PPFD、PAR Map 與 DLI
植物照明模擬器完整指南
從燈具 PPF、溫室尺寸、燈具排列、吊掛高度、光束角，到 PPFD、均勻度 U₀、Min/Max、CV 與 DLI， 一次了解植物照明模擬器到底在計算什麼、如何解讀，以及如何用 PAR Map 檢查照明覆蓋。
模擬器在算什麼？
這類植物照明模擬器的重點，不只是告訴你「燈具有多少瓦」，也不是只看產品標示的覆蓋面積， 而是將燈具的光子輸出與空間配置轉換成地面／冠層平面每個位置的 PPFD 分布， 再進一步分析照度分布是否均勻，以及在指定光照時數下每天累積多少光子。
完整操作項目
可使用常見尺寸預設值，也可以自行輸入寬度、深度與高度；支援公制／英制單位。
Mylar 不是單純把所有 PPFD 乘上一個固定倍數，而是讓原本會打到牆面的光重新分配到空間內。
可描述 COB 點光源、LED投光燈，或 1～8 支 LED Bar，並設定燈條方向與間距。
輸入的是單支／單組燈具的 PPF，單位為 µmol/s，而不是電功率 W。系統總 PPF 可由燈具數量與單支 PPF 檢查。
吊掛高度會直接影響 PPFD 峰值與均勻度，是模擬中非常重要的參數。
可設定 FWHM 光束角，以及 X、Z 軸方向的光束角；若使用非對稱光學，也能分別描述兩個方向。
維護係數、邊緣排除區、每日點燈時間與生長階段都會影響結果解讀。
選擇 3×3、4×4、5×5 或 6×6 網格，在每個格子的中心顯示 PPFD。
結果數據怎麼看？
| 指標 | 單位／公式 | 用途 |
|---|---|---|
| Average PPFD | µmol/m²/s | 評估區域內的平均光子通量密度。 |
| DLI | mol/m²/day | 把 PPFD 與每日光照時間合併，表示一天累積的光子量。 |
| U₀ | Min / Average | 表示最低值相對於平均值的均勻程度。 |
| Min / Max | Min ÷ Max | 直接比較最暗與最亮位置。 |
| CV | 標準差 ÷ 平均值 | 描述整個覆蓋區域的離散程度；數值越低代表分布越一致。 |
| PAR Map | 3×3～6×6 | 把空間分布數值化，方便與燈具廠商提供的實測 PAR Map 比較。 |
為什麼不能只看平均 PPFD？
兩套燈具可能具有相近的平均 PPFD，但一套可能集中在中央，另一套則把光均勻分散到四周。後者的 Min、U₀ 與 CV 可能完全不同。
為什麼要排除 Edge Zone？
靠近牆面的區域通常會因幾何條件而快速下降，因此模擬器可將外圍設定為不納入統計的邊緣區，避免少量邊界點完全主導均勻度指標。
不同生長階段的 PPFD / DLI 參考
原始資料將 PPFD 與 DLI 一起看待，因為相同 PPFD 在不同光週期下，植物一天收到的總光子量會不同。
| 生長階段 | PPFD 參考範圍 | DLI 參考範圍 | 典型光週期 |
|---|---|---|---|
| 幼苗／扦插 | 100～300 µmol/m²/s | 6～15 mol/m²/day | 18 h |
| 營養生長 | 400～600 µmol/m²/s | 20～30 mol/m²/day | 18 h |
| 開花 | 600～900 µmol/m²/s | 30～45 mol/m²/day | 12 h |
PAR Map：用網格檢查燈具覆蓋
PAR Map 可以理解成「把照明空間切成很多格，再把每格的 PPFD 寫出來」。 常見的是 5×5 或 6×6，模擬器則提供 3×3～6×6 的選擇。
與廠商實測圖比較
輸入燈具 PPF、光束角、溫室尺寸與吊掛高度後，可以得到一張同型態的 PPFD 網格圖，拿來與廠商資料表的 PAR Map 並排比較。
注意「測量」與「模型」
廠商 PAR Map 通常來自實際光度測試；模擬器則根據輸入參數與數學模型估算，因此兩者不是同一種證據。
PPFD 如何換算 DLI？
DLI 是把一天的光照時間納入後得到的每日光子劑量。
例如：600 µmol/m²/s、每天 18 小時：
如果同樣維持 600 µmol/m²/s，但每天只有 12 小時，DLI 會下降到約 25.9 mol/m²/day。 因此單看 PPFD 並不足以描述植物一天實際收到多少光。
模擬器的計算模型
1. 燈具不是單一「點光源」
LED投光燈或LED燈管具有實際尺寸。當燈具離冠層很近時，如果直接把整支燈當成一個點，容易高估中央峰值。 來源文章因此將燈具視為面光源，再細分成許多子發光源。
| 吊掛高度 | 單純點光源模型對峰值的過度估計 |
|---|---|
| 30 cm | 129% |
| 40 cm | 73% |
| 60 cm | 32% |
| 120 cm | 7% |
模型會依燈具尺寸與吊掛高度調整子發光源的細分程度；來源文章舉例，30 cm 高度的面板可細分為 11×11， 而 120 cm 高度則可降至 3×3。
2. Cosine-Power 配光
其中 m 由輸入的光束角推導。這讓光強度會隨離開光軸的角度逐漸下降，而不是把整個光束區域視為完全均勻。
3. 光通量守恆
模型以輸入 PPF 作為總光子通量基準；落在地面的光子量會受到溫室尺寸、牆面反射以及逃逸光的影響。 因此「總 PPF ÷ 地面面積」與實際平均 PPFD 並不一定相同。
Mylar 反射與均勻度
來源模型不是簡單把所有結果乘上 1.25，而是以鏡像反射的概念重新分配原本會撞到牆面的光， 讓牆邊區域獲得額外光子。
| 溫室尺寸 | 無反射牆 U₀ | 加入 Mylar U₀ |
|---|---|---|
| 60×60 cm | 76.1% | 83.7% |
| 120×120 cm | 41.3% | 55.2% |
| 240×120 cm | 24.1% | 36.3% |
三個容易誤判、但其實合理的結果
① 把燈升高，PPFD 下降，但均勻度可能改善
靠近燈具可以得到更高的中央峰值，但中央與四周的差距可能變大；提高吊掛高度則通常降低峰值，同時讓光分布更平坦。兩件事可以同時成立。
② LED燈管不一定產生同樣長的橢圓光斑
來源文章指出，實際光斑形狀除了受到燈具長度影響，也受到 X、Z 軸光束角影響。因此LED燈管的「物理長度」與最終地面光斑的長寬比不是一回事。
③ 總 PPF ÷ 地面面積，通常會高於實際平均 PPFD
部分光子會打到牆面、或從溫室上方等位置逃逸，因此所有輸入 PPF 不會全部轉換成地面有效 PPFD。來源文章以 75～90% 作為一個實際捕獲率的量級示例。
常見問題
只有瓦數 W，沒有 PPF，要怎麼輸入？
瓦數代表電力消耗，不等於植物實際收到的光子量。若知道光效 µmol/J，可用 PPF ≈ 功率 × 光效估算；例如來源文章以 150 W、2.7 µmol/J 為例，可得到約 405 µmol/s。實際產品仍應優先使用製造商提供的 PPF。
規格表只有 Lux，可以直接換成 PPFD 嗎？
只能做與光譜相關的估算。Lux 是以人眼視覺敏感度加權的光度單位，而 PPFD 是植物光合有效波段的光子單位；不同光譜不能使用同一個固定轉換係數。
為什麼不能直接使用一般室內照明計算器？
一般照明計算器主要處理 lumens、lux 等人眼視覺相關的光度量；植物照明則更關注 PPFD、DLI 與光子分布，因此兩者解決的是不同問題。
同樣總 PPF，多支 LED Bar 與一個中央面板有什麼差別？
來源文章強調，將相同總光通量分散到多支燈具，通常可以改善空間均勻度。模擬器可透過固定總 PPF，再比較不同燈具排列來觀察 U₀、Min/Max 與 CV 的變化。
手機可以使用嗎？
來源模擬器支援手機操作，3D 視圖可拖曳旋轉、雙指縮放，介面也會在小螢幕重新排列；並提供 PNG 輸出與分享設定連結功能。
模擬值不是實測值
這類工具適合用於照明規劃、配置比較、吊掛高度分析與覆蓋範圍估算， 但它不能取代實際光度資料或量測。
真實燈具具有實際 LED 排列、透鏡、反射器、散熱結構與光度分布，而數學模型只能用有限參數近似。 因此最終驗證仍應使用合適的量測設備，在實際溫室、實際高度與實際環境中測量。