RGB LED의 3 가지 구성 요소 LED가 왜 이렇게 불균형입니까?


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나는 최근에 3 가지 색상의 밀리 칸델라 등급이 거의 같은 숫자에 가깝지 않다는 것을 알았을 때 프로젝트에 일부 RGB LED를 지정했습니다. (즉, 710mcd 레드, 1250mcd 그린, 240mcd 블루).

이것이 어떻게 든 취소됩니까, 아니면 LED가 항상 황색을 띠는 것을 의미합니까?

또한 제조업체가 왜 불균형 LED를 만드는가? 대략 같은 밝기의 3 개의 LED를 페어링하는 것이 더 합리적이지 않습니까?

예 : Cree에서 만든 CLY6D-FKC-CK1N1D1BB7D3D3


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맞습니다. NTSC (컬러 TV) 형광체를 사용하여 흰색 (6500K)을 얻으려면 상대 강도는 G = 0.58, R = 0.31, B = 0.11입니다. 대부분의 에너지는 녹색, 최소는 파란색입니다. 동일한 강도로 파란색이 가장 밝게 나타납니다. 실제 숫자는 (LED가되지 형광체)하지만 상대 강도가 .. 실제로 내가 기대했던 것보다 더 비슷 여기 다릅니다
— 브라이언 Drummond는

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@BrianDrummond mcd의 밝기는 이미 사람의 눈 광도 함수 가중치가 아니므로 100mcd는 색상에 관계없이 비슷한 밝기로 보입니까?
— Spehro Pefhany

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@Spehro ... 업데이트에 대한 의견이 너무 길어 답변으로 바뀌 었습니다
— Brian Drummond

예, 흥미 롭습니다. 감사. 나는 이것에 대해 생각할 것입니다. 그것은 오래되었습니다.. 태양 복사의 스펙트럼 (거의 흑체)은 '백색'이 아닙니다-그것은 녹색-노랑에서 피크이지만 우리는 그것을 백색으로 인식합니다.
— Spehro Pefhany

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태양 스펙트럼 : en.wikipedia.org/wiki/Sun#/media/… : 가시 범위에서 약 20 % 차이가납니다. 여기서 중요하지 않을 정도로 평평합니다.
— 브라이언 드럼 몬드

답변:


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맞습니다. NTSC (컬러 TV) 형광체를 사용하여 흰색 (6500K)을 얻으려면 상대 강도는 G = 0.59, R = 0.3, B = 0.11입니다. 대부분의 에너지는 녹색, 최소는 파란색입니다. ( Wikipedia 에서 약간 다른 반올림 된 숫자 ) 같은 강도에서 파란색은 가장 밝게 나타납니다. 실제 수치는 여기에서 다르지만 (형광체가 아닌 LED) 상대 강도는 실제로 예상보다 비슷합니다.

Spehro의 흥미로운 의견은 그 이유를 설명하는 데 도움이됩니다. 칸델라는 100mcd의 빨강, 초록 또는 파랑 빛이 똑같이 밝게 인식되도록 가중치가 부여 된 광도의 정의입니다.

색 공간 변환 과정을 이해 한 후에는 R, G, B의 동일한인지 강도를 혼합하면 흰색으로 표시됩니다.

실제로 어떻게 할 수 있습니까? 우리의 눈은 녹색에 가장 민감합니다. 따라서 칸델라의 정의에서 녹색 빛의 실제 강도가 감소 하여 빨강, 파랑과 동일한 인지 강도 를 제공합니다 (Nitpick : 대신 다른 강도가 증가한다고 생각합니다). 그런 다음 세 가지를 혼합하고 흰색을 만들려면 혼합 된 빛의 올바른 강도를 복원하기 위해 감지 된 녹색 빛의 강도를 증가시켜야합니다. (그래서 우리의 눈이 가장 민감한 파장에서 측정 된 강도가 가장 커야하는 이유입니다. 그렇지 않으면 의미가 없습니다!)

다시 말해, 100mcd의 빨강, 녹색 및 파랑 각각은 녹색 채널에서 실제 에너지를 훨씬 적게 포함하는 반면, 진정한 백색광은 각 채널에서 거의 동일한 에너지를 포함하므로 전자 장치에서 "백색 잡음"의 정의입니다.

편집 : 흥미로운 기사 는 70-80 % 지역의 적색 및 청색 LED의 양자 효율을 (이전 이전의) 녹색 LED보다 훨씬 높았습니다 (결국 판매 피치입니다!). 이로 인해 청색 LED의 강도가 낮은 이유가 무엇이든 만들기가 어렵지 않을 수 있습니다.

따라서 문제의 세 가지 LED의 상대적인 강도는 제조업체에서이 가중치를 취소하고 LED를 일치 시켜서 생성 된 빛이 정격 전류에서 거의 흰색이되도록하는 것입니다.

그림 (이미지 출처) 적어도 위의 그림에서 G는 가장 밝은 원색이며 R 초와 B는 가장 어둡지 만 혼합하면 아주 좋은 흰색을 생성합니다.여기에 이미지 설명을 입력하십시오


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이 모든 년 후에, 그것은 결코 같은 색이 아닙니다 ...
— PlasmaHH

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NTSC (vs. PAL vs. Secam)는 전송중인 TV 신호에 대한 인코딩 체계 일 뿐이라고 생각 했지만 이러한 체계는 실제로 다른 형광체를 목표로합니까?
— Hagen von Eitzen

글쎄, 내가 두 개를 사서 테스트 할 수있는 것처럼 보입니다. 당신이 말하는 것은 합리적으로 들리지만, 그렇지 않다면 다시 돌아올 것입니다.
— Tustique

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PAL과 SECAM은 단순히 NTSC 형광체를 사용했기 때문에 RGB-YUV 변환 매트릭스를 공유했지만 인코딩의 다른 부분은 달랐습니다. 우드 노턴 (1968 년 JRKirkus에 의해 준비된)으로부터의 나의 노트는 코스가 PAL을 지향하지만 NTSC ptosphors라고 불렀습니다.
— 브라이언 드럼 몬드

클릭하기 전에 단락 2-4를 여러 번 읽어야했습니다. "그러나 당신은 방금 말 했어요 ...", 실제로 당신은하지 않았습니다! 한 가지를 읽고 다른 것을 해석하고있었습니다. 확인해주세요. 당신이 말하는 것은 : 백색광은 실제로 실제 강도 R, G 및 B (그리고 다른 모든 것)와 동일하지만이 다이오드는 최대 강도에서 동일한 지각 강도 를 나타내도록 가중치가 부여됩니다 .
— clacke

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다른 답변이 잘못되었다고 주장하지는 않지만 두 가지 중요한 점이 없습니다. 그중 하나가 가장 관련성이 있다고 생각합니다.

RGB-LED는 백색광을 생성하지 않습니다. 그것들은 영역에서 특정 영역 , 즉 LED에 의해 표시 될 수있는 색 공간 에 도달하기위한 것 입니다. 그리고 그들은. 3 개의 채널이 8 비트 해상도로 구동되는 경우 가능한 모든 설정의 1 % 미만이 Planckian 위치에 약간의 혼합을 생성합니다. 하얀 빛을 찾을 수있는 planckian 유전자 좌위의 Wikipedia . 따라서 백색광은 RGB LED의 주요 목표가 아닙니다.

영역은 제조업체가 수행하는 사용 사례 분석의 결과입니다. 대부분의 경우 유스 케이스는 적색, 녹색 및 황색과 같은 신호 색상에 대해 높은 출력을 요구하지만 백색광을 생성 할 때 전력이 제한됩니다.

유스 케이스가 전 방향 RGB LED 스트립을 덮고 있더라도 모든 LED를 100 % 구동 할 때 Planckian 궤적을 칠 필요는 없습니다. 사람의 눈은 비교할만한 광원이 없을 때, 그리고 눈의 소유자가 저렴한 가격으로 LED를 얻었을 때 많은 MacAdam-ellipses를 Planckian 궤적에서 멀리 견뎌냅니다.

필자의 의견에 따르면, 세 가지 색상의 다이 크기는 일반적으로 동일하므로 세 가지 칩 모두에 대해 거의 동일한 전기 및 열 전력 등급이 발생합니다. 현재 이용 가능한 에피 택셜 프로세스의 제한된 대역폭으로 인해 제조업체는 "모두를 기쁘게"하지 않습니다. 따라서 100 %로 구동 할 때 Planckian 궤적에 부딪 치는 RGB 장치를 얻을 가능성은 거의 없습니다. 게다가 그 특성을 가진 RGB 칩이 있어도 주변 온도가 20 ° 만 더 높은 동일한 결과를 얻을 수 없습니다.

모든 LED에 100 % 전류에서 백색광이 필요한지 고려해야 할 사항이 하나 더 있습니다. 컬러 LED는 각각 소위 주 파장 주위에서 좁은 스펙트럼을 생성합니다 . 백색 스펙트럼을 모방하기 위해서는 주 파장이 인접 LED와 거리가 멀다면 인접한 스펙트럼 혹이 있거나 더 많은 빛을 생성해야합니다. RGB의 경우 녹색은 실제로 R과 B 사이의 간격이 깁니다. 따라서 일광과 동일한 3 자극을 생성하려면 출력 전력을 늘려야합니다. 이것은 녹색 LED가 흰색으로 보이는 빛에 플럭스를 제공 할 때 주요 부하를 부담한다는 것을 의미합니다. 메타 메릭 특성 덕분에 눈은 스펙트럼의 실제 "형태"와 관련하여 오히려 용서합니다.λdom

RGB로 생성 된 흰색의 터무니없는 색상 렌더링은 또 다른 이야기 입니다.


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+1. 나는 비색법에 대해 자세히 알고 싶지 않았으며 비판적으로 보았을 때 결과가 흰색에 가깝지 않다는 것은 사실입니다. 그러나 "동일한 측정 강도"솔루션은 아니지만 거의 균형이 잡힌다는 데 동의 할 것입니다. 몇 가지 더 많은 점 : "백색 생성 능력"과 적절한 색 영역은 같은 것이 아니지만 다소 관련이 있습니다. 또한 각 LED의 좁은 대역에 대한 좋은 지적입니다. 레드 / 앰버 / 옐로우 / 그린 / 시안 / 블루 / 바이올렛과 같이 6 또는 7 개의 다이스가있는 고출력 LED를 기대했지만 아직 일어나지 않았습니다.
— 브라이언 드럼 몬드

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BTW이 답변은 더 모호한 용어 또는 좋은 소개 텍스트를 참조하여 개선 될 수 있다고 생각합니다.
— 브라이언 드럼 몬드

@BrianDrummond 더 많은 다이를 가진 High-Fi LED는 공통 하우징에 넣을 때 이점이 없기 때문에 의미가 없습니다. 이 설명에 대한 설명 이 너무 길기 때문에 좋은 Q & A를 할 수 있습니까?
— Ariser

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다른 색상의 LED는 재료와 프로세스 및 디자인이 매우 다릅니다. 그것들이 동일한 밝기로 밝혀 질 것이라는 보장은 없습니다. 가장 효율적인 컬러를 맞추기 위해 더 효율적인 LED를 열화시키는 것보다 더 효율적인 LED를 사용할 수있을 때 더 효율적인 LED를 배치하는 것이 더 합리적입니다. 물론 그들은 화이트 밸런스를 얻기 위해 다른 전류 (또는 듀티 사이클)에서 실행해야하지만 큰 문제는 아닙니다.


공정상의 어려움으로 인해 청색 LED의 효율이 떨어 졌다면 왜 패키지에 더 큰 청색 다이를 넣어 보상하지 않습니까?
— 브라이언 드럼 몬드

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@BrianDrummond는 OP가 3 개의 LED가 동일한 전류 정격을 갖지 못한다고 불평 할 것입니다.
— Dmitry Grigoryev

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연결된 예제 LED의 경우는 이미 R : 15ma, G = B = 10ma입니다.
— 브라이언 드럼 몬드

따라서 파란색 또는 작은 빨간색과 녹색을 넣는 것이 좋습니다. 아래의 대답이 정확하지 않고이 균형이 흰색으로 표시되지 않는다고 가정하면 LED 기능의 대부분을 효과적으로 낭비하는 지점까지 LED 전류를 차단해야합니다.
— Tustique

나는 덜 효율적인 유형의 두 개의 다이가있는 것을 보았습니다.
— Spehro Pefhany 1

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스펙에 세심한주의를 기울이면 mcd 등급이 각 LED에 거의 동일한 전력 (30mw)이 적용됨을 알 수 있습니다. 세 가지 색상의 광도가 동일 할 때 우리의 눈에 "흰색"이 표시 될 것으로 가정하면이를 달성하는 한 가지 방법은 빨강 및 녹색 LED의 밝기를 줄이고 파랑 LED의 밝기를 높이는 것입니다. 밝기가 전류에 비례한다고 가정하면 녹색 LED 전류를 5ma로 줄이고 빨간색 LED는 8.8ma로, 파란색은 26ma로 증가시킵니다. 이것은 각 LED가 약 625mcd를 제공하게합니다. 물론, 이것은 청색 LED가 26mA를 처리 할 수 ​​있다고 가정하고, 그렇지 않다면, 청색 LED가 처리 할 수있는 최대 전류에 기초하여 전류를 비례 적으로 감소시켜야 할 것이다.

주요 질문에 대한 답은 단순히 제조 및 가격 제약입니다. 두 번째 질문의 경우 ... 아니오, 황색으로 보일 필요는 없으며 전류 와 LED의 균형을 맞추는 정확도 (및 배경 밝기)에 달려 있습니다. 세 번째 질문에 대한 답은 첫 번째 경우와 유사하며, 제조 공정을 최적화하면 동일한 다이 크기, 증착 공정 등이 결정됩니다.

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