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Display LED creativi e personalizzati Hub Board personalizzato per
Dispositivo medico P0.78 COB
Un'azienda produttrice di dispositivi medici per il test della vista necessitava di un singolo modulo LED COB P0.78 autonomo da utilizzare come display di stimolo calibrato. Tuttavia, un modulo LED standard non può funzionare in modo indipendente: richiede una scheda Hub appositamente progettata per collegare la scheda ricevente, l'alimentatore e l'array di diodi. Poiché la scheda Hub standard, progettata per 4-8 moduli, risultava fisicamente troppo ingombrante, DOIT VISION ha progettato una scheda Hub miniaturizzata su misura con connettori FPC a profilo ultra-basso, file di configurazione NovaStar personalizzati per forzare il riconoscimento dell'insolito hardware autonomo e un circuito di alimentazione a catodo comune a doppia tensione di precisione. L'intero progetto, della durata di 7 giorni, ha coperto tutte le fasi, dalla progettazione CAD alla stampa del PCB personalizzato, dall'assemblaggio dei connettori FPC al primo test di accensione, conclusosi con successo.
A prima vista
Perché un modulo autonomo non si accende
Un modulo LED standard necessita di una scheda hub per funzionare. La scheda hub funge da ponte tra la scheda ricevente, l'alimentatore e l'array di diodi LED: distribuisce i segnali dati, gestisce l'instradamento dell'alimentazione e fornisce i connettori fisici per l'ingresso dati e alimentazione.
Le schede hub standard sono progettate per 4-8 moduli LED, con dimensioni fisiche che le rendono eccessivamente ingombranti per l'alloggiamento di un dispositivo medicale. Il cliente necessitava di gestire un singolo modulo, pertanto era necessaria una scheda hub miniaturizzata appositamente progettata e con dimensioni fisiche compatibili con l'ingombro del modulo di 150x150 mm.
Design FPC a profilo ultrabasso
I connettori standard a 120/100 pin erano troppo ingombranti per i vincoli di spazio del dispositivo medico. Per un dispositivo che si trova a pochi millimetri dal viso del paziente, ogni frazione di millimetro nell'altezza del connettore fa la differenza.
Abbiamo selezionato connettori FPC (Flexible Printed Circuit) a profilo ultra-basso: interconnessioni piatte a nastro che si ripiegano all'interno dell'involucro con un profilo misurato in frazioni di millimetro. Questi connettori sono tipicamente utilizzati nella produzione di smartphone e tablet, dove ogni micron di altezza interna è cruciale.
Oltre all'adattamento fisico, i connettori FPC dovevano mantenere l'integrità del segnale con un passo dei pixel di P0.78. Con un passo inferiore a 1 mm, la velocità di trasmissione dati necessaria per pilotare l'array di pixel crea problemi di interferenza elettromagnetica (EMI) e compatibilità elettromagnetica (EMC) che non si presentano con passi più grossolani. La lunghezza delle tracce di segnale, l'adattamento di impedenza e la continuità del piano di massa sul PCB personalizzato sono stati tutti progettati per sopprimere la diafonia e mantenere canali dati puliti.
Circuito a catodo comune a doppia tensione
Il modulo COB utilizza un'architettura a catodo comune, in cui i canali LED rosso, verde e blu richiedono tensioni di alimentazione diverse. Il rosso necessita di circa 2.8 V, mentre il verde e il blu necessitano di circa 3.8 V: alimentare tutti e tre alla stessa tensione comporta uno spreco di energia e genera calore eccessivo.
La scheda Hub personalizzata include un circuito di alimentazione a doppia tensione di precisione che suddivide l'unico ingresso di alimentazione in due uscite regolate indipendentemente: 2.8 V per il canale rosso e 3.8 V per i canali verde e blu. Questa configurazione a catodo comune riduce il consumo energetico del 20-25% rispetto alle configurazioni ad anodo comune che alimentano tutti i canali alla stessa tensione.
L'apparecchiatura per test oculistici del cliente presenta stimoli visivi calibrati al paziente, misurando contemporaneamente la risposta pupillare e i movimenti oculari. Se il modulo LED genera punti caldi termici, anche localizzati a pochi gradi Celsius, le conseguenti correnti di convezione dell'aria vicino al viso del paziente possono innescare riflessi di ammiccamento e falsare i risultati del test. Il circuito di alimentazione e il layout del PCB della Hub Board sono stati progettati per distribuire il calore in modo uniforme sulla superficie della scheda, senza punti caldi misurabili.
Configurazione NovaStar.rcfgx
La scheda ricevente NovaStar è progettata per gestire una configurazione standard di cabinet, in genere da 4 a 8 moduli disposti secondo uno schema predefinito. Il collegamento a un singolo modulo miniaturizzato con una configurazione di connettori non convenzionale comporterebbe normalmente il mancato riconoscimento dell'hardware da parte della scheda ricevente o la gestione dei pixel in un ordine errato.
DOIT VISION ha scritto un file di configurazione .rcfgx personalizzato, il formato descrittore hardware di NovaStar, che indica esplicitamente alla scheda ricevente il numero di pixel presenti, la loro mappatura elettrica sui canali e la temporizzazione del segnale per questa specifica configurazione non standard. Il file è stato caricato tramite NovaLCT (lo strumento di configurazione LED di NovaStar) e ha forzato la scheda ricevente a riconoscere l'insolito hardware autonomo.
Specifiche tecniche
Sprint di 7 giorni sulla bacheca Hub
Blocco di vincolo
Mappatura dell'involucro medicale: singolo modulo COB P0.78 da 150×150 mm, FPC a profilo ultrabasso, catodo comune a doppia tensione, budget EMI/EMC e interfaccia per scheda ricevente NovaStar.
Layout PCB
Scheda hub miniaturizzata per un singolo modulo, in sostituzione della scheda standard per 4-8 moduli. Linee di alimentazione a 2.8 V/3.8 V instradate, alloggiamento FPC e impregnazione termica in rame per eliminare i punti caldi.
Fabbricare e configurare
Realizzazione del circuito stampato, inserimento dei connettori e creazione di file .rcfgx personalizzati affinché NovaLCT riconosca la geometria non standard del singolo modulo al primo flash.
Test della prima luce
Verifica tramite termocamera (assenza di punti caldi), controllo dell'uniformità dello stimolo e consegna della scheda Hub + file di configurazione per il dispositivo di test della vista.
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Schede hub, schede di interfaccia, controller personalizzati: progettiamo e realizziamo PCB su misura, dall'ideazione al primo test di accensione. Sprint agili a partire da 7 giorni.
Domande frequenti
DOIT VISION è in grado di progettare schede di interfaccia personalizzate per moduli LED?
Cos'è una scheda hub e perché un singolo modulo LED ne ha bisogno?
In che modo i circuiti a catodo comune a doppia tensione consentono di risparmiare energia?
Come si fa a far sì che le schede NovaStar riconoscano configurazioni non standard?
Qual è il tempo minimo di consegna per la progettazione di PCB personalizzati?
È possibile integrare moduli LED in apparecchiature mediche o scientifiche?
Offrite supporto EMI/EMC per l'integrazione di LED in dispositivi medicali?
La scheda Hub personalizzata può funzionare con controller diversi da NovaStar?
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