EL3534-RGBISE0391L-AM SMARTLED データシート - サイズ 3.5x3.4x1.35mm - 電圧 5V - ISELED プロトコル - 日本語技術文書

1. 製品概要

EL3534-RGBISE0391L-AMは、現代の自動車内装照明システム向けに設計された、高度に統合されたインテリジェントLEDコンポーネントです。赤、緑、青（RGB）のLEDチップを単一のSMARTLEDパッケージ内に統合し、ISELEDプロトコルを介して通信する統合ドライバICを搭載しています。この統合により、外部部品点数を削減し、マイクロコントローラから直接、精密なデジタル色制御とキャリブレーションを可能にすることで、システム設計を簡素化します。

本製品の中核的な利点は、LEDのAEC-Q102認定およびドライバICのAEC-Q100認定を含む、厳格な自動車規格への準拠にあります。D65白色点標準（CIE x=0.3127, y=0.3290）にキャリブレーションされており、ロット間で一貫した正確な色出力を保証します。これは美的照明用途にとって極めて重要です。主なターゲット市場は、ダイナミックな色変化と高い信頼性を必要とするアンビエント照明、ダッシュボード照明、その他の内装照明機能を開発する自動車OEMおよびティア1サプライヤです。

2. 詳細技術パラメータ分析

2.1 測光・色特性

デバイスの測光性能は、通常、放熱パッド温度25°Cという特定の試験条件下で特性評価されます。代表的な光度は、赤（主波長620nm）で410 mcd、緑（530nm）で880 mcd、青（468nm）で110 mcdです。3色すべてを同時に駆動して白色光を生成する場合、代表的な合計光度は1400 mcdです。これらの光度測定値には±8%の許容差が適用されます。主波長許容差は±1nm、色度座標許容差は±0.01であり、厳密な色ビニングを保証します。

デバイスは120度の広い視野角を提供し、広い領域に均一な照明をもたらします。これは、均一な光分布が求められる導光板や直接照明などの用途に適しています。

2.2 電気・インターフェース特性

デバイスは公称5V電源（VCC）で動作し、推奨動作範囲は4.5Vから5.5Vです。電源電圧の絶対最大定格は5.5Vです。シリアル通信インターフェースはISELEDプロトコルをサポートします。ホストマイクロコントローラへの上流接続は、容易な接続のためにシングルエンドモードで動作可能で、データレート（SIO1_P）は1.4から2.6 MHz（代表値2 MHz）の範囲です。デイジーチェーン内の他のデバイスへの下流接続には差動モードが使用されます。デバイスは、電源投入時に上流リンクと下流リンクの両方で通信モード（シングルエンドまたは差動）を自動検出します。

各色のフル輝度における代表的な順方向電流は、赤が12.5 mA、緑が9.5 mA、青が7 mAであり、白色光の合計代表電流は26 mAとなります。ドライバ自体のスタンバイ電流は1.2 mA（代表値）です。パワーオンリセット（POR）は代表的なVCC 4.2Vで発生し、アンダーボルテージロックアウト（UVLO）は代表的なVCC 3.3Vで作動し、不安定な電源条件下でのデバイス保護を行います。

2.3 熱・信頼性定格

デバイスの動作接合温度（Tj）の定格は最大125°Cです。推奨動作周囲温度／はんだ付け点温度（Topr/Ts）範囲は-40°Cから+110°Cであり、これは車載グレードコンポーネントの標準です。接合からはんだ付け点までの熱抵抗（Rth JS el）は最大120 K/Wと規定されています。このパラメータは、動作中にLED接合温度が安全限界内に収まることを保証する熱設計において極めて重要です。

信頼性に関して、デバイスは最大2 kV（人体モデル）までのESD保護性能を有します。RoHS、REACHに準拠し、ハロゲンフリー（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm）です。また、硫黄耐性がA0に分類されており、硫黄含有ガスによる部品腐食が起こり得る自動車環境での長寿命化に重要です。湿気感受性レベル（MSL）は2です。

3. 機械的・パッケージ情報

デバイスは、長さ3.5 mm、幅3.4 mm、高さ1.35 mmのコンパクトな表面実装パッケージを採用しています。パッドレイアウトは11ピンで構成されます。主な機能ピンは以下の通りです：プログラミング電圧用のピン1（PRG5）（通常GNDに接続）、上流シリアルインターフェース用のピン2 & 3（SIO1_N, SIO1_P）、下流シリアルインターフェース用のピン6 & 7（SIO2_P, SIO2_N）、5V電源用のピン8（VCC）、グランド用のピン4 & 5（GND）。ピン9、10、11はそれぞれ、緑、赤、青のLEDのカソードに接続されています。注目すべき機能として、これらのLEDカソードピンは、適切な電流経路を適用することで、統合ドライバICを使用せずにLEDを独立して点灯させるために使用でき、テストやシンプルなアプリケーションに柔軟性を提供します。

4. はんだ付け・組立ガイドライン

デバイスは、最大30秒間260°Cのリフローはんだ付け温度に耐えることができ、標準的な無鉛はんだ付けプロセスと互換性があります。設計者は、最適な電気的・熱的性能を確保するために、データシートに記載されている代表的なアプリケーションレイアウトに従うべきです。これには、差動シリアルラインの適切な配線と、グランドパッドへの十分な放熱対策が含まれます。電源投入後、デバイスに初期化コマンドを送信する前に150 μsのアイドル時間を設けることが推奨されます。

5. アプリケーション提案と設計上の考慮事項

5.1 代表的なアプリケーションシナリオ

主なアプリケーションは自動車内装照明です。これには、ドアパネル、フットウェル、センターコンソールのアンビエント照明ストリップ、スイッチやコントロールのバックライト、装飾的なアクセント照明が含まれます。ISELEDプロトコルは複数デバイスのデイジーチェーン接続を可能にし、単一のマイクロコントローラが個別にアドレス指定可能な長いLEDストリングを制御できるため、配線ハーネス設計を簡素化します。

5.2 設計上の考慮事項

• 電源：デバイスには感度の高いアナログおよびデジタル回路が含まれるため、低ノイズの安定した5V電源を確保してください。一連のデバイスにおける電源投入時の突入電流を考慮してください。
• 熱管理：想定される使用ケースにおける最大消費電力（P = Vf * If）を計算し、PCB設計が熱を放散するための低熱抵抗経路を提供し、接合温度を125°C未満に保つことを確認してください。放熱パッドはPCB上の銅箔に適切にはんだ付けされるべきです。
• 信号品質：より長いデイジーチェーンやノイズの多い自動車環境では、信号品質を維持するために差動ペア（SIO2_P/N）の配線に関するベストプラクティスに従ってください。
• ソフトウェア：ホストマイクロコントローラは、LEDチェーンを正しく初期化、アドレス指定、色データを送信するために、ISELEDプロトコルスタックを実装する必要があります。

6. 技術比較と差別化

個別のドライバICを備えた従来のディスクリートRGB LEDと比較して、EL3534-RGBISE0391L-AMは大幅な統合を提供します。重要な差別化要因は、色キャリブレーション、ガンマ補正、通信を処理する内蔵のISELED準拠ドライバであり、これらのタスクをメインシステムのマイクロコントローラからオフロードします。これにより、システム部品表（BOM）の削減、PCBレイアウトの簡素化、手動ビニングなしでの色の一貫性の保証、デイジーチェーン構成での容易なスケーラビリティなど、いくつかの利点がもたらされます。各デバイスに保存された統合キャリブレーションデータは、LEDの製造ばらつきに関わらず、指示された色が正確に再現されることを保証します。

7. よくある質問（技術パラメータに基づく）

Q: このLEDを標準的な3.3VマイクロコントローラのGPIOで使用できますか？

A: シリアルインターフェースの論理レベルは、その5V電源（VCC）に対して定義されています。シングルエンド上流モードの場合、VIHは最小1.20V、VILは最大1.14Vです。3.3V CMOS出力（High時は通常~3.3V）は互換性があるはずですが、すべての条件下で実際の電圧レベルがデータシートの仕様を満たしていることを確認することが不可欠です。

Q: 赤、緑、青、白以外の色はどのように作成しますか？

A: すべての色は、ISELEDプロトコルを介して各赤、緑、青チャネルのパルス幅変調（PWM）デューティサイクルをデジタル制御することで生成されます。異なるRGB値（例：オレンジ色の場合255, 150, 0）を送信することで、統合ドライバが光出力を混合して目的の色を生成します。

Q: PRG5ピンの目的は何ですか？

A: PRG5ピンは、内蔵ドライバICのプログラミングまたは工場出荷時キャリブレーションに使用されます。通常動作時には、グランド（GND）に接続する必要があります。フローティング状態にしたり誤って接続したりすると、予測不能な動作を引き起こす可能性があります。

Q: これらのLEDはデイジーチェーンにいくつ接続できますか？

A: データシートには最大数は規定されていません。制限は通常、総合的なデータ更新レート要件（チェーン長が長くなるほど遅延が増加）、電源の電流供給能力、および最初のデバイスのドライバが信号劣化なくデータをチェーン全体に正しく伝送する能力によって決定されます。

8. 実用的なユースケース例

車のドアパネル用のアンビエント照明システムを設計する場合を考えます。単一のワイヤペア（差動データ用）と電源／グランド線をドアに沿って配線できます。最大20個のEL3534デバイスをデイジーチェーン接続し、導光板の背後に物理的に配置できます。ドアモジュールまたはボディコントローラに配置されたホストマイクロコントローラは、単一のデータストリームを送信します。チェーン内の各LEDは、ストリームから割り当てられた色データを読み取ります。これにより、色の波がドアに沿って移動するようなダイナミックな効果や、すべてのLEDが同じ選択色を表示することを、配線の複雑さを最小限に抑えて実現できます。統合キャリブレーションにより、運転席ドアの赤色が、たとえLEDが異なる製造ロットのものであっても、助手席ドアの赤色と完全に一致することが保証されます。

9. 動作原理の紹介

デバイスはデジタルコマンドの原理で動作します。ホストマイクロコントローラはISELEDプロトコルに従ってデータフレームを送信します。これらのフレームにはアドレス情報と色データ（RGB値）が含まれます。各デバイスの統合通信ユニットは、上流側からフレームを受信します。アドレスが一致すると、メインユニットがコマンドを処理し、通常は3つのLEDチャネル用のPWMジェネレータを更新します。PWMドライバは、それぞれの赤、緑、青のLEDチップへの電流を調整し、その輝度を制御します。デバイスはデータを下流デバイスに通過させることもでき、デイジーチェーントポロジを可能にします。自動ライン・モード検出により、システムは自己設定を行い、チェーン内の最初と最後のデバイスを識別します。

10. 技術トレンドと背景

EL3534-RGBISE0391L-AMは、自動車照明におけるより高度な統合と知能化へのトレンドを体現しています。単純なオン／オフ照明からダイナミックでパーソナライズされたアンビエント照明への移行には、デジタル制御可能で一貫性があり信頼性の高いコンポーネントが必要です。ISELEDのようなプロトコルは、堅牢な通信を確保するために自動車環境向けに特別に開発されています。将来の開発には、同じパッケージ内に適応輝度制御用の光センサを組み込むなど、さらなる統合レベルの向上や、より高度な色空間のサポートが含まれる可能性があります。焦点は、自動車グレードの信頼性（AEC-Q）を満たし、システムの複雑さを軽減し、車両内装の新たなデザインの可能性を可能にすることにあります。