第3課｜PPFD 的測量與控制：燈距、角度與覆蓋範圍

一、前言：從「知道光」到「控制光」

在前兩課中已建立：

• 收成量取決於累積光量（DLI）
• DLI 由光強（PPFD）與時間決定

本課將聚焦於：

如何在實際種植環境中控制 PPFD

也就是：

• 植物實際接收到多少光
• 而不是燈具標示輸出多少光

二、PPFD 是什麼 ? 定義與重要性

PPFD（Photosynthetic Photon Flux Density）為：

單位面積、單位時間內，落在植物表面的光合有效光子數量

單位為：

μmol/m²/s

2.1 為什麼 PPFD 是現場最重要指標

PPFD反映的是：

植物「當下實際接收到的光」

而不是：

• 燈具總輸出（PPF）
• 電力消耗（瓦數）

因此：

PPFD 是最直接影響植物生長的變數

三、PPFD 的三個決定因素

在實務中，PPFD主要由以下三項控制：

1. 燈具與植物距離
2. 照射角度
3. 光的覆蓋範圍與分布

四、距離對 PPFD 的影響（最關鍵因素）

4.1 基本原理

光強度會隨距離增加而快速下降。

一般可近似為：

光強 ≈ 1 / 距離²

4.2 實務影響

當燈具高度改變時：

• 距離減半 → PPFD 約增加 3–4 倍
• 距離增加 → PPFD 快速下降

4.3 實務建議

在家庭水耕中：

• 葉菜常見燈距：20–40 cm
• 微綠可更近（依品種調整）

距離過遠的影響：

• PPFD不足
• 植物徒長

距離過近的風險：

• 光過強
• 局部過熱

五、照射角度與光損失

5.1 垂直照射的重要性

當光線垂直照射植物時：

能量集中
利用效率最高

5.2 傾斜角度的影響

若光線斜射：

• 單位面積接收光減少
• 能量分散

5.3 實務建議

• 燈具應盡量垂直於植物冠層
• 避免側光作為主要光源

六、覆蓋範圍與光分布

6.1 光分布不均的問題

在單一燈具下：

• 中心區 PPFD最高
• 邊緣區明顯下降

這會導致：

• 中間植物生長良好
• 邊緣植物生長較差

6.2 常見原因

• 燈具光束角有限
• 照射高度不當
• 種植面積過大

6.3 改善方式

1. 降低燈具高度（增加集中度）
2. 使用多燈分布
3. 調整種植範圍至有效照明區

七、PPFD 的測量方法

7.1 專業測量工具

量測 PPFD 通常使用：

• 量子感測器（Quantum Sensor）
• PAR meter

可直接讀取 μmol/m²/s

7.2 測量位置

測量應在：

👉 植物冠層高度

而非燈具下方或空氣中任意位置

7.3 測量方式

建議：

• 測量多個點（中心＋邊緣）
• 取平均值
• 評估均勻性

7.4 手機 PPFD APP

除了專業量測工具外，近年亦可使用手機APP進行初步PPFD估算，作為家庭種植的輔助工具。

7.5 手機APP測量PPFD的原理

手機本身並不具備專業量子感測器，而是透過以下方式推估PPFD：

• 使用相機或光感測器測量亮度（lux）
• 再透過轉換模型（lux → PPFD）估算光子通量

因此本質上是：

「間接估算」，而非直接測量

7.6 常見APP類型

常見工具包含：

• PPFD Meter（iOS / Android）
• Photone（原稱 Korona）
• Lux meter 類型應用（需自行換算）

部分APP會依光源類型（LED、日光等）提供不同轉換模型。

使用方式（標準流程）

1. 將手機感測面朝上（或依APP指示）
2. 放置於植物冠層高度
3. 避免手部遮光或環境反射干擾
4. 測量多點（中心與邊緣）
5. 取平均值作為參考

7.7 準確度與限制

手機APP的限制包括：

• 不同手機感測器差異大
• 對光譜敏感度不一致
• LED光源誤差較高

誤差可能落在：

±10% 至 ±30%（甚至更高）

7.8 實務建議

手機APP適合用於：

• 初期配置調整
• 相對比較（不同距離、位置）
• 快速判斷是否明顯不足

但不建議用於：

• 精準研究用途
• 高密度種植系統

7.9 使用策略

建議將手機測量用於「相對校正」：

• 調整燈距前後比較
• 不同區域均勻度判斷
• 長期監測變化

而非追求絕對數值精準。

八、PPFD 控制策略

8.1 目標設定

依作物需求設定PPFD範圍：

• 微綠：約 100–300
• 葉菜：約 150–400
• 果菜：更高

8.2 調整優先順序

1. 調整燈距（最有效）
2. 調整燈具數量
3. 調整照明角度

8.3 與 DLI 的關係

PPFD 必須配合照明時間：

PPFD × 時間 = DLI

僅提高 PPFD 而時間不足，仍可能光量不足。

九、實務配置示例

範例：萵苣系統

目標：

DLI = 15 mol/m²/day

條件：

照明時間 = 16 小時

推算：

DLI = PPFD × 照明時間（小時） × 0.0036
反推 PPFD 將公式轉換為：
PPFD = DLI ÷（照明時間 × 0.0036）
PPFD = 15 ÷（16 × 0.0036）
PPFD ≈ 260 μmol/m²/s

實務配置：

• 調整燈距 讓 植物冠層達到 250–300 PPFD
• 確保整體區域均勻
• 照射 14-16小時
• DLI：約 13–17

十、常見錯誤與修正

錯誤一：燈掛太高

結果：

• PPFD不足
• 徒長

修正：

降低燈距

錯誤二：只測中心光

結果：

• 邊緣植物生長差

修正：

測量多點

錯誤三：用瓦數判斷光強

修正：

改用PPFD測量

錯誤四：光分布不均

修正：

增加燈具或縮小種植區

十一、常見問題 Q&A