Lytro-Kamera – Fallstudie

Einführung

Als Lytro seine nächste Generation von drahtlosen Kameras vorstellen wollte, wandten sie sich an Aavid, Thermal Division der Boyd Corporation, um Unterstützung zu erhalten. Das besondere Fachwissen von Aavid in Hinblick auf Wärmemanagement, FEA-Analysen sowie Machbarkeitsstudien hinsichtlich Gehäusegestaltung und -design ermöglichte es Lytro, die neue Kamera schnell und kosteneffektiv einzuführen.

Herausforderung

Die besonderen Funktionen der Kamera – darunter ein 4-Zoll-Touchscreen, ein Bildsensor, eine Leiterplatte mit variabler Leistung (je nach Betriebsmodus), ein magnetisch angetriebener, mechanischer Verschluss und ein Zoom-Objektiv mit Steuerungselement – erforderten eine Wärmelösung, die sehr hochwertige Fotografien und eine besondere Langlebigkeit sicherstellte.

Aus thermischer Sicht stellte der Bildsensor die wichtigste Komponente dar, da dessen Betriebstemperatur Einfluss auf die Qualität der Fotografien hat. Die Hauptaufgabe der Wärmelösung bestand darin, die Temperaturabweichungen innerhalb des Kameragehäuses an oder unterhalb der Grenze des Bildsensors zu halten.

Andere PCB-Komponenten wie die leistungsstarke Batterie und Chip-Teilelemente trugen ebenfalls zu einem Anstieg der Innentemperatur bei. Die äußere Oberflächentemperatur (die gefühlte Temperatur) sollte in allen Betriebsmodi der Kamera unter den Grenzwerten liegen.

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Lytro Wireless Kamera

Lösung

Das Team von Aavid entwickelte ein sehr detailliertes CFD-Modell für das bestehende Kamera-Konzept. Die Parameter dieses Modells wurden genau abgestimmt, um dieselben Ergebnisse zu liefern, die in den Laborversuchen erfasst wurden.

Durch ein verifiziertes CFD-Modell konnte Aavid verschiedene interne Layouts vorschlagen, die die Kühlleistung verbessern würden. Dies waren einige der angewandten Methoden:

- Trennung der leistungsstarken Komponenten von den wichtigen Komponenten
- Optimierung des Wärmepfads, um die Wärme von den wichtigen Komponenten wegzuleiten
- Auswahl des Materials und der Oberfläche des Kameragehäuses, um die Wärmeabfuhr nach außen zu verbessern

Die Ergebnisse

Aavid stellte Lytro Berichte über die erwarteten Temperaturen am Bildsensor, dem Chip und der Batterie sowie der gefühlten Temperatur unter verschiedenen Betriebsbedingungen zur Verfügung. Alle Temperaturen lagen unter den festgelegten Grenzwerten.

Durch einen Wärmepfad an der Rückseite des Gehäuses konnte die Kühlleistung allgemein gesteigert werden.

Das Team von Aavid stellte fest, dass durch die Platzierung bestimmter leistungsstarker Komponenten voneinander und von anderen wichtigen Leiterplattenkomponenten entfernt die Kühlleistung erheblich gesteigert werden konnte. Das auf Basis dieser Erkenntnisse optimierte PCB-Layout wurde dem Kunden empfohlen.

Es wurde offensichtlich, dass der Gravitationsvektor keinen besonderen Einfluss auf die Wärmeleistung hatte. Aus diesem Grund konnte die Kamera in jeder beliebigen Ausrichtung genutzt werden, ohne eine negative Auswirkung auf die Wärmeleistung zu haben.

Lytro übernahm aufgrund der Daten und Berichte über die Erkenntnisse von Aavid die vorgeschlagenen Änderungen und führte erfolgreich seine nächste Generation an kabellosen Kameras ein.

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