La conception mécanique est la dernière étape du développement du prototype de démonstra- tion selon le schéma de conception4.2. Pour réaliser la conception mécanique, il faut connaître les dimensions des diérents circuits et de la source lumineuse DEL avec le dissipateur de cha- leur, le ré ecteur et le modulateur lumineux aux cristaux liquides. Le tableau 4.2montre les diérentes mesures mécaniques nécessaires. L'alimentation à découpage a été scindée en trois petits circuits pour limiter les dimensions. Il y a un circuit pour le redresseur, un pour le transformateur et un pour le ltrage. Le circuit gradateur est intégré sur le circuit de ltrage. Le microcontrôleur est intégré au circuit de contrôle du modulateur lumineux aux cristaux liquides. Le circuit intégré qui fait le pont USB-UART est sur un circuit dédié. Il y a un total de cinq circuits dans le prototype de démonstration. L'assemblage optique dans le tableau 4.2
représente les dimensions totales de la source lumineuse avec le ré ecteur, le dissipateur de chaleur et le modulateur lumineux aux cristaux liquides.
La conception mécanique prend la forme d'une sorte de boîte exotique qui doit inclure tous les composants du tableau4.2en son sein. Une petite exception pour le dissipateur de chaleur, ce dernier doit se retrouver à l'extérieur de la boîte pour dissiper l'énergie thermique de la DEL dans l'air ambiant. Pour s'assurer que tous les composants s'agencent bien avec le boîtier, la conception à l'aide d'un outil de CAO 3D est nécessaire. Le dessin en 3D du prototype de
démonstration a été faite sur le logiciel SolidWorks® [22].La conception de la boîte se fait en deux parties. La première consiste a bien positionner l'assemblage optique en laissant un trou pour que la lumière émise sorte et un autre trou pour le dissipateur de chaleur. La deuxième partie désigne l'emplacement des diérents circuits avec les tours pour les xer. Une fois ces deux parties complétées, il faut les joindre ensemble pour former un assemblage qui a du sens. Pour maximiser les propriétés optiques du prototype de démonstration, la boîte contenant l'assemblage optique a été placée sur le dessus de la boîte contenant les circuits électriques. De cette façon, le prototype de démonstration peut se placer sur une table et il possède assez de hauteur pour éclairer directement un objet d'intérêt. Au nal le prototype de démonstration a un aspect de pyramidal. La gure 4.8 montre la conception mécanique faite avec le logiciel Solidworks®. Pour mieux voir à l'intérieur du module, la gure 4.9 montre une vue avec une coupe transversale. Cette coupe permet de mieux voir comment les circuits sont installés dans le prototype de démonstration. Les petits supports sont spécialement dimensionnés pour accueillir les diérents circuits. Les circuits sont attachés au boîtier à l'aide de vis de dimension 4-40.
Figure 4.8 Design mécanique intégral
Une fois que la conception sur ordinateur terminée, il faut produire le boîtier en question. Pour ce faire, il convient d'utiliser une imprimante 3D avec le logiciel d'impression correspondant. Le boîtier a été réalisé à l'aide d'une imprimante 3D Lulzbot Mini [6] avec le logiciel d'impression Cura [30]. Le plastique utilisé est le PLA. Pour l'impression 3D, il faut scinder le boîtier en plusieurs morceaux. Il y a quatre morceaux diérents pour faire le boîtier du prototype de
Figure 4.9 Design mécanique avec coupe transversale pour montrer les supports de circuit démonstration. La description des morceaux se fait du bas vers le haut. Le premier est la base plate qui accueille le circuit des secondaires et du gradateur, soit le circuit le plus volumineux. Le deuxième morceau s'ancre dans la base et est de forme carrée. Ce morceau abrite les circuits du redresseur et de contrôle du modulateur lumineux. Le troisième morceau est celui en forme de pyramide qui fait le pont entre la base du grand carré de la base du petit cube en haut. Le morceau contient les circuits du transformateur et du pont de communication USB-UART. Le morceau du haut, de forme cubique avec des trous abrite l'assemblage optique. Les diérents morceaux sont joints à l'aide de vis de type 4-40 dans les embouchures prévues à cet eet entre les morceaux. Il y a donc seulement des vis de calibre 4-40 de deux longueurs et des vis de calibre 8-32 d'une longueur. La première longueur, de 5 mm en bas de la tête de la vis, est pour visser les circuits aux supports. La deuxième longueur, de 12 mm en bas de la tête de la vis, permet de joindre les morceaux du boîtier ensemble. Les vis de calibre 8-32 d'une longueur de 25 mm en bas de la tête de vis sont pour xer le dissipateur de chaleur au boîtier. Au nal, les dimensions du boîtier du prototype de démonstration sont de 29 cm de haut, 19,5 cm de profondeur et de 14 cm de longueur. Ces dimensions permettent une manipulation facile du prototype de démonstration, mais peuvent être contraignantes pour diérentes ap- plications d'éclairage intelligent. Par exemple, il peut être di cile de suspendre le prototype de démonstration en hauteur. Pour réduire la taille du boîtier, il faut invariablement réduire les dimensions des circuits internes.