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智能眼镜遭遇过热难题:压电主动散热为何成为下一代技术发展方向?

10/13 10:02
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引言:一次产品召回引发的智能眼镜散热思考

近期,一款人工智能智能眼镜因设备运行温度过高而被召回。部分用户反映,佩戴过程中面部及耳朵附近出现明显灼热感,甚至存在皮肤烫伤的风险。监管机构对此发出了严重伤害风险警告,而制造商提供的整改措施则主要通过在线系统更新实施。这一事件反映出的问题,远不止软件层面的技术挑战,更揭示了智能眼镜在结构设计与散热能力之间长期存在的矛盾。

智能眼镜的镜腿通常只有数毫米厚,却需要在有限空间内集成处理器、电池、摄像头及其他电子元器件。这些组件在工作过程中都会产生热量,而镜腿又与人体太阳穴、耳部等敏感区域紧密接触,使得热管理不仅关系到设备性能,更直接影响佩戴舒适性与使用安全。

由此产生了一个关键问题:当设备内部几乎没有多余空间用于散热时,仅依靠降低性能,究竟能在多大程度上解决过热问题?答案并不复杂。限制处理器性能虽然能够降低瞬时功耗和热量产生,但并没有从根本上改变设备内部的热源分布,也无法解决超薄结构中热量难以有效排出的难题。这种方式更像是在性能与温度之间作出妥协,而非真正突破散热瓶颈。

超薄结构下,被动散热为何逐渐接近极限?

目前,大多数智能眼镜仍然采用被动散热方案,主要通过导热垫、均热片或其他导热材料,将处理器产生的热量传递至镜腿更大的表面区域。对于功耗较低、运行负载相对稳定的设备而言,这种方案具有结构简单、无需额外驱动以及易于集成等优势,能够满足基本的散热需求。

然而,被动散热的核心作用是传导和分散热量,并不能主动将热量排出设备。当镜腿内部温度持续升高,整个外壳逐渐变热时,即使导热材料已经充分发挥作用,热量仍可能积聚在狭小空间内,导致散热效率下降。

对于贴近人体皮肤的智能眼镜而言,这一问题尤为突出。镜腿内部缺乏充分的空气流通空间,外壳与皮肤之间的距离也十分有限。受结构封闭性、空气流动条件以及人体接触位置等因素影响,设备向外界环境释放热量的能力受到限制。当热量持续传递至镜腿表面时,太阳穴和耳部附近容易出现明显的温热感,严重时甚至可能引发皮肤不适。这使智能眼镜面临越来越突出的性能与安全矛盾:用户希望设备轻薄舒适,能够全天佩戴,同时具备实时翻译、视觉识别和智能交互等复杂功能;但处理任务越多、运算负载越高,设备产生的热量也往往越大。

当被动散热难以满足持续增长的热管理需求时,散热能力便可能成为制约智能眼镜性能进一步提升的重要因素。

从被动导热到主动散热:智能眼镜热管理的新方向

随着人工智能技术不断向终端设备延伸,智能眼镜的工作负载正在发生明显变化。

早期智能眼镜主要承担拍照、音频播放及基础信息提示等功能,而新一代产品需要支持实时语音翻译、图像识别、环境感知及设备端智能运算等更加复杂的任务。这些功能往往具有瞬时运算负载高、功耗变化快的特点,容易形成短时间内集中的热量释放。对于依赖被动导热的超薄设备而言,如何有效应对这类瞬时热负载,已经成为一项重要挑战。

因此,行业开始重新思考一个问题:如果单纯依靠导热材料已经难以满足需求,是否能够通过主动方式加快热量排出?

主动散热的核心在于利用空气流动强化热交换,使气流经过发热区域,并通过合理设计的风道与出风口将热量带离设备。与单纯依靠材料传导热量相比,主动气流能够提高局部换热效率,有助于减少热源附近的热量积聚,为高性能电子元器件提供更加稳定的运行环境。但智能眼镜的空间条件也对主动散热提出了严格要求。

传统旋转式风扇通常由电机、转轴、轴承及叶片等部件组成,不仅需要一定的安装厚度,还可能产生机械振动和运行噪声。对于仅有数毫米厚的镜腿而言,传统风扇在尺寸、重量以及佩戴体验方面都面临较大的集成挑战。因此,下一代智能眼镜需要一种更加轻薄、低噪声、可靠性更高,并能够适应狭窄空间的主动散热技术。

汉得利:以压电主动散热技术突破狭小空间限制

针对超薄电子设备的散热需求,汉得利依托压电陶瓷技术积累,开发适用于狭窄空间的压电主动散热器件及模组,为智能眼镜等可穿戴设备提供新的热管理思路。

压电主动散热的工作原理建立在压电陶瓷的逆压电效应之上。当外部施加电压时,压电陶瓷会产生微小的机械形变;在交变电信号驱动下,陶瓷能够按照特定频率持续振动,并通过相应的结构设计推动周围空气流动,从而形成定向气流。

与传统旋转式风扇不同,这类散热器件不依赖电机带动叶片旋转,而是利用压电振动实现气流驱动,从结构上减少了旋转部件的使用,为超薄设备的主动散热提供了新的实现路径。对于智能眼镜而言,这项技术主要体现出以下四方面优势。

1. 超薄结构,更适合狭窄空间集成

压电主动散热器件具有薄型化设计潜力,部分方案可实现毫米以下的器件厚度,有利于适配智能眼镜镜腿内部有限的安装空间。由于无需传统电机、转轴及旋转叶片,散热模组能够采用更加紧凑的结构,在满足散热需求的同时,尽可能降低对整机厚度、重量及外观设计的影响。对于高度重视轻量化和佩戴舒适性的智能眼镜而言,这种结构优势具有重要价值。

2. 减少旋转机械磨损,提升长期运行可靠性

传统风扇在长期运行过程中,轴承、转轴等机械部件可能出现磨损,叶片积尘也可能影响运行状态。压电主动散热器件无需依靠旋转机构产生气流,因此能够减少与传统旋转部件相关的机械磨损风险。对于需要长期、频繁使用的智能眼镜而言,这种结构特点有利于提升散热系统的运行稳定性。当然,实际使用寿命仍需结合压电材料性能、驱动方式、结构疲劳及环境条件进行验证。

3. 低噪声运行,兼顾散热与佩戴舒适性

智能眼镜的散热装置通常靠近佩戴者耳部,因此运行噪声是产品设计中不可忽视的问题。传统旋转式风扇可能产生电机声、叶片气动噪声及机械振动,而压电主动散热技术通过非旋转式结构驱动气流,有机会降低传统旋转机构带来的噪声影响。通过优化驱动频率、振动结构及气流通道,可进一步控制散热模组的运行声学表现,使设备在实现主动散热的同时,尽可能减少对语音交互、音频播放及日常佩戴体验的干扰。

4. 精准作用于局部热源,提高散热效率

智能眼镜内部空间紧凑,处理器等高发热元器件往往集中分布在镜腿的特定区域。压电主动散热模组可结合内部结构与风道设计,将气流引导至关键发热位置,强化局部热交换,加快热量向外部环境传递。与仅依靠导热材料将热量扩散至外壳的方案相比,合理设计的主动气流系统有助于降低局部热量积聚,改善设备内部温度分布,并为控制镜腿表面温度提供支持。这不仅有利于提升佩戴舒适性,也能够为处理器在较高负载下持续运行创造更好的散热条件,减少因温度过高而触发性能限制的可能性。

压电主动散热从原理验证走向实际应用,除了对陶瓷材料、振动结构及驱动方式的持续研究,还需要知识产权管理、跨领域研发协同以及面向客户需求的工程转化能力。汉得利长期深耕精密电子器件领域,公开资料显示,公司已获评国家专精特新“小巨人”企业、国家知识产权优势企业及江苏省服务型制造示范企业。这些积累为企业围绕不同终端需求开展技术研究、产品设计与定制化开发提供了支撑。对于智能眼镜这样结构高度集成的产品而言,散热方案不能仅依赖单一器件的性能提升,还需要在材料选择、驱动控制、结构空间及整机热管理之间寻找平衡。

与此同时,微型散热技术真正进入可穿戴设备市场,还需要稳定的制造体系与长期技术人才储备。2026年2月,常州国家高新区公开报道,汉得利进入2025年度新培育国家级绿色工厂公示名单;公司此前也已获评江苏省产教融合型试点企业。这些企业建设成果体现了汉得利在制造管理、绿色生产和人才培养方面的持续投入。对于尺寸精密、结构复杂的压电散热器件而言,从设计验证到批量制造,需要持续关注材料一致性、装配精度及生产过程稳定性,而完善的工程管理与制造体系,正是推动技术走向实际产品的重要基础。

基于上述技术与工程能力,汉得利能够围绕不同可穿戴设备的镜腿形态、内部布局、功耗水平及气流通道需求,开展压电主动散热模组的适配与定制开发,使散热方案更好地融入实际产品结构。

面向下一代智能眼镜,硬件研发团队需要关注什么?

随着智能眼镜的功能持续丰富,散热设计不应再被视为整机开发后期的补充环节,而应提前纳入产品的整体架构规划。对于正在开发下一代智能眼镜的硬件团队而言,以下四个方面尤其值得关注。

首先,在产品设计初期规划散热空间。

如果等到主板、电池和其他元器件的位置全部确定后才开始考虑散热,内部空间往往已经十分有限。主动散热需要合理的进出风路径,因此应在结构设计早期同步评估散热模组的安装位置、风道布局及整机密封需求。

其次,关注接触皮肤区域的表面温度,而不仅仅是芯片温度。

芯片运行温度处于允许范围,并不意味着设备外壳一定具有良好的佩戴舒适性。对于智能眼镜而言,太阳穴及耳部附近的表面温度同样重要。热管理设计需要同时兼顾电子元器件运行安全与人体接触舒适性。

再次,重视峰值热负载,而非仅关注平均功耗。

实时翻译、视觉识别及设备端智能运算等功能可能在短时间内产生较高的处理负载。散热系统不仅需要满足日常运行需求,还应充分评估高负载场景下的瞬时温升和持续散热能力,避免频繁出现因温度限制而导致的性能下降。

最后,综合评估散热器件的可靠性与使用寿命。

智能眼镜属于高频使用的可穿戴设备,散热系统需要在有限空间内长期稳定运行。选择散热技术时,应综合考虑机械磨损、材料疲劳、功耗、噪声及环境适应性等因素。采用非旋转式结构的压电主动散热方案,为提升系统集成度和长期运行可靠性提供了值得探索的技术方向。

结语:压电主动散热,为智能穿戴设备释放更多性能空间

智能眼镜因过热问题引发的产品召回,为整个行业敲响了警钟。随着人工智能能力不断向终端设备迁移,智能眼镜正在从基础信息交互工具,逐步发展为集感知、计算与实时交互于一体的智能穿戴终端。然而,在设备不断追求轻薄化、全天候佩戴与高性能运行的过程中,有限空间内的热管理问题也变得更加突出。

通过软件限制性能虽然能够在一定程度上控制功耗与温升,但无法完全解决设备结构所带来的散热限制。传统被动散热方案仍具有应用价值,但在高热负载、超薄结构等条件下,也需要更加高效的热管理技术作为补充。

压电主动散热凭借超薄化、非旋转式结构、低噪声潜力及定向气流驱动等特点,为智能眼镜提供了一条值得关注的技术发展路径。

通过合理设计散热模组与内部风道,压电主动散热有望帮助设备更有效地排出局部热量,改善表面温度表现,在兼顾佩戴舒适性的同时,为持续运行的人工智能功能释放更多性能空间。

随着智能眼镜、增强现实与虚拟现实设备以及其他超薄便携式电子产品不断发展,压电主动散热技术有望在新一代可穿戴设备热管理中发挥更加重要的作用。

面向下一代智能穿戴设备的散热需求,汉得利将持续发挥在压电陶瓷、精密器件及微型模组开发方面的技术优势,为客户提供压电主动散热产品及定制化热管理解决方案。

欢迎智能眼镜、增强现实、虚拟现实及超薄电子设备领域的研发团队与汉得利技术团队联系,共同探索高性能、轻薄化与佩戴舒适性之间的更优平衡,推动下一代智能穿戴设备的技术创新与应用发展。

汉得利BESTAR

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汉得利(常州)电子股份有限公司成立于2002年,是国内技术领先的声学、传感、微型主动散热器件及方案供应商。产品涵盖声学、传感、微型主动散热器件及模组,广泛应用于汽车、家电、消费电子、安防报警、工程机械、医疗器械、电子散热等行业。

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