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Dispositif médical COB P0.78
A medical device developer creating vision testing equipment needed a single standalone P0.78 COB LED module to function as a calibrated stimulus display. But a standard LED module cannot operate independently — it requires a purpose-built Hub Board to bridge the receiving card, power supply, and diode array. With the standard Hub Board designed for 4-8 modules and physically too large, DOIT VISION engineered a bespoke miniaturized Hub Board with ultra-low-profile FPC connectors, custom NovaStar configuration files to force recognition of the unusual standalone hardware, and a precision dual-voltage Common Cathode power circuit. The entire 7-day sprint covered concept through CAD, custom PCB printing, FPC connector assembly, and successful first light-up test.
En bref
Pourquoi un module autonome ne s'allume pas
Un module LED standard nécessite une carte de connexion pour fonctionner. Cette carte assure la liaison entre la carte de réception, l'alimentation et la matrice de diodes LED ; elle distribue les signaux de données, gère l'acheminement de l'alimentation et fournit les connecteurs physiques pour l'entrée des données et de l'alimentation.
Les cartes de distribution standard sont conçues pour 4 à 8 modules LED, et leurs dimensions les rendent beaucoup trop volumineuses pour un boîtier de dispositif médical. Le client devait piloter un seul module, ce qui nécessitait une carte de distribution miniaturisée et spécialement conçue, adaptée à l'encombrement de 150 x 150 mm du module.
Conception FPC ultra-plate
Les connecteurs standard à 120/100 broches étaient trop encombrants compte tenu des contraintes d'espace du dispositif médical. Pour un appareil placé à quelques millimètres du visage du patient, chaque fraction de millimètre de hauteur de connecteur compte.
Nous nous sommes procuré des connecteurs FPC (circuits imprimés flexibles) ultra-plats : des interconnexions plates de type ruban qui se replient dans le boîtier avec une épaisseur de quelques fractions de millimètre. Ces connecteurs sont généralement utilisés dans la fabrication de smartphones et de tablettes, où chaque micron de hauteur interne est crucial.
Au-delà des contraintes d'encombrement, les connecteurs FPC devaient garantir l'intégrité du signal à un pas de pixel de 0.78 mm. À un pas inférieur à 1 mm, le débit de données nécessaire au pilotage de la matrice de pixels engendre des problèmes d'interférences électromagnétiques (IEM) et de compatibilité électromagnétique (CEM) qui n'existent pas à des pas plus larges. La longueur des pistes de signal, l'adaptation d'impédance et la continuité du plan de masse sur le circuit imprimé personnalisé ont été optimisées pour supprimer la diaphonie et assurer la pureté des canaux de données.
Circuit à cathode commune à double tension
Le module COB utilise une architecture à cathode commune, où les canaux LED rouge, vert et bleu nécessitent des tensions directes différentes. Le rouge requiert environ 2.8 V, tandis que le vert et le bleu requièrent environ 3.8 V ; alimenter les trois LED avec la même tension entraîne un gaspillage d'énergie et une surchauffe.
La carte Hub personnalisée intègre un circuit d'alimentation double tension de précision qui divise l'entrée d'alimentation unique en deux sorties régulées indépendamment : 2.8 V pour le canal rouge et 3.8 V pour les canaux vert et bleu. Cette conception à cathode commune réduit la consommation d'énergie de 20 à 25 % par rapport aux conceptions à anode commune qui alimentent tous les canaux à la même tension.
L'équipement de test ophtalmologique du client présente des stimuli visuels calibrés au patient tout en mesurant la réponse pupillaire et les mouvements oculaires. Si le module LED génère des points chauds, même localisés à quelques degrés Celsius, les courants de convection d'air qui en résultent près du visage du patient peuvent déclencher des clignements réflexes et fausser les résultats des tests. Le circuit d'alimentation et la disposition du circuit imprimé de la carte Hub ont été conçus pour répartir la chaleur uniformément sur toute sa surface, sans aucun point chaud mesurable.
Configuration .rcfgx de NovaStar
La carte de réception NovaStar est conçue pour gérer une configuration d'armoire standard, généralement de 4 à 8 modules disposés selon un agencement défini. La connecter à un seul module miniaturisé doté d'une connectique non conventionnelle entraînerait normalement l'incapacité de la carte de réception à reconnaître le matériel ou le pilotage des pixels dans le mauvais ordre.
DOIT VISION a créé un fichier de configuration .rcfgx personnalisé (format de descripteur matériel NovaStar) qui indique précisément à la carte de réception le nombre de pixels, leur correspondance électrique avec les canaux et la synchronisation du signal pour cette configuration non standard. Ce fichier a été chargé via NovaLCT (outil de configuration LED de NovaStar) et a forcé la carte de réception à reconnaître ce matériel autonome inhabituel.
Spécifications techniques
Sprint de 7 jours sur le tableau de bord Hub
Verrouillage de contrainte
Cartographie du boîtier médical : module COB P0.78 unique de 150×150 mm, FPC ultra-plat, cathode commune à double tension, budget EMI/EMC et interface de carte de réception NovaStar.
PCB Layout
Carte de connexion miniaturisée pour un seul module au lieu de la carte standard pour 4 à 8 modules. Rails 2.8 V / 3.8 V intégrés, plots FPC et dissipateurs thermiques en cuivre pour éliminer les points chauds.
Fabriquer et configurer
Fabrication de la carte, placement des connecteurs et création de fichiers .rcfgx personnalisés pour que NovaLCT reconnaisse la géométrie non standard du module unique dès la première mise à jour.
Premier test de lumière
Vérification par caméra thermique (absence de points chauds), contrôle de l'uniformité du stimulus et transfert de la carte Hub + fichier de configuration pour le dispositif de test de vision.
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Questions fréquemment posées
DOIT VISION peut-elle concevoir des cartes d'interface personnalisées pour les modules LED ?
Qu'est-ce qu'une carte de distribution et pourquoi un simple module LED en a-t-il besoin ?
Comment les circuits à cathode commune et à double tension permettent-ils de réaliser des économies d'énergie ?
Comment faire pour que les cartes NovaStar reconnaissent des configurations non standard ?
Quel est le délai minimum pour la conception de circuits imprimés personnalisés ?
Est-il possible d'intégrer des modules LED dans des équipements médicaux ou scientifiques ?
Fournissez-vous une assistance EMI/EMC pour l'intégration de LED dans les dispositifs médicaux ?
La carte Hub Board personnalisée peut-elle fonctionner avec des contrôleurs autres que NovaStar ?
Produits et ressources
Écrans LED à pas fin
COB Pro, COB Beta, MIP et tout-en-un. Pas de pixel à partir de P0.62.
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Détail des dépenses de R&D : 63 000 $, délai de 151 jours, 10 phases de moulage.
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