RGB LED의 3 가지 구성 요소 LED가 왜 이렇게 불균형입니까?

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

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.

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.$λ_{dom}$

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

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.

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.