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クリエイティブでカスタムなLEDディスプレイ 特注ハブボード
P0.78 COB医療機器
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.
一目でわかる
スタンドアロンモジュールが点灯しない理由
標準的なLEDモジュールが動作するには、ハブボードが必要です。ハブボードは、受信カード、電源、LEDダイオードアレイ間の橋渡し役となり、データ信号の分配、電源ルーティングの管理、データおよび電源入力用の物理コネクタの提供を行います。
標準的なハブボードは4～8個のLEDモジュール用に設計されており、その物理的な寸法は医療機器の筐体には大きすぎます。クライアントは単一のモジュールを駆動する必要があり、150x150mmのモジュールサイズに物理的に適合する、専用の小型ハブボードが必要でした。
超薄型FPC設計
標準的な120/100ピンコネクタは、医療機器の設置スペースの制約に対して大きすぎた。患者の顔からわずか数ミリの距離に設置される機器にとって、コネクタの高さはわずか数ミリの差でも重要となる。
当社は、超薄型FPC（フレキシブルプリント回路）コネクタを調達しました。これは、筐体内に折り畳んで収納できる平らなリボン状の相互接続部品で、その薄さはミリメートル単位の誤差に相当します。これらのコネクタは、内部高さが1ミクロン単位で厳しく制限されるスマートフォンやタブレットの製造において一般的に使用されています。
物理的な適合性に加えて、FPCコネクタは0.78ピクセルピッチ（P0.78）において信号の完全性を維持する必要がありました。1mm以下のピッチでは、ピクセルアレイを駆動するために必要なデータレートによって、より粗いピッチでは発生しない電磁干渉（EMI）および電磁両立性（EMC）の問題が生じます。カスタムPCB上の信号配線長、インピーダンス整合、およびグランドプレーンの連続性はすべて、クロストークを抑制し、クリーンなデータチャネルを維持するように設計されています。
二重電圧共通カソード回路
COBモジュールはコモンカソード構造を採用しており、赤、緑、青のLEDチャンネルごとに異なる順方向電圧が必要です。赤は約2.8V、緑と青は約3.8Vを必要とします。これら3つすべてを同じ電圧で駆動すると、電力の無駄遣いと過剰な発熱につながります。
カスタムハブボードには、高精度デュアル電圧電源回路が搭載されており、単一の電源入力を2つの独立した出力に分割します。赤色チャンネルには2.8V、緑色および青色チャンネルには3.8Vが供給されます。このコモンカソード設計は、すべてのチャンネルを同じ電圧で駆動するコモンアノード設計と比較して、消費電力を20～25%削減します。
顧客の眼科検査装置は、瞳孔反応と眼球運動を測定しながら、患者に校正済みの視覚刺激を提示します。LEDモジュールが熱のホットスポット（たとえ数℃程度の局所的なホットスポットであっても）を発生させると、患者の顔付近で発生する空気の対流によって瞬目反射が誘発され、検査結果が歪む可能性があります。ハブボードの電源回路とPCBレイアウトは、熱がボード表面全体に均一に分散され、測定可能なホットスポットが発生しないように設計されています。
NovaStar .rcfgx 設定
NovaStar受信カードは、標準的なキャビネット構成（通常は規定のレイアウトで4～8個のモジュール）を駆動することを想定しています。これを、非標準的なコネクタ配置を持つ単一の小型モジュールに接続すると、通常、受信カードがハードウェアを認識できなかったり、ピクセルを誤った順序で駆動したりする結果となります。
DOIT VISIONは、NovaStarのハードウェア記述子フォーマットであるカスタムの.rcfgx構成ファイルを作成しました。このファイルには、受信カードに対して、ピクセル数、チャネルへの電気的マッピング、およびこの特定の非標準構成における信号タイミングが明示的に記述されています。このファイルはNovaLCT（NovaStarのLED構成ツール）を介して読み込まれ、受信カードにこの特殊なスタンドアロンハードウェアを認識させるように強制されました。
エンジニアリング仕様
7日間ハブボードスプリント
制約ロック
医療用筐体のマッピング：単一のP0.78 COB 150×150mmモジュール、超薄型FPC、デュアル電圧コモンカソード、EMI/EMCバジェット、およびNovaStar受信カードインターフェース。
PCBレイアウト
標準的な4～8モジュール用ボードの代わりに、1モジュール用の小型ハブボードを採用。2.8V/3.8V電源レール、FPCランディング、放熱銅箔パターンを配線し、ホットスポットを排除。
製造および構成
基板製造、コネクタの取り付け、およびカスタム.rcfgxファイルの作成により、NovaLCTが初回フラッシュ時に非標準のシングルモジュール形状を認識できるようにします。
初点灯テスト
サーマルカメラによる検証（ホットスポットがないこと）、刺激均一性チェック、およびハブボードと視覚検査装置用設定ファイルの引き渡し。
カスタム基板設計が必要ですか？
ハブボード、インターフェースボード、カスタムコントローラーなど、コンセプト段階から試作段階まで、お客様のご要望に合わせたプリント基板の設計・製造を行います。最短7日間のアジャイル開発スプリントに対応可能です。
よくある質問
DOIT VISIONはLEDモジュール用のカスタムインターフェースボードを設計できますか？
ハブボードとは何ですか？また、なぜ単一のLEDモジュールにハブボードが必要なのですか？
共通陰極型二重電圧回路は、どのように電力を節約するのでしょうか？
NovaStarカードに非標準構成を認識させるにはどうすればよいですか？
カスタムプリント基板の設計における最短納期はどれくらいですか？
LEDモジュールを医療機器や科学機器に組み込むことは可能ですか？
医療機器用LEDの組み込みに関して、EMI/EMC対策のサポートは提供していますか？
カスタムハブボードは、NovaStar以外のコントローラーでも動作しますか？
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