CN102748663A - 工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***及应用 - Google Patents

Abstract

工厂化鱼类养殖水下环型发光二极照明***，属于水产养殖设备领域，它的结构包括电源供电模块，环型单色光LED模块和电流控制模块；电源供电模块连接电流控制模块；环型单色光LED模块是由白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带组成的环型结构的LED灯组与其***包有的无色透明塑料软管构成，电流控制模块能够分别单独控制电流流向白、红、绿和蓝四种单色LED柔性条形灯带；电源供电模块外壳以及环型单色光LED模块和电流控制模块连接处均使用密封胶进行防水处理。本发明还提供了所述照明***的在工厂化水产养殖上的应用，单色光LED模块采用LED柔性条形灯带和无色透明的塑料软管组成，根据鱼类工厂化养殖池的形状和尺寸设计成环型分布的照明***，从而能在养殖***水下提供均匀照明环境。

Description

工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***及应用

技术领域：

本发明属于水产养殖设备领域，具体地涉及一种工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***及其在水产养殖中的应用。

背景技术：

光作为水生环境中一个比较复杂而又特殊的外部生态因子，包括光谱、光照强度和光周期。最新结果显示，光谱能显著影响养殖鱼类的应激反应、生理状态和行为，进而影响其生长性能。然而目前，由于对人工光照调控的重要性缺乏充分的认识，国内在海水鱼类工厂化养殖车间中普遍使用的照明光源依然是白炽灯或日光灯管，其缺点是：照明强度差、照度不均匀、波长范围变化大、穿透性以及稳定性不佳等；并且由于缺少适合于工厂化鱼类养殖的水下照明设备，海水鱼类工厂化养殖车间中普遍使用水面以上的照明光源，该光源无法在水下补充光照并根据鱼类分布的水层不同而变换位置。发光二极管(LED)被称为***照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、照度强、稳定性高等特点，更为关键的是，由于LED光源具有相对单一的光谱特性，因此可以产生比较纯的单色光，例如蓝色LED以波长470nm时为单峰值。而白炽灯的光谱峰值广泛分布于400nm多的蓝色领域至700nm多的近红外领域，在紫外领域和红外领域也能观测到发光强度。由于LED具有的独特光谱特性，能够将其应用于水产养殖的诸多领域。目前，能够在水产养殖中使用的LED光源可分为两类，即水面以上光源和水下光源。水面以上光源可提供日常操作照明和鱼类生长、生活所需照明，但由于工厂化鱼类养殖中多使用一定水深的养殖池，且在养殖过程中经常要在水中添加小球藻、酵母等物质，影响了水体的清澈度，因此在实际生产中常出现水下照明强度不足的现象，进而影响鱼类生长。水下光源能够较好地弥补水面以上光源照度不足的缺点，但是目前的LED水下光源设计的初衷并不是用于工厂化海水工厂化鱼类养殖而是单一的水下照明，因此其结构均为防水的LED点光源，照明范围只能覆盖养殖池的一小部分，无法根据工厂化鱼类养殖池形状设计所需提供均一的照明环境，如果能够根据鱼类工厂化养殖池的形状和尺寸设计环型分布的照明***，便能在养殖***水下提供均匀照明环境。但是目前水下环型的LED照明***及其在鱼类工厂化养殖上的应用还尚无报道。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***，能够适合鱼类工厂化养殖池的形状和尺寸在工厂化鱼类养殖***水面下的不同深度提供均匀照明并根据养殖过程中的实际情况进行照度和光波长的调节，以弥补目前在养殖车间内单一使用水面上白炽灯或日光灯作为光源，光照范围小、照度不均匀、穿透力差不能满足鱼类生长对光照需求的缺点。

本发明是按如下技术方案实现的：

工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***，它的结构包括电源供电模块，环型单色光LED模块和电流控制模块；电源供电模块连接电流控制模块；环型单色光LED模块是由白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带组成的环型结构的LED灯组与***包有的无色透明塑料软管构成，白、红、绿、蓝四种单色LED防水灯带分别与电流控制模块串联，电流控制模块能够分别单独控制电流流向白、红、绿、蓝四种单色LED灯带；电源供电模块外壳以及环型单色光LED模块和电流控制模块连接处均使用密封胶进行防水处理，所述的白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带每米的LED灯珠数量为10-60个。

所述的白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带每米的功率范围为1W-10W。

本发明还提供一种工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***的应用方法，具体步骤如下：所述的工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***中的环型单色光LED模块根据海水工厂化鱼类养殖池的形状和尺寸进行弯曲并形成环型结构，然后根据养殖鱼类不同生长阶段对光照的需求把环型单色光LED模块沉放到养殖池内，白、红、绿、蓝四种单色LED防水灯带分别与电流控制模块串联，电流控制模块连接到电源供电模块，根据养殖需要通过电流控制模块调节四种单色LED柔性条形灯带的光照时间和光照强度。

本发明与现有技术对比的有益效果：

1、目前的LED水下光源设计的初衷并不是用于工厂化海水工厂化鱼类养殖而是单一的水下照明，因此其结构均为防水的LED点光源，照明范围只能覆盖养殖池的一小部分，无法根据工厂化鱼类养殖池形状设计所需提供均一的照明环境，从而无法满足工厂化海水工厂化鱼类养殖所需的均匀的水下照明环境。本***采用LED柔性条形灯带和无色透明的塑料软管组成，能够根据鱼类工厂化养殖池的形状和尺寸设计成环型分布的照明***，从而能在养殖***水下提供均匀照明环境。

2、本***采用白光LED和红、绿、蓝三基色LED作为发光光源，能够根据工厂化鱼类养殖的实际需要，控制LED光源的开启和通过LED的电流；在养殖操作过程中，可模拟自然光照规律或提供适宜鱼类生长、发育所需的特定照度、波长的光，进而促进鱼类的健康生长，提高工厂化鱼类养殖的经济效益；

3、本***根据工厂化鱼类养殖工厂的实际需要，进行了防水设计，使其更加适应高温、高湿的环境，从而更适于应用于工厂化鱼类养殖中。

附图说明：

图1本发明原理示意图：1-电源供电模块、2-环型单色光LED模块、3-电流控制模块、4-白光LED柔性条形灯带、5-红光LED柔性条形灯带、6-绿光LED柔性条形灯带、7-蓝光LED柔性条形灯带、8-无色透明塑料软管。

图2本发明外形示意图：2-环型单色光LED模块。

具体实施方式：

下面通过实施例结合附图详细叙述本发明的技术内容：

附图1所示，一种工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***，包括电源供电模块1，环型单色光LED模块2和电流控制模块3；电源供电模块1连接电流控制模块3；环型单色光LED模块2是由白4、红5、绿6、蓝7四种单色LED柔性条形灯带组成的环型结构的LED灯组与***包有的无色透明塑料软管8构成，白4、红5、绿6、蓝7四种单色LED防水灯带分别与电流控制模块3串联，电流控制模块能够分别单独控制电流流向白4、红5、绿6、蓝7四种单色LED灯带；电源供电模块外壳以及环型单色光LED模块和电流控制模块连接处均使用密封胶进行防水处理。

电源供电模块1输入电压为220v，输出电压为12v，电源供电模块1与电流控制模块3相连，电流可供给环型单色光LED模块2。环型单色光LED模块2包括白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带4、5、6、7与***包有的无色透明塑料软管8，为了适合工厂化鱼类养殖的需要，可根据养殖池大小将环型单色光LED模块围绕池壁构成与养殖池大小、形状相同的环型照明光源。附图2所示，以直径为10m的圆柱形养殖池为例，环型单色光LED模块2由白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带与***包有的无色透明塑料软管组成，白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带每米的LED灯珠数量为10个，每米的功率为2W。环型单色光LED模块的长度等于圆的周长＝圆周率直径即为3.14×10m＝31.4m，因此白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带的功率各为2×31.4＝62.8W。

附图1所示，环型单色光LED模块2与电流控制模块3相连，电流控制模块3与电源供电模块1相连，电流可供给环型单色光LED模块2并由电流控制模块3控制流经环型单色光LED模块中白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带4、5、6、7的电流开关以及大小，从而实现工厂化鱼类养殖LED照明***照度和光色的调节。为了安全和便于控制，在连接白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带的电路中都配有单独控制开关和电路保护装置。

上述工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***的应用过程为：

根据工厂化鱼类养殖池的形状和大小计算环型单色光LED模块2所需的长度，以适合养殖大菱鲆的直径为10米的圆形水泥池为例，白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带每种各需10×3.14＝31.4米以上，将合适长度的环型单色光LED模块2沿水泥养殖池壁表面水平围绕、固定并沉入水中距离池底50厘米的深度，连接供电模块1和电流控制模块3后，即可工作。当工厂化大菱鲆养殖过程中，需要进行人工投喂、清理池底等日常管理时，可单独开启环型单色光LED模块2中的白光LED柔性条形灯带，并根据实际需要调节照明光源的亮度，关闭环型单色光LED模块中的红、绿、蓝三色LED柔性条形灯带，方便养殖工厂的人员进行操作；投喂大菱鲆时，可根据大菱鲆规格的不同选择开启或关闭环型单色光LED模块中的白光柔性条形灯带，同时通过调节输出到红、绿、蓝三色LED柔性条形灯带的电流大小，控制工厂化鱼类养殖工厂的照明亮度和光色，从而做到根据大菱鲆不同生长阶段摄食生理的需要选择适宜的照明光源和光照强度；在大菱鲆生长的生物钟周期内，可根据昼夜的光照和温度变化，选择开启或关闭环型单色光LED模块2中的白光LED柔性条形灯带，同时通过调节输出到红、绿、蓝三色LED柔性条形灯带的电流大小，控制工厂化鱼类养殖工厂的照明亮度和色温，实现工厂化鱼类养殖工厂内的照明环境与外界环境的一致，为大菱鲆生长营造最适的照明环境。具体地，当清晨和傍晚时可将色温调节至2000～3500K，模拟日出和日落时阳光投射如水面时的光照情况，当中午或下午时可将色温调节至5000～6500K，模拟正午时太阳光射入水面时的光照情况，使***能够模拟自然界正常发出的灯，更好地满足工厂化大菱鲆养殖的光照需要。

上述工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***经过45天在大菱鲆苗种培育过程中的试验，结果显示：本***采用的蓝光-455nm LED，绿光-530nmLED，红光-640nm LED和具有460nm、560nm双峰的白光LED作为发光光源时对于大菱鲆初孵仔鱼的生长、发育、摄食、存活率等均存在显著地差异。在光周期设置为12小时光照：12小时黑暗，光照强度为距离水面测量值为7501x的情况下，使用单独蓝光LED或绿光LED照明，大菱鲆仔鱼生长速度分别比单独使用红光LED、白光LED或普通白色光节能灯提高7.2％、5.5％，3.1％、3.0％和5.3％、5.6％；大菱鲆仔鱼的畸形率分别比红光LED、白光LED或普通白色光节能灯降低65.5％、47.8％，31.1％、33.5％和36.5％、33.6％；大菱鲆仔鱼的摄食率分别比红光LED、白光LED或普通白色光节能灯提高23.6％、19.8％，7.8％、7.7％和11.5％、4.5％。

在上述工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***应用于大菱鲆苗种培育的过程中，水下光源的应用使得距离池底不同深度的光照分布更加均匀，其优点在添加了轮虫、小球藻的养殖池中尤为明显。由于水体中添加了轮虫、小球藻等物质使得水体的清澈度显著降低，单一使用水面上普通节能灯或白炽灯提供的光线在穿透水体时会强烈衰减，使得不同深度的光照强度显著差异，不仅会影响大菱鲆苗种的摄食，也会对轮虫的分布产生不良效果，从而直接影响大菱鲆苗种的生长发育。水下环型发光二极管照明***的应用为鱼类养殖池提供了均匀、无死角的照明条件，弥补了水面上点光源的缺陷，能够显著提高大菱鲆苗种的摄食效率，从而提高苗种的存活率和生长速度。

将工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***应用在大菱鲆苗种培育过程中的结果表明，在大菱鲆的苗种培育过程中使用蓝光LED和绿光LED组成的照明光源相对于白光、红光LED以及普通节能灯或白炽灯、日光灯更加适于大菱鲆苗种的早期生长、发育。另一方面，水下环型发光二极管照明***的应用为鱼类养殖池提供了均匀、无死角的照明条件，弥补了水面上点光源的缺陷，也能够显著提高大菱鲆苗种的摄食效率，从而提高苗种的存活率和生长速度。它的应用效果不仅能够直接提高工厂化鱼类养殖的经济效益和生态效益而且能够为研究鱼类在不同光照条件下的生理学、行为学等的基础研究提供帮助。

Claims (3)

1.工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***，其特征在于它的结构包括电源供电模块(1)，环型单色光LED模块(2)和电流控制模块(3)；电源供电模块(1)连接电流控制模块(2)；环型单色光LED模块(3)是由白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带(4、5、6、7)组成的环型结构的LED灯组与其***包有的无色透明塑料软管(8)构成，白、红、绿、蓝四种单色LED防水柔性条形灯带(4、5、6、7)分别与电流控制模块(3)串联，电流控制模块(3)能够分别单独控制电流流向白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带(4、5、6、7)；电源供电模块(1)外壳以及环型单色光LED模块(2)和电流控制模块(3)连接处均使用密封胶进行防水处理，所述的白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带(4、5、6、7)每米的LED灯珠数量为10-60个。

2.根据权利要求1所述的工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***，其特征在于所述的白、红、绿、蓝四种单色LED柔性条形灯带(4、5、6、7)每米的功率范围为1W-10W。

3.根据权利要求1或2所述的工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***的应用方法，其特征在于具体步骤如下：所述的工厂化鱼类养殖水下环型发光二极管照明***中的环型单色光LED模块(2)根据海水工厂化鱼类养殖池的形状和尺寸进行弯曲并形成环型结构，然后根据养殖鱼类不同生长阶段对光照的需求把环型单色光LED模块(2)沉放到养殖池内，白、红、绿、蓝四种单色LED防水柔性条形灯带(4、5、6、7)分别与电流控制模块(3)串联，电流控制模块(2)连接到电源供电模块(1)，根据养殖需要通过电流控制模块(2)调节四种单色LED柔性条形灯带(4、5、6、7)的光照时间和光照强度。

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