最近小編又不安生了，為了表明LED光源對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的重要性，讓小主們了解養(yǎng)殖車間光照的現(xiàn)狀、魚(yú)類對(duì)光環(huán)境三要素一般的適應(yīng)需求規(guī)律、燈具在特定 使用環(huán)境下的要求，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖車間如何正確選擇LED燈具——哥真的是拼了，分析的很不錯(cuò)，建議也棒棒噠，好想加點(diǎn)特技duang一下。

　　引言

　 　我國(guó)是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖第一大國(guó)。2012 年，中國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值17321.88億元， 同比增長(zhǎng)15.44%； 水產(chǎn)品總產(chǎn)量5907.68  萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)5.43%；水產(chǎn)養(yǎng)殖面積808.84萬(wàn)公頃，比上年增長(zhǎng)3.23%，食用魚(yú)類養(yǎng)殖產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的69.8%。目前，水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)高技 術(shù)支撐的工業(yè)化養(yǎng)殖模式的需求日增，其中包括營(yíng)造科學(xué)的人工光環(huán)境等。光照是魚(yú)類代謝系統(tǒng)的主導(dǎo)因子，光作為能量進(jìn)入水域生態(tài)系統(tǒng)，不僅為水生動(dòng)植物注入 必需的能量，而且可以獨(dú)立地對(duì)魚(yú)類的攝食、生殖、內(nèi)分泌起著直接或間接地影響?，F(xiàn)代工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖光照是指按照魚(yú)類光環(huán)境需求規(guī)律和水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)目標(biāo)， 利用人工光照創(chuàng)造適宜光環(huán)境或彌補(bǔ)自然光照的不足，調(diào)控魚(yú)類的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖，以實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、生態(tài)、安全”生產(chǎn)目標(biāo)的一種農(nóng)藝物理措施。

　 　目前，有關(guān)光照對(duì)魚(yú)生長(zhǎng)與生殖影響的研究比較少，水產(chǎn)養(yǎng)殖車間光源的使用簡(jiǎn)單粗放，絕大多數(shù)養(yǎng)殖工廠建成時(shí)沒(méi)有二次光照設(shè)計(jì)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人 們逐漸認(rèn)識(shí)到LED人工光照作為一種物理手段，不僅可以增加水產(chǎn)養(yǎng)殖生長(zhǎng)效率，而且可以促進(jìn)魚(yú)類生長(zhǎng)、控制魚(yú)類性腺發(fā)育，獲得綠色高品質(zhì)的食品。LED是 安全、健康的“綠色光源”，廢棄后無(wú)污染，環(huán)保節(jié)能。當(dāng)今，LED光源已經(jīng)規(guī)?；膽?yīng)用在植物工廠、家禽養(yǎng)殖業(yè)中，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)也必將越來(lái)越多的應(yīng)用LED 人工光源，通過(guò)人工光環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖按需生產(chǎn)的功能，顯著提高生產(chǎn)效率和效益。

　　水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)車間光源的現(xiàn)狀

　 　長(zhǎng)期以來(lái)，在水產(chǎn)養(yǎng)殖車間使用的人工光源絕大多數(shù)是民用建筑室內(nèi)常用的直管熒光燈或緊湊型熒光燈。熒光燈是利用低氣壓的汞蒸氣在放電過(guò)程中輻射紫外線， 從而使熒光粉發(fā)出可見(jiàn)光的原理發(fā)光的。這種光源目前優(yōu)勢(shì)是購(gòu)買方便、安裝簡(jiǎn)捷。然而，在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)使用這種光源引起的問(wèn)題很多，甚至是不能克服的問(wèn)題。 首先這種產(chǎn)品平均壽命在1萬(wàn)個(gè)小時(shí)左右，但在潮濕環(huán)境下壽命往往只有幾千個(gè)小時(shí)。其次是這種氣體放電燈不能調(diào)光，不能滿足魚(yú)類個(gè)體在不同生長(zhǎng)時(shí)期的光需 求。而且，熒光燈的廢棄會(huì)嚴(yán)重污染水源。有研究表明，水環(huán)境汞污染愈重，水生動(dòng)物含汞量愈高。汞容易被動(dòng)物體吸收和富集，不易被動(dòng)物體排除，更不能被動(dòng)物 體分解。它經(jīng)食物鏈進(jìn)行傳遞，會(huì)對(duì)人的身體造成傷害。一個(gè)節(jié)能燈的燈管平均含有2～3mg  的汞，1mg的汞能使360噸水受到污染，若燈管在養(yǎng)殖池破碎會(huì)立刻污染整個(gè)車間的養(yǎng)殖水體。因此，傳統(tǒng)氣體放電光源已經(jīng)不適應(yīng)綠色環(huán)保、節(jié)能減排以及優(yōu) 化光環(huán)境參數(shù)的要求。

　　生產(chǎn)車間燈具選擇

　 　根據(jù)公開(kāi)出版的相關(guān)文獻(xiàn)或通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得魚(yú)類的生理節(jié)律、攝食行為、生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖性能的最佳光環(huán)境參數(shù)，可以確定LED燈具的芯片波長(zhǎng)、功率及電子控制 系統(tǒng)。同時(shí)，根據(jù)芯片封裝形式、透鏡配光、燈具外型、防護(hù)等級(jí)就可以設(shè)計(jì)整體燈具，并生產(chǎn)出科學(xué)適用的LED 燈具，應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的光照環(huán)境中。

　　燈具已有國(guó)家、行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求；對(duì)沒(méi)有國(guó)家、行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)的，針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用的特殊場(chǎng)合，LED燈具至少應(yīng)滿足下列要求。

　　1、光色、光強(qiáng)和光周期的選擇

　 　褪黑激素對(duì)魚(yú)類下丘腦－腦垂體－性腺軸具有一定調(diào)節(jié)作用。魚(yú)類褪黑激素合成與分泌的節(jié)律主要受到光照和溫度的影響，魚(yú)類褪黑激素參與生殖、發(fā)育和生長(zhǎng)方 面的調(diào)節(jié)。光照尤其是光周期明顯抑制魚(yú)類松果體合成與分泌褪黑激素。人工營(yíng)造光照環(huán)境的三個(gè)重要因子是光色、光強(qiáng)和光周期。只有給出這3個(gè)主要參數(shù)，燈具 廠家才能生產(chǎn)出符合要求的燈具。

　　目前工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要品種有石斑魚(yú)、鯛類、鮭鱒魚(yú)、鲆鰈類、鱸魚(yú)、鰤?mèng)~、黑鮶條紋鱸、河豚、美國(guó)紅 魚(yú)等幾十種。每種魚(yú)在獨(dú)特的地理環(huán)境條件下生長(zhǎng)發(fā)育，包括鹽度、溫度、水深、海流、含氧量、營(yíng)養(yǎng)鹽、海拔、地形地質(zhì)、食物資源量與食物鏈結(jié)構(gòu)，以及歷史上 的海陸變遷等。在上億年的野生環(huán)境生活進(jìn)化中，魚(yú)類形成了獨(dú)特的生理、行為、感覺(jué)適應(yīng)等，種群在長(zhǎng)期的進(jìn)化適應(yīng)過(guò)程中，與自然環(huán)境相互作用，使個(gè)體選擇適 合度達(dá)到最大的生存光環(huán)境。如海水中層魚(yú)類的視色素適于接受藍(lán)色的短光譜波段，視覺(jué)細(xì)胞大部分由視桿細(xì)胞組成。春夏季節(jié)產(chǎn)卵的魚(yú)是長(zhǎng)光照型魚(yú)，秋冬季節(jié)產(chǎn) 卵的魚(yú)是短光照型魚(yú)。

　　已有實(shí)驗(yàn)證明，通過(guò)人工調(diào)節(jié)光環(huán)境，對(duì)長(zhǎng)光照的魚(yú)提前把日照時(shí)間比自然狀態(tài)延長(zhǎng)一些，對(duì)短光照型的魚(yú)提前把日照時(shí) 間比自然狀態(tài)縮短一些，通常能使魚(yú)類提前成熟和產(chǎn)卵。許多研究證明秋季產(chǎn)卵的鮭鱒魚(yú)類就是這種情況，即光周期對(duì)魚(yú)性腺等的影響最為明顯。其次光色、光強(qiáng)的 因素也不可忽視，比如歐洲鱸與鰨目幼魚(yú)在符合其野生環(huán)境的藍(lán)光條件下，達(dá)到最佳發(fā)育速率。250lx光照時(shí)中華鱘可獲得最佳孵化率(  83.9%)。配置光色時(shí)，要考慮魚(yú)類視覺(jué)色素中視紫紅質(zhì)與視紫質(zhì)的比例，即產(chǎn)卵場(chǎng)是在淡水還是在海水。養(yǎng)殖廠家需要根據(jù)養(yǎng)殖魚(yú)類品種，查閱相關(guān)文獻(xiàn)及開(kāi) 展前期的光環(huán)境實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同種類的在自然環(huán)境魚(yú)洄游的水深或棲息特點(diǎn)，可以大致推算出需要的光環(huán)值，再選擇合適的燈具。最后現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，篩選 出最優(yōu)的光環(huán)境參數(shù)。

　　2、燈具二次配光設(shè)計(jì)

　　水產(chǎn)養(yǎng)殖魚(yú)池有育苗池、成魚(yú)池、親魚(yú)池等，多為水泥池、塑膠池或玻璃鋼池，形狀有圓形、長(zhǎng)方形、長(zhǎng)圓形、環(huán)道型等。方形魚(yú)池邊長(zhǎng)一般為6～7m，養(yǎng)殖鮃鰈魚(yú)類池深0.8～1.0m，養(yǎng)殖游泳類，如真鯛、石斑魚(yú)、美國(guó)紅魚(yú)等，水深1.8～2.0m。

　 　傳統(tǒng)燈具的透鏡與反光罩配光方式基本不適合水產(chǎn)車間養(yǎng)魚(yú)池光照覆蓋要求，循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)池形狀特點(diǎn)大都是規(guī)則幾何形狀，所以LED  的透鏡與反光罩要配合一起設(shè)計(jì)，采用高折射率的透鏡材料，既要水面光斑均勻，又要恰好覆蓋整個(gè)魚(yú)池，以節(jié)約電能。其次根據(jù)魚(yú)池水深淺程度不同，應(yīng)考慮光源 發(fā)光強(qiáng)度并科學(xué)地采用公式準(zhǔn)確計(jì)算。

　　3、防護(hù)等級(jí)安全要求

　 　防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求， 并符合GB7000.  5—2007。水產(chǎn)養(yǎng)殖車間濕度大都在90%以上，所以對(duì)燈具防水要求比較高，防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要達(dá)到IP65，如果為節(jié)能考慮將燈具安裝到養(yǎng)殖魚(yú)池水 下，IP等級(jí)至少達(dá)到IP67以上。養(yǎng)殖車間燈具的安裝位置容易與人接觸，如果緊固螺釘觸及帶電電路板等情況漏電，在車間潮濕環(huán)境下，極易使人觸電，造成 危險(xiǎn)。所以選擇燈具時(shí)，一要注意防護(hù)等級(jí)IP 是否達(dá)到IP65 以上；  二是要用隔離式恒流電源，留有最小爬電距離，并且最好使用集中式外置電源，集中式外置電源是指采用一個(gè)大功率的AC /DC 開(kāi)關(guān)電源，統(tǒng)一供電。

　　4、色溫與顯色指數(shù)

　　建筑照明設(shè)計(jì)必須有色溫( Tc) 與顯色指數(shù)( Ｒa) 的要求。色溫用Tc 表示，單位為K。光源的輻射在可見(jiàn)區(qū)和絕對(duì)黑體的輻射完全相同時(shí)，此時(shí)黑體的溫度就稱為此光源的色溫。低色溫光源的紅輻射相對(duì)說(shuō)要多些，色溫提高后藍(lán)輻射的比例增加。

　 　顯色指數(shù)用Ｒa  表示，顯色指數(shù)是表現(xiàn)物質(zhì)本來(lái)的顏色指標(biāo)。顯色指數(shù)越高，越接近物質(zhì)本來(lái)的顏色，其數(shù)值接近100，顯色性最好。在水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中，一般不要求這兩個(gè)光源 指標(biāo)。但是需要長(zhǎng)波長(zhǎng)的光譜能量分布時(shí)，可以增加CIE 定義CＲI 中的Ｒ9 飽和紅色比例，即增加封裝中的氮化物紅色熒光粉；  需要短波長(zhǎng)的光譜能量分布時(shí)，可以用色溫較高的白色光源。因此，某些場(chǎng)合的長(zhǎng)波長(zhǎng)單色光可以用色溫低、顯色指數(shù)高的白光代替，短波長(zhǎng)的可以用色溫較高的白 光代替。這樣設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)有： 一是白光非常有益于車間操作人員的視覺(jué)健康； 二是白光大量用于功能性照明，養(yǎng)殖業(yè)一次設(shè)備采購(gòu)成本可以大大降低。

　　5、燈具的開(kāi)關(guān)

　 　瞬間開(kāi)、關(guān)照明燈具對(duì)大西洋鮭、河豚、石斑等魚(yú)類，以及對(duì)蝦會(huì)產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。當(dāng)魚(yú)、蝦處于應(yīng)急反應(yīng)狀態(tài)時(shí)，會(huì)釋放應(yīng)激激素，血液與組織成分發(fā)生變化，呼 吸頻率與心率發(fā)生改變，免疫水平降低，導(dǎo)致易染病和寄生蟲(chóng)，不但繁殖生長(zhǎng)受到影響，嚴(yán)重增加死亡率。所以開(kāi)關(guān)時(shí)要逐漸亮、逐漸滅，才能消除光對(duì)魚(yú)的脅迫。 解決這個(gè)問(wèn)題需要LED智能控制，現(xiàn)在考慮的其中一個(gè)方案是采用微處理器MCU控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC 與PWM  波形輸出的方式實(shí)現(xiàn)。其中RTC可精確到秒為單位，用戶可自行設(shè)置漸變間隔；LED  的亮度調(diào)節(jié)則通過(guò)調(diào)節(jié)PWM波形占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)。占空比可采用分級(jí)方式，一般可分為0 ～ 100  級(jí)。這種漸變方式會(huì)有效地避免LED光源的瞬間開(kāi)與關(guān)對(duì)魚(yú)蝦類產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。

　　結(jié)論

　 　工廠化養(yǎng)殖車間不同于自然環(huán)境，需要采用人工光照方式。一般來(lái)說(shuō)，全光照與全黑暗對(duì)魚(yú)生長(zhǎng)發(fā)育都不利。光環(huán)境只是一個(gè)影響魚(yú)類行為的重要因子，還要與溫 度、水質(zhì)、餌料等因子共同配置。目前在國(guó)內(nèi)，關(guān)于光環(huán)境因子對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的研究較少，養(yǎng)殖車間的光照與燈具安裝更是粗放式的隨意布置。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā) 展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到LED光源作為一種物理手段，可以更好地增加水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)效率，獲得規(guī)?；?、綠色、高品質(zhì)魚(yú)類產(chǎn)品。若能確定影響某種魚(yú)類的生理節(jié)律、 攝食行為和繁殖性能的光照參數(shù)，就可以采用適宜的LED光源，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)燈具的效率、壽命和價(jià)格做綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，正確地營(yíng)造出適 合水產(chǎn)養(yǎng)殖要求的光環(huán)境，以促使LED光源在工廠化高效水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮更大的作用。