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Kreative und maßgeschneiderte LED-Displays Maßgeschneiderte Hub-Platine für
P0.78 COB Medizinprodukt
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.
Im Überblick
Warum ein eigenständiges Modul nicht aufleuchtet
Ein Standard-LED-Modul benötigt eine Hub-Platine, um zu funktionieren. Die Hub-Platine bildet die Schnittstelle zwischen der Empfangskarte, dem Netzteil und dem LED-Diodenarray – sie verteilt Datensignale, steuert die Stromzufuhr und stellt die physischen Anschlüsse für Daten- und Stromeingang bereit.
Standardmäßige Hub-Platinen sind für 4–8 LED-Module ausgelegt und aufgrund ihrer Abmessungen für ein medizinisches Gerätegehäuse viel zu groß. Der Kunde benötigte jedoch eine Ansteuerung für ein einzelnes Modul – dafür war eine speziell entwickelte, miniaturisierte Hub-Platine erforderlich, deren Abmessungen exakt auf die Modulfläche von 150 x 150 mm abgestimmt waren.
Ultraflaches FPC-Design
Standardmäßige 120/100-polige Steckverbinder waren für die räumlichen Gegebenheiten des Medizinprodukts zu sperrig. Bei einem Gerät, das nur Millimeter vom Gesicht des Patienten entfernt ist, zählt jeder Bruchteil eines Millimeters an Steckerhöhe.
Wir haben extrem flache FPC-Steckverbinder (Flexible Printed Circuit) beschafft – flache, bandförmige Verbindungen, die sich mit einem Profil im Bruchteil eines Millimeters in das Gehäuse einklappen lassen. Diese werden typischerweise in der Smartphone- und Tablet-Herstellung eingesetzt, wo jeder Mikrometer an interner Bauhöhe entscheidend ist.
Neben der physikalischen Passgenauigkeit mussten die FPC-Steckverbinder die Signalintegrität bei einem Pixelabstand von P0.78 gewährleisten. Bei einem Pixelabstand unter 1 mm führt die zur Ansteuerung des Pixelarrays erforderliche Datenrate zu elektromagnetischen Störungen (EMI) und Herausforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), die bei größeren Abständen nicht auftreten. Die Signalleiterbahnlänge, die Impedanzanpassung und die Masseflächenkontinuität auf der kundenspezifischen Leiterplatte wurden so ausgelegt, dass Übersprechen unterdrückt und saubere Datenkanäle gewährleistet werden.
Dualspannungs-Schaltung mit gemeinsamer Kathode
Das COB-Modul nutzt eine Common-Cathode-Architektur, bei der die roten, grünen und blauen LED-Kanäle unterschiedliche Vorwärtsspannungen benötigen. Rot benötigt ca. 2.8 V, während Grün und Blau ca. 3.8 V benötigen – alle drei mit der gleichen Spannung zu betreiben, führt zu Energieverschwendung und übermäßiger Wärmeentwicklung.
Die speziell angefertigte Hub-Platine verfügt über eine präzise Zweispannungs-Stromversorgungsschaltung, die die Eingangsspannung in zwei unabhängig geregelte Ausgänge aufteilt: 2.8 V für den roten Kanal und 3.8 V für den grünen und blauen Kanal. Diese Schaltung mit gemeinsamer Kathode reduziert den Stromverbrauch um 20–25 % im Vergleich zu Schaltungen mit gemeinsamer Anode, bei denen alle Kanäle mit der gleichen Spannung betrieben werden.
Das Sehtestgerät des Kunden präsentiert dem Patienten kalibrierte visuelle Reize und misst gleichzeitig die Pupillenreaktion und die Augenbewegungen. Erzeugt das LED-Modul thermische Hotspots – selbst lokal begrenzte Hotspots von wenigen Grad Celsius –, können die daraus resultierenden Luftkonvektionsströme in der Nähe des Gesichts des Patienten Lidschlagreflexe auslösen und die Testergebnisse verfälschen. Die Stromversorgung und das Leiterplattenlayout des Hub Boards wurden so konstruiert, dass die Wärme gleichmäßig über die gesamte Platinenoberfläche verteilt wird und keine messbaren Hotspots entstehen.
NovaStar .rcfgx-Konfiguration
Die NovaStar-Empfangskarte ist für den Betrieb mit einer Standard-Gehäusekonfiguration ausgelegt – typischerweise 4–8 Module in einem definierten Layout. Der Anschluss an ein einzelnes miniaturisiertes Modul mit einer unkonventionellen Steckeranordnung führt normalerweise dazu, dass die Empfangskarte die Hardware nicht erkennt oder die Pixel in der falschen Reihenfolge ansteuert.
DOIT VISION erstellte eine benutzerdefinierte .rcfgx-Konfigurationsdatei – NovaStars Hardware-Deskriptorformat –, die der Empfangskarte explizit die Anzahl der Pixel, deren elektrische Zuordnung zu den Kanälen und das Signal-Timing für diese spezielle, nicht standardmäßige Konfiguration mitteilt. Die Datei wurde über NovaLCT (NovaStars LED-Konfigurationstool) geladen und veranlasste die Empfangskarte, die ungewöhnliche, eigenständige Hardware zu erkennen.
Technische Spezifikationen
7-Tage-Hub-Board-Sprint
Einschränkungssperre
Abbildung des medizinischen Gehäuses: einzelnes P0.78 COB 150×150mm Modul, ultraflaches FPC, Dual-Voltage Common Cathode, EMI/EMV Budget und NovaStar Empfangskartenschnittstelle.
PCB-Layout
Miniaturisierte Hub-Platine für ein Modul anstelle der üblichen Platine für 4–8 Module. Verlegte 2.8-V-/3.8-V-Leitungen, FPC-Anschlüsse und thermische Kupferflächen zur Vermeidung von Hotspots.
Fertigen & Konfigurieren
Platinenfertigung, Steckverbinderplatzierung und benutzerdefinierte .rcfgx-Erstellung, damit NovaLCT die nicht standardmäßige Einzelmodulgeometrie beim ersten Flash erkennt.
Erstlichttest
Überprüfung der Wärmebildkamera (keine Hotspots), Überprüfung der Reizgleichmäßigkeit und Übergabe des Hub Boards + der Konfigurationsdatei für das Sehtestgerät.
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Hub-Boards, Schnittstellenplatinen, kundenspezifische Controller – wir entwickeln und fertigen individuelle Leiterplatten vom Konzept bis zum ersten Test. Agile Sprints ab 7 Tagen.
Häufig gestellte Fragen
Kann DOIT VISION kundenspezifische Schnittstellenplatinen für LED-Module entwickeln?
Was ist ein Hub-Board und warum benötigt ein einzelnes LED-Modul eines?
Wie sparen Schaltungen mit gemeinsamer Kathode und Doppelspannung Energie?
Wie bringt man NovaStar-Karten dazu, nicht standardmäßige Konfigurationen zu erkennen?
Wie lange ist die Mindestbearbeitungszeit für die Entwicklung kundenspezifischer Leiterplatten?
Können LED-Module in medizinische oder wissenschaftliche Geräte integriert werden?
Bieten Sie EMI/EMV-Unterstützung für die LED-Integration in medizinische Geräte an?
Kann das kundenspezifische Hub Board auch mit anderen Controllern als NovaStar verwendet werden?
Produkte & Ressourcen
LED-Anzeigen mit feinem Rastermaß
COB Pro, COB Beta, MIP & All-in-One. Pixelabstände ab P0.62.
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