工厂化水产养殖LED灯具选择的分析与建议
我国是世界水产养殖第一大国，2012年，中国渔业经济总产值17321.88亿元，同比增长15.44%。水产品总产量5907.68万吨，比上年增长5.43%。水产养殖面积808.84万公顷，比上年增长3.23%，食用鱼类养殖产量占世界总产量的69.8%。目前，水产养殖对高技术支撑的工业化养殖模式的需求日增，其中包括营造科学的人工光环境等。光照是鱼类代谢系统的主导因子，光作为能量进入水域生态系统，不仅为水生动植物注入必需的能量，而且可以独立地对鱼类的摄食、生殖、内分泌起着直接或间接地影响。现代工厂化水产养殖光照是指按照鱼类光环境需求规律和水产养殖的生产目标，利用人工光照创造适宜光环境或弥补自然光照的不足，调控鱼类的生长发育和繁殖，以实现水产养殖业“优质、高产、生态、安全”生产目标的一种农艺物理措施。
目前，有关光照对鱼生长与生殖影响的研究比较少，水产养殖车间光源的使用简单粗放，绝大多数养殖工厂建成时没有二次光照设计。随着半导体技术的发展，人们逐渐认识到LED人工光照作为一种物理手段，不仅可以增加水产养殖生长效率，而且可以促进鱼类生长、控制鱼类性腺发育，获得绿色高品质的食品。LED是安全、健康的“绿色光源”，废弃后无污染，环保节能。当今，LED光源已经规模化的应用在植物工厂、家禽养殖业中，水产养殖业也必将越来越多的应用LED人工光源，通过人工光环境来实现水产养殖按需生产的功能，显著提高生产效率和效益。
1 水产养殖生产车间光源的现状
长期以来，在水产养殖车间使用的人工光源绝大多数是民用建筑室内常用的直管荧光灯或紧凑型单端荧光灯。荧光灯 (fluorescent lamp)即低压汞灯，它是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光。这种光源目前优势是购买方便、安装简捷。然而，在水产养殖行业使用这种光源引起的问题很多，甚至是不能克服的问题。首先这种产品平均寿命在1万个小时左右，但在潮湿环境下，寿命往往只有几千个小时。其次是这种气体放电灯不能调光，不能满足鱼类个体在不同生长时期光需求。最后，荧光灯的废弃会严重污染水源。有研究表明，水环境汞污染愈重，水生动物含汞量愈高。汞容易被动物体吸收和富集，不易被动物体排除，更不能被动物体分解，它经食物链进行传递，会对人的身体造成伤害。一个节能灯的灯管平均含有2-3mg的汞，1mg的汞能使360吨水受到污染，若灯光在养殖池破碎会立刻污染整个车间的养殖水体。因此，传统气体放电光源已经不适应绿色环保、节能减排以及优化光环境参数的要求。
2 生产车间灯具选择
根据公开出版的参考文献或通过实验获得鱼类的生理节律、摄食行为、生长发育和繁殖性能的最佳光环境参数，就可以确定LED灯具的芯片波长、功率及电子控制系统。同时，根据芯片封装形式、透镜配光、灯具外型、防护等级就可以设计整体灯具，并生产出科学适用的LED灯具应用在水产养殖业的光照环境中。
灯具已有国家、行业或地方标准的，应符合相应的标准要求；对没有国家、行业或地方标准的，针对水产养殖应用的特殊场合，LED灯具至少应满足下列要求。
2.1光色、光强和光周期的选择
褪黑激素对鱼类下丘脑-脑垂体-性腺轴具有一定调节作用。鱼类褪黑激素合成与分泌的节律主要受到光照和温度的影响，鱼类褪黑激素参与生殖、发育和生长方面的调节。光照尤其是光周期明显抑制鱼类松果体合成与分泌褪黑激素。人工营造光照环境的三个重要因子是光色、光强和光周期。只有给出这3个主要参数，灯具厂家才能生产出符合要求的灯具。
目前工厂化水产养殖的主要品种有石斑鱼、鲷类、鲑鳟鱼、鲆鲽类、鲈鱼、鰤鱼、黑鮶条纹鲈、河豚、美国红鱼等几十种。每种鱼在独特的地理环境条件下生长发育，包括盐度、温度、水深、海流、含氧量、营养盐、海拔、地形底质、食物资源量与食物链结构，以及历史上的海陆变迁等。在上亿年的野生环境生活进化中，形成了独特的生理、行为、感觉适应等，种群在长期的进化适应过程中，与自然环境相互作用，使个体选择适合度达到最大的生存光环境。如海水中层鱼类的视色素适于接受蓝色的短光谱波段，视觉细胞大部分由视杆细胞组成。春夏时间产卵的鱼是长光照型鱼，秋冬产卵的鱼是短光照型鱼。已有实验证明，通过人工调节光环境，对长光照的鱼提前把日照时间比自然状态延长一些，对短光照型的鱼提前把日照时间比自然状态缩短一些，通常能使鱼类提前成熟和产卵，许多研究证明秋季产卵的鲑鳟鱼类就是这种情况，即光周期对鱼性腺等的影响最为明显。其次光色光强的因素也不可忽视，比如欧洲鲈与鳎目幼鱼在符合其野生环境的蓝光条件下，达到最佳发育速率。中华鲟250 lx时可获得最佳孵化率（83.9%）。配置光色时，要考虑鱼类视觉色素中视紫红质与视紫质的比例，即产卵场是在淡水还是海水。
养殖厂家需要根据养殖鱼类品种，查阅相关文献及开展前期的光环境实验，根据不同种类的在自然环境鱼洄游的水深或栖息特点，可以大致推算出需要的光环值，再选择合适的灯具。最后现场反复比较实验数据，筛选出最优的光环境参数。
2.2 灯具二次配光设计
水产养殖鱼池有育苗池、成鱼池、亲鱼池等，多为水泥池、塑胶池或玻璃钢池，形状有圆形、长方形、长圆形、环道型等。方形鱼池边长一般为6-7m，养殖鮃鲽鱼类池深0.8-1.0 m，养殖游泳类，如真鲷、石斑鱼、美国红鱼等，水深1.8-2.0m。
传统灯具的透镜与反光罩配光方式基本不适合水产车间养鱼池光照覆盖要求，循环水养鱼池形状特点大都是规则几何形状，所以LED的透镜与反光罩要配合一起设计，采用高折射率的透镜材料，既要水面光斑均匀，又要恰好覆盖整个鱼池，以节约电能。其次根据鱼池水深浅程度不同，应考虑光源发光强度并科学地采用公式准确计算。
（其他内容请关注《照明工程学报》2015年第1期）
重要会议信息
1.2015年中国照明论坛——LED照明产品设计、应用与创新论坛
征文主题：智能照明、智慧照明、LED照明控制技术、LED照明+互联网、LED照明产品设计、LED照明产品标准、LED照明产品渠道建设、LED照明产品创新应用、OLED技术进展、半导体照明工程案例、照明设计理念与创新发展、半导体照明产业政策法规等。
截稿时间：2015年8月10日
投稿邮箱：zmgcqk@163.com
报名联系：010-65815905
主办单位：中国照明学会
会议时间：2015年9月10—12日
会议地址：江苏南京国际会议大酒店
2.海峡两岸第二十二届照明科技与营销研讨会
征文主题：国家有关照明产业的政策解读；绿色照明成果分享；半导体照明专利、标准、测试进展；照明产品设计与应用新趋势；照明产品市场分析；节能照明产品研究、开发与应用进展；照明新技术；健康照明；农业照明等。
截稿时间：2015年10月10日
投稿邮箱：zmgcqk@163.com
主办单位：中国照明学会、台湾区照明灯具输出业同业公会
会议时间：2015年11月
3.第8届中日韩照明大会
征文主题：“创造舒适的照明环境”（CreatingComfortable Lighting Environment），照明科技的发展现状和未来、光照环境人体工学、照明环境的设计等议题。
论文摘要的申请截止日期：2015年5月7日
论文手稿提交的截止日期：2015年6月30日
投稿邮箱：cjk_2015@126.com
会议时间：2015年8月20-21日
会议地点：日本京都市京都女子大学
4.Green Lighting2015（北京）国际智能照明及其标准化研讨会
会议主题：以健康的光环境为核心关注点，集中探讨智能照明的标准化、照明设计、创新应用等焦点话题。
会议时间：2015年4月21日
主办单位：中国照明学会、国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）
会议联系：高飞 010-65830997
5.光生物、光化学应用研究论坛暨第四届生态健康照明论坛
征文主题：光化学应用研究、光与健康、农业照明、健康照明、医疗照明、光生态技术应用、光污染、光生物安全、光辐射计量测试及标准等。
截稿时间：2015年9月1日
投稿邮箱：zmgcqk@163.com
会议时间：2015年10月
6.国际照明委员会第28届大会(CIE-2015)
会议时间：2015年6月28日—7月4日
会议地点：英国曼切斯特市曼切斯特大学
会议网站：http://session2015.cie.co.at
先期报名截止日：2015年3月31日
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《照明工程学报》China Illuminating Engineering Journal（CN11-3029/TM，ISSN 1004-440X）于1992年创刊，是由中国照明学会主办的学术刊物，被俄罗斯《文摘杂志》（AJ, VINITI）、美国《乌利希期刊指南》（Ulrich\'s Periodicals Directory，UPD）、万方数据库、中国学术期刊全文数据库、中文科技期刊数据库、中国学术期刊文摘数据库等多家机构收录，2009年入选为中文核心期刊，2014年再次入选中国科技核心期刊，是照明领域权威刊物。
目前，有关光照对鱼生长与生殖影响的研究比较少，水产养殖车间光源的使用简单粗放，绝大多数养殖工厂建成时没有二次光照设计。随着半导体技术的发展，人们逐渐认识到LED人工光照作为一种物理手段，不仅可以增加水产养殖生长效率，而且可以促进鱼类生长、控制鱼类性腺发育，获得绿色高品质的食品。LED是安全、健康的“绿色光源”，废弃后无污染，环保节能。当今，LED光源已经规模化的应用在植物工厂、家禽养殖业中，水产养殖业也必将越来越多的应用LED人工光源，通过人工光环境来实现水产养殖按需生产的功能，显著提高生产效率和效益。
1 水产养殖生产车间光源的现状
长期以来，在水产养殖车间使用的人工光源绝大多数是民用建筑室内常用的直管荧光灯或紧凑型单端荧光灯。荧光灯 (fluorescent lamp)即低压汞灯，它是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光。这种光源目前优势是购买方便、安装简捷。然而，在水产养殖行业使用这种光源引起的问题很多，甚至是不能克服的问题。首先这种产品平均寿命在1万个小时左右，但在潮湿环境下，寿命往往只有几千个小时。其次是这种气体放电灯不能调光，不能满足鱼类个体在不同生长时期光需求。最后，荧光灯的废弃会严重污染水源。有研究表明，水环境汞污染愈重，水生动物含汞量愈高。汞容易被动物体吸收和富集，不易被动物体排除，更不能被动物体分解，它经食物链进行传递，会对人的身体造成伤害。一个节能灯的灯管平均含有2-3mg的汞，1mg的汞能使360吨水受到污染，若灯光在养殖池破碎会立刻污染整个车间的养殖水体。因此，传统气体放电光源已经不适应绿色环保、节能减排以及优化光环境参数的要求。
2 生产车间灯具选择
根据公开出版的参考文献或通过实验获得鱼类的生理节律、摄食行为、生长发育和繁殖性能的最佳光环境参数，就可以确定LED灯具的芯片波长、功率及电子控制系统。同时，根据芯片封装形式、透镜配光、灯具外型、防护等级就可以设计整体灯具，并生产出科学适用的LED灯具应用在水产养殖业的光照环境中。
灯具已有国家、行业或地方标准的，应符合相应的标准要求；对没有国家、行业或地方标准的，针对水产养殖应用的特殊场合，LED灯具至少应满足下列要求。
2.1光色、光强和光周期的选择
褪黑激素对鱼类下丘脑-脑垂体-性腺轴具有一定调节作用。鱼类褪黑激素合成与分泌的节律主要受到光照和温度的影响，鱼类褪黑激素参与生殖、发育和生长方面的调节。光照尤其是光周期明显抑制鱼类松果体合成与分泌褪黑激素。人工营造光照环境的三个重要因子是光色、光强和光周期。只有给出这3个主要参数，灯具厂家才能生产出符合要求的灯具。
目前工厂化水产养殖的主要品种有石斑鱼、鲷类、鲑鳟鱼、鲆鲽类、鲈鱼、鰤鱼、黑鮶条纹鲈、河豚、美国红鱼等几十种。每种鱼在独特的地理环境条件下生长发育，包括盐度、温度、水深、海流、含氧量、营养盐、海拔、地形底质、食物资源量与食物链结构，以及历史上的海陆变迁等。在上亿年的野生环境生活进化中，形成了独特的生理、行为、感觉适应等，种群在长期的进化适应过程中，与自然环境相互作用，使个体选择适合度达到最大的生存光环境。如海水中层鱼类的视色素适于接受蓝色的短光谱波段，视觉细胞大部分由视杆细胞组成。春夏时间产卵的鱼是长光照型鱼，秋冬产卵的鱼是短光照型鱼。已有实验证明，通过人工调节光环境，对长光照的鱼提前把日照时间比自然状态延长一些，对短光照型的鱼提前把日照时间比自然状态缩短一些，通常能使鱼类提前成熟和产卵，许多研究证明秋季产卵的鲑鳟鱼类就是这种情况，即光周期对鱼性腺等的影响最为明显。其次光色光强的因素也不可忽视，比如欧洲鲈与鳎目幼鱼在符合其野生环境的蓝光条件下，达到最佳发育速率。中华鲟250 lx时可获得最佳孵化率（83.9%）。配置光色时，要考虑鱼类视觉色素中视紫红质与视紫质的比例，即产卵场是在淡水还是海水。
养殖厂家需要根据养殖鱼类品种，查阅相关文献及开展前期的光环境实验，根据不同种类的在自然环境鱼洄游的水深或栖息特点，可以大致推算出需要的光环值，再选择合适的灯具。最后现场反复比较实验数据，筛选出最优的光环境参数。
2.2 灯具二次配光设计
水产养殖鱼池有育苗池、成鱼池、亲鱼池等，多为水泥池、塑胶池或玻璃钢池，形状有圆形、长方形、长圆形、环道型等。方形鱼池边长一般为6-7m，养殖鮃鲽鱼类池深0.8-1.0 m，养殖游泳类，如真鲷、石斑鱼、美国红鱼等，水深1.8-2.0m。
传统灯具的透镜与反光罩配光方式基本不适合水产车间养鱼池光照覆盖要求，循环水养鱼池形状特点大都是规则几何形状，所以LED的透镜与反光罩要配合一起设计，采用高折射率的透镜材料，既要水面光斑均匀，又要恰好覆盖整个鱼池，以节约电能。其次根据鱼池水深浅程度不同，应考虑光源发光强度并科学地采用公式准确计算。
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1.2015年中国照明论坛——LED照明产品设计、应用与创新论坛
征文主题：智能照明、智慧照明、LED照明控制技术、LED照明+互联网、LED照明产品设计、LED照明产品标准、LED照明产品渠道建设、LED照明产品创新应用、OLED技术进展、半导体照明工程案例、照明设计理念与创新发展、半导体照明产业政策法规等。
截稿时间：2015年8月10日
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2.海峡两岸第二十二届照明科技与营销研讨会
征文主题：国家有关照明产业的政策解读；绿色照明成果分享；半导体照明专利、标准、测试进展；照明产品设计与应用新趋势；照明产品市场分析；节能照明产品研究、开发与应用进展；照明新技术；健康照明；农业照明等。
截稿时间：2015年10月10日
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3.第8届中日韩照明大会
征文主题：“创造舒适的照明环境”（CreatingComfortable Lighting Environment），照明科技的发展现状和未来、光照环境人体工学、照明环境的设计等议题。
论文摘要的申请截止日期：2015年5月7日
论文手稿提交的截止日期：2015年6月30日
投稿邮箱：cjk_2015@126.com
会议时间：2015年8月20-21日
会议地点：日本京都市京都女子大学
4.Green Lighting2015（北京）国际智能照明及其标准化研讨会
会议主题：以健康的光环境为核心关注点，集中探讨智能照明的标准化、照明设计、创新应用等焦点话题。
会议时间：2015年4月21日
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5.光生物、光化学应用研究论坛暨第四届生态健康照明论坛
征文主题：光化学应用研究、光与健康、农业照明、健康照明、医疗照明、光生态技术应用、光污染、光生物安全、光辐射计量测试及标准等。
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6.国际照明委员会第28届大会(CIE-2015)
会议时间：2015年6月28日—7月4日
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《照明工程学报》China Illuminating Engineering Journal（CN11-3029/TM，ISSN 1004-440X）于1992年创刊，是由中国照明学会主办的学术刊物，被俄罗斯《文摘杂志》（AJ, VINITI）、美国《乌利希期刊指南》（Ulrich\'s Periodicals Directory，UPD）、万方数据库、中国学术期刊全文数据库、中文科技期刊数据库、中国学术期刊文摘数据库等多家机构收录，2009年入选为中文核心期刊，2014年再次入选中国科技核心期刊，是照明领域权威刊物。
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