¿Por qué los LED de tres componentes en un LED RGB están tan desequilibrados?

Recientemente estaba especificando algunos LED RGB para un proyecto, cuando noté que las clasificaciones de milicandelas en los tres colores rara vez se acercan al mismo número. (es decir, 710 mcd rojo, 1250 mcd verde, 240 mcd azul).

¿Esto se cancela de alguna manera, o significa que el LED siempre se verá amarillento?

Además, ¿por qué los fabricantes fabrican LED tan desequilibrados? ¿No tendría más sentido emparejar 3 LED de aproximadamente el mismo brillo?

Ejemplo: CLY6D-FKC-CK1N1D1BB7D3D3 hecho por Cree

Suena bien. Para obtener blanco (6500K) utilizando fósforos NTSC (TV en color), las intensidades relativas son G = 0.59, R = 0.3, B = 0.11: la mayor parte de la energía está en el verde, menos en el azul. (números ligeramente redondeados en Wikipedia ) A igual intensidad, el azul parecería más brillante. Los números reales diferirán aquí (LED no fósforos) pero las intensidades relativas son en realidad más similares de lo que esperaba.

El interesante comentario de Spehro explica de alguna manera por qué. La Candela es una definición de intensidad luminosa que se pondera de tal manera que 100 mcd de luz roja, verde o azul se perciben como igualmente brillantes.

Ahora, como entiendo el proceso de conversión del espacio de color, no se deduce de eso, que mezclar intensidades percibidas iguales de R, G, B dará como resultado lo que vemos como blanco.

De hecho, ¿cómo puede? Nuestros ojos son más sensibles al verde. Entonces, la intensidad real de la luz verde se reduce en la definición de Candela para dar la misma intensidad percibida que el rojo, el azul (Nitpick: creo que las otras intensidades aumentan en su lugar). Luego, para mezclar los tres y hacer blanco, necesitamos aumentar la intensidad percibida de la luz verde para restaurar la intensidad correcta en la luz mixta. (Es por eso que la intensidad medida debe ser mayor en la longitud de onda donde nuestros ojos son más sensibles. ¡De lo contrario, no tendría sentido!)

En otras palabras, 100 mcd de rojo, verde y azul contienen mucha menos energía real en el canal verde, mientras que la luz blanca verdadera contendría aproximadamente la misma energía en cada canal, de ahí la definición de "ruido blanco" en electrónica.

EDITAR: un artículo interesante coloca las eficiencias cuánticas de los LED rojos y azules en la región del 70-80%, muy por encima de la de los LED verdes (anteriores a 2008) (¡después de todo, es un argumento de venta!). Esto hace que sea probable que, sea cual sea el motivo de la baja intensidad de los LED azules, no sea que sean difíciles de fabricar.

Entonces, las intensidades relativas de los tres LED en la pregunta es el intento del fabricante de deshacer esta ponderación y unir los LED para que la luz generada sea aproximadamente blanca a la corriente nominal.

Ilustración (fuente de imagen) Al menos para mis ojos, en la ilustración de arriba, G es, con mucho, el primario más brillante, con R segundo y B más oscuro, pero cuando se mezclan, producen un blanco bastante bueno.

No pretendo que las otras respuestas sean incorrectas, pero pierden dos puntos importantes. Uno de ellos que considero el más relevante.

Los LED RGB no están destinados a producir luz blanca. Están destinados a alcanzar una determinada gama Wikipedia en la gama , es decir, el espacio de color que puede mostrar el LED. Y ellos lo hacen. Si los tres canales funcionan con una resolución de 8 bits, probablemente solo menos del 1% de todas las configuraciones posibles producirán una mezcla ligera en el locus Planckian. Wikipedia sobre el locus planckiano , donde se puede encontrar luz blanca. Así que uno puede adivinar, la luz blanca no es el objetivo principal para un LED RGB.

La gama es el resultado del análisis de casos de uso que realiza un fabricante. En la mayoría de los casos, el caso de uso exige un alto rendimiento para colores de señal como rojo, verde y amarillo, pero solo una potencia limitada cuando se produce luz blanca.

Incluso si el caso de uso cubre las tiras de LED RGB omnipresentes, no es necesario ni posible golpear el locus de Planckian cuando se manejan todos los LED al 100%. El ojo humano tolera muchas elipses de MacAdam lejos del locus de Planckian cuando no tiene una buena fuente de luz para comparar y aún más cuando el propietario del ojo consiguió los LED a un precio de ganga.

Como escribí en mi comentario, el tamaño del troquel de los tres colores suele ser igual, lo que conduce a una clasificación de potencia eléctrica y térmica casi igual para los tres chips. Esto y el ancho de banda limitado del proceso epitaxial disponible actual finalmente impide que los fabricantes "complazcan a todos". Por lo tanto, es extremadamente improbable obtener un dispositivo RGB que golpee el locus de Planckian cuando se conduce al 100%. Además de eso, incluso si hubiera un chip RGB con esa propiedad, no produciría el mismo resultado a una temperatura ambiente solo 20 ° más alta.

$λ_{dom}$

La representación de color escandalosamente abismal del blanco generado por RGB es otra historia .

Los LED de diferentes colores están hechos con materiales y procesos y diseños bastante diferentes. No hay garantía de que resulten tener el mismo brillo. Tiene más sentido colocar LED más eficientes cuando estén disponibles en lugar de degradar los más eficientes para que coincidan con el color menos eficiente. Seguro que tendrán que correr a diferentes corrientes (o ciclos de trabajo) para obtener un balance de blancos, pero eso no es gran cosa.

Si presta mucha atención a las especificaciones, notará que las clasificaciones mcd se dan con una potencia aproximadamente igual (30 mw) aplicada a cada LED. Suponiendo que nuestro ojo verá "blanco" cuando los tres colores tengan la misma luminosidad, una forma de lograrlo sería reducir el brillo de los LED rojo y verde y aumentar el brillo del LED azul. Suponiendo que el brillo es proporcional a la corriente, reduciría la corriente del LED verde a 5 ma, el LED rojo a 8.8 ma, y ​​el azul aumentaría a 26 ma. Esto haría que cada LED proporcione aproximadamente 625 mcd. Por supuesto, esto supone que el LED azul puede manejar 26 ma, de lo contrario, las corrientes tendrían que reducirse proporcionalmente en función de la corriente máxima que el LED azul puede manejar.

La respuesta a su pregunta principal es simplemente las limitaciones de fabricación y precio. Para su segunda pregunta ... no, no tiene que verse amarillenta, solo depende de la precisión con la que equilibre las corrientes hacia los LED (y el brillo del fondo). Para la tercera pregunta, la respuesta es similar al primer caso, la optimización del proceso de fabricación dicta el mismo tamaño de matriz, proceso de deposición, etc.