2D設計的重點尺寸如圖4.1所示；mockup的製作流程：
(1)首先取用塊狀光學級PC原料。
(2)把透鏡的3D實體交換檔格式(IGS)轉換成CNC的加工程序碼，
分別使用R1、R0.5、R0.25mm 的銑刀，分層逐次加工出透鏡的輪廓，
透鏡頂面越外側的輪廓使用R1刀具來加工，越靠近透鏡頂面中央的凹
(7)最後把透鏡表面拋光。
(8)以布清潔透鏡表面的異物。
(9)完成mockup成品。
mockup製作流程如圖4.2所示。
光學mockup的成品精密度無法與光學級模具射出成品的精密度
內，但是手工研磨的精度很低，存在人工作業的許多不確定因素，因 此可推估最終mockup成品的精密度一般在0.1mm上下；0.1mm的精密 度，已可滿足在一般塑件製造，但應用至光學件的製作，卻足以影響 到光強度分佈，此點也是透鏡光學廠不採用mockup做為光學件的開發 選項，存在與開模品有落差的潛在風險。
圖 4.1 透鏡重點尺寸圖
圖 4.2 mockup 製作流程圖 塊狀 PC 原料
CNC 切削
粗研磨
表面腐蝕
細研磨
表面腐蝕
拋光
清潔
成品
使用市售LED球泡燈的散熱座，把原有的LED拆除，僅留下散熱座 供放置本文的LED與設計的透鏡。
LED電源使用AC轉DC定電流變壓器，電流穩定輸入LED 100mA，定 電流輸入不隨著時間增加，或LED溫度上升而有所變化，穩定LED的光 輸出，能在穩定的輸入狀況下測試光學。
製作好球泡燈各零件，把LED底部的鋁基板貼導熱墊片，用螺絲 固定在散熱座，LED的電極連接到定電流變壓器，使用黏膠把透鏡固 定在LED上，完成燈具的組裝，相關的燈具成品如圖4.3所示。
圖 4.3 燈具成品圖 4-2 光強度分佈量測條件
量測實驗委託“中原大學照明及色彩研究中心＂量測燈具的光 散熱座
透鏡 電源
為目的而成立的研究中心，量測標準依據具有國家實驗室等級的工研 院 技 術 指 導 ， 並 通 過 TAF( 財 團 法 人 全 國 認 證 基 金 會 Taiwan Accreditation Foundation)認證該實驗室達到國際規範要求，實驗 室基於服務校外相關產業的量測需求，接受校外委託量測照明產品的
表 4.1 光強度量測的條件表 量測項目 量測條件
溫度 23 ± 3 ℃
濕度 55 ± 20 %
燈具預熱時間 30 分鐘
測試標準
CIE 70 The Measurement of Absolute Luminous Intensity Distributions
準確度 ±2.5%
量測距離 6.9 公尺
輸入燈具的電器規格 交流電 110 V、60 HZ
輸入 LED 的電器規格 定電流 100 mA
量測解析度 θ 5 度、Φ 22.5 度
待測物定位
燈具光源平面置於機台旋轉軸中心，以水 平儀確認燈具前端平面擺正未傾斜
圖 4.4 量測儀器的旋轉台
圖 4.5 量測儀器的接受器
圖 4.6 燈具置於儀器的夾具上
光強分佈量測儀的量測範圍包含兩個旋轉軸，分別為θ軸與 Φ 軸，θ軸量測正負 180 度，共 360 度，Φ 軸量測 180 度，即可完整 量測整個球狀空間的光強度分佈，如圖 4.7 所示。
圖 4.7 儀器的量測範圍 4-3 實驗結果
本論文設計的透鏡為軸對稱旋轉結構，理想狀況下，燈具每Φ軸 旋轉軸 0°
θ軸
-90° 90°
180°
Φ 軸
用Φ為45度與135度切面的量測結果，跟設計結果進行比較，把Φ45
135-180 度之間的流明值 為總流明值的 7.1%
(>5%)
度至135度之間的能量分佈，計有超過半數的量測點落在符合全周型 Intensity 平均強度值：36.9%
Degrees
圖 4.10 光形量測結果的剖面二的極座標圖
135-180 度之間的流明值 為總流明值的 6.5%
(>5%)
圖 4.11 光強度分佈量測結果的剖面二的卡氏座標圖 Intensity 平均強度值：32.0%
Degrees
晰地看到被照物。
觀察本論文設計的LED球泡燈實品的點亮圖，設定LED發光的平面 為水平面，由於LED球泡燈的發光角度範圍大的緣故，不僅照亮水平 面以上的區域，同時也照亮水平面以下的區域，得到整體明亮的照明 環境，如圖4.12。
圖 4.12 本論文設計的 LED 球泡燈實品的點亮圖
接著再觀察市面上現有的非全周型的LED球泡燈實品的點亮圖，
設定LED發光的平面為水平面，由於LED球泡燈的發光角度範圍比較小 的緣故，僅能夠照亮水平面以上的區域，水平面以下的區域的微弱光 量，大部份來自於盒面上的漫反射，得到LED球泡燈後方區域過於黑 暗的照明環境，如圖4.13。
水平面
圖 4.13 市面上現有的非全周型的 LED 球泡燈實品的點亮圖 把本論文設計的接近全周型LED球泡燈與市面上現有非全周型 LED球泡燈點亮圖做比較，如表4.2，接近全周型LED球泡燈實品能夠 照亮整個環境，得到明亮度均勻而舒適的照明環境；市面上現有的非 全周型的LED球泡燈則無法照亮LED球泡燈後方的區域，造成LED球泡 燈的後方區域較為黑暗，產生視覺上明暗對比過高、不舒適感、壓迫 感的照明環境。
水平面
表 4.2 球泡燈實品點亮比較表 本論文設計
接近全周型的 LED 球泡燈
市面上現有
非全周型的 LED 球泡燈
4-5 實驗結果討論
設計目標主要有三項，由實驗結果的光強度分佈圖可知，已達成 兩項設計目標，分別是光強度分佈的角度範圍大於 270 度，以及 135 度到 180 度之間的流明值大於總流明值的 5%以上，而其中未達規範 的項目是正負 135 度之間的均勻度，接續分析未達規範的影響因素與 可能改善的對策。
4-5-1 光強度峰值的形成原因
實際量測結果的光強度分佈圖顯示，光強度超出規範最多的位置 在 35 度，如圖 4.14，光強度分佈形成峰值，明顯不同於設計均勻的
光形，為了解析此光強峰值的成因，觀察模擬軟體中的設計光路，觀 察到透鏡射出 35 度的光線，來自於透鏡頂面的曲面位置，如圖 4.15 箭頭所指的位置，接著再開啟繪圖軟體的斑馬紋功能；斑馬紋是模仿 條紋投影至曲面的視覺狀況，藉由斑馬紋檢視曲面在一般顯示模式下 難以觀察到的細小變化，例如：曲面中的小縐褶、曲面的曲率連續程 度；觀察到透鏡射出 35 度光線的曲面的斑馬紋是平順地連續的，如 圖 4.16 所示，發現經由透鏡射出 35 度光線的透鏡輪廓是一段曲率連 續的平滑曲面，；連續平滑的透鏡曲面所發出的光強度分佈的變化應 該是平緩的，不應該存在突兀的峰值，峰值的突然跳躍產生，代表曲 面有驟然的曲率轉折變化，此非設計的曲率轉折，推論發生在透鏡的 mockup 製造尺寸誤差，或是 CNC 加工更換刀具時，刀具加工銜接處 的加工誤差...等，造成 mockup 透鏡的平滑曲面產生非預期的曲 率轉折而改變了光強度分布，導致光強度分佈圖出現峰值並超出均勻 度的規範。
圖 4.14 量測結果的峰值圖
圖 4.15 設計光路圖
0 度 35 度
發出 35 度光線 的曲面位置 35 度
圖 4.16 曲率變化圖 4-5-2 去除光強度峰值與設計結果的比較
由於量測結果的光強度的峰值，非設計所預期的結果，造成的原 因可能是 mockup 加工製程所導致，因此在比較實驗結果與模擬設計 的光強度分佈差異之前，先把正負 30 度與 35 度的光強度峰值修改為 平均值，去除數據最突兀處，再來比較實驗結果與模擬設計的差異，
發現排除量測結果的峰值後，量測結果的光強度分佈圖與模擬設計結 果相近，如圖 4.13，代表設計模擬方法具有一定程度的正確度，而 仍然有幾個角度位置的均勻度未達規範，下一節再進一步檢討可能的 因素。
設計模型圖 斑馬紋
發出 35 度光線
的曲面位置 曲率連續的平滑曲面
圖 4.17 去除光形峰值的量測結果與模擬設計的光強度分佈圖比較
‧一般為了減少加工時間，會使用不同大小的銑刀，在加工過程