Perché i LED a tre componenti in un LED RGB sono così sbilanciati?

Di recente stavo specificando alcuni LED RGB per un progetto, quando ho notato che le valutazioni millicandela sui tre colori sono raramente vicine allo stesso numero. (ovvero 710 mcd rosso, 1250 mcd verde, 240 mcd blu).

Questo si annulla in qualche modo o significa che il LED apparirà sempre giallastro?

Inoltre, perché i produttori producono LED così sbilanciati? Non avrebbe più senso abbinare 3 LED approssimativamente della stessa luminosità?

Esempio: CLY6D-FKC-CK1N1D1BB7D3D3 realizzato da Cree

Sembra giusto. Per ottenere il bianco (6500 K) usando i fosfori NTSC (TV a colori), le intensità relative sono G = 0,59, R = 0,3, B = 0,11 - la maggior parte dell'energia è nel verde, almeno nel blu. (numeri leggermente arrotondati in modo diverso in Wikipedia ) A uguale intensità, il blu sembrerebbe più luminoso. I numeri effettivi differiranno qui (LED non fosfori) ma le intensità relative sono in realtà più simili di quanto mi aspettassi.

L'interessante commento di Spehro spiega in qualche modo perché. La Candela è una definizione di intensità luminosa che è ponderata in modo tale che 100mcd di luce rossa, verde o blu siano percepiti come ugualmente luminosi.

Ora, quando comprendo il processo di conversione dello spazio colore, non ne consegue che la miscelazione di intensità percepite uguali di R, G, B si tradurrà in ciò che vediamo come bianco!

Davvero come può? I nostri occhi sono più sensibili al verde. Quindi l'intensità effettiva della luce verde è ridotta nella definizione di Candela per dare la stessa intensità percepita di rosso, blu (Nitpick: credo invece che le altre intensità siano aumentate). Quindi, per mescolare i tre e rendere bianco, dobbiamo aumentare l'intensità percepita della luce verde per ripristinare l'intensità corretta nella luce mista. (Ecco perché l'intensità misurata deve essere massima alla lunghezza d'onda in cui i nostri occhi sono più sensibili. Altrimenti non avrebbe senso!)

In altre parole, 100 mcd ciascuno di rosso, verde e blu contengono molta meno energia effettiva sul canale verde, mentre la vera luce bianca conterrebbe approssimativamente la stessa energia in ciascun canale, da cui la definizione di "rumore bianco" nell'elettronica.

EDIT: un articolo interessante colloca le efficienze quantistiche dei LED rossi e blu nella regione del 70-80%, ben al di sopra di quella dei LED verdi (precedenti al 2008) (dopo tutto è un passo di vendita!). Ciò rende probabile che, qualunque sia la ragione della bassa intensità dei LED blu, non è che siano difficili da realizzare.

Quindi l'intensità relativa dei tre LED nella domanda è il tentativo del produttore di annullare questa ponderazione e abbinare i LED in modo che la luce generata sia approssimativamente bianca alla corrente nominale.

Illustrazione (fonte di immagine) Almeno per i miei occhi, nell'illustrazione sopra, G è di gran lunga il primario più luminoso, con R secondo e B più scuro, ma se miscelati producono un bianco piuttosto buono.

Non pretendo che le altre risposte siano sbagliate, ma mancano due punti importanti. Uno di quelli che considero il più rilevante.

I LED RGB non intendono produrre luce bianca. Sono pensati per raggiungere una determinata gamma Wikipedia sulla gamma , ovvero lo spazio colore che può essere visualizzato dal LED. E lo fanno. Se i tre canali sono pilotati con una risoluzione di 8 bit, probabilmente solo meno dell'1% di tutte le impostazioni possibili produrrà una leggera miscela sul locus Planckian. Wikipedia sul locus planckian , dove si trova la luce bianca. Quindi si può immaginare, la luce bianca non è l'obiettivo principale di un LED RGB.

La gamma è il risultato dell'analisi dei casi d'uso eseguita da un produttore. Nella maggior parte dei casi, il caso d'uso richiede un output elevato per i colori dei segnali come rosso, verde e giallo, ma solo una potenza limitata quando si produce luce bianca.

Anche se il caso d'uso copre le strisce LED RGB onnipresenti, non è né necessario né possibile colpire il locus Planckian quando si guida tutto il LED al 100%. L'occhio umano tollera molte ellissi di MacAdam dal locus Planckian quando non ha una buona fonte di luce da confrontare e ancora di più quando il proprietario dell'occhio ha ottenuto i LED a un prezzo speciale.

Come ho scritto nel mio commento, la dimensione del dado dei tre colori è generalmente uguale, il che porta a una potenza elettrica e termica quasi uguale per tutti e tre i chip. Questo e la limitata larghezza di banda dell'attuale processo epitassiale disponibile finalmente impediscono ai produttori di "accontentare tutti". Quindi è estremamente improbabile ottenere un dispositivo RGB che colpisce il locus Planckian quando guidato al 100%. Inoltre, anche se esistesse un chip RGB con quella proprietà, non riuscirebbe a produrre lo stesso risultato a una temperatura ambiente di soli 20 ° in più.

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La resa dei colori esageratamente abissale del bianco generato da RGB è un'altra storia .

I LED di diversi colori sono realizzati con materiali, processi e design piuttosto diversi. Non c'è garanzia che si rivelino avere la stessa luminosità. Ha più senso inserire i LED più efficienti quando sono disponibili piuttosto che degradare quelli più efficienti per abbinare il colore meno efficiente. Sicuramente dovranno correre a diverse correnti (o cicli di lavoro) per ottenere un bilanciamento del bianco, ma non è un grosso problema.

Se presti molta attenzione alle specifiche, noterai che i valori nominali dell'affissione a cristalli liquidi sono dati con approssimativamente la stessa potenza (30mw) applicata a ciascun LED. supponendo che il nostro occhio vedrà "bianco" quando i tre colori avranno la stessa luminosità, un modo per raggiungere questo obiettivo sarebbe ridurre la luminosità dei LED rosso e verde e aumentare la luminosità del LED blu. Supponendo che la luminosità sia proporzionale alla corrente, ridurrei la corrente del LED verde a 5ma, il LED rosso a 8,8 ma il blu sarebbe aumentato a 26ma. Ciò renderebbe ogni LED a fornire circa 625 mcd. Ovviamente, ciò presuppone che il LED blu sia in grado di gestire 26 mA, altrimenti le correnti dovrebbero essere ridotte proporzionalmente in base alla corrente massima che il LED blu è in grado di gestire.

La risposta alla tua domanda principale è semplicemente la produzione e i vincoli di prezzo. Per la tua seconda domanda ... no, non deve apparire giallastro, dipende solo dalla precisione con cui bilanci le correnti ai LED (e la luminosità dello sfondo). Per la terza domanda, la risposta è simile al primo caso, l'ottimizzazione del processo di produzione determina la stessa dimensione degli stampi, il processo di deposizione, ecc.