第8課｜高效與省電的照明設計：距離、分區與排程

一、前言：省電不等於降低光，而是提高效率

在室內水耕中，照明通常是最主要的能源消耗來源之一。因此，很多人在規劃系統時，第一個問題往往是「怎麼省電」。

但在種植系統裡，真正應該追求的不是最低耗電，而是最高效率，也就是：

在滿足作物所需 PPFD 與 DLI 的前提下，用更少的電，得到更穩定的收成。

因此，「省電」不能理解為單純減少照明，而應理解為：

減少無效光
減少空間浪費
減少時間浪費
減少過度配置
提高光真正打到植物冠層的比例

這一課將從三個最實務的面向說明：距離、分區與排程。

二、照明效率的核心概念

照明效率可分成兩個層次。

第一層是燈具本身效率，也就是每消耗 1 瓦電，能輸出多少光子，通常以 μmol/J 表示。

第二層是系統效率，也就是燈具輸出的光中，有多少真正被植物使用。

對家庭水耕而言，很多耗電問題其實不在於燈具太差，而在於系統效率低。例如：

燈掛太高，造成光大量散失
單燈照大面積，造成邊緣區不足
低光需求作物與高光需求作物混在同一區，造成整體過度照明
照明時間設定不合理，造成能源浪費

因此，高效與省電的照明設計，核心是把光集中在「對的地方、對的時間、對的作物」。

三、距離設計：最直接的效率控制器

在所有省電方法中，調整燈距通常是最立即、最有效的方式。

3.1 為什麼距離會影響用電效率

當燈具與植物距離增加時，光會擴散到更大範圍，落在植物冠層上的 PPFD 明顯下降。這時若想維持原本光強，常見做法就是：

增加瓦數
增加燈數
延長照明時間

但這些做法本質上都是在補償「距離太遠」造成的損失。

因此，若燈距合理，就能在不增加瓦數的情況下，提高冠層 PPFD。

3.2 實務原則

對葉菜系統而言，燈具距離常落在約 20–40 公分範圍。具體距離仍需依燈型、功率與光束角調整，但原則如下：

距離越近，光利用率越高
距離越遠，照射面積越大，但單位面積光強下降
最佳距離不是最遠看起來照得到，而是能兼顧 PPFD 與均勻度的位置

3.3 常見錯誤

燈掛太高，想一次照整層架
結果中央足夠、邊緣不足，最後只能加大功率補償

這種配置表面上看似方便，實際上往往是最耗電的。

四、分區設計：依作物需求分配能源

如果整個家庭種植系統只有一種作物，照明管理相對單純。但多數家庭莊園往往包含不同週期、不同需求的作物，因此分區設計非常重要。

4.1 為什麼分區能省電

不同作物的光需求差異很大。

芽菜與部分低光需求作物，對光依賴較低
微綠菜需要中低等級光照
葉菜需要穩定中高等級光照
果菜需要更高等級光照

如果把這些作物全部放在同一區，通常會出現兩種情況：

為了照顧高光需求作物，低光作物被過度照明
為了節省電力而降低整體光照，高光需求作物不足

這兩種都會造成效率下降。

4.2 家庭系統的基本分區思維

可將種植空間分為至少兩區：

低光或育苗區
中高光生長區

若系統規模較大，還可進一步分成：

發芽區
微綠菜區
葉菜區
高耗光作物區

這樣的分區管理，符合家庭莊園的空間分區與輪替思維，也更容易控制能耗。

4.3 分區的好處

不同區可使用不同燈具功率
不同區可設定不同照明時間
可讓高耗光作物集中管理
可避免整層架都用最高規格照明

這會比單一大燈照全部作物更省電，也更穩定。

五、排程設計：讓時間與電價、熱管理配合

照明排程不只是控制植物的光週期，也能直接影響用電效率與空間溫度。

5.1 固定時段照明

最基本的做法是每天固定時間開燈與關燈。這有利於植物建立穩定節律，也方便管理。

例如葉菜可設定每日 14–16 小時固定照明。

5.2 錯峰排程

若家中有多區作物，且電力或散熱有限，可採用錯峰照明：

A區先開
B區後開
部分時段重疊
部分時段分開

這樣做有兩個優點：

降低單一時間點總耗電峰值
減少燈具同時運作造成的熱堆積

5.3 夜間照明的應用

若家庭空間白天較熱，也可以安排部分照明在夜間進行。植物本身不在乎人類的日夜，而在乎光與暗的節律是否穩定。

因此，夜間照明在某些情況下反而更有利於：

降低空調負擔
維持燈具效率
減少高溫壓力

但仍應保留合理暗期，不宜全天持續照明。

六、燈具配置策略：少而準，優於大而散

省電並不一定代表買最小的燈，而是代表燈具配置合理。

6.1 單燈大覆蓋的問題

很多人會希望一盞燈照最大面積，以為這樣最省。但實際上常見問題是：

中央 PPFD 過高
邊緣 PPFD 過低
最後為了照顧邊緣，只能把整體功率再提高

這會導致整體效率下降。

6.2 多燈分布的優勢

若面積較大，適度使用多燈配置通常更有效率。原因在於：

光分布較均勻
可降低中央與邊緣差異
每盞燈不必拉太高
更容易依區域調整開關與排程

因此，在中型以上層架或多盆系統中，多燈分布往往比單燈高掛更省電。

七、反射與遮光：減少無效光損失

在家庭環境中，燈具輸出的光不一定都會打在植物上。若光照射到牆面、走道或其他無種植區域，就形成無效光損失。

7.1 反射材料的作用

適度使用高反射表面，可把部分原本浪費的光重新導回冠層附近，提高光利用率。

但家庭使用時要注意：

不要追求過度封閉，避免通風不良
反射材料應保持清潔
不應因反射而造成局部過強熱點

7.2 遮光與聚光

對某些小面積系統而言，適當限制照射範圍，讓光集中在種植區，會比提高瓦數更有效率。

這種做法尤其適合：

單盆葉菜
小型層架
育苗盤區域

八、 水耕 照明 省電 的真正優先順序

很多人以為省電順序是先減少瓦數，但更正確的順序應是：

第一，先確定作物最低需求
第二，提高燈距與覆蓋效率
第三，依作物分區
第四，優化照明排程
第五，最後才是降低瓦數或縮短時間

因為如果一開始就直接減少瓦數，最容易發生的結果就是：

電費看似下降
但生長速度下降
收成量下降
週期拉長
最後每克蔬菜耗費的電反而更高

因此，真正要追求的是單位產量的能耗效率，而不是單純帳面瓦數最低。

九、實務案例：葉菜層架的省電配置思路

假設有一個家庭層架，主要種植萵苣與小松菜，面積為 60 × 40 公分，目標 PPFD 為 250–300 μmol/m²/s。

若使用單燈高掛，可能需要較高瓦數才能覆蓋整體面積，且均勻度不佳。

較佳作法可能是：

使用較適中的 LED 功率
控制燈距在合理範圍
將作物集中在有效照明區
利用定時器維持 14–16 小時固定照明
若另有低光需求作物，移至獨立區域處理

這樣不必為了少量低需求作物，把整層照明規格一律拉高。

十、常見錯誤

10.1 把所有作物放在同一層同一盞燈下

結果是高光作物不夠、低光作物過量，能源使用效率最低。

10.2 用延長時間取代提高光效率

若 PPFD 本身不足，單純增加照明時間通常不是最有效的省電方法。

10.3 燈具距離固定不調整

隨著植物長高，冠層與燈具距離改變，實際 PPFD 也會改變。若不調整，光利用率會逐漸下降。

10.4 只追求低瓦數，不考慮收成效率

瓦數低不代表系統高效。若產量也同步下降，整體效率未必較好。

十一、常見問題 Q&A

十二、 水耕 照明 省電 重點整理

省電不等於降低光，而是提高光轉換為收成的效率
燈距是最直接的效率控制器
依作物分區可避免過度照明與不足照明並存
合理排程可降低熱壓力與尖峰用電
多燈均勻配置通常比單燈高掛更有效率
真正應追求的是單位產量的能耗效率，而不是單看瓦數