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《中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)》 2017年
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光生物效应的光谱调控技术研究

李妤  
【摘要】:光照影响动物如鱼类的取食、运动、生殖等生理活动,因此人类会使用光源诱集鱼类,集鱼灯作为重要的渔船捕捞装备,帮助提高捕鱼产量。随着LED的出现,LED可以根据特定鱼类的光生物反应来选择特定波长,具有针对性,比起传统的人工光源具有明显优势。然而我国国内对LED集鱼灯的研究还只停留在将用于陆地空间的大功率LED灯照搬到海洋渔业的表层,对目前捕捞的经济鱼类的光生物效应缺少相应的利用和光谱调节技术研究。因此针对鱼类生物光特异效应而进行光谱调控的LED集鱼光源是非常有前景的。本文调研鱼类光生物效应的相关研究成果,通过调控LED光源光谱,利用模块化设计理念,设计一款针对生物光特异效应的集鱼光源。提出采用多个单色LED组成针对性光谱的最佳集鱼光色确定方法;选取中国渔船常捕捞的四种经济鱼类研制一款水下LED集鱼灯,完成光源模块和电路模块设计;完成LED集鱼灯在封装和散热方面的设计;使用自制的LED集鱼灯进行在空气中的照度衰减实验并与白光光源进行对照分析;在水下分别测量三种单色光在水中的衰减照度;测量自制集鱼灯在水中的衰减照度,进行光照实验并与白光灯进行对比,验证光生物效应的效果;为今后LED在海洋照明的应用提供依据和参考。1.通过对鱼类光生物效应调研和集鱼灯光效评价方法,确定采用480nm、505nm、525nm作为三个模块的峰值波长,单个模块主要包含:1WLED单色器件、PCB板、散热结构、水密封结构、驱动电源和调光控制器几个部分。2.通过对自制LED集鱼灯和白光LED集鱼灯的光电参数的测量,只考虑辐射效率而言,两者差别不大,自制蓝绿色LED集鱼灯稍微高于白光LED集鱼灯。蓝绿色光色的诱鱼光作用有效率要高于黄色为主波长的白光LED光谱组成,因此自制蓝绿色LED理论上诱鱼效率要比白光LED高。3.通过对自制LED集鱼灯和白光LED集鱼灯在空气中和水中的不同距离的照度测量,和在水中对鱼类诱集效果观察,发现两种灯的光线在空气中衰减情况基本相同,在水下测量自制集鱼灯在水中的衰减照度,发现比白光LED衰减率小得多。对鱼类进行光照诱集实验并与白光灯进行对比,发现采用三种单色LED器件组成的自制LED集鱼灯对鱼类的诱集效果大于白光LED集鱼灯。对光源进行光谱调控影响诱鱼效率进行理论分析和方法建议。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM923.34

【参考文献】
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