Panneau lumineux en plexiglas Homemade

1. Présentation du projet

Les boîtiers sont tout sauf personnels... Ils sont froids, inexpressifs et en aucun cas à l´image de leurs propriétaires. Pour peu qu´on n´ait pas deux mains gauches (pour un droitier, évidement ;) ), on peut facilement les personnaliser sans non plus sombrer dans le l´excès de la Jacky´s Touch, où finalement, l´excès de personalisation rend les objets parfois plus repoussants qu´autres choses !

Nous allons nous intéresser à la personnalisation d´une porte vitrée, mais on pourra appliquer le principe à bien d´autres domaines (tuning d´amplis de voiture...)

Une image valant largement un long discours, voici le résultat de ce qu´on cherche à réaliser :

Exemple de panneau lumineux : les amateurs reconaîtront aisément les personnages représentés (l´image est dispo sur le WEB pour ceux que ca intéresse)

Le principe

Le plexiglas ayant un indice optique n_PLEXY (voisin de 1.5) plus élevé que l´air (n_AIR=1), en dessous d´un certain angle, la lumière émise dans la tranche ne peut que se propager et non pas ressortir : on ne peut pas voir le bleu de la source ! Cet angle est obtenu par la relation de Snell-Descartes, en utilisant le schéma suivant :

θ_max = arcos(n_AIR/n_PLEXY) = 48°

Choix des diodes

Nos sources étant des diodes placées dans la tranche du plexiglas, nous devons donc faire attention à leur angle de vue (θ_vue), qui correspond au double du demi-angle du cône d´émission (noté θ_1/2=0.5 x θ_vue). Pour éviter que la lumière ne s´échappe au voisinage de la diode et ne se réfléchisse de manière non contrôlée sur les parois supportant le plexiglas, on devra donc vérifier :

θ_1/2 < θ_max

Comme toujours, le mieux reste de se fier à la datasheet des diodes que l´on utilisera et de regarder la distribution spatiale de l´intensité lumineuse ! Dans notre cas, nous allons donc utiliser des diodes avec un θ_1/2 de 12.5 °, à savoir des L-7104QBC-D (réf 466-3532 chez Radiospares).

Exemple de distribution spatiale de l´intensité lumineuse pour des diodes L-7104QBC-D : θ_vue est de l'ordre de 40 °

On constate que l´émission est concentrée dans un cone de θ_1/2 = 20 °... et dans la datasheet, on parle d´angle de vue de 12.5°. On n´a donc presque pas de lumière au-delà de 20° << θ_max, et c´est tout ce qu´on cherche à obtenir ! Quant à la répartition des diodes, on veillera à en mettre sur chacune des tranches pour les grandes surfaces, pour obtenir un éclairage relativement homogène. Ces diodes sont données pour 1500 mcd : elles éclairent vraiment fortement, il faudra donc éviter de les orienter vers le visage si on fait des tests !!
Pour les caractéristiques électriques, on verra plus tard !

Et la gravure dans tout ça ?

Maintenant qu´on a des diodes choisies de sorte que la lumière ne s´échappe pas du plexi, il va bien falloir faire quelque chose pour qu´elle ressorte là où on le désire ! Et donc on va créer des défauts et creuser le plexiglas !

Comme représenté schématiquement ci-dessus, la gravure permet de rediriger la lumière selon une autre direction par réflexion sur l´interface air/plexiglas. La direction du faisceau étant modifié, on va pouvoir observer une transmission sur l´autre face, pour peu que l´angle par rapport à la normale soit inférieur à 52° (90°-θ_max).
Evidemment, comme on va utiliser une fraise, on va faire apparaître pas mal de rugosité et donc on aura un peu de diffraction et un partie de la lumière sera aussi visible du coté de la face gravée. Cependant, comme plusieurs faisceaux peuvent arriver à l´oeil, on risque de visualiser comme une sorte de motif dédoublé (mise en évidence en page 5).

Choix de la taille du plexiglas

Etant donné que nous allons utiliser une paroi latérale de PC dans notre exemple, il convient de prendre en compte les paramètres suivants :

• la circuiterie électrique prend un peu de place sur la tranche du plexiglas, et occupe donc environ 5 mm sur chaque coté (voire un peu plus si on n´a pas l´habitude pour les soudures).
• il faut pouvoir mettre en place la porte, ce qui, sur la plupart des boîtiers, se fait en faisant glisser la paroi. Si le boîtier est neuf, il faudra faire des essais avec du carton scotché sur la porte par exemple. Sinon, on pourra se contenter de relever les marques laissées sur la paroi intérieure par les frottements à chaque ouverture/fermeture.
• étant donné que les diodes éclairent fortement, il faudra les cacher sous la partie restante de la paroi, selon le schéma suivant :