Applique murale à LED Night City Skyline : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Cette instructable décrit comment j'ai construit une applique murale décorative. L'idée est celle d'un horizon nocturne de la ville, avec quelques fenêtres éclairées dans les bâtiments. La lampe est réalisée avec un panneau de plexiglas bleu semi-transparent avec les silouhettes du bâtiment peintes en noir. La lumière provient de 108 « fenêtres » qui sont éclairées par des leds fixées dans des trous du panneau. La lampe est alimentée par une batterie ou une alimentation 12V.

Étape 1: Matériaux et outils

- Panneau de plexiglas bleu semi-transparent 50 cm x 22 cm (~ 20" x 9"), 3 mm (0,12") d'épaisseur

- panneau de plexiglas blanc 50 cm x 22 cm (~ 20" x 9"), 3 mm (0,12") d'épaisseur

- Canal en aluminium de 2 mètres 15 mm x 10 mm x 1 mm (~ 0,6" x 0,4" x 0,04")

- Peinture noire

- Papier collant

- entretoises en plastique, 7 mm (0,275 ) d'épaisseur

- 6 vis à tête fraisée M3 x 12

- 108 leds blanches 3 mm

- 3 NUD4001

- 3 résistances de 2,2 ohms

- câble

- changer

- bettry ou alimentation 12 V

Outils:

- Percer

- Foret de 2,5 mm

- Robinet M3

- fraiser

- fer à souder

- scie à métaux

Étape 2: Quelques calculs préliminaires

J'ai décidé du nombre de fenêtres allumées principalement en fonction des caractéristiques électriques du type de leds et du pilote actuel que j'ai utilisé. Les leds sont des leds blanches de 3 mm, qui fonctionnent avec 3,3 V et absorbent au maximum environ 0,025 A.

Afin d'avoir un courant constant et stable, j'ai utilisé un driver de LED à 3 courants NUD4001.

J'ai connecté les leds par groupes de 3 en série, 12 groupes en parallèle pour chacun des 3 NUD4001, pour un total de 3*12*3 = 108 leds, voir le schéma électrique ci-dessous.

En suivant les instructions détaillées contenues dans la fiche technique du NUD4001 (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NUD4001-D. PDF) j'ai calculé les valeurs électriques de mon circuit (pour chacun des 3 NUDS). La fiche technique du NUD4001 recommande une dissipation de puissance totale inférieure à 1,13 W, en fonction de la dissipation thermique du boîtier SO-8 et de la taille du coussin:

- Courant des leds: Iled = 0,025 A * 12 = 0,30 A

- Vsense: 0,7 V (Voir Figure 2 dans la fiche technique NUD)

- Rext = Vsense / Iled = 0,7 V / 0,24 A = 2,33 ohm

- Vled = 3,3 V + 3,3 V + 3,3 V = 9,9 V

- Vdrop sur le NUD4001: Vdrop = Vin – Vsense – Vled = 12 V – 0,7 V – 9,9 V = 1,4 V

- Puissance dissipée sur le NUD4001: P = Vdrop * I out = 1,4 V * 0,30 A = 0,420 W

- Puissance dissipée interne du NUD4001 (Figure 4 dans la fiche technique, pour 12 V): 0,055 W

- Puissance dissipée totale: Ptot = 0,420 W + 0,055 W = 0,475 W

Comme je n'ai pas de pad ici (les NUDs sont soudés aux fils et autres composants mais "flottant dans l'air"), je m'attends à une dissipation thermique plus faible, donc je suppose (espère) que la valeur de 0,475 W donnée par mon circuit est assez faible pour ne pas endommager le NUD4001.

Le calcul de la résistance donne une valeur pour Rext = 2,33 ohm. Puisqu'une résistance de 2,33 ohms n'est pas disponible dans le commerce, j'ai utilisé une valeur standard proche de celle-ci, 2,2 ohms.

Étape 3: Réalisation du panneau

La première étape de la réalisation du panneau a été de choisir un joli horizon de ville à reproduire sur le panneau de plexiglas. Après quelques recherches sur Internet, j'ai sélectionné la ligne d'horizon de la figure 1.

Ensuite, avec un logiciel de traitement d'images (gimp dans mon cas, mais tous les logiciels de traitement d'images peuvent le faire) j'ai adapté les dimensions pour qu'il puisse tenir sur deux feuilles A4 en orientation paysage. L'image devait être utilisée comme masque pour peindre les bâtiments et percer les trous pour les leds, je l'ai donc "binarisée" pour la rendre pure n&b avec des bords très nets et ajouté des points blancs comme référence pour les trous des fenêtres. Enfin j'ai coupé l'image en deux et imprimé sur 2 feuilles de papier adhésif (Fig2, Fig3)

Après avoir soigneusement découpé les tirages j'ai collé la partie blanche des feuilles (le ciel) sur le panneau de plexiglas, et j'ai peint la partie découverte avec de la bombe de peinture noire. Une fois la peinture sèche, j'ai retiré le papier adhésif blanc et j'ai collé la partie noire des feuilles sur les bâtiments peints. Ensuite, en suivant les taches blanches j'ai percé les trous pour les leds, et enlevé le papier adhésif noir en prenant soin de ne pas abîmer la peinture. (J'ai décidé de percer les trous après avoir peint car sinon la peinture pourrait boucher les trous et rendre difficile le bouchage des leds).

Étape 4: Souder, Souder, Souder

Avec le panneau peint et percé, j'ai commencé à placer les leds dans les trous, avec les broches pliées et alignées afin que je puisse souder la broche positive (plus longue) d'une led avec la broche négative (plus courte) de la suivante, en série de 3.

J'ai utilisé des fils pour combler les écarts entre les broches lorsqu'elles sont trop larges, et entre les broches et les leds NUD4001.

De plus, j'ai dû disposer des broches et des fils afin de les cacher derrière la peinture noire. Au final, cela a demandé pas mal de soudure (et je ne suis pas très doué pour ça). Donc tout semble assez désordonné, et c'est le cas, mais d'une manière ou d'une autre, cela fonctionne;)

Étape 5: Fermez la boîte

La dernière étape pour finir ma lampe à led était de fixer un deuxième panneau en plexiglas à l'arrière pour protéger tous les circuits. Entre les 2 panneaux j'ai mis 6 entretoises pour laisser assez de place pour tous les composants internes, et j'ai réalisé un cadre pour garder le tout ensemble. J'ai fabriqué l'entretoise à partir de morceaux de plexiglas que j'avais posés, en assemblant 1 pièce de 3 mm d'épaisseur et 1 pièce de 4 mm d'épaisseur. J'ai réalisé le cadre à partir de 4 morceaux de profilé aluminium aussi longs que les côtés du panneau, avec les extrémités à 45°. Le canal a une largeur interne de 13 mm (~ 0,5 ), j'ai donc fait des entretoises de 7 mm d'épaisseur (13 mm - 2 x 3 mm pour les panneaux en plexiglas). Ensuite, j'ai collé les entretoises sur le panneau avant, 2 sur chaque côté long et 1 sur les côtés courts, et j'ai posé le panneau arrière. Avec les côtés du cadre mis en place j'ai fait 6 trous de 2,5 mm de diamètre, par l'arrière, aux positions des entretoises. Comme je voulais que la face avant du cadre soit propre et sans trous, j'ai arrêté de percer lorsque le trou était d'environ 5-6 mm de profondeur, puis j'ai retiré le canal en aluminium et j'ai fini le trou à travers les panneaux de plexiglas et les entretoises. Ensuite, j'ai fileté les trous avec le taraud M3. J'ai également élargi et évasé les trous à l'arrière des canaux en aluminium pour les têtes de boulons. Dans le canal gauche j'ai fait un trou sur le côté pour le câble d'alimentation. Enfin, j'ai assemblé tous les panneaux avec des entretoises et des canaux en aluminium et j'ai vissé les boulons. Les boulons mesurent 12 mm de long, ils traversent donc le panneau arrière, les entretoises et une partie du panneau avant, mais n'atteignent pas la face avant des canaux du cadre.

Étape 6: Voir la lumière ?

Après avoir assemblé la lampe à led, j'ai connecté un interrupteur au câble d'alimentation et une batterie 12V, et j'ai allumé la lampe.

Au final je suis plutôt satisfait de mon travail, même si les leds font un peu trop de lumière, surtout directement devant (elles ont un cône de lumière étroit, donc vues latéralement elles paraissent moins lumineuses). Si je ne comprends pas mal la fiche technique du NUD4001, la luminosité des leds pourrait être réduite en remplaçant les résistances de 2, 2 ohms par des résistances plus élevées, mais pour l'instant je vais garder ma lampe telle quelle.