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title: 爬蟲的燈 (Reptile lamps) 筆記
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# 爬蟲的燈 (Reptile lamps) 筆記
:::spoiler 參考來源
> - [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))
:::
這篇筆記是從太陽的光譜來瞭解光和燈，不同光譜範圍對爬蟲的影響，如何判斷選擇人工燈具。
內容包含對來源資料的補充、再解讀，若有錯誤、描述不清、建議或不足，歡迎指教，避免錯誤資訊擴散。
## 日夜不同的「加熱」觀念
討論爬蟲的「加熱」，不能只有討論「溫度」。
### 白天的加熱 是要滿足太陽光帶來的效應
自然界中的熱能主要來自太陽，白天需要考慮太陽光對生物帶來的 **效應** ---- [太陽是一個龐大又複雜的「能量來源」。](##太陽是一個龐大又複雜的「能量來源」。)
太陽輻射放出的能量（電磁波攜帶能量傳遞），形成一個近似「連續」的電磁波光譜。
但經過地球大氣層吸收後，抵達地球表面的陽光被分成紫外線、可見光、紅外線。
各波段具有特定的 生物功能，並且存在特定比例。
生物體依賴這些波段同時存在、保持相對比例，才能產生所需的行為與生理**效應**。
換句話說，動物需要這些**效應**，而不只是單純的光或熱
---- [這裡看「陽光光譜的各部分有什麼用途」](https://hackmd.io/00kvpdp3RbGwrMrXHjKEZg)。
太陽的能量主要透過輻射方式傳遞，不需要介質。
陽光也會因環境條件而改變，如穿過大氣層的角度、大氣條件、地形的不同，每個原生地、不同時間，接收到的強度，比例也會不同。
所以「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
---- 或 [ 這裡看「爬蟲需要的 UVB 強度要怎麼看」](https://hackmd.io/qeaWhIsaSSOgH7w7O-sJag?view)。
### 晚上的加熱 是保持溫暖
夜晚，地表會釋放一天下來太陽照射積累的熱能，
這些熱能會透過「傳導」和「對流」方式傳遞，溫暖環境 [（用柏油路暖鼻子的大象）](https://vocus.cc/article/62fda223fd89780001615d73)。
![用柏油路暖鼻子的大象](https://images.vocus.cc/b30bb883-3496-41a6-916a-0b86bd84aeb7.jpg "用柏油路暖鼻子的大象" =50%x)
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。
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 ---- [夜間加熱工具](##夜間加熱工具)
## 太陽是一個龐大又複雜的「能量來源」。
太陽本身是能量來源，地球接收到的太陽能量，本質上全是「電磁波」。
電磁波的最小單位是光子，每個光子都攜帶特定能量，
短波段可能引起化學或生物效應，長波段通常轉換為熱能
（若改變電磁波的波長（頻率），就等於改變光子的能量，進而改變物質吸收後的效應）。
因此若要模擬太陽對生物的影響，在於模擬太陽所提供的各種電磁波及其強度比例。
### 認識太陽光譜
太陽光譜圖就是把太陽發出的電磁波按波長排列，
讓我們一眼看出不同波長光的能量分布和強弱。
下面是太陽光譜圖：左到右分別是 **UVB、UVA、VISIBLE LIGHT、IR-A、IR-B**
> 橫軸是電磁波的頻率，縱軸指某頻率的輻照度（強度）。
依照波長（頻率）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，造成熱效應的主要部分，陽光中超過一半是 IR-A、IR-B。
> 這個波長容易被大部分物體吸收，使所帶的能量與物體分子互動產生熱效應。
## 常見燈種類
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。
::: spoiler 燈的種類...
燈的種類是以 "發光的原理和特性" 來區分，
不能以產品的行銷名稱判斷 (例如：太陽燈) 。
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（非光譜上的燈）|
>
### 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。
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，應該要有光譜圖和使用距離說明。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
前面的燈，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：
陽光輻射中有很大部分是紅外線，主要是 IR-A 和一些 IR-B。
### 紅外線依波長區分三種，穿透力和作用層次不同
- IR-A 穿透力強，能深入皮膚內部。
- 水分子對這段波長「吸收效率比較低」，所以能量能穿透表層水分，進入更深層與那裡的細胞結構、蛋白質、甚至血紅素、色素分子發生共振或吸收作用。
這些互動不一定是「加熱」，有時是促進化學反應或細胞代謝（例如光生理效應）。
- IR-B 最容易被水分子吸收，轉化為熱。
- IR-C 主要是物體自身溫度輻射出的熱（太陽中完全沒有 IR-C）。
IR-A 雖然也會轉成熱，但它更特別的是能進入組織裡與其他分子「溫和互動」，
IR-B、IR-C 幾乎被表面水吸掉，熱能停留在表層。
## 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
紅色區塊部分
- 可見光、很多紅外線。
### 短波紅外線加熱器 Short-wavelength IR heater
紫色區塊部分
- 可見光偏紅光、充足 IR-A
### 碳纖維加熱器 Deep Heat Projector (DHP)
綠色曲塊部分
- 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)
橘色色塊（末端一小點部分）
- 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
## 關於加熱
- 溫度與溼度的關係
- 熱的分佈方式
- 紅外線與熱
### 溫度與溼度的關係
釐清概念「水蒸氣」和「水氣」：
「水蒸氣」是看不見的。水蒸氣是**氣態**的「水分子」，也就是空氣裡的水分子。
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」。
噴霧加濕器的噴霧也是「水氣」。
「水氣」不是「水蒸氣」。
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、等水氣）。
其中的原理是，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。
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：
空氣就像一個展覽空間，水蒸氣是觀眾。
在熱的地方的人，社交距離近，不怕擠，展間容納比較多人。（溫度高）
在冷的地方的人，社交距離遠，較怕擠，展間容納比較少人。（溫度低）
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。
### 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」：如電磁波，不需要介質，在真空中也能進行。
### 紅外線與熱的問題
- 熱能靠對流、傳導、輻射傳遞，紅外線的能量只能靠輻射傳遞。
- 感覺熱就是有紅外線嗎？加熱、溫度升高是因為紅外線嗎？
- 當你曬太陽(IR-A ~ IR-B)、靠近火爐(IR-B ~ IR-A)、或烤箱前(IR-C ~ IR-B) 覺得熱時， 確實主要是因為紅外線輻射打到皮膚、被吸收後轉成熱。
- 但你也可能在沒有紅外線的情況下覺得熱：
- 拿暖暖包是熱傳導讓你變熱。
- 吹風機用熱空氣對流，紅外線(IR-C)是副產品，不是主要加熱機制。
- 高濕度環境中身體難以散熱，也會感覺更熱。
- 加熱與否，是物體/空間整體熱能增減的結果。
- 紅外線有熱效應，所以加熱燈都是用紅外線？
加熱燈用紅外線是常態，雖然紅外線都能產生熱效應，但不同區段穿透力、吸收特性不同，但要看波段才能決定用途：
有些加熱燈是靠高溫電阻發熱 → 熱輻射波段偏長，可能 IR-B、IR-C 居多，IR-A 含量低。那他就無法提供 IR-A 帶來的效應，就不適合作為曬燈之一，但可以作為夜間加熱的工具。
- **太陽光譜中完全沒有 IR-C**，所以我們不需要「特意」提供 IR-C。
:::spoiler 自然界中的 IR-C 有...
- 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」。
:::
- 紅色加熱燈代表就有近紅外線嗎？因為 IR-A 波長就在紅色光之後。
紅燈不一定會有 IR-A 輻射，除非燈的發光源設計可以發出 0.7µm 以上的能量。
## 夜間加熱工具
> 物體溫度越高 → 輻射光譜往短波移（靠近 IR-A）
> 溫度越低 → 光譜偏長波（IR-B、IR-C）
> 白天加熱我們需要考慮太陽的效應所以考慮太陽中的紅外線（IR-A,IR-B），
> 夜間我們不是要提供 IR-C 輻射，而是要保持溫暖。
**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
> 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。
>
> 而這種區間，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。
但人類常在設計人工環境時，只能做自己知道的部分、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。