莱卡智能护理面罩:硬件候选、拆洗结构与成本预算

日期:2026-09-11。定位:中国市场、日常美容护理。阶段:供结构厂、电子方案商和检测机构评审的概念工程输入;没有完成原理图、实体电子硬件、样机测试或整机合规评估。文中全部温控、过温切断、模式互斥、充电保护与互锁,均为待设计、待实现和待验证的工程要求,不是已具备的成品功能。

首款明确为“可拆卸温热基础版+轻振预留选配”。轻振须先单独验证振子、电路、结构和面部舒适度,再决定是否装配;与温热同时开启还须另外验证。红光/近红外卡匣独立评估。面部专用微电流留作有资质 OEM 验证后的受控选配,E03 尚未开发电刺激输出。这里的元器件型号表示可供工程评估的候选,不表示购买元器件后即可成为合格面部护理成品。

1. 首代系统与模式

下图是待开发的模块关系图,虚线负载为独立验证后的选配。

模块关系图的预排文本;无需联网加载图表库。方框和箭头表示待开发的结构关系。

flowchart LR
  USB[取下模块后 USB 充电] --> CHG[充电芯片与电池 NTC]
  CHG --> BAT[1S 电池包与独立保护]
  BAT --> CTRL[MCU、按键、状态指示]
  BAT --> KILL[默认关闭的硬件负载门]
  USB -.硬件禁用.-> KILL
  FAULT[过温锁存/断线/模块未就位] -.关断.-> KILL
  KILL --> HEAT[左右热片与独立温控]
  KILL -.验证后选配.-> VIB[轻振预留]
  KILL -.独立验证.-> LIGHT[可选光学卡匣]
  CTRL -.模式互斥.-> HEAT
  CTRL -.模式互斥.-> LIGHT

2. 经官方资料核对的候选器件

以下参数仅说明器件能力,不是人体使用参数。额定上限不能直接作为本产品工作设定。

子系统具体候选在本项目中的作用与限制官方一手资料
主控ST STM32G031K8;封装后缀随 PCB 确定有 ADC、定时器、I²C 和看门狗,满足按键、测温、模式互斥与故障记录;首版无须加入无线连接ST 产品页
逻辑稳压TI TPS7A02,输出档位按接口电平确定低功耗 LDO 供逻辑电路;需检查电池低压时的压差,不能给电机或热片供电TI 产品页
1S 充电TI BQ24074具电池热敏电阻输入与 PowerPath;其“能边充边用”的能力在本产品中不得开放,另加充电硬件互锁TI 产品页
独立电池保护TI BQ2970 系列+配套双 MOSFET,或电池供应商已验证保护板过充、过放、过流、短路保护;具体 BQ297xx 后缀、阈值与电芯匹配,不能将芯片 IC 认证代替电池包证据TI 产品页
闭环测温Murata NCU18XH103F6SRB;每热区至少一枚10 kΩ、±1% NTC 候选,贴在已验证的热路径上;封装、胶层、采样和 ADC 误差必须计入整机误差Murata 数据表
开发测温比对TI TMP117可用于就地温度比对或升级控制传感器;芯片精度不等于表面测温精度,也不代替校准温度计与热像仪TI 产品页
独立过温TI TMP390;每热区各一枚电阻设定阈值,硬件输出无需 MCU。它测量芯片自身温度,因此必须就地与热片热耦合,不能放在远处主板上宣称保护脸部;一枚的双通道也不等于两个远程温区TI 产品页
故障锁存TI SN74LVC1G74+逻辑门,或经验证的等效锁存电路将过温/互锁故障锁住;仅在冷却、故障解除及用户重新操作后复位。具体连接由电子工程师设计并进行断电、欠压和故障注入验证TI 产品页
负载切断TI TPS22919,各负载按电流和热设计配置有默认下拉及自保护的负载开关候选;它的自身过温或短路保护不是皮肤保护。每热区仍需与调功器件独立的串联关断路径及限能设计TI 产品页
预留选配轻振驱动TI DRV2605L,左右独立驱动时各一枚支持 ERM/LRA 与闭环控制;先按具体电机额定条件校准,再做佩戴舒适度试验,不将手机触觉库当作面部按摩协议TI 产品页
选配打样振子Precision Microdrives 310-103,2 枚约 10 mm 直径的 ERM 候选;额定 3 V。电池满电时不得直接驱动;供应商网页是样品价,量产可另询同等级替代件原厂产品页
可选光学驱动TI TLC5911616 路恒流下拉,适合评估分区 LED。计划用低压并行单颗 LED 支路,避免长串高压;必须核算红光/近红外各自压差、驱动发热和低电量裕量TI 产品页
可选红光器件Luminus SST-10-DR-B130-J660130° 透镜的深红光候选。660 标签不等于每颗精确 660 nm;原厂分档覆盖更宽波段,采购须明确波长档和到货测量原厂数据表
可选近红外器件Luminus SST-10-IR-B130-K850-00850 nm、130° 候选;只能在专门光学窗口内评估。均匀度、距离、漏光、眼安全和皮肤温升是整机验证项原厂数据表
内部低电流连接JST GH,1.25 mm 系列带锁扣,适合受保护的内部传感器/分支线束;官方 1 A 额定值对应 AWG26 条件,不宜直接承担本方案全部峰值电流JST 数据表
打样可拆线束JST JWPF,2.0 mm 系列;最终芯数按接口定带锁防水型候选;3 A 额定值对应 AWG22 条件。用于打样验证可拆接头,不能仅凭接头等级宣称整机防水/可水洗JST 产品页

避免照搬旧 BOM:Murata 的 NCP18XH103F03RB 在官方料号表中列为 NRND,本方案改列 NCU18XH103F6SRB 供评估,量产前仍复核生命周期和交期。Murata 料号表

3. 电池、功耗和续航:全部为概念估算

计划采购的基准电池须为有可追溯电芯、保护板与电池 NTC 的 1S、3.7 V、1000 mAh 电池包。不在脸颊或颈前放裸软包电芯。当前外置控制盒数模为 95 × 46 × 20 mm 包络;电池尺寸先由供应商确认,再验证与电路的实际装配,不能凭标称容量反推必然装得下。E02 模型的 24 个 LED 封装仅作布局占位,既不是布板结果也不是光学剂量设计;若采用每颗独立通道方案,单枚 16 路 TLC59116 不足以独立驱动全部 24 颗,须重新确定分组和驱动器数量。

能量模型:3.7 V × 1.0 Ah × 0.80(老化、低温与余量)× 0.85(供电损耗)= 2.516 Wh。这是保守规划模型;实际损耗随电路与模式改变,需放电实测。

模式假设负载平均功耗算术续航解释
A 首款仅温热两热区合计 1.40 W+控制 0.12 W=1.52 W约 99 分钟首款工程假设;非实测或单次佩戴建议,需验证面积、环境温度和布料热阻
A_PLUS 后续温热+双轻振升级配置两热区合计 1.40 W+双振子 0.30 W+控制 0.12 W=1.82 W约 83 分钟仅保留升级配置电预算;轻振独立验证后再决定装配,同开另行验证
B 预留选配双轻振0.30 W+控制 0.12 W=0.42 W约 359 分钟仅作能量核算;单次工作定时、振感和使用间隔另经验证
C 独立光学光学卡匣总电功耗 1.40 W+控制 0.12 W=1.52 W约 99 分钟1.40 W 是电预算,不是皮肤辐照功率或美容有效剂量
D 微电流预留尚未定义不估算待 OEM 确认模块、目标用途和整机评估后再纳入预算

首款仅温热峰值规划:热片合计 2.0 W+控制 0.12 W=2.12 W,按电池端 3.0 V、路径效率 85% 估算约 0.83 A。

后续含轻振升级工程包的峰值规划:热片合计 2.0 W、双振子启动合计 0.90 W、控制 0.12 W,负载峰值约 3.02 W。按电池端 3.0 V、路径效率 85% 估算约 1.18 A。主线束与电池包按峰值、容差和故障电流另留裕量;不把 1 A 小接头用于全部主供电。应错开振子启动并测电池压降,不能仅靠平均功耗选电池。

可将低压关机点设置得高于电池保护板的最终欠压点,确保驱动和 MCU 仍在规格内;具体数值与电芯、电源压差及温度共同确定。BQ24074 可提供电源路径,但本产品必须充电不佩戴、插线即硬件禁能。

4. BOM 范围:供预算讨论,非报价

两种批量口径必须分开。下表 A 是 10–30 套 EVT 的材料与单台装配预算,使用较多原厂小批量候选件;B 是约 1000 台时的采购目标,允许方案商经过验证后替换等效器件。轻振单列为预留选配增项;原 555–1140/159–291 元是“包含轻振选配的升级工程包”预算,首款仅温热预算另行扣除该增项。B 不是表中全部原厂型号的采购价承诺。货币为人民币,区间均为工程估算,未取得工厂报价。

项目A:EVT 单台估算B:1000 台采购目标不能省略的内容
莱卡混纺主体与可换内衬40–8022–38裁缝、软包边、受力补强、料号追溯
两区热片与绝缘散热层40–9018–32折弯热点、均温层、封装胶和电气绝缘
测温与独立过温切断20–558–18分区传感、硬件锁存、独立关断路径
MCU 与逻辑电源器件40–90计入下行电源保护、看门狗与互锁
PCB/FPC 与 PCBA45–9018–35留测试点、追溯码和烧录接口
电池包、充电及保护60–11030–48合格电芯、NTC、保护板、绝缘、固定及防挤压
选配增项:两振子与驱动140–23020–36首款不默认装配;EVT 按原厂样件预算,量产价依赖验证后替代件
线束、锁扣接头与应力释放35–7512–22防误插、汗液腐蚀、插拔和弯折寿命
控制盒、软垫和结构件40–908–16EVT 打印/软加工;量产件成本不包含模具
按键、密封与标识5–153–6充电互锁结构、状态可识别
ESD/EMC 与保护小件20–40已计入 PCBA 目标接口保护、滤波与器件裕量
装配、校准及单台出厂测试60–15015–30温控、保护、线束及电池检查
基础包装10–255–10清洗说明与模块识别
首款仅温热合计415–910139–255已扣除轻振增项,未含光学和微电流
含轻振选配的升级工程包合计555–1140159–291不是首款标配;装配与同开均待验证,未含光学和微电流

光学卡匣预计额外:EVT 120–300 元/套;约 1000 台采购目标 45–100 元/套,包括 LED、驱动/FPC、光学窗、遮光和附加温度监测的预算。光学验证费另计。微电流模块暂不填金额,取得有资质方案商报价与完整技术边界后再评估。

以上均不含工业设计、电子/固件 NRE、开模、治具开发、实验室验证、检测认证、临床/功效评价(如适用)、运费、税费、渠道毛利及售后准备金。首批材料成本不能等同上市总成本;也不宜据此直接给零售价。

5. 莱卡结构、线束与拆洗要求

  1. 布与电分离的待实现要求。 弹力面罩、内衬、口袋框架计划为可洗部分;控制盒、电池、热片组件、选装的振子/LED/未来电极与所有线束须作为可整体取出的电子内芯。首版不承诺“带电整机水洗”。

  2. 不要在伸长方向直接缝死 FPC。 在侧翼设置低伸长的线束走廊,线束留受控余量,并有拉力转移缝片。FPC 的最小弯曲半径由供应商层叠确认;耳孔、转折和下巴折线处不设焊点、连接器或裸硬边。

  3. 热片分区,不跨反复折痕。 采用两块独立封装热片;绝缘均温层避免点状热点,保持传感器不脱位。导电/金属发热层与皮肤之间有受控绝缘层,不能用“石墨烯/远红外”材料名替代温升验证。

  4. 接头留在外侧可触达位置。 防反插、不同功能不共用可误插形状;带锁扣且有汗液屏障。插拔时电源先断,接头完全到位才可启用负载。首版可用 JWPF 进行验证,量产再评估更薄的定制接口和插拔寿命。

  5. 光学窗单独设计。 不能隔着普通染色莱卡估计透光率;需测真实布料、扩散层及清洁老化后的光谱透过率。窗口保持距离和方向,避免漏光照向眼睛;取下面罩、卡匣移位或遮光结构异常时关闭光源。

  6. 微电流不共用热片或汗湿布作电极。 仅预留机械安装空间。电极材料、接触面积、皮肤界面、路径和接触检测由具备面部应用经验的 OEM 确认;不使用通用 TENS/EMS 模块直接上脸,也不在此给出人体电流、频率或脉宽。

  7. 洗后判定。 布套须完全干燥,接头与线槽检查无残留水分、清洗剂和腐蚀后才重装。传感器、接头、热片起皱或脱层的故障必须阻止继续启用。

6. 工厂必须回传的工程输出

与本文件对应的机器可读预算见 硬件候选_BOM与功耗预算.json。这份文档支持开始 RFQ 和 EVT;它不等于可直接交付消费者的电气图纸或临床效果承诺。

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