Esempio di applicazione (case study) sulla fotocamera Lytro

Introduzione

Quando ha deciso di lanciare una nuova generazione di fotocamere wireless, Lytro ha richiesto l'assistenza di Aavid, la divisione di gestione termica di Boyd Corporation. L'esperienza di Aavid nel campo della gestione termica, dell'analisi FEA, della disposizione complessiva e degli studi di fattibilità, ha permesso a Lytro di lanciare la nuova fotocamera in modo rapido ed economico.

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La sfida

Le caratteristiche della fotocamera (schermo da 4 pollici, sensore d'immagine, PCB a potenza variabile a seconda della modalità operativa, otturatore meccanico a solenoide e obiettivo zoom potente con relativa scheda di controllo del motore) necessitavano di una soluzione termica che garantisse la qualità delle fotografie e un ciclo di vita lungo per il prodotto stesso.

Dal punto di vista termico, il componente critico era il sensore d'immagine, perché la temperatura di funzionamento incideva direttamente sulla qualità delle foto scattate. L'obiettivo principale della soluzione termica consisteva nel mantenere le deviazioni di temperatura all'interno del corpo macchina entro o al di sotto del limite del sensore d'immagine.

Altri componenti PCB, come la batteria ad alta capacità e i sottocomponenti del chip contribuivano anch'essi all'aumento della temperatura interna. La temperatura della superficie esterna (temperatura al tatto) doveva essere mantenuta al di sotto del limite durante tutti gli stati operativi della fotocamera.

La soluzione

Il team di Aavid ha creato un modello CFD estremamente dettagliato del progetto esistente della fotocamera.
I parametri del modello sono stati perfezionati fino a riflettere esattamente i risultati di un vero test di laboratorio.

Una volta realizzato e verificato il modello CFD, Aavid è stata in grado di suggerire varie disposizioni interne per migliorare le prestazioni termiche. Alcuni metodi utilizzati sono stati:

- Isolamento dei componenti ad alta potenza dai componenti fondamentali
- Ottimizzazione del percorso termico per allontanare il calore dai componenti fondamentali
- Selezione dei materiali e finalizzazione del corpo macchina per aumentare il trasferimento di calore radiante nell'ambiente esterno

Esito finale

Aavid ha fornito a Lytro dei report previsionali dettagliati relativi a collegamento del sensore di immagine, chip, batteria e temperature al tatto in diverse condizioni operative. Tutti i parametri sono stati mantenuti al di sotto dei limiti prestabiliti.

Attraverso la creazione di un percorso termico verso la parte posteriore dell'otturatore (prima il calore era scaricato altrove), sono state migliorate le prestazioni termiche complessive.

Posizionando alcuni componenti di elevata potenza lontani l'uno dall'altro e dai componenti fondamentali del PCB, gli esperti Aavid hanno riscontrato un significativo aumento delle prestazioni. Su questa base, è stata proposta al cliente una disposizione PCB ottimizzata.

È stato dimostrato che il vettore gravitazionale non alterava significativamente i risultati termici; quindi la fotocamera era in grado di funzionare con qualsiasi inclinazione senza subire alcun impatto negativo dal punto di vista termico.

In base ai dati e ai report riguardanti le scoperte fatte da Aavid, Lytro ha approvato le proposte di modifica e lanciato la sua nuova generazione di macchine fotografiche wireless.

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