المصيدة الحرارية: لماذا تواجه الشركات الناشئة في مجال النظارات الذكية صعوبات في التعامل مع الحرارة ووقت التشغيل؟
الاتجاه الأول - الحرارة هي العقبة الجديدة في تصميم النظارات الذكية
تضيف كل ميزة جديدة في الذكاء الاصطناعي - من التعرف على الصوت إلى الترجمة المباشرة - كميات هائلة من الحرارة بشكل أسرع مما تستطيع كيمياء البطارية مواكبته.
بالنسبة لشركات أجهزة الذكاء الاصطناعي الناشئة، يعد هذا هو الاختناق الأكثر استخفافًا في توسيع نطاق الأجهزة القابلة للارتداء من النموذج الأولي إلى الإنتاج الضخم.
بخلاف الهواتف الذكية، تجمع النظارات الذكية المعالجات والمستشعرات والكاميرات ووحدات البلوتوث في إطار يلامس جلد الإنسان. حتى بضع درجات إضافية تُحدث فرقًا بين "الابتكار" و"عدم القدرة على الارتداء". في عام ٢٠٢٥، ستتوقف معظم مشاريع النظارات الذكية عند هذا الحد: الراحة الحرارية .
تُظهر بيانات الهندسة أن كل واط إضافي واحد من حوسبة الذكاء الاصطناعي يمكن أن يرفع درجة الحرارة المحلية بمقدار درجتين إلى ثلاث درجات مئوية في الإطارات المغلقة. كلما زاد تعقيد نموذج الشبكة العصبية أو وظيفة الكاميرا، زادت سرعة تسخين الإطار، خاصةً تحت أشعة الشمس أو الاستخدام لفترات طويلة.
الخطوة التالية: قم بمراجعة خريطة طريق الميزات الخاصة بك فيما يتعلق بـ "الميزانية الحرارية" في وقت مبكر كما تفعل فيما يتعلق بالتكلفة أو قائمة المواد.
الاتجاه الثاني - كثافة البطارية مقابل الراحة: أصعب عملية موازنة في الصناعة
يرغب كل مؤسس في "وقت تشغيل طوال اليوم". ويعلم كل مهندس أن ذلك يأتي مصحوبًا بحرارة.
يبلغ الحد الأقصى لسعة الجيل الحالي من خلايا الليثيوم بوليمر في النظارات حوالي 150-200 مللي أمبير/ساعة لكل ذراع . لمضاعفة وقت التشغيل، يُمكنك إما تكبير الإطار (مما يُقلل من الراحة) أو زيادة كثافة الطاقة (مما يُرفع درجة الحرارة). كلا الخيارين ليس مثاليًا.
ومن خلال اختبارات النماذج الأولية التي أجرتها شركة Goodway في مختبرات التحكم الحراري في شنتشن، لاحظنا منحنى مقايضة ثابتًا:
بطارية 150 مللي أمبير في الساعة → وقت التشغيل ≈ 4 ساعات → السطح 36 درجة مئوية
بطارية 200 مللي أمبير في الساعة → وقت التشغيل ≈ 6 ساعات → السطح 39 درجة مئوية
بطارية 250 مللي أمبير في الساعة → وقت التشغيل ≈ 8 ساعات → السطح 42 درجة مئوية (غير آمن)
يبلغ الحد الأقصى للراحة لمعظم المستخدمين 39 درجة مئوية ، وهو ما يتوافق أيضًا مع معايير الراحة والسلامة في توجيه الجهد المنخفض CE . تجاوز هذا الحد لا يسبب الانزعاج فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى مخاطر الامتثال أثناء عمليات تدقيق عينات CE أو FCC.
غالبًا ما تتجاهل الشركات الناشئة هذه المقايضة حتى يفشل نموذجها الأولي النهائي في اختبارات الاحتراق. قد تزيد تكلفة إعادة التصميم في تلك المرحلة ستة أسابيع من وقت طرح المنتج في السوق.
الخطوة التالية: قم بتحديد سقف درجة الحرارة المقبولة لديك مبكرًا - قبل الالتزام بحجم الخلية أو غلاف العدسة.
الاتجاه الثالث - الابتكار الهندسي: انتشار الجرافيت وأنماط الطاقة الذكية
لم يعد التحكم الحراري يُحل بإضافة فتحات تهوية. ففي الإطارات المغلقة، لا يساعد تدفق الهواء؛ بل يساعده الابتكار في المواد والبرامج الثابتة.
في شركة Goodway Techs، نستخدم طبقة انتشار من الجرافيت بين حزمة البطارية ولوحة الدوائر المطبوعة. تعمل هذه الطبقة خفيفة الوزن على توزيع الحرارة الموضعية على سطح أوسع، مما يخفض درجة الحرارة القصوى بما يصل إلى 3 درجات مئوية دون التأثير على سُمك التصميم. وبفضل خوارزمية وضع الطاقة الذكي ، تعمل النظارات تلقائيًا على تقليل سرعة مهام الذكاء الاصطناعي غير الحرجة (مثل الكشف الصوتي السلبي أو معالجة الكاميرا الخاملة) عندما يتجاوز الحمل الحراري الحد الأقصى.
خلال عمليات المحاكاة الداخلية التي استمرت لمدة 6 ساعات عند درجة حرارة محيطة تبلغ 40 درجة مئوية ، حافظت وحدات الاختبار الخاصة بنا على:
متوسط درجة حرارة السطح: ≤ 39 درجة مئوية
انحراف إشارة البلوتوث: < 2٪
عمر البطارية: 5 ساعات و42 دقيقة من التشغيل المستمر
هذا هو نوع التحقق القائم على البيانات الذي تفتقر إليه معظم مشاريع الشركات الناشئة. لا يتعلق الأمر بإيجاد "رقاقة مثالية"، بل بمواءمة علم المواد مع منطق البرامج الثابتة.
الخطوة التالية: دمج اختبار البرامج الثابتة لإدارة الطاقة مع خرائط الحرارة المادية في نفس المرحلة. فهما وجهان لمعادلة واحدة.
الاتجاه الرابع - الاعتماد والامتثال كمنفذ صامت
لم يعد الأداء الحراري مجرد مسألة راحة، بل أصبح متطلبًا للامتثال.
تحتCE (RED/EMC/LVD) وFCC الأطر، ارتفاع درجة الحرارة يؤثر بشكل مباشر على سلامة المكونات، واستقرار الإشعاع، وموثوقية العزل.
وهنا السبب وراء أهمية هذا الأمر:
أثناء مراقبة الجودة الواردة (IQC) ، يتم فحص البطاريات ولوحات الدوائر المطبوعة وفقًا لتقارير CE الرئيسية.
في مراقبة الجودة أثناء العملية (IPQC) ، يراقب المهندسون انحراف درجة الحرارة في الوقت الفعلي أثناء اختبار إشارات البلوتوث وWi-Fi.
في مراقبة الجودة النهائية (FQC) ، تؤكد دورة حرارية مدتها ساعتان أن المنتج يبقى أقل من عتبة الأمان المعلنة.
قبل الشحن (OQC )، يتم إعادة اختبار العينات العشوائية (AQL 1.0) عند 40 درجة مئوية لضمان الاستقرار.
تضمن هذه العملية الطبقية أن كل دفعة - وليس فقط النموذج الأولي - تتوافق معCE /FCC المعايير. غالبًا ما تواجه الشركات الناشئة التي تتجاهل إعادة اختبار الدفعات تأخيرات جمركية أو عمليات تدقيق فاشلة أثناء الاستيراد إلى الاتحاد الأوروبي أو الولايات المتحدة.
من خلال تضمين التحقق الحراري في قائمة التحقق من الامتثال الخاصة بك، يمكنك تحويل "مستندات السلامة" إلى ميزة تصميمية.
الخطوة التالية: قم ببناء خطة اختبار حراري + اختبار امتثال مشترك كجزء من وثائق التشغيل التجريبي الخاص بك.
الاتجاه الخامس - ما يمكن أن تتعلمه الشركات الناشئة: التصميم لتحقيق الاستقرار الحراري في وقت مبكر
تحلم كل شركة ناشئة بنظارات أنيقة قادرة على الترجمة والتقاط الصورة والتواصل طوال اليوم. لكن قليلًا ما ينجحون لأنهم يتعاملون مع الحرارة كأمر ثانوي.
يجب أن يصبح الاستقرار الحراري قيدًا تصميميًا ، وليس حلًا بعد الاختبار. أفضل المؤسسين الذين عملنا معهم في مجال أجهزة الذكاء الاصطناعي يفعلون ثلاثة أمور مختلفة:
التدفئة الاقتصادية، وليس فقط الطاقة.
تعيين "تكلفة حرارية" لكل ميزة ذكاء اصطناعي أو مستشعر بالدرجات المئوية، وليس فقط بالمللي أمبير.محاكاة الحرارة عند درجة حرارة محيطة تبلغ 40 درجة مئوية.
تمر العديد من النماذج الأولية في مختبر مكيف الهواء وتفشل تحت أشعة الشمس.توثيق كل تكرار الاختبار.
غالبًا ما يطلب مدققو CE/FCC سجلات حرارية من آخر جولتين قبل الإنتاج. قد يؤدي نقص البيانات إلى إبطال إعلان المطابقة الخاص بك.استخدم مواد الانتشار متعددة الطبقات.
حتى الأغشية الرقيقة المصنوعة من الجرافيت أو الألومنيوم تعمل على خفض البقع الساخنة بالقرب من الأذنين والصدغين بشكل كبير.دمج خنق مستوى البرامج الثابتة.
يمكن أن يؤدي موازنة التحميل في الوقت الفعلي بين وحدة المعالجة المركزية ومجموعة الميكروفون والشاشة إلى تمديد وقت التشغيل دون ارتفاع درجة الحرارة.
باختصار، التصميم من أجل التوازن الحراري، وليس فقط الأداء .
الخطوة التالية: قم بتنزيل قائمة التحقق من التصميم الحراري أدناه لمقارنة النموذج الأولي الخاص بك بخمسة عناصر تحكم في التصميم مثبتة.
ماذا يعني هذا لمؤسسي أجهزة الذكاء الاصطناعي
إذا كانت شركتك الناشئة تخطط لدخول سوق نظارات الذكاء الاصطناعي في الفترة 2025-2026، فأنت لا تتنافس فقط على الابتكار، بل أيضًا على تحمل درجات الحرارة . يتفق المشترون والجهات التنظيمية والمستخدمون النهائيون على نفس التوقع: أداء دون أي إزعاج.
وهنا قائمة التحقق من الواقع:
الراحة الحرارية = اعتماد المنتج. لا يحتفظ أي مستخدم بجهاز يشعر بحرارة عالية على وجهه.
الامتثال يعني الوصول إلى السوق. بدون بيانات حرارية صالحة مطابقة لمعايير CE/FCC، قد تُحجز الشحنات في الجمارك.
التوثيق = ثقة المستثمرين. أصبحت بيانات الاختبار الحراري جزءًا من العناية الواجبة لجولات تمويل الأجهزة.
تتعاون Goodway Techs مع مشاريع OEM/ODM لسد هذه الفجوة - من التحقق من صحة التصميم إلى استمرارية الشهادة - حتى يتمكن المؤسسون من التركيز على الإطلاق بشكل أسرع، وليس مكافحة مشاكل الحرارة.
الخطوة التالية:
📥 تنزيل قائمة التحقق من التصميم الحراري | قراءة لمدة 3 دقائق
FAQ
1. لماذا ترتفع درجة حرارة النظارات الذكية بسهولة؟
لأن معالجات متعددة (ذكاء اصطناعي، كاميرا، بلوتوث) تعمل داخل إطار بلاستيكي مغلق مع تهوية محدودة. كل واط من الحوسبة يضيف حوالي 2-3 درجات مئوية. يساعد التخطيط الحراري المبكر على توزيع الحمل قبل التشغيل.
2. ما هي درجة الحرارة السطحية الآمنة للأجهزة القابلة للارتداء؟
تحدد معظم المختبرات درجة 39 مئوية كحد أقصى للراحة والسلامة، بما يتوافق مع توجيهات الجهد المنخفض الأوروبية (CE) الخاصة بالإلكترونيات الملامسة للجلد. ويزيد ذلك من الشعور بعدم الراحة والمخاطر التنظيمية.
3. كيف يمكن للبرامج الثابتة تقليل توليد الحرارة؟
من خلال خفض سرعة وظائف الذكاء الاصطناعي غير الضرورية ديناميكيًا عند ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال، يمكن لإيقاف اكتشاف الصوت السلبي مؤقتًا أو خفض معدل إطارات الكاميرا في الثانية خفض انبعاث الحرارة بنسبة 10-15%.
4. هل تشمل شهادة CE الاختبار الحراري؟
نعم. بموجب معايير CE RED/EMC/LVD، يتم فحص ارتفاع درجة الحرارة، بالإضافة إلى استقرار الإشعاع والعزل الكهربائي. تضمن إعادة الاختبار الدورية لكل دفعة مطابقة جميع الشحنات للمعايير.
5. ما هي معايير وقت التشغيل الواقعية للنظارات الذكية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي؟
حاليًا، يُعدّ تشغيل الذكاء الاصطناعي المتواصل لمدة تتراوح بين 4 و6 ساعات أمرًا طبيعيًا لخلايا سعتها 150 و200 مللي أمبير/ساعة ضمن الحدود الحرارية الآمنة. وغالبًا ما تتجاهل ادعاءات "مدة تشغيل متواصلة تصل إلى 10 ساعات" الحدود القصوى لدرجة الحرارة.