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La première réalisation industrielle

Dossier - Générateur de lumière à Optique Fluide
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Les générateurs de lumière pour fibre optique plastique voient leur puissance limitée par la fragilité de la tête des fibres optiques. La tête de fibre optique est limitée à une température de l'ordre de 90 °C. Au delà de cette température, une destruction peut être amorcée par le ramollissement et le brunissement des colles ou vernis destinés à unir les différentes micro-fibres formant le faisceau de fibres optiques plastiques. Cette situation contraint la fibre à une vocation de signalisation, de télécommunication, de décoration, de petits éclairages et lui écarte la vocation d'éclairage industriel. Une alternative : l'optique fluide.

  
DossiersGénérateur de lumière à Optique Fluide
 

Le générateur de lumière à optique fluide, d'une puissance comprise entre 1 800 watts et 12 500 watts, pour fibre optique plastique

Ce générateur est constitué d'une lampe à décharge placée dans un réflecteur de profil spécifique, capable de recevoir entre une et quatre sources de lumièreLa lumière recueillie par ce réflecteur est dirigée vers une cellule fluide chargée de dépouiller la lumière de la quasi-totalité de son énergie infrarouge, de la concentrer et de l'organiser, en fonction de l'application industrielle, puis de l'envoyer dans un jonc ou un faisceau de fibres optiques plastiques.

3.1. La source lumineuse utilisée dans le cas présent

Nous avons choisi d'utiliser une source lumineuse possédant une grande efficacité, de durée de vie importante (9 000 heures), pouvant être alimentée électriquement sur tout site (220 Volts).
La source retenue est une lampe à décharge MHD 1 800 Watts commercialisée par la société PHILIPS.

3.2. La conception technologique du système optique

Une étude théorique optique, suivie d'une étude technologique, nous a permis de finaliser ce travail, en collaboration avec Monsieur Lionel GRANGER, par une CAO (Fig 5 & 6).

Fig 5 : Vue de profil de la CAO de la partie optique
Fig 6 : CAO du générateur dans son ensemble

Nous retrouvons sur cette CAO tous les éléments succinctement évoqués plus haut.

Enfin, il est aussi prévu de créer un concentreur-colinéariseur (ou CONCOL), accessoire placé en sortie de générateur et qui, selon les applications industrielles, est chargé de créer le faisceau de lumière parfaitement défini pour l'utilisation souhaitée.

Fig 7 : Simulation de la répartition des rayons lumineux émis par le hublot de diamètre égal à 130 mm. Chaque case du graphique, de taille de 5 mm x 5 mm, mesure le flux lumineux le traversant

La figure ci-dessus, présente le profil du flux lumineux actuellement créé par le générateur. Ce profil s'étend sur un diamètre total de 130 mm (Fig 7).
La puissance lumineuse de la source de lumière est comprise entre 140 000 lumens et 155 000 lumens.
La puissance lumineuse mesurée en sortie de hublot se situe entre 80 000 lumens à 90 000 lumens.
Les simulations théoriques 2D et 3D prévoient les rendements suivants, sans utilisation de CONCOLS :
77 % pour un flux lumineux sortant par un disque de diamètre égal à 80 mm.
62 % pour un flux lumineux sortant par un disque de diamètre égal à 50 mm.

Fig 8 : Vue des prises de température par plusieurs méthodes pendant cette expérience thermique
Fig 9 : Position de l'échantillon de plastique test au milieu du quasi-foyer de sortie durant l'expérience de validation de la tenue en température du PMMA

Les températures enregistrées varient suivant les cas de 45 °C à 70 °C (Fig 8 & 9). Un échantillon de PMMA a été placé en sortie de générateur. Après de nombreuses heures de fonctionnement, il n'a pas du tout été endommagé. Cette expérience a validé, d'un point de vue industriel, la possibilité d'utiliser en sortie de générateur tout accessoire optique en plastique.