Guarda la base di questa lampada. Non vedi nulla? Bene. Ora apri l’app fotocamera e guarda di nuovo.
Appare una scritta. Un messaggio che a occhio nudo non esiste, ma che la tua fotocamera cattura chiaramente. Benvenuti nel progetto di una lampada ispirata al Piccolo Principe, con un messaggio segreto in infrarosso nascosto nella base: visibile solo attraverso il sensore della fotocamera di uno smartphone.
Un progetto per il tema dell’esame di 3° media “Svelare l’Invisibile”
L’essenziale è invisibile agli occhi.
Antoine de Saint-Exupéry, Il Piccolo Principe
Il progetto portato all’esame è una lampada a tema Piccolo Principe — con una rosa sotto una campana di vetro nella parte superiore — dove nella base è nascosto un messaggio leggibile soltanto attraverso la fotocamera di uno smartphone. A occhio nudo non si vede nulla. Con l’infrarosso si rivela tutto.
La cosa interessante non è solo l’effetto finale. È il percorso: come progettare, stampare in 3D, saldare, testare, scartare soluzioni, trovare materiali nuovi, e alla fine ottenere qualcosa di ripetibile e documentato. Tutto in FabLab Bergamo.
L’idea è semplice: posizionare LED IR in modo che illuminino un testo, nascosto all’interno della base della lampada. Chi punta la fotocamera vede la scritta illuminarsi; chi guarda ad occhio nudo non vede nulla.
Semplice in teoria. In pratica, c’è un problema: ottenere lettere leggibili è molto più difficile di accendere dei LED ad infrarossi.
⚛ Come funziona: la fisica dell’invisibile
Dopo avere esplorato radiazioni ionizzanti in un precedente progetto, questa volta esploriamo l’estremo opposto del visibile: gli infrarossi si trovano appena oltre il rosso, mentre le radiazioni ionizzanti stanno all’altro capo, oltre l’ultravioletto.
La luce infrarossa (IR) ha una lunghezza d’onda superiore a quella della luce visibile — solitamente 850 nm in questo progetto. I nostri occhi non la vedono, ma i sensori delle fotocamere degli smartphone sì (con qualche differenza tra modelli — ne parliamo dopo).
Una visione completa dello spettro elettromagnetico è riassunta in questa immagine (con questi infrarossi siamo attorno a 10-6m, con frequenze di 1014 Hz):
Quando la luce attraversa un materiale che la diffonde, i contorni si allargano, il contrasto crolla e il messaggio smette di sembrare una scritta per diventare una macchia luminosa. Inoltre, se l’occhio riesce ad intravedere la scritta, si rovina la sorpresa.
Questo è il vero cuore del progetto: non l’elettronica, ma il controllo della diffusione della luce.
Quale camera vede gli infrarossi? (Spoiler: non tutte)
Prima di costruire qualsiasi cosa, abbiamo testato i dispositivi disponibili:
| Dispositivo | Visibilità IR | Note |
|---|---|---|
| Samsung Galaxy S10 | ✅ Buona | Mostra bagliore violaceo visibile |
| Samsung Galaxy S24 | ✅ Buona | Sensibile anche senza filtro esterno |
| Oppo A52 | ✅ Buona | Sensibile quanto i modelli Samsung |
| iPhone XR | ❌ Non funziona | Filtro interno blocca gran parte dell’IR, non si vede neanche con il filtro aggiuntivo. |
| Canon 600D (fotocamera reflex) | ❌ Non funziona | Filtro cut-IR interno blocca la radiazione |
| Filtro fotografico 850nm sopra camera normale. | ⚠️ Misto | Migliora l’isolamento IR ma peggiora la nitidezza perché i tempi di esposizione aumentano |
In generale: gli smartphone Android tendono ad avere filtri IR meno aggressivi. Molti funzioneranno, ma vale la pena fare una prova prima di costruire.
I LED a infrarossi sono componenti comunissimi: li troviamo in ogni telecomando TV, nelle barriere di sicurezza degli ascensori e nei sensori di prossimità. Per questo progetto ne abbiamo recuperati da una vecchia fotocamera di sorveglianza, ma si trovano su qualsiasi shop di elettronica a pochi centesimi l’uno.
🧪Il laboratorio di materiali: 10 soluzioni testate (una sola vincente)
Questa è la parte che rende il progetto così utile da documentare. Non abbiamo trovato la soluzione giusta al primo tentativo — l’abbiamo cercata sistematicamente, testando ogni materiale secondo quattro criteri: nitidezza dei bordi, contrasto, invisibilità a occhio nudo, integrabilità nella stampa 3D.
| Soluzione | Risultato | Esito |
|---|---|---|
| Carta forata con timbrini | Bordi netti, ma strutturalmente fragile. Inoltre si vede il messaggio ad occhio nudo. | ✅ Buon test iniziale |
| PLA bianco + maschera alluminio interna | Troppa diffusione, bordi sfumati | ❌ Non soddisfacente, l’alluminio riflette correttamente gli infrarossi ma il PLA diffonde le ombre ottenute. |
| Lettere in rilievo scassate (stampa 3D) | Poco contrasto, lettere “molli” | ❌ Scartata dopo varie prove di spessore di PLA esterno |
| Bimateriale : lettere di PLA nero in scatola PLA bianca | Contrasto migliore rispetto alla stampa in rilievo, ma ancora insufficiente | ❌ Scartata, per bordi non netti (diffusione) |
| Pittura nera su PLA bianco | Scritta visibile a occhio nudo per trasparenza oppure poco definita in IR | ❌ Scartata, bordi non netti |
| Pittura metalizzata grigia su PLA bianco | Meno visibile per trasparenza rispetto alla pittura nera, ma sempre poco definita in IR | ❌ Scartata, l’idea era simile alla maschera di foglio di alluminio, ma il PLA bianco diffonde molto. |
| Carta nera + carta bianca attorno | Ottima nitidezza, funziona anche senza filtro IR | ✅ Primo prototipo funzionante – il problema era proprio la diffusione del PLA bianco |
| PLA incavato con profilo interno in 3D | L’idea iniziale era il teleschermo di 1984 con il dittatore, ma purtroppo non si vedeva nulla attraverso. | ❌ Scartata, non si distingue nulla con gli spessori di PLA che abbiamo usato. |
| Carta nera + filamento PLA bianco | Diffusione ancora eccessiva anche con 0,4 mm di parete, e se c’è una fonte di luce vicina si vede attraverso il PLA. | ⚠️ Discreta, non finale |
| Filamento IR-Black + carta nera tagliata laser | Miglior equilibrio ottica + meccanica PLA-Filament – IR-Black – 3dk Trading GmbH | 🏆 Soluzione finale : il filamento nero nasconde tutto, ma le lettere sono molto nitide. |
Esempi di materiali testati:
La lezione chiave: non si risolve aumentando la potenza dei LED, ma controllando dove va la luce. Il materiale giusto è il filamento IR-Black — nero alla luce visibile, trasparente all’infrarosso.
Con il senno di poi, si sarebbero potute velocizzare molte prove usando luce visibile o LED rossi per valutare i risultati, in quanto molti materiali hanno proprietà simili in luce visibile e infrarossa.
Il filamento giusto
Come spesso le idee nuove si costruiscono partendo da lavori precedenti. In questo caso, il lavoro del MIT sui tag agli infrarossi ci ha dato indicazioni sugli spessori di PLA da usare e, in modo deciso, l’individuazione del materiale trasparente agli infrarossi.
Una bobina di 1kg di IR-BLACK ha un costo ragionevole: 29.90 EUR sul sito 3dk-berlin.com.
Illustrazione dello spettro del PLA trasparente agli infrarossi tratta da InfraredTags: Embedding Invisible AR Markers and Barcodes Using Low-Cost, Infrared-Based 3D Printing and Imaging Tools : la banda fra 840nm e 940nm dei comuni LED IR , bloccata dal PLA nero, è invece trasparente al 40% con questo filamento.
💡 Vuoi provare il filamento IR-Black o vedere l’effetto dal vivo? In FabLab trovi le stampanti 3D, il laser cutter e chi ha già fatto questi test al posto tuo. Passa a trovarci il martedì, il giovedì o il sabato — e porta il tuo smartphone per la prova.
La lampada: oggetto d’arredo con un segreto dentro
Una volta trovata la combinazione di materiali vincente, il progetto ha preso forma definitiva: una lampada ispirata al Piccolo Principe, con una rosa sotto una campana in cima, e il messaggio nascosto nella base.
Il design parte dal progetto “Little Prince Desk Lamp“, su MakerWorld, poi adattato in Fusion 360 e stampato sulle nostre stampanti 3D per ospitare il sistema IR.
La base è stata progettata come segue:
- LED ogni 30 gradi per illuminazione uniforme
- Supporti strutturali ogni 120 gradi separati dal bordo con una fessura di 0.6mm per inserire la carta ritagliata con le scritte.
- Geometria a 4 pezzi separati (base, porta-LED, parte superiore, adattore per presa di alimentazione) per facilitare stampa, test e manutenzione
Nel rendering di fronte sono stati rappresentati i coni di emissione dei LED Infrarossi perché, nel primo prototipo, erano presenti zone d’ombra sul testo per via della distanza troppo corta fra LED e superficie di proiezione. Anche con il materiale giusto, ci vuole pazienza e qualche prototipo per arrivare alla soluzione!
La base è suddivisa in 4 pezzi: è una scelta molto pratica in un contesto FabLab: se qualcosa non va, si ristampa solo il pezzo sbagliato — non l’intera lampada. Si risparmia così un po’ di filamento!
I modelli sono scaricabili qua (licenza CC0) e sono stati stampati sulla nostra X1 Carbon:
Per realizzare il messaggio nascosto, è stato sufficiente tagliare con il laser cutter del lab su carta nera (abbiamo usato carta a 220g/m2). È stato usato un font libero da diritti, Stencil 1935. Il modello da stampare con AutoLaser è disponibile sotto.
💡Il circuito elettrico: semplice e con componenti di recupero
L’elettronica è volutamente accessibile con componenti comuni. Alimentazione a 12 V, regolazione di corrente tramite LM317 configurato a ~250 mA. Basta una resistenza di valore R fra i pin Adjust e Vout per ottenere un regolatore in corrente di valore (1.25/R) ampere — con R = 5 Ω si ottengono esattamente 250 mA.
Il circuito comprende:
- 9 LED IR (
λ=850 nm, Vf =1.5 V, Imax=20 mA) in 3 gruppi da 3 per il messaggio nascosto lungo la base. - 1 LED ad alta potenza da 10 W (
λ=850 nm, Vf = 4.5 V, Imax=1A) come sorgente principale per la cupola - 1 LED IR supplementare per illuminare la rosa, con una resistenza di 220 in serie per limitare la corrente.
- 1 resistenza da 27 Ω da 1 W (usata per limitare la corrente dei LED IR).
- 1 connettore 12V femmina
Siccome l’LM317 deve dissipare, come calore, il prodotto fra corrente e la differenza di tensione fra alimentazione e dispositivi alimentati, è conveniente tenere 3 diodi in serie dopo il LED ad alta potenza ; in questo modo la caduta complessiva di tensione è (4.5 + 3*1.5)=9V e l’LM317 deve dissipare soltanto 0.25 A x (12-9) V = 0.75W. La resistenza R2 deve dissipare una potenza simile per ridurre la corrente negli altri rami in parallelo con LED, a valori attorno a 20 mA ciascuno.
Assemblaggio
Al centro della base sono presenti i 9 LED di diametro 5mm. Durante l’assemblaggio bisogna stare attento al loro orientamento.
Sono stati alternati i versi dei LED, in modo di semplificare i collegamenti in serie con saldatura diretta dei loro terminali.
Per i collegamenti in parallelo, è stato usato filo di rame con rivestimento isolato (durante la saldatura a 380° l’isolante brucia e diventa conduttore il punto di saldatura).
Molti componenti sono di recupero — pieno stile FabLab. Nessun PCB dedicato: la struttura stampata serve da porta-componenti.
Si notano in foto il led 10W montato sul dissipatore di alluminio, a sinistra il regolatore di corrente anche lui con un suo dissipatore termico, e la resistenza 27 ohms bianca.
✔ Test
Una volta realizzato il circuito di sopra la lampada ha funzionato senza dover apportare modifiche. Non succede così spesso 🎉 !
Abbiamo usato una telecamera termica (che utilizza infrarossi fra 8000nm e 14000nm) per fare le misure di temperatura.
Durante il funzionamento continuo la resistenza può raggiungere 90°C, mentre il regolatore arriva a 70°C.
Il circuito potrebbe essere migliorato usando due regolatori LDO invece di uno, per il ramo a 250 mA e quello a 25 mA, con alimentazione a 5V USB.
⚠️ Sicurezza: non da ignorare
La luce infrarossa intensa è invisibile ma non innocua: può danneggiare la retina a distanza ravvicinata, anche perché non scatta il riflesso di allontanamento e la contrazione della pupilla. In questo progetto il globo impedisce l’esposizione diretta alla sorgente da 10 W. Chi replica il progetto dovrebbe:
- Preferire LED da 3 W al massimo per la cupola
- Schermare sempre la sorgente ad alta potenza
- Non puntare direttamente l’emissione verso gli occhi a distanze ravvicinate.
✨ Evoluzioni future (perché questo progetto non finisce qui)
Due sviluppi che sembrano particolarmente interessanti:
- PCB dedicato: separare le sezioni del circuito con due regolatori di corrente distinti fra IR ad alta potenza e LED classici renderebbe il progetto più pulito e replicabile
- Matrice di LED IR per messaggi variabili: a quel punto la lampada diventa una piattaforma per messaggi dinamici, marcatori invisibili, comunicazione ottica — aperta a installazioni interattive visibili SOLO con uno smartphone.
Non è solo un progetto tecnico interessante. È un esempio di come un tema scolastico può diventare un’occasione di vera ricerca: non si trova la soluzione su internet e si assembla — abbiamo formulato un problema, costruito una metodologia di test, documentato i fallimenti e trovato la strada.
E forse c’è anche un senso più profondo, che riporta al tema da cui tutto è partito: svelare l’invisibile, in questo progetto, non significa eliminarlo. Significa costruire le condizioni perché chi guarda nel modo giusto possa vederlo.
Proprio come in FabLab: la conoscenza è già lì. Basta costruire lo strumento giusto per vederla.
Vieni a costruirlo in FabLab Bergamo
Questo progetto è nato nel nostro laboratorio, con le nostre stampanti 3D, il nostro laser cutter e i componenti che teniamo a disposizione dei maker. Se ti ispira — o se hai un’idea simile da sviluppare — ti aspettiamo in FabLab il martedì, giovedì e sabato.
Il laboratorio è aperto, le macchine sono pronte, e c’è sempre qualcuno disposto a ragionare su un progetto insieme.
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