内蔵ドライバ搭載SMD RGB LED - 3.2x2.8x1.9mm - 5V - 88mW - 赤/緑/青 - 日本語データシート

1. 製品概要

本資料は、自動プリント基板実装向けに設計された小型表面実装LED部品の仕様を詳細に説明します。本デバイスは、3つの個別LEDチップ（赤、緑、青）と8ビットドライバ集積回路を単一パッケージ内に統合しています。この統合により、各色チャネルを精密かつ独立して制御でき、動的な色混合と高解像度の輝度調整を必要とする用途に適しています。部品は業界標準の8mmテープに巻かれ、7インチリールで供給され、大量の自動実装を容易にします。

1.1 特長

• RoHS環境指令に準拠。
• 高輝度を実現するため、高効率AlInGaP（赤）およびInGaN（緑、青）半導体材料を採用。
• 内蔵8ビットドライバICにより、3色チャネル（赤、緑、青）それぞれに対して256段階の輝度レベルを提供。
• 800kHz以上の高いデータスキャン周波数により、滑らかな色遷移とリフレッシュレートを確保。
• 標準的な自動実装機との互換性のため、8mmキャリアテープにパッケージング。
• 赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応し、鉛フリー実装に適しています。
• ロジックレベル入力互換により、マイクロコントローラやデジタルロジック回路との容易なインターフェースを実現。

1.2 用途

本デバイスは、スペース、自動実装、精密な色制御が重要な広範な電子機器向けに設計されています。主な用途分野は以下の通りです：

• バックライト：民生電子機器、オフィスオートメーション、家電製品におけるキーパッド、キーボード、装飾パネルの照明。
• 状態表示器：通信機器、ネットワーク機器、産業制御機器における多色状態表示および信号表示器。
• マイクロディスプレイ＆サイネージ：情報表示、シンボル照明、装飾照明向けの低解像度画素要素。

2. 技術パラメータ：詳細かつ客観的な解釈

2.1 絶対最大定格

これらの値は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 電力損失（P_D）：周囲温度（T
• IC電源電圧（V_DD）：+4.2V ～ +5.5V。内蔵ドライバ回路は、確実な動作のためにこの範囲内の安定化電源を必要とします。この範囲外の電圧は誤動作や損傷を引き起こす可能性があります。
• 総順方向電流（I_F）：16 mA DC。これは、3つのLEDチャネルすべてに同時に供給できる電流の最大合計値です。
• 動作温度（T_op）：-20°C ～ +85°C。デバイスはこの周囲温度範囲内で動作することが保証されています。
• 保管温度（T_stg）：-30°C ～ +85°C。
• はんだ付け温度：260°Cで10秒間耐え、一般的な鉛フリーリフロープロファイルに適合。

重要な設計上の注意：内蔵ICは動作中に熱を発生します。長期信頼性のためにLEDのはんだパッド温度を85°C未満に維持するには、十分に設計されたPCB熱管理システム（例：十分な銅面、サーマルビア）が不可欠です。

2.2 電気光学特性

Measured at an ambient temperature (T_a）25°C、V_DD=5V、全色チャネルを最大輝度（データ = 8'b11111111）に設定した状態で測定。

• 光度（I_V）：
  • 赤（AlInGaP）：71.0 - 180.0 mcd（ミリカンデラ）
  • 緑（InGaN）：180.0 - 355.0 mcd
  • 青（InGaN）：35.5 - 71.0 mcd
  特定ユニットの具体的な光度は、そのビンコードによって決定されます（セクション4参照）。
• 指向角（2θ_1/2）：120度。これは光度がピーク軸値の半分に低下する全角であり、面照明に適した広く拡散した発光パターンを示します。
• 主波長（λ_d）：
  • 赤：620.0 - 628.0 nm
  • 緑：522.0 - 530.0 nm
  • 青：464.0 - 472.0 nm
  このパラメータは光の知覚色を定義し、ビニングの対象でもあります。
• IC出力電流（I_F、チャネルあたり）：V_DD=5Vで駆動時、通常各色チャネルあたり5 mA。これは各LEDに対して内部ドライバによって設定される定電流です。
• IC静止電流（I_DD）：すべてのLEDデータが'0'（オフ状態）に設定されている場合、通常0.8 mA。これはLEDを積極的に点灯していないときにドライバIC自体が消費する電力です。

2.3 デジタルインターフェースとタイミング

本デバイスは、24ビットデータ（赤、緑、青の各チャネルに8ビットずつ）を受信するために、シングルワイヤのシリアルデータプロトコルを使用します。

• ロジックレベル：
  • ハイレベル入力電圧（V_IH）： ≥ 3.0V
  • ローレベル入力電圧（V_IL）： ≤ 0.3 * V_DD
• データタイミング（T_H+ T_L= 1.2 µs ± 300ns）：
  • ビット '0'：ハイ時間（T_0H） = 300ns ±150ns、ロウ時間（T_0L） = 900ns ±150ns。
  • ビット '1'：ハイ時間（T_1H） = 900ns ±150ns、ロウ時間（T_1L） = 300ns ±150ns。
• ラッチ時間（LAT）：データライン上の250 µsを超えるローパルスは、データフレームの終了を通知します。ICは受信した24ビットデータをラッチ（保存）し、それに応じてLED出力を更新します。このラッチ期間中はデータ送信を行わないでください。

データフロー：データはDINピンを通じてシリアルにシフトインされます。24ビットを受信した後、ラッチコマンドにより内部レジスタが更新されます。データはその後DOUTピンを通じて出力され、単一のマイクロコントローラピンから複数のデバイスをデイジーチェーン接続することが可能になります。

3. ビニングシステムの説明

生産における色と輝度の一貫性を確保するため、デバイスは性能ビンに分類されます。光度と主波長という2つの主要パラメータがビニングされます。

3.1 光度ビニング

各色チャネルは個別にビニングされ、各ビン内の許容差は±15%です。

• 赤：ビン Q1 (71.0-90.0 mcd)、Q2 (90.0-112.0 mcd)、R1 (112.0-140.0 mcd)、R2 (140.0-180.0 mcd)。
• 緑：ビン S1 (180.0-224.0 mcd)、S2 (224.0-280.0 mcd)、T1 (280.0-355.0 mcd)。
• 青：ビン N2 (35.5-45.0 mcd)、P1 (45.0-56.0 mcd)、P2 (56.0-71.0 mcd)。

3.2 主波長（色相）ビニング

このビニングは精密な色度点を確保します。各ビン内の許容差は±1 nmです。

• 赤：ビン U (620.0-624.0 nm)、ビン V (624.0-628.0 nm)。
• 緑：ビン P (522.0-526.0 nm)、ビン Q (526.0-530.0 nm)。
• 青：ビン C (464.0-468.0 nm)、ビン D (468.0-472.0 nm)。

設計への影響：複数のユニット間で均一な色を必要とする用途では、厳密なビンコードを指定するか、同じ生産ロットから購入することを推奨します。

4. 機械的仕様とパッケージ情報

4.1 デバイス寸法とピン配置

本コンポーネントはコンパクトなフットプリントを有します。主要寸法は、本体サイズが約3.2mm x 2.8mm、高さ1.9mmです。特に指定がない限り、公差は通常±0.15mmです。

ピン構成：

1. V_DD:内蔵ドライバICの電源入力（+4.2V ～ +5.5V）。
2. DIN：シリアルデータ入力。RGBチャネルの制御データはこのピンを通じてシフトインされます。
3. V_SS:グランド接続。
4. DOUT：シリアルデータ出力。複数デバイスのデイジーチェーン接続に使用され、内部遅延後にDINから受信したデータを出力します。

4.2 推奨PCBランドパターン

確実なはんだ付けと機械的安定性を確保するため、推奨はんだパッドレイアウトが提供されています。設計には通常、サーマルリリーフ接続と、リフロー時の良好なはんだ接合形成を容易にする十分なパッドサイズが含まれます。

5. 実装および取り扱いガイドライン

5.1 はんだ付けプロセス

本デバイスは、鉛フリーはんだを使用した赤外線（IR）リフローはんだ付けプロセスに対応しています。推奨される最大ピーク本体温度は260°Cで、10秒を超えてはなりません。湿気敏感部品（MSL）の標準リフロープロファイルに従う必要があります。

5.2 洗浄

実装後の洗浄が必要な場合は、組み立て済み基板を室温のエチルアルコールまたはイソプロピルアルコールに1分以内浸漬してください。指定外または強力な化学洗浄剤の使用は、LEDパッケージ材料を損傷する可能性があります。

5.3 静電気放電（ESD）対策

集積回路とLEDチップは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび実装中は適切なESD対策を実施する必要があります：

• 作業者は接地リストストラップまたは帯電防止手袋を着用してください。
• すべての作業台、工具、設備は適切に接地されている必要があります。
• 部品はESD保護包装で保管および輸送してください。

5.4 保管条件

• 密封防湿バッグ（MBB）：温度≤30°C、相対湿度（RH）≤90%で保管。乾燥剤を入れて保管した場合の有効期限はバッグ密封日から1年です。
• バッグ開封後：直ちに使用しない場合は、部品を温度30°C以下、湿度60%以下の環境で保管してください。開封後の長期保管では、リフロー前に標準IPC/JEDEC湿気感度レベル手順に従ったベーキングが必要になる場合があります。

6. 梱包と発注

6.1 テープ＆リール仕様

本デバイスは自動実装向けに供給されます：

• テープ幅： 8mm.
• リール直径：7インチ（178mm）。
• リールあたり数量：4000個。
• 最小発注数量（MOQ）：残数については500個。
• ポケットシール：部品ポケットはトップカバーテープでシールされています。
• 欠品：仕様上、連続する空ポケットは最大2つまで許容されます。
• 標準：梱包はANSI/EIA-481仕様に準拠しています。

7. アプリケーションノートと設計上の考慮事項

7.1 代表的なアプリケーション回路

典型的な実装では、マイクロコントローラの汎用I/O（GPIO）ピンをチェーン内の最初のLEDのDINに接続します。最初のLEDのDOUTは次のLEDのDINに接続し、以下同様に続きます。これにより、単一のGPIOで長いLEDストリングを制御できます。安定した、デカップリングされた5V電源をV_DDピンに供給する必要があり、各デバイスまたは小さなデバイス群の近くにローカルバイパスコンデンサ（例：100nF）を配置します。

7.2 熱管理

定格で強調されているように、熱設計は重要です。PCBは、グランド（V_SS）パッドに接続された銅面をヒートシンクとして使用する必要があります。デバイス下部のサーマルビアは、熱を内層または下層に伝達するのに役立ちます。高輝度または高デューティサイクル動作では、パッド温度が85°C未満に保たれるように監視してください。

7.3 データ信号の完全性

長いデイジーチェーンや電気的にノイズの多い環境では、以下を考慮してください：

• データラインは可能な限り短く保つ。
• データラインを大電流またはスイッチングトレースと平行に配線しない。
• マイクロコントローラの出力ピンの近くに配置した小さな直列抵抗（例：33-100 Ω）は、データライン上のリンギングを低減するのに役立ちます。
• マイクロコントローラがプロトコルで要求される正確な1.2µsビットタイミングを生成できることを確認する。

7.4 電源投入順序と突入電流

長いLEDチェーンに電源を投入する際、内部ドライバICの同時起動により、V_DDライン上で瞬間的な突入電流スパイクが発生する可能性があります。電源とPCBトレースは、大きな電圧降下なしにこれを処理できるようにサイズ設定する必要があります。大規模なアレイでは、スロースタート回路または異なるチェーンの段階的なイネーブルが必要になる場合があります。

8. よくある質問（技術パラメータに基づく）

8.1 3.3VマイクロコントローラでこのLEDを駆動できますか？

はい、ただし注意が必要です。ハイレベル入力電圧（V_IH）の要件は最低3.0Vです。3.3Vのロジックハイはこの仕様を満たします。ただし、電源（V_DD）が指定範囲の4.2Vから5.5V内にあることを確認する必要があります。LEDドライバIC自体は5Vを必要とするため、3.3Vから給電することはできません。

8.2 DOUTピンの目的は何ですか？

DOUTピンはデイジーチェーン接続を可能にします。ICは内部で受信したシリアルデータをバッファリングし、固定遅延後に出力します。これにより、各デバイスがデータストリームを次のデバイスに渡すため、マイクロコントローラからの単一データラインで無制限の数のLEDを直列に接続することが可能になります。

8.3 総消費電力をどのように計算しますか？

総電力はLED電力とIC静止電力の合計です。
LED電力（最大）：(V_DD* I_{F_Red}) + (V_DD* I_{F_Green}) + (V_DD* I_{F_Blue}) ≈ 5V * (5mA+5mA+5mA) = 75mW。
IC静止電力： V_DD* I_DD≈ 5V * 0.8mA = 4mW。
概算総電力（全点灯時）：79mW。これは最大損失電力88mWを下回ります。これは全輝度時であることに注意してください。低い輝度設定では消費電力は少なくなります。

8.4 ラッチ時間が最低250µs必要なのはなぜですか？

ラッチ時間（LAT）はリセット期間です。250µsを超えるローパルスは、現在の24ビットデータフレームが完了したことをICに通知し、出力レジスタを更新するように指示します。このメカニズムにより、コントローラとLEDチェーン間の確実な同期が確保され、破損したデータが表示されるのを防ぎます。