In moderne elektronische apparaten fungeert de camera-module als ons "elektronisch oog".Oververhitting vermindert niet alleen de beeldkwaliteit, maar verkort ook de levensduur van de moduleHoe camera-modules effectief afkoelen, is voor ingenieurs een kritieke uitdaging geworden.
Voor camera-modules die al zijn vervaardigd, kan de interne structuur niet worden gewijzigd, maar er zijn nog verschillende externe koelmethoden beschikbaar:
Fysieke koelinstallaties: De meest voorkomende oplossingen zijn onder meer het bevestigen van miniatuurverwarmingsdozen of koelvinnen om het oppervlak van de module te vergroten en de warmteafvoer te versnellen.Thermische pasta of pads vullen de microscopische gaten tussen het moduleoppervlak en de hittezuiger, die fungeren als efficiënte bruggen voor warmtegeleiding.
Geforceerde luchtkoeling: Wanneer de ruimte van het apparaat dit toelaat, kunnen kleine ventilatoren of speciale luchtleidingen de luchtstroom over de module leiden en de warmte wegbrengen.Dit is een standaard configuratie in veel high-end bewakings- en automotive camera systemen.
Thermische integratie op systeemniveau: Het verbinden van de camera-module met het hoofdkoelsysteem van het apparaat, bijvoorbeeld met behulp van warmtepijpen om warmte over te brengen naar het totale thermische kader van een smartphone of camera.
Bij het ontwerpen van nieuwe camera-modules vanaf nul kunnen ingenieurs systematisch de warmteopwekking bij de bron aanpakken:
De kunst van het ontwerpen van thermische PCB's:
Groter PCB-oppervlak: Een grotere schakelplaat biedt meer natuurlijke oppervlakte voor warmteafvoer.
Strategie van de koperlaag: Het uitgebreide gebruik van koperen giet in meerlagige PCB's, samen met ontworpen blootgestelde koperen gebieden, maakt gebruik van de uitstekende thermische geleidbaarheid van koper om snel warmte van chips over het bord te verspreiden.Vias kan verder warmte overbrengen naar de tegenovergestelde kant.
Optimalisatie van het circuit en het energieverbruik:
Geoptimaliseerd ontwerp van stroomvoorziening: Het gebruik van efficiëntere Power Management IC's (PMIC's) om energieconversieverliezen te verminderen.
Selectie van onderdelen met weinig energieverbruik: Het kiezen van beeldsensoren en -processors die zijn gebouwd met nieuwere, geavanceerdere fabricageprocessen, die inherent een lager energieverbruik en een lagere warmteopwekking hebben.
Intelligente besturing via software en algoritmen:
Dit is vaak de meest kosteneffectieve en onmiddellijk effectieve aanpak.
Vermindering van de beeldsnelheid: In scenario's waarin geen hoge vloeibaarheid vereist is (bijvoorbeeld statische bewaking), kan het verlagen van de framerate van 60 fps naar 30 fps of minder de berekeningsbelasting en de warmte aanzienlijk verminderen.
Aanpasbare resolutie: Niet voortdurend gebruik maken van de maximale resolutie wanneer dit niet nodig is.
Intelligente slaapmodus: Het uitschakelen van onderdelen van het circuit of het invoeren van een lage stroomtoestand tijdens standby.
In praktische high-end toepassingen, zoals hoofdcamera's van smartphones of autonome voertuigvisie-systemen, wordt meestal een combinatie van "inherente optimalisatie" en "retrofit-oplossingen" gebruikt.Intern, worden er gebruikgemaakt van energiezuinige ontwerpen en precieze thermische structuren; extern zijn modules geïntegreerd in het totale koelsysteem van het apparaat,met een vermogen van niet meer dan 50 W.
Naarmate de camera-modules evolueren naar hogere megapixels, kleinere vormfactoren en altijd-op-operatie, blijven koeltechnologieën innoveren.g., nano-thermische interface materialen), nieuwe structuren (bijv. micro-kanaalkoeling) en slimmere algoritmen voor thermisch beheer die samenwerken om ervoor te zorgen dat onze "elektronische ogen" helder, koel,en stabiel onder alle omstandigheden.
