Core Technology · コア技術

データを電力線に変調し、
LED の一粒ずつに自分の名前を聞き取らせる

電力線搬送(Power-Line Carrier)ピクセル制御技術は、「従来のライトストリングには電線が 2 本しかない」という物理的制約に対して、PowerMOS が示した完全な答えです。

The Problem

なぜ 2 線でなければならないのか

主流のシフトレジスタ方式(WS2811 シリーズなど)は、信号・VCC・GND の最低 3 線の入出力を必要とし、DMX512 はさらに 5 端子を要します。しかし従来のクリスマス装飾ライトの電球には足が 2 本しかありません——ストリング構造・金型・生産習慣を変えずにフルピクセル制御を実現するには、信号を電力線に載せることが唯一の選択肢でした。

難題はただ一つ。いかに最短時間で、各 LED の実装位置に対応するアドレスコードを効率よく付与し、識別するか。これが製品を自動生産へ導入できるかを左右し——この分野の真の参入障壁でもあります。

方式必要な線数意味
初期のディスプレイ駆動5 線(clock/data/latch+電源)同一 PCB 上の配線にのみ適する
シフトレジスタ 3 線方式3 線(signal+電源)テープライト・穴あけライトの主流
DMX5125 端子ステージ・プロ工事向け
電力線搬送2 線従来のクリスマスライト構造と互換

How It Works

電力と信号は、いかに一対の線を共用するか

01 · 変調 Modulation

持ち上げられたロジックレベル

信号と電源が端子を共用するため、0V/5V でロジックを区別できません。搬送方式では、チップのリセット電圧より常に高い低レベルを設定し、パルス幅(PWM)で「0」と「1」をエンコード。LED 内部の復調回路がデータを復元します。

02 · コード判定 Decoding

立ち下がりエッジ起点のコード定義

長い電線の内部抵抗と寄生インダクタンスは波形を歪ませます。PowerMOS は信号の立ち下がりエッジを起点にコード型を判定し、幅 1µs 未満の狭いパルスはノイズとして無視——多線を撚り合わせたネットライトやカーテンライトでも安定して読み取れます。

03 · 保護 Protection

サージ保護回路

5V CMOS プロセスのロジックゲートは電源網のサージに弱いものです。チップは重要なヒューズ領域に耐干渉保護を内蔵し、コントローラー側のサージ吸収設計と併せて、AC110/220V の高圧用途でもアドレスずれ・色欠け・死灯を起こさせません。

動作パラメーター 現在の主流動作周波数は約 330K(T0L 3µs)と 200K(T0L 5µs)です。画面更新率(FPS)は 1 チャンネルあたりの LED 数に依存します——たとえば 3µs の速度で 1 ストリング 200 粒を駆動すると 16 FPS に達します。より大規模なネットライトやライトアップ工事は、マルチチャンネル出力でリニアに拡張します。
SMD ピクセル制御 LED とドライバー IC のクローズアップ

Signature · 2 層アドレス構造

アドレスコード:出荷時に 1 層、ラインで 1 層を書き込む

PowerMOS 独自の 2 層アドレス設計は、同一のドライバーチップ上に 2 種類のヒューズを統合します。

  • 金属ヒューズ(metal fuse)——ウェハーのプローブ検査前にレーザートリミングで 18 bits の出荷アドレス(256K 組の独立アドレス)を確定し、ロット番号で管理して重複を防ぎます。
  • ポリヒューズ(poly fuse)——LED をランダムに組み立ててストリングにした後、書き込み設備がライン上で 2 回目の書き込みを行い、アドレスコードと LED の実装位置を完全に一致させます。チェックサムで再書き込みとずれを防止します。

結果として——すべての LED ストリングのアドレスが統一され、互換・修理が可能に。不良ストリングは、カーテンライトや 3D 立体ライトなどの複数ストリング構成の中でも即座に交換でき、特定のコントローラーに縛られません。書き込み工程を LED ストリング自動生産機に組み込むことで、生産速度は毎時 2,400 粒に達し、クリスマスライトはフルピクセル制御の量産時代へと本格的に突入しました。

Evolution

5 年で 5 世代:搬送技術の進化の道のり

2015 – 2016

アーキテクチャの確立

PWM 変調による電力伝送と、LED 側での復調という基本アーキテクチャを確立。第 1 世代は 20 組のトリミング配列でアドレスを組み合わせ、並列(P9860)・直列(P9861)・高圧商用電源(P9862)の 3 型番を投入し、量産検証を完了しました。

2017

レーザートリミング+2 層アドレス

レーザートリミング金属ヒューズを導入して信頼性の課題を解決し、金属ヒューズ+ポリヒューズの同一チップ統合を業界で初めて実現。「ランダムに組み立て、後から書き込む」を可能にしました。P9871 は今なお銅線ライト 2D/3D 用途の主力です。

2018

自動書き込みによる量産

チェックサム機構でアドレスの再書き込みとずれを排除。書き込み設備と LED ストリング自動生産機を統合し、毎時 2,400 粒のライン書き込みを実現しました。P9864 シリーズは低圧市場で累計出荷 50KK を突破し、2 年間の市場実績で大口顧客からのクレームゼロを達成しています。

2019

高圧・耐干渉世代

ヒューズ領域のサージ保護、立ち下がりエッジのコード判定、狭パルスのノイズ除去の 3 本柱により、1 チャンネルの接続数が 256 粒を突破し、アドレス深度を 9 bits(512 コード)へ拡張。P9866 が高圧・低圧共通の新世代主力となり、同時に P9867/P9868 の 2 セクションアドレス固定コードシリーズを投入して大衆市場へ切り込みました。

2020 →

より速い書き込み、より高いフレームレート

書き込みの高速化(9 bits を一括焼き込み、生産能力は毎時 4,000 粒へ前進)、エッジ間隔エンコードで伝送効率を 30% 向上、1 チャンネル 350 灯で 20 FPS——さらに複数のウェハー工場での MPW 検証により、究極のコストと安定性を追求しています。

Control Ecosystem

コントローラーからスマホアプリまでの完全なエコシステム

チップは出発点にすぎません。ピクセル制御ライトストリングを真に使いやすくするには、コントローラー、上位機ソフトウェア、モバイルアプリという完全な組み合わせが必要です。

専用コントローラー

すぐ使える小売向けソリューション

DC 5V/12V/24V と AC110/220V の全シリーズ制御基板。リニア電源とスイッチング電源を柔軟に組み合わせ、点灯パターンプログラムを内蔵。ボタンまたはワイヤレスリモコンで切り替え、全価格帯の小売製品ニーズをカバーします。

汎用コントローラー + コンバーター

プロ工事エコシステムへの接続

変換コントローラーが、市販の汎用上位機ソフトで編集した映像信号(SPI)を搬送プロトコルに変換。マルチポート分散制御基板で数千粒まで拡張でき、図形・映像ファイルをワンクリックで合成し、都市ライトアップやライトショー市場に直結します。

アプリ

編集権をユーザーの手に

Wi-Fi と Bluetooth Mesh の双方向制御に対応:ストリング規模のカスタム設定、画像からの色抽出、音楽連動、マルチノード同期ネットワーク。ユーザーは購入後、自分で点灯パターンを編集できます——これがピクセル制御ライトと従来のクリスマスライトの最大の分かれ目です。

あなたの用途に、どの世代のソリューションが合うか知りたいですか?

LED 数、電圧、屋内外の環境、制御ニーズをお知らせいただければ、チップとコントローラーの選定をお手伝いします。

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