LED灯具在工厂化水产养殖的应用分析

LED灯具在工厂化水产养殖的应用分析【摘要】本文主要以LED灯具在工厂化水产养殖的应用为重点进行阐述，首先分析LED灯具在工厂化水产养殖应用前景、LED光源在工厂化水产养殖应用优势及现状，其次从光色、强度及光周期要求、二次配光研究、防护等级要求、色温及显色指数以及开关装置几个方面深入说明并探讨，旨意在为相关研究提供参考资料。

【关键词】LED灯具；工厂化水产养殖；应用策略我国是世界水产养殖强国。

2022年，全社会渔业经济总产值达到30873亿元，其中，渔业产值15267.49亿元，在渔业产值中，海洋捕捞产值为2488.91亿元，海水养殖产值4638.84亿元，淡水捕捞产值为276.70亿元，淡水养殖产值为7863.03亿元。

随着我国社会和经济快速发展，这使得人民群众对渔业产品产需逐年增加，这进一步推动水产养殖工业化发展。

渔业养殖需要营造相关生长环境，尤其是在人工光环境方面，光照更是决定鱼类能否正常生产关键要素。

这主要是因为光可以促进鱼类新陈代谢工作，更是水生植物正常生长能量，还能间接影响到鱼类捕食、繁育系统正常生长。

由于我国对工业化水产养殖光照技术研究仍需深入，这导致很多水产养殖工厂仍在使用荧光灯照明，这无疑会直接影响水产养殖成本控制及鱼类生长速度。

一、LED灯具在工厂化水产养殖应用前景由于我国对光照对鱼类繁育生长方面研究相对较少，这导致水产养殖工厂使用光源也有所差异，部分养殖工厂在建设初期就没有设计出二次光照设备。

随着我国半导体技术快速发展，LED灯具也逐渐扩大应用范围，将其应用到工厂化水产养殖场地中，是可以有效提高水产养殖效率，使鱼类能够像自然环境中生长，促使鱼类始终保持更快生长速度，还能提高鱼类肉制品品质。

LED是一种安全且健康光源，在大规模应用后也不会对周边自然环境产生影响，还具有非常良好节能特点，这将直接减少工厂化水产养殖成本支出。

目前，已经有大量植物及家禽养殖工厂大规模应用LED 光源，这给水产养殖工厂应用LED光源创造良好实施条件，这可以使水产养殖工厂能够具有更好光环境，可以按照不同鱼类对光照需求而调整亮度，还能减少水产养殖人力成本。

光环境是工厂化水产养殖必要条件，是可以为水产养殖企业创造更大经济效益关键所在，这主要是光照可以促进鱼类代谢系统正常工作，还能使鱼类视觉器官生长，使鱼类可以分泌脑垂体。

同时。

水域生态体系正常运行也离不开光照，这会给鱼类提供更多食物，养殖人员可以根据鱼类食物特点，而调整光照强度，为水产养殖节省更多喂养饲料。

光照还可以抑制鱼类松果体活动，使鱼类减少分泌褪黑激素，还能对鱼类脑重体性腺轴产生良好调节作用，促进鱼类能够正常生长发育。

在工厂化水产养殖场地中大规模应用LED光源，需要结合鱼类或贝类对光照需求而进行深入研究，还要结合养殖场地情况，如深水鱼应加大LED光源功率，但处于浑浊水域需额外考虑其他因素。

由于海水和淡水养殖有着较大差异，这需要养殖人员根据两种鱼类对光照喜爱程度进行差异化养殖，并根据鱼类成长周期而控制光照，特别是在幼鱼养殖中，更是要结合水温和生长需求而调解亮度。

工厂化水产养殖是渔业发展主要方向，尤其是在近三十年以来，工厂化水产养殖更是得到快速发展，在天津、山东及大连地区，已经形成完善工业化水产养殖体系，这将直接带动我国渔业发展。

通过对LED光源对鱼类生长研究表明，D光源可以对皱纹盘物正常生长和生理特征有着直接帮助，使鱼类可以正常代谢及营养吸收，提高鱼类养殖品质，这也为工厂化水产养殖大规模应用LED光源创造良好基础。

二、LED光源在工厂化水产养殖应用优势及现状（一）LED光源应用优势我国工厂化水产养殖业长时间使用荧光灯，其主要优势在于采购及安装成本相对较低，但在潮湿环境中，荧光灯也具有非常多劣势，其主要表现在不能调光及使用寿命低，还可能导致鱼类经常发生应激反应。

同时，废弃荧光灯处置不当也会对周边环境造成较大影响。

随着我国光电技术不断发展，这使得LED已经大规模应用各方面领域中，尤其是在工厂化水产养殖行业中，更是具有非常广阔应用前景，不仅可能为鱼类营造更好自然光照环境，还能有效降低养殖成本。

LED光源具有良好的人工补光功能，可以根据不同鱼类对光照需求而调整亮度，使鱼类可以在更好环境中快速成长。

LED灯具还具有良好光环境调节和使用寿命，可有效降低能源消耗。

随着水产养殖成本控制理念不断深入，这使得LED灯具应用工厂化水产养殖行业前景不断扩大，这将直接为我国渔业发展奠定良好基础。

（二）LED光源在水产养殖应用现状传统水产养殖场地采用人工光源都是建筑行业经常使用荧光灯，其主要应用特点在于放电时会产生辐射紫外线，使灯具中荧光粉可以发生发射现象。

这种光源应用在工厂化水产养殖中就会产生诸多问题，其主要原因在于平均使用寿命短，通常只有1万小时左右，甚至在水产养殖环境中只有数千小时。

该光源在放电过程中不能调光，而不同鱼类对光照需求有所差异。

同时，随着人们环境意识不断增强，而荧光灯含有大量汞元素，这将直接影响到水产养殖品质。

正常情况下，荧光灯中大约含有2~3mg汞元素，如废弃荧光灯不得到妥善处理，将直接影响到周边水源，如发生灯管破裂情况时，也将直接影响到水产养殖区域水源，给鱼类生长造成十分不利环境。

三、工厂化水产养殖场地LED光源选择研究通过对鱼类生长发育和繁殖环境研究发现，不同鱼类或贝类对光照强度有着不同需求，这需要水厂养殖企业根据鱼类生活习性而找出最佳光照参数，这样才可以根据鱼类养殖需求而匹配LED灯具种类，确定好灯具芯片波长、控制系统和功率。

此外，还要根据水产养殖环境特点，而选择合适的LED灯具芯片封装方式、透镜亮度、灯具外型及防护方面要素，这样才能使LED灯具在水产养殖中发挥更大作用，找出科学合理方式开展水产养殖工作。

我国LED灯具已逐渐形成国家和行业执行标准，这需要水产养殖企业加大对LED灯具执行标准研究工作，如水产养殖场地环境和条件较为特殊时，应选择特殊LED灯具，但必须要符合以下要求。

（一）光色、强度及光周期要求LED灯具主要是模拟自然光环境，使水产养殖场地能够符合水域生态环境要求，从而抑制鱼类褪黑激素生长，还能对鱼类下丘脑、性腺轴能够起到直接调节作用。

这主要是因为鱼类褪黑激素分泌和光照及生长温度有着直接关系，水产养殖企业在控制好养殖温度的同时，还要根据鱼类分泌褪黑激素特点，而选择相对应光色、强度及光周期。

光周期对鱼类松果体是具有直接影响，可以减少鱼类分泌褪黑激素。

这要求选择人工光照应重点考虑以光色、强度及光周期，这样才能有效提高鱼类养殖质量。

水产养殖企业应加大对市场上销售LED灯具参数研究工作，选择符合水产养殖环境的LED灯具。

目前，大规模水产养殖品种主要是石斑鱼、鲑鳟鱼、鲈鱼、黑条纹鲈等品种。

这些鱼类对生长环境有着特殊要求，但主要集中在盐分、水温、深度、养分及食物方面，这主要和鱼类在自然生长环境因素有关，而工厂化水产养殖也需要根据鱼类品种而营造相关环境，这样才能使鱼类逐渐适应生产养殖工厂各种条件。

导致鱼类对生长环境要求较高主要因素在于原生长地环境，是经过长期间不断演化形成，使鱼类生理、行为、感觉方面形成习惯，更是种群发展必要环境，最终形成较为明显光生活环境要求。

例如，在海水养殖鱼类时，就会给鱼类产生视色素适应情况，该类鱼类养殖对蓝色短光谱波段有着较大需求，因为鱼类视觉细胞主要是由视杆细胞构成。

针对不同季节光照因素分析发现，大部分春夏季节产卵鱼类属于长光照种类，而在秋冬季节产卵鱼类则主要属是短光照鱼类。

在水产养殖企业营造人工光环境过程中，针对长光照鱼类应将光照时间适当延长，要比鱼类自然生产环境下光照多，针对短光照鱼类养殖则应当适当减少，这样可以使鱼类能够快速生长及发育。

又如，鲑鳟鱼类主要是在秋冬季节繁育产卵，其对于光周期相对敏感，对光色及强度方面要求也相对较高。

再如，欧洲鲈主要是生活在蓝光环境中，这样才能使该鱼类能够快速生长。

而中华鲟在特定光照环境下孵化率也可以得到极大提升。

这要求水产养殖企业在配置光色过程中，应重点分析鱼类视紫红质及紫质间科学比例，还要区分淡水及海水养殖环境，加大对鱼类品种研究工作，根据文献资料研究出适宜鱼类生长光照环境，模拟鱼类自然生长及洄游条件，在选择相对应LED灯具，全面提高水产养殖效率及质量。

（二）二次配光研究工业化水产养殖是根据不同鱼类生长周期而影响相对应环境，可以将鱼类养殖场地划分为育苗区、成鱼区及亲鱼区，通常采用水泥、塑胶或玻璃钢材质作为鱼池主要建设材料，鱼池形状也可以分为圆形、长方形及环道型等形状。

当选择方形作为鱼池形状时，应当根据鱼类生长特点而设计好鱼池边长，通常集中在6~7m左右，如靠站养殖鮃鲽鱼类时，池深应在0.8~1.0m左右，如养殖游泳类鱼类，则应当确保鱼池深度在1.8~2.0m左右。

当确定好鱼池深度及尺寸的同时，还要考虑到不同形状鱼池对光照环境影响，这主要因为传统荧光灯不适合工厂化水产养殖场地光照需求，尤其是在反光罩配光方面，更是无法满足鱼类对光照要求。

因此，水产养殖企业在选择LED灯具时，应考虑到灯具透镜与反光罩方面配比度，尽可能选择高折射率材料，确保水面光斑能够平滑均匀，使LED灯具可以正常全面覆盖鱼池，减少LED灯具使用数量，降低水产养殖成本。

水产养殖企业还要对鱼池深度与光照影响展开分析，计算出真确LED灯具使用参数，在选择相对应LED灯具，确保鱼类可以光照的同时，减少水产养殖成本支出。

为水产养殖企业创造更大经济效益。

（三）防护等级要求工厂化水产养殖主要是模拟自然环境鱼类生长环境，使鱼类养殖能够规模化开展，这使得养殖场地湿度相对较高，通常能达到90%以上，而普通LED灯具防水性能较差。

这要求水产养殖企业选择LED灯具时，应重点考虑在高湿度环境工作情况，灯具防护等级需达到IP65标准，如灯具处于水下工作环境时，还要提高灯具防护等级，至少要满足IP67标准。

由于水产养殖场地灯具安装和养殖人员非常容易接触，如灯具中电路板出现漏电情况时，在结合水产养殖场地始终处于潮湿条件，这就非常容易造成养殖人员触电，严重时会导致人员财产损失情况发生。

因此，水产养殖企业在选择灯具过程中，要重点观察灯具防护等级是否满足IP65设计要求。

此外，养殖场地使用LED灯具应尽可能选择隔离式恒流电源，应当满足最小爬电距离使用需求，场地电源应尽可能使用集中式外置电源，并采用大功率AC/ DC开关电源，使水产养殖场地可以实现统一照明供电。

（四）色温及显色指数按照建筑照明设计要求，其中对色温及显色指数都有十分明确要求。

色温通常使用Te表现方式，单位则表达为K。

这主要是因为光源辐射区域的可见度和黑体辐射相互吻合时，就可以将黑体区域温度作为该光源色温。

在正常环境下，低色温光源中具有红辐射相对较多，而色温在明显提高后，也会导致蓝光辐射增强。