我國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖第一大國。目前，水產(chǎn)養(yǎng)殖對高技術(shù)支撐的工業(yè)化養(yǎng)殖模式的需求日增，其中包括營造科學的人工光環(huán)境等。光照是魚類代謝系統(tǒng)的主導因子，光作為能量進入水域生態(tài)系統(tǒng)，不僅為水生動植物注入 必需的能量，而且可以獨立地對魚類的攝食、生殖、內(nèi)分泌起著直接或間接地影響。

現(xiàn)代工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖光照是指按照魚類光環(huán)境需求規(guī)律和水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)目標， 利用人工光照創(chuàng)造適宜光環(huán)境或彌補自然光照的不足，調(diào)控魚類的生長發(fā)育和繁殖，以實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、生態(tài)、安全”生產(chǎn)目標的一種農(nóng)藝物理措施。

　　根據(jù)公開出版的相關(guān)文獻或通過實驗獲得魚類的生理節(jié)律、攝食行為、生長發(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、功率及電子控制 系統(tǒng)。同時，根據(jù)芯片封裝形式、透鏡配光、燈具外型、防護等級就可以設(shè)計整體燈具，并生產(chǎn)出科學適用的LED 燈具，應用在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的光照環(huán)境中。

燈具已有國家、行業(yè)或地方標準的，應符合相應的標準要求；對沒有國家、行業(yè)或地方標準的，針對水產(chǎn)養(yǎng)殖應用的特殊場合，LED燈具至少應滿足下列要求。

1、光色、光強和光周期的選擇

　 　褪黑激素對魚類下丘腦－腦垂體－性腺軸具有一定調(diào)節(jié)作用。魚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，魚類褪黑激素參與生殖、發(fā)育和生長方 面的調(diào)節(jié)。光照尤其是光周期明顯抑制魚類松果體合成與分泌褪黑激素。人工營造光照環(huán)境的三個重要因子是光色、光強和光周期。只有給出這3個主要參數(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、鯛類、鮭鱒魚、鲆鰈類、鱸魚、鰤魚、黑鮶條紋鱸、河豚、美國紅 魚等幾十種。每種魚在獨特的地理環(huán)境條件下生長發(fā)育，包括鹽度、溫度、水深、海流、含氧量、營養(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)境生活進化中，魚類形成了獨特的生理、行為、感覺適應等，種群在長期的進化適應過程中，與自然環(huán)境相互作用，使個體選擇適 合度達到最大的生存光環(huán)境。如海水中層魚類的視色素適于接受藍色的短光譜波段，視覺細胞大部分由視桿細胞組成。春夏季節(jié)產(chǎn)卵的魚是長光照型魚，秋冬季節(jié)產(chǎn) 卵的魚是短光照型魚。

　　已有實驗證明，通過人工調(diào)節(jié)光環(huán)境，對長光照的魚提前把日照時間比自然狀態(tài)延長一些，對短光照型的魚提前把日照時 間比自然狀態(tài)縮短一些，通常能使魚類提前成熟和產(chǎn)卵。許多研究證明秋季產(chǎn)卵的鮭鱒魚類就是這種情況，即光周期對魚性腺等的影響最為明顯。其次光色、光強的 因素也不可忽視，比如歐洲鱸與鰨目幼魚在符合其野生環(huán)境的藍光條件下，達到最佳發(fā)育速率。250lx光照時中華鱘可獲得最佳孵化率( 83.9%)。配置光色時，要考慮魚類視覺色素中視紫紅質(zhì)與視紫質(zhì)的比例，即產(chǎn)卵場是在淡水還是在海水。養(yǎng)殖廠家需要根據(jù)養(yǎng)殖魚類品種，查閱相關(guān)文獻及開 展前期的光環(huán)境實驗，根據(jù)不同種類的在自然環(huán)境魚洄游的水深或棲息特點，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)場反復比較實驗數(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

　 水產(chǎn)養(yǎng)殖魚池有育苗池、成魚池、親魚池等，多為水泥池、塑膠池或玻璃鋼池，形狀有圓形、長方形、長圓形、環(huán)道型等。方形魚池邊長一般為6～7m，養(yǎng)殖鮃鰈魚類池深0.8～1.0m，養(yǎng)殖游泳類，如真鯛、石斑魚、美國紅魚等，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)魚池光照覆蓋要求，循環(huán)水養(yǎng)魚池形狀特點大都是規(guī)則幾何形狀，所以LED 的透鏡與反光罩要配合一起設(shè)計，采用高折射率的透鏡材料，既要水面光斑均勻，又要恰好覆蓋整個魚池，以節(jié)約電能。其次根據(jù)魚池水深淺程度不同，應考慮光源 發(fā)光強度并科學地采用公式準確計算。

3、防護等級安全要求

 　防護等級應滿足設(shè)計要求， 并符合GB7000. 5—2007。水產(chǎn)養(yǎng)殖車間濕度大都在90%以上，所以對燈具防水要求比較高，防護等級標準要達到IP65，如果為節(jié)能考慮將燈具安裝到養(yǎng)殖魚池水 下，IP等級至少達到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。所以選擇燈具時，一要注意防護等級IP 是否達到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大功率的AC /DC 開關(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。光源的輻射在可見區(qū)和絕對黑體的輻射完全相同時，此時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說要多些，色溫提高后藍輻射的比例增加。

 　顯色指數(shù)用Ｒa 表示，顯色指數(shù)是表現(xiàn)物質(zhì)本來的顏色指標。顯色指數(shù)越高，越接近物質(zhì)本來的顏色，其數(shù)值接近100，顯色性最好。在水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中，一般不要求這兩個光源 指標。但是需要長波長的光譜能量分布時，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； 需要短波長的光譜能量分布時，可以用色溫較高的白色光源。因此，某些場合的長波長單色光可以用色溫低、顯色指數(shù)高的白光代替，短波長的可以用色溫較高的白 光代替。這樣設(shè)計優(yōu)點有： 一是白光非常有益于車間操作人員的視覺健康； 二是白光大量用于功能性照明，養(yǎng)殖業(yè)一次設(shè)備采購成本可以大大降低。

5、燈具的開關(guān)

　 瞬間開、關(guān)照明燈具對大西洋鮭、河豚、石斑等魚類，以及對蝦會產(chǎn)生應激反應。當魚、蝦處于應急反應狀態(tài)時，會釋放應激激素，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，導致易染病和寄生蟲，不但繁殖生長受到影響，嚴重增加死亡率。所以開關(guān)時要逐漸亮、逐漸滅，才能消除光對魚的脅迫。 解決這個問題需要LED智能控制，現(xiàn)在考慮的其中一個方案是采用微處理器MCU控制實時時鐘RTC 與PWM 波形輸出的方式實現(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)則通過調(diào)節(jié)PWM波形占空比來實現(xiàn)。占空比可采用分級方式，一般可分為0 ～ 100 級。這種漸變方式會有效地避免LED光源的瞬間開與關(guān)對魚蝦類產(chǎn)生應激反應。

　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。一般來說，全光照與全黑暗對魚生長發(fā)育都不利。光環(huán)境只是一個影響魚類行為的重要因子，還要與溫 度、水質(zhì)、餌料等因子共同配置。隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認識到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)魚類產(chǎn)品。若能確定影響某種魚類的生理節(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，按照國家相關(guān)標準，根據(jù)燈具的效率、壽命和價格做綜合性的技術(shù)經(jīng)濟分析比較，正確地營造出適合水產(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。