Почему трехкомпонентные светодиоды в светодиодах RGB настолько несбалансированы?

Недавно я задавал несколько RGB-светодиодов для проекта, когда заметил, что оценки милликанделы для трех цветов редко бывают близки к одному и тому же числу. (т. е. 710 мкд красный, 1250 мкд зеленый, 240 мкд синий).

Это как-то отменяет или означает, что светодиод всегда будет выглядеть желтоватым?

Кроме того, почему производители делают такие несбалансированные светодиоды? Разве не имеет смысла соединять 3 светодиода примерно одинаковой яркости?

Пример: CLY6D-FKC-CK1N1D1BB7D3D3 производства Cree

Звучит правильно. Чтобы получить белый цвет (6500K) с использованием люминофоров NTSC (цветное телевидение), относительные интенсивности составляют G = 0,59, R = 0,3, B = 0,11 - большая часть энергии находится в зеленом, наименьшем в синем. (немного по-разному округленные числа в Википедии ) При одинаковой интенсивности синий будет казаться самым ярким. Фактические цифры здесь будут отличаться (светодиоды, а не люминофоры), но относительные интенсивности на самом деле более похожи, чем я ожидал.

Интересный комментарий Спехро объясняет почему. Candela - это определение силы света, взвешенное таким образом, что 100 мкд красного, зеленого или синего света воспринимаются как одинаково яркие.

Теперь, когда я понимаю процесс преобразования цветового пространства - из этого не следует, что смешивание равных воспринимаемых интенсивностей R, G, B приведет к тому, что мы видим белым!

Действительно, как это может? Наши глаза наиболее чувствительны к зеленому. Таким образом, фактическая интенсивность зеленого света уменьшается в определении Candela, чтобы дать ту же воспринимаемую интенсивность, что и красный, синий (Nitpick: я считаю, что другие интенсивности вместо этого увеличиваются). Затем, чтобы смешать три и сделать белый, нам нужно увеличить воспринимаемую интенсивность зеленого света, чтобы восстановить правильную интенсивность в смешанном свете. (Вот почему измеренная интенсивность должна быть наибольшей на длине волны, где наши глаза наиболее чувствительны. В противном случае это не имеет смысла!)

Другими словами, 100 мкд каждый из красного, зеленого и синего содержит гораздо меньше фактической энергии в зеленом канале, тогда как истинный белый свет будет содержать примерно равную энергию в каждом канале - отсюда и определение «белого шума» в электронике.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Интересная статья помещает квантовую эффективность красных и синих светодиодов в область 70-80%, намного выше, чем у (до 2008 года) зеленых светодиодов (в конце концов, это коммерческий шаг!). Это делает вероятным, что, какой бы ни была причина низкой интенсивности синих светодиодов, их трудно создать.

Таким образом, относительная интенсивность трех светодиодов, о которых идет речь, является попыткой изготовителя отменить это взвешивание и согласовать светодиоды так, чтобы генерируемый свет был приблизительно белым при номинальном токе.

Иллюстрация (источник изображения) На мой взгляд, по крайней мере, на приведенной выше иллюстрации G является самым ярким основным, с R секундами и B самыми темными, но при смешивании они дают довольно хороший белый цвет.

Я не утверждаю, что другие ответы неверны, но они упускают два важных момента. Один из них я считаю наиболее актуальным.

RGB-светодиоды не предназначены для получения белого света. Они предназначены для достижения определенной гаммы Википедии по гамме , то есть цветового пространства, которое может отображаться светодиодом. И они делают. Если три канала работают с 8-битным разрешением, вероятно, только менее 1% всех возможных настроек приведет к легкой смеси в локусе Планка. Википедия на планковом локусе , где можно найти белый свет. Таким образом, можно догадаться, белый свет не является основной целью для RGB LED.

Гамма - это результат анализа варианта использования, который выполняет производитель. В большинстве случаев использование требует высокой мощности сигнала для цветов, таких как красный, зеленый и желтый, но только ограниченную мощность при создании белого света.

Даже если пример использования покрывает вездесущие светодиодные ленты RGB, нет необходимости и невозможно ударить по планковскому локусу, когда все светодиоды работают на 100%. Человеческий глаз переносит многие эллипсы Макадама вдали от локуса Планки, когда у него нет хорошего источника света для сравнения, и даже больше, когда владелец глаза получил светодиоды по выгодной цене.

Как я писал в своем комментарии, размер кристалла трех цветов обычно одинаков, что приводит к почти одинаковой номинальной электрической и тепловой мощности для всех трех чипов. Это и ограниченная пропускная способность текущего доступного эпитаксиального процесса, наконец, мешают производителям «угодить всем». Следовательно, крайне маловероятно получить RGB-устройство, которое поражает локус Планка при 100% -ном движении. Вдобавок ко всему, даже если бы существовал RGB-чип с таким свойством, он не смог бы дать тот же результат при температуре окружающей среды всего на 20 ° выше.

Есть еще один факт, который следует учитывать, если для всех светодиодов требуется белый свет при 100% -ном токе. Каждый цветной светодиод создает узкий спектр вокруг своей так называемой доминирующей длины волны . Чтобы имитировать белый спектр вместе, они должны либо иметь смежные спектральные выступы, либо производить больше света, если их доминирующая длина волны далека от соседних светодиодов. Для RGB зеленый фактически находится в длинном промежутке между R и B. Таким образом, выходная мощность должна быть увеличена, чтобы генерировать тот же самый tristimulus как дневной свет. Это означает, что зеленый светодиод несет основную нагрузку, обеспечивая поток света, который выглядит белым. Глаз благодаря своим метамерным свойствам довольно снисходительно относится к фактической «форме» спектра.$λ_{dom}$

Возмутительно ужасная цветопередача сгенерированного RGB белого цвета - это еще одна история .

Светодиоды разных цветов изготавливаются из совершенно разных материалов, процессов и конструкций. Нет гарантии, что они получатся одинаковой яркости. Имеет смысл размещать там более эффективные светодиоды, когда они доступны, а не ухудшать более эффективные, чтобы соответствовать наименее эффективному цвету. Конечно, им придется работать с разными токами (или рабочими циклами), чтобы получить баланс белого, но это не имеет большого значения.

Если вы уделите пристальное внимание спецификациям, вы заметите, что характеристики mcd даны с приблизительно равной мощностью (30 мВт), приложенной к каждому светодиоду. Предполагая, что наш глаз увидит «белый», когда три цвета имеют одинаковую яркость, одним из способов достижения этого будет уменьшение яркости красного и зеленого светодиодов и увеличение яркости синего светодиода. Предполагая, что яркость пропорциональна току, я бы уменьшил ток зеленого светодиода до 5 мА, красного светодиода до 8,8 мА, а синий увеличил бы до 26 мА. Это заставит каждый светодиод обеспечивать примерно 625 мкд. Конечно, это предполагает, что синий светодиод может выдержать 26 мА, в противном случае токи должны были бы быть пропорционально уменьшены на основе максимального тока, который может выдержать синий светодиод.

Ответ на ваш главный вопрос, это просто производственные и ценовые ограничения. На ваш второй вопрос ... нет, он не должен выглядеть желтоватым, он просто зависит от точности, с которой вы балансируете токи на светодиоды (и яркость фона). На третий вопрос ответ аналогичен первому случаю, поскольку оптимизация производственного процесса требует одинакового размера матрицы, процесса осаждения и т. Д.