Piège à lumière parallèle

[delphi_jb]

Bonjour tout le monde


j'ai dans l'esprit de partager un truc que j'avais en tete.

voila, à partir de 6 miroirs, d'une lentille convergente et d'une led de type luxéon, j'aurai voulu réaliser une collimation haute performance à bas rendement.


voci l'idée:



un cube creux contenant a l'intérieur 6 faces de finition mirroir.
En plein milieu d'une face, un petit trou dans le quel rentre tout juste la partie lumineuse d'une led (ex une luxéon).

pile poil en face, un autre trou par lequel pourrait sortir les rayons lumineux.


l'astuce est ici:

Ne peuvent sortir du petit trou que les rayon lumineux qui seront quasi perpendiculaire au plan miroir de ce dernier, sans quoi ces rayon percureront soit le miroir et seront reparti pour un tour, soit absorbé par l'epaisseur du miroir et donc perdu.

un cube avec a l'intérieur 6 face de finition miroir

seulement, en admettant que la surface de sortie est la meme que la surface d'emmision de la led, un rayon lumineux quelquonque a 1 chance sur 2 de repercuter sa source d'emmision plutot que la sortie.

donc on aurait dans le meilleur des cas 50% de lumière perdu !

ET ENFIN, a la sortie du trou, comme les rayon lumineux serai presque parallèle, on pourrait rattraper le tir avec une lentille faible convergante...


qu'en pensez vous ?
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Non. Ça ne va pas du tout.
Par le trou peuvent sortir des rayons de toutes les directions. La surface apparente du trou est multipliée par le cosinus de l'angle d'inclinaison. Si, à la place du trou vous mettez un tube noir, alors seuls les rayons avec des inclinaisons faibles passeront. Et vous pouvez vous passer des miroirs que sont parfaitement inutiles.

Mais si vous regardez le LEDs Luxeon, vous constaterez qu'elles sont formées par plusieurs LEDs et non une seule. Donc seule la LED en alignement avec le tube réussira à faire passer la lumière par le tube. ET la quantité de lumière sera ridiculement petite: en gros, le rapport entre la section interne du tube et la surface de demi-sphère centrée sur la LED.

Et la lumière qui sort du tube, vous ne pourrez pas la rendre plus parallèle qu'elle ne l'est avec aucun dispositif optique.

Si vous nous expliques très précisément ce que vous voulez faire, peut-être que l'on pourrait vous aider.

Au revoir.

[delphi_jb]

Je cherche a fabriquer un pointeur laser sans laser (!) donc la qualité de la collimation ferai que ce rayon reste "petit" meme a longue distance..



distance focale de la lentille
D = distance led - centre lentille


un truc comme ca alors ?

j'ai des leds 10mm de 825000mcd sous 3,4v 100ma, avec un angle d'emission de 40°.

si je comprend bien, avec ce montage, la quantité de lumière qui passera par ce petit trou sera ridicule... mais pas inexistante. peut etre assez pour un pointeur laser ?


j'ai aussi trouvé ceci:

source: http://www.doriclenses.com/lirel/42/L2.html

[invitea774bcd7]

Je cherche a fabriquer un pointeur laser sans laser (!) donc la qualité de la collimation ferai que ce rayon reste "petit" meme a longue distance..

Bah oui mais nan
Si un laser collimaté reste collimaté c'est parce que c'est de la lumière cohérente. Avec de la lumière blanche, ça marche pas…
Pour collimater au mieux de la lumière blanche, bah les lampes de poche type maglite font le mieux qu'ils peuvent

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Re.
Ce n'est pas tellement la cohérence que permet de collimater le laser, mais la petitesse de la source: quelques µm carrées. Telle quelle, une diode laser tire sur un angle très large (50° environ) à cause, précisément, de la petitesse de la source. Pour le collimater on met une lentille devant, ce qui fait une source 100 ou 200 fois plus large (0,5 à 1 mm) et un angle du premier zéro beaucoup plus petit.
Et cette collimation fonctionne aussi bien sur les petits pointeurs multimodes, que l'on peut difficilement appeler cohérents.
A+

[delphi_jb]

Ce n'est pas tellement la cohérence que permet de collimater le laser, mais la petitesse de la source: quelques µm carrées

j'avais résonné ainsi, car ma question suivante aurait été de demander jusqu'a quel surface j'aurai pu raptisser ce "trou de sortie" pour ce mechant rayon lumineux.

n'existe t-il a un moyen (optique ou autre) de rendre le plus ponctuel possible (par exemple quelque micromètre) une source lumineuse qui ne l'est pas comme une led ou meme une simple ampoule ?

[invite3d779cae]

Dans cette petite vidéo :

http://www.palais-decouverte.fr/index.php?id=1361

Un chercheur explique les bases sur les lasers et comment en fabriquer un. ATTENTION ! 20.000V ça fait plus que chatouiller !

[invite6dffde4c]

j'avais résonné ainsi, car ma question suivante aurait été de demander jusqu'a quel surface j'aurai pu raptisser ce "trou de sortie" pour ce mechant rayon lumineux.

n'existe t-il a un moyen (optique ou autre) de rendre le plus ponctuel possible (par exemple quelque micromètre) une source lumineuse qui ne l'est pas comme une led ou meme une simple ampoule ?

Vous faites l'erreur habituelle de ceux qui ne sont pas familiers avec la diffraction.
Si vous avez un trou de sortie très petit la lumière sortira dans toutes les directions. Si vous voulez avoir un faisceau assez parallèle, il faut un gros trou de sortie.
La lumière que sort d'un trou circulaire dessine sur un écran une tache de Airy le premier cercle sombre est donne par la formule du lien. Si vous voulez que l'angle soit petit, il faut un gros trou.

C'est ce que je vous ai explique plus haut: le laser sort avec un trou de quelques microns et tire comme un fusil à canon scié. On met devant une lentille à l'endroit ou le faisceau sortant fait 0,5 ou 1 mm, qui collimate le faisceau.

Pour votre manip, il faudrait que vous preniez une LED unique (pas une Luxeon). Pas une blanche dont la surface de luminophore est grande, mais une verte, jaune, etc. Puis vous poncez l'extrémité pour faire un plat, puis avec du papier fin, et à la fin avec du Mirror jusqu'à ce que la surface soit parfaitement plane et transparente (je n'écris pas "optique"). Puis vous placez devant la LED une lentille. On vend des lentilles en plastique pas trop chères (le prix d'un pointeur laser) chez Conrad. Puis, et c'est le plus difficile, vous réglez la distance entre la LED et la lentille pour que le faisceau soit le plus collimé possible (pour que la tâche au loin soit la plus petite possible).

n'existe t-il a un moyen (optique ou autre) de rendre le plus ponctuel possible (par exemple quelque micromètre) une source lumineuse qui ne l'est pas comme une led ou meme une simple ampoule ?

NON. Absolument pas.
Au revoir.

[delphi_jb]

merci pour cette réponse précise.

j'ai vu la vidéo, elle est très instructive.

je vais faire un test avec une led en la poncant et en voyant ce que je suis capable d'avoir comme collimation en mettant une lentille devant.

la lentille, je crois que je vais la récupérer sur un bete laser a 3€. par contre, je vais faire un system a vis pour le réglage led-lentille, afin d'avoir un truc plus ou moins serieux pour ce qui est des réglage.


pour la led, j'ai des vue sur celle ci :
http://www.elecoptronique.com/F_art_124.html

elle on un angles d'emission de 15°. par contre, je n'ai aucune information sur la taille de la surface emettrice, histoire de savoir ou placer la lentille a l'avance...

[jiherve]

Bonjour,
On trouve des niveaux lasers pour 5€ en GSB , on récupère la diode, la résistance ballast, l'inter et la pile, etc ; Un petit peu de bidouille mecanico-optique et hop un pointeur ou autre application.
JR

[invite6dffde4c]

Re.
Vous aurez du mal trouver ce type d'information (la surface émettrice). Mais sur une LED, elle est probablement plus grande que sur une diode laser (pour que l'effet laser ait lieu, il faut que la zone active soit la plus petite possible). Donc, le résultat sera sûrement moins bon.

Et ne vous laissez par obnubiler par les 60 candelas. Ils sont fabriqués par l'effet lentille de l'habillage plastique de la diode que "collimate" l'émission tous azimuts de la jonction. Et éliminant la lentille en aplanissant la surface, vous vous retrouvez avec une source de la taille originale que vous essaierez de collimater avec une lentille de meilleure qualité.

Et pour comprendre pourquoi on peut faire avec des lasers ce qu'on ne peut pas faire avec d'autres sources, voici deux chiffres:
L'émission de la surface du soleil, à 5500 K est de l'ordre de 52 MW/m². Celle de la surface active d'une jonction laser de 1 mW est de l'ordre de 200 MW/m². Un m² en plein soleil en France ne reçoit que quelques 800 W.
A+

[delphi_jb]

Et pour comprendre pourquoi on peut faire avec des lasers ce qu'on ne peut pas faire avec d'autres sources, voici deux chiffres:
L'émission de la surface du soleil, à 5500 K est de l'ordre de 52 MW/m². Celle de la surface active d'une jonction laser de 1 mW est de l'ordre de 200 MW/m². Un m² en plein soleil en France ne reçoit que quelques 800 W.
A+

oui, ca je savais, car j'avais posté ma fabriquation d'un panneau solaire thermique et en parlant de rendement solaire, on a arboré de très loin ce sujet.


je vais tester a mes heure perdu ce que vous avez dit, cad enlever de la matière sur ma led et tester pour voir ce qu'on peut en faire.



en traitant sur le sujet, je me demandais si les leds, dont le rendement ne cesse d'augmanter sans cesse, n'arriveront pas un jour a emettre autant de lumiere qu'un laser a surface d'emission equivalente ?

[invite6dffde4c]

en traitant sur le sujet, je me demandais si les leds, dont le rendement ne cesse d'augmanter sans cesse, n'arriveront pas un jour a emettre autant de lumiere qu'un laser a surface d'emission equivalente ?

Re.
Zut! Je n'arrive pas à faire booter ma boule de cristal.

Mais peut-être qu'un jour on arrivera à faire des jonctions lasers à faible prix. Et ça serait vraiment intéressant, car le rendement d'une jonction laser est beaucoup plus grand que celui d'une diode normale.
Et comme les intérêts économiques sont gigantesques, si c'est possible, on arrivera. Et on pourra remplacer les autres éclairages par des LEDs.
A+

[invite0bbfd30c]

Vous aurez du mal trouver ce type d'information (la surface émettrice). Mais sur une LED, elle est probablement plus grande que sur une diode laser (pour que l'effet laser ait lieu, il faut que la zone active soit la plus petite possible). Donc, le résultat sera sûrement moins bon.

En général sur les DELs on n'a pas un "accès direct" à la lumière émise par la jonction : elle est réfléchie par un réflecteur métallique intégré à la cathode. Ça va probablement diminuer significativement l'efficacité du montage de collimation...