目前工厂化养殖鱼类主要有石斑、鲷、鲑鳟、鲆鲽、鲈、鲀等几十个品种。水产养殖公司在建设流水式或循环水工业养殖车间时，考虑到光作为能量进入水中独立地对鱼类的摄食、生殖、内分泌起着直接或间接地重要的影响，必须要在养殖车间进行光照设计。而每种鱼在在上亿年各自的地理环境生存，包括水深、溶氧、食物链结构等形成独特的视觉生理结构，因此没有简单通用的一般照明模式。因此他们会遇到一连串的困惑：车间光照环境怎样设计?选用什么样的灯具最为有利?选择时的科学依据是什么?
宋昌斌，中科院半导体照明研发中心工作，国家一级照明设计师，研究方向是非视觉照明，目前承担国家十三五重点研发计划“鱼虾工业化水产养殖LED光环境调控技术研究”
一、养殖车间光照的现状
目前大部分车间使用的都是传统的荧光灯管，但是荧光灯管光色单一、不防水、不能智能控制，并且破损有汞金属污染等。所以人们越来越青睐具有光谱精准、防护等级高、节能环保、寿命长、智能可调控LED光源。接下来的问题是选用什么光色、多大功率、什么灯型的LED。要回答这些问题，首先要了解鱼眼生理结构和光在水中变化的常识，然后分析光照设计依据的一般规律。
二、鱼眼视觉生理结构简述
水产动物在上亿年的进化中，自然适应天然的水中光环境。养殖公司需要根据鱼的视觉结构及自然环境栖息的水深与光色等去推算人工光环境。
鱼类的眼睛构造和高等脊椎动物发达的眼睛相似，吸收光谱的范围为430-620nm，但由于水中生活使其具有自身的特点。鱼类眼球由感光视锥细胞和视杆细胞组成。其视锥细胞接纳明亮的光，有辨色与精细分辨能力;视杆细胞接纳弱光线，光敏感性高，无辨色和精细分辨能力。生活在光照条件好的昼出性，上层水体鱼类，视锥细胞发达;夜出性，深海鱼类的视网膜则视锥细胞很少，甚至视网膜完全由视杆细胞组成。
大菱鲆幼稚鱼光色喜好实验
三、光在水中变化的规律
光在水中传播比较复杂，遵循基本公式：基本能量与波长成反比。即红橙波长光在水中的穿渗透力远小于短波长蓝绿光。一般地，红橙光入射水中仅能达到10米左右，而蓝光在海水中的分布深达近百米。太阳光入水辐射度视水质的清浊度，经过吸收、折射、发射，光强呈指数递减。
四、车间光照设计一般规律
尽管每种鱼视觉神经系统都不尽相同，但基于上述分析，可以归纳出车间光照应遵循的一般规律。
1、鱼类的眼睛与高等脊椎动物基本相似，所以全天强光照与全部黑暗对鱼生长发育都不利。
2、一般来说鱼类视网膜具有的视色素与栖息水域光谱的光波峰是一致的。所以深水活动的鱼类喜欢蓝绿光;近岸海水与淡水的鱼类吸收的光谱偏重于红橙黄波段。
3、产卵场的盐度是决定鱼视觉色素的主要因素。产卵场在海水的洄游鱼类吸收光谱范围为可见光短波长范围430nm-562nm，淡水的为570-620nm。
4、光周期是调控鱼类性腺延缓与加速发育的影响因子之一，这是一种简单，又不会增加成本的经济方法。
5、亲鱼性腺发育、幼稚鱼、成鱼对光环境的需求有差别。
6、光环境只是一个影响条件，还要与温度、溶氧等因子配合。
养殖车间的光照图
五、LED灯具选择
经过查找资料专业分析后，就可以联系LED生产厂家。以下是订购应注意的问题：
1、已有国家、行业或地方灯具标准的，应符合相应的节能、安全标准要求。
2、要选用发光效率高的灯具芯片。以白光为例，目前白光大功率整灯发光效率理想的在100Lm/W以上。
3、水产LED灯型主要有球泡灯、线型管灯、工矿灯、投光灯等。前二种功率较小，后二种较大。在举架高3～4米以下，多选用球泡灯、线型灯。在举架高3～4米以上工矿灯，投光灯为宜。灯型的选择还要结合养殖池几何形状考虑灯具的配光曲线。
4、灯具的寿命基本都可以达到3万小时以上。选择时防护等级应不低于IP65，防腐等级应达到WF2。
5、一般来说球泡灯、T8管灯因为生产量巨大，所以比较便宜。若选这二种灯型，球泡灯的灯头应密闭防水，T8管需要密封或加上透明的PC三防罩。
6、LED发出的白光大部分以InGaN蓝色芯片激发荧光粉的混色方法制成，无论色温低或是高显色的LED都不是自然太阳白光谱。
7、对于智能光照通信网络接口协议，如果车间灯具比较集中，使用RS485有线管理系统为好。如果灯具多而分散，使用ZigBee等基础协议无线网络管理系统。无论使用什么调光方式，灯具都应设置渐开渐灭，防止开灯关灯时鱼产生应激反应。
养殖户逐渐认识到光照作为一种物理手段，可以调控鱼类性腺发育，促进营养性生长，获得高品质蛋白质。如果了解到水产车间设计依据的基本知识，或有鱼类光照实验基础数据，合理的选择LED灯具，就能很好的营造人工适合水产养殖要求的光环境，起到事半功倍的作用。
编辑：严志祥
来源：中国科学院半导体研究所
作者：宋昌斌 刘立莉
