穿過空間本身不會讓空間升溫，只有照到物體（如太空船、衣物、皮膚），這些物體吸收能量後、分子擾動，才會產生熱。
:::

紅外線依波長區分三種：
- IR-A 穿透力強，可以進入皮下組織，讓動物感覺「從內部暖起來」，不只是皮膚表面熱。
- IR-B 能穿透表皮，提供穩定而不刺激的深層溫暖。
- IR-C 波段穿透力弱，無法深入物體或空氣，只能影響物體的表面。

## 常見紅外線燈種類

- 鹵素燈 Halogen
- 短波紅外線加熱器 Short-wavelength IR heater
- 碳纖維加熱器 Deep Heat Projector（DHP）
- 陶瓷燈、陶瓷加熱器 Ceramic Heat Emitter（CHE）

下面看看這些燈的光譜：

### 鹵素燈 Halogen lamp

<div style="background:#ffccccaa">紅色區塊部分</div>

- 可見光、很多紅外線。


### 短波紅外線加熱器 Short-wavelength IR heater

<div style="background:#ddccffaa">紫色區塊部分</div>

- 可見光偏紅光、充足 IR-A


### 碳纖維加熱器 Deep Heat Projector (DHP)

<div style="background:#ccddccaa">綠色曲塊部分</div>

- 有很多 IR-B、很充足的長波長。
- 適合加熱，但不適合作為曬燈（IR-B 以外的能量不足）。
- 很適合做為夜間加熱。主要傳熱方式輻射加熱，直接加熱基質。


> *Deep Heat Projector，直翻是深熱投射器。
> 「深熱」是指紅外線：
> 碳纖維發熱管通電後呈現**橙紅色光** (表面溫度 500℃ 以上)，這反應會產生很多 IR-B、少量的 IR-A，這些紅外線可以熱輻射的傳熱方式傳熱。
> 「投射器」指輻射波能像光束一樣有方向的加熱，下面的基質 (和動物，血液循環) 熱了，傳導到物體，同時熱對流加熱物體上方空氣、熱空氣上升蓄積天花板、旁邊的冷空氣再進來被加熱...不斷循環加熱。*

### 陶瓷燈、陶瓷加熱器 Ceramic Heat Emitter (CHE)

<div style="background:#ffddaa99">橘色色塊（末端一小點部分）</div>

- 沒有 IR-A，幾乎沒有 IR-B
- 熱能的波長主要位於 IR-C 範圍 (缺少陽光中能量) 因此不適合作為曬燈使用。
- 很適合做為夜間加熱。主要傳熱方式是熱對流、熱傳導，從燈周遭開始加熱附近空氣、累積熱空氣。


> 陶瓷燈的熱能來自於電阻加熱

## 混和燈

下面用混合燈的方式，讓人工光的光譜形狀近似前半段的太陽光譜。

### 例子 A：金鹵燈 + 鹵素泛光燈 + 螢光燈

1. 金鹵燈 metal halide
2. 鹵素泛光燈 halogen flood (類白熾燈)
3. 螢光燈 T5-HO 12% UVB Fluorescent


- 很好的 UVB (螢光燈)
- 大量可見光、UVA (金鹵燈)
- 累積了紅外線 (鹵素泛光燈)
- 有填滿光譜

### 例子 B：白色 LED + 鹵素泛光燈 + 螢光燈

1. 白色 LED (取代金鹵燈/白熾燈)
2. 鹵素泛光燈 halogen flood
3. 螢光燈 T5-HO 12% UVB Fluorescent


- 很好的 UVB (螢光燈)
- 大量的紅外線 (鹵素泛光燈)
- 但是在藍紫區有個大洞

## 熱的原理

- 熱的分佈方式
- 需要「提供」IR-C 嗎？
- 自然中的 IR-C
- 溫度與溼度的關係

### 熱的分佈方式：

能量會從不均勻走向均勻、從集中走向分散。熱能會以三種方式傳遞：
「傳導」與「對流」：需要物質介質（例如空氣、水、物體接觸）才能進行。
「輻射」：也就是能量傳遞的方式----電磁波，不需要介質，即使在真空中也能進行。

### 需要「提供」IR-C 嗎？

科學家將紅外線依波長分成三種：IR-A、IR-B、IR-C（方便科學研究和技術應用的溝通）。不同波長的紅外線有不同的物理特性，包括穿透力、吸收性和散射特性。

波長特性比較：

- IR-A (近紅外線) 穿透力最強，能直接穿透表層組織到較深的層次（在生物上有「深層滲透熱效應」）。
- IR-B (中紅外線) 穿透深度比 IR-A 淺。
- IR-C (遠紅外線) 幾乎不穿透物質，主要在「表面」被吸收。

我們提到白天的加熱要有太陽有的效應，
**太陽光譜中完全沒有 IR-C** 區段的效應，所以我們不需要「特意」提供 IR-C。
但在夜晚，爬蟲仍然需要維持適宜的溫度，所以我們會透過環境設計來保持空氣和基質的溫暖，確保動物舒適。


### 自然中的 IR-C

簡單來說，自然中的 IR-C 是**地球與物體因自身溫度而輻射出的熱能**。

:::spoiler 自然界中的 IR-C（遠紅外線）主要有...
- 地球輻射（地表熱輻射）：
當太陽光照射地球後，地表吸收能量再以 IR-C 波段輻射出去。這是地 球熱平衡的關鍵。
- 動物與人體的熱能釋放：
哺乳動物（包括人類）、鳥類等恆溫動物的體溫通常介於 30–40°C，對 應的輻射峰值正落在 9–10 μm，屬於 IR-C。
- 植物與土壤：
夜間，植物與土壤表面釋放白天吸收的熱能，這些輻射大多也在 IR-C 範圍內。
- 大氣中的水氣與雲層：
吸收與再釋放熱能時，也會以 IR-C 波段發射輻射。這也是為何雲層能 「保暖」。
:::

### 溫度與溼度的關係

空氣能夠「容納」的「水蒸氣量」是隨溫度升高而增加的，
而「超過容納量的水蒸氣」會凝結成水（露、霧、水氣...）。
原理是高溫時分子運動越快，水分子越不容易凝結，可以保持在氣態。

釐清一個概念：

- 水蒸氣：指**氣態的水分子** ，就是空氣裡的水分子，看不見。
- 水氣：天上的雲、山裡的霧是「水氣」。日常用語中，描述熱水冒出來的白霧熱霧，也是水氣，不是「氣態的水分子（水蒸氣）」。噴霧加濕器的噴霧也是水氣。

濕度有兩種：

- 絕對濕度：指現在的空氣中，「有」多少水蒸氣，通常以 g/m³ 為單位。
- 相對濕度：是一個相對值，表示「空氣中的水蒸氣」離「飽和狀態」有多接近，飽和是 100%。

假設目前的空氣中，相對濕度是 80%，
把溫度升高後，空氣能「容納更多」水蒸氣，但我們沒有補充其他水蒸氣；
現在飽和狀態（空氣能容納的量）變大，例如加熱前可以放 100 個分子，現在可以放 177 個分子， 80/177 換算百分比，現在的水蒸氣飽和度就是 45% 左右。

:::spoiler 可以用個故事來聯想此概念：

不同地區的觀眾對空間的感受是不同的。
例如一個展覽空間，在北歐地區，大家對私人空間比較重視，當大約 10 位觀眾進入後，第 11 位就會感覺擁擠，通常會暫時停下來等待。
而在熱帶地區的人，通常私人距離較小，同樣的展間可以容納多達 17 位觀眾，大家才會開始覺得擁擠。

空氣就像展間，水蒸氣是觀眾。
在熱的地方（高溫時），觀眾比較能忍受擠，展間容納比較多人。
在冷的地方（低溫時），觀眾比較怕擠，展間容納比較少人。
外面的人 → 多餘的水蒸氣，會凝結成水滴、露或霧。

飽和水氣量 = 展間最大可容納觀眾數（跟溫度有關）。
相對濕度 = 目前展間觀眾 與 展間滿人數 的百分比。
:::

輻射、對流與傳導是熱能的傳遞機制，間接促進水分蒸發，同時、合力影響環境溫濕度。

## 夜間加熱工具

**陶瓷燈 (CHE) 或加熱墊和碳纖維加熱器 (DHP) 都擅長溫暖空氣和溫暖基質**。

- 陶瓷燈或加熱墊：從燈周遭、物體表面開始累積熱空氣，封閉空間能幫助「熱」更有效率的累積；
- 碳纖維加熱器：IR-B 為主更能直接加熱目標（較深層）。但在開放空間一樣很難蓄積溫暖空氣。

若是用於 "白天的加熱"，無論 CHE、加熱墊、DHP，用來加熱都 "不自然"，因為都無法提供太陽光中有的能量；

[相關貼文：from Reptile Lighting fb-group](https://www.facebook.com/groups/384134861721116/?multi_permalinks=2697643180370261)

## 爬蟲看不到紅色的光嗎？

在 [頻譜的每個部分都有什麼用途](https://hackmd.io/00kvpdp3RbGwrMrXHjKEZg)、[夜間物種的燈光](https://hackmd.io/_cXMRSfHTcO6rYqfnsKn-w)、[黃昏與黎明](https://hackmd.io/D6p83zaCRBys6TRD9HBAVQ)
都有提光帶給動物的影響，不只視覺知覺的影響、生理週期的影響、有的動物甚至可以利用穿透身體的陽光，人造燈光就很難達到效果。

在原棲地，夜晚沒有太陽，所以晚上太亮都是不符合自然。

在 [光譜的每個部分都有什麼用途](https://hackmd.io/00kvpdp3RbGwrMrXHjKEZg)，更可以看到一些物種對光譜的辨識範圍的案例。
即使是蜥蜴，不同種的蜥蜴看到的範圍可能差異很大；烏龜能看到的紅色甚至到紅外線，比人類更廣。
目前已知，只有很少數的物種缺乏這類紅色感光細胞，大部分都看得到，這被認為是演化下來生存的能力。

## 測量

### 溫度

需要兩種工具
- 測溫槍：測量表面溫度。
- 固定式溫度計：測量空氣環境溫度。

固定式冷熱區都要最少一個；使用測溫槍確認加熱點持續加熱後的表面溫度。

注意：
- 測溫槍小心不要照到、反射到動物眼睛。
- 測量表面溫度，至少持續加溫 20 分鐘以上再測量。
- **確認儀器可信賴** 再繼續使用：你可能需要 3 個以上來交叉比對工具為正常狀態。
- 溫度濕度會相互影響，加熱加溫要注意濕度，避免長期缺乏，導致的慢性疾病不易發現。

### UVB
見 [爬蟲需要的 UVB 強度要怎麼看](https://hackmd.io/qeaWhIsaSSOgH7w7O-sJag?view#%E6%80%8E%E9%BA%BC%E6%B8%AC%E9%87%8F%E7%87%88)

# 其他

大自然和生物系統非常複雜，充滿交錯的因果關係與相互影響。
我們往往只能理解其中一部分機制，慢慢拼湊出較完整的圖像。

人類的認知習慣，喜歡將自然拆解、分類與命名，這能幫助學習與研究，
卻也容易忽略自然是一個連續、交織且互依的整體。
> 例如：我們將光區分為紫外線、可見光與紅外線，是為了方便分析理解，
> 但自然界中的光譜其實是連續的，彼此交疊影響。

例如「光」，人直覺只想到亮度明暗，
但我們越深入了解，才發現光其實是「頻率」在某一區段的電磁波，
我們的視覺細胞對那些頻率的電磁波有反應。
而各種頻率的電磁波在萬物間被吸收反射...我們的眼睛正是接收的器官，因此能「看見」萬物。

電磁波的「頻率」決定了它對物體的影響力和作用方式，使它擁有不同的特性和用途
---- 這種「影響力」我們又稱為「能量」。
能量在萬物中又進一步又促成不同層次的物理、生理變化。

> 例如尼羅河巨蜥，在野外走向陽光照射的岩石，並不是因為牠知道 UVB 能合成維生素 D，而是牠本能地「感覺那裡很好」，而曬太陽的背後：
> - UVB 波段會穿透皮膚，將膽固醇轉換為前 D3；
> - 紅外線（尤其短波紅外）提供熱能，使前 D3 轉化為活性的維生素 D3；
> - 全程仰賴神經與體溫調節機制，控制曝曬時間，不多不少。
>
> 牠感到「舒服」的那段時間，正好涵蓋了整個合成過程所需的光與熱能——這不是單一波段的作用，而是光譜的整體協同，而牠的本能就是對這整體能量環境的精確回應。
>
> 例如植物的葉子，陽光照射時，它們進行光合作用吸收二氧化碳、釋放氧氣。
> 這過程需要氣孔打開，同時發生水分蒸散，幫助水分上行、調節體溫，也讓周圍空氣更濕潤。
> 這樣的濕度，對林間動物來說是不可或缺的微氣候之一。
>
> 一隻熱帶雨林的蜥蜴，之所以感覺「剛好」，不是因為陽光本身，而是「溫度 + 濕度 + 光線強度 + 安全性」剛好落在牠演化適應的區間。
> 而這區間，是整個生態系統的產物。

自然沒有明確邊界，光合作用與蒸散、能量與行為、植物與動物之間，都不是分開發生的。
這些交錯互動的過程，使自然系統穩定、靈活而富含智慧。

反觀人類常在設計人工環境時，只擷取自然的一部分條件 —— 例如「提供光」、「灑水」、「模仿視覺表象」—— 但忽略了這些條件需要「參與到整體互動」才能發揮作用。片段的模仿有時反而導致失衡，讓植物生病、動物不適、系統不穩。

我們需要一種整體性思維，理解自然現象之間的聯動與動態平衡。
保持謙虛，承認我們知識的限制，也尊重那些尚未命名、尚未理解的關聯性。