Pourquoi les LED à trois composants d'une LED RGB sont-elles si déséquilibrées?

Je spécifiais récemment des LED RVB pour un projet, quand j'ai remarqué que les notes en millicandela sur les trois couleurs sont rarement proches du même nombre. (c.-à-d. 710 mcd rouge, 1250 mcd vert, 240 mcd bleu).

Est-ce que cela s'annule d'une manière ou d'une autre, ou cela signifie-t-il que la LED sera toujours jaunâtre?

Aussi, pourquoi les fabricants fabriquent-ils de telles LED asymétriques? Ne serait-il pas plus judicieux de coupler 3 LED d'environ la même luminosité?

Exemple: CLY6D-FKC-CK1N1D1BB7D3D3 fabriqué par Cree

Parait à peu près juste. Pour obtenir du blanc (6500K) en utilisant des luminophores NTSC (TV couleur), les intensités relatives sont G = 0,59, R = 0,3, B = 0,11 - la plupart de l'énergie est dans le vert, moins dans le bleu. (nombres légèrement arrondis différemment dans Wikipedia ) À intensité égale, le bleu apparaîtra le plus brillant. Les nombres réels différeront ici (LED et non luminophores) mais les intensités relatives sont en fait plus similaires que ce à quoi je m'attendais.

Le commentaire intéressant de Spehro explique en partie pourquoi. La Candela est une définition de l'intensité lumineuse qui est pondérée de telle sorte que 100 mcd de lumière rouge, verte ou bleue sont perçus comme tout aussi brillants.

Maintenant que je comprends le processus de conversion de l'espace colorimétrique - cela ne découle pas de cela, que le mélange d'intensités perçues égales de R, G, B se traduira par ce que nous voyons comme blanc!

En effet, comment peut-il? Nos yeux sont les plus sensibles au vert. Ainsi, l'intensité réelle de la lumière verte est réduite dans la définition de la Candela pour donner la même intensité perçue que le rouge, le bleu (Nitpick: je crois que les autres intensités sont plutôt augmentées). Ensuite, pour mélanger les trois et faire du blanc, nous devons augmenter l'intensité perçue de la lumière verte pour restaurer l'intensité correcte dans la lumière mélangée. (C'est pourquoi l'intensité mesurée doit être la plus élevée à la longueur d'onde où nos yeux sont les plus sensibles. Cela n'aurait aucun sens autrement!)

En d'autres termes, 100 mcd chacun de rouge, vert et bleu contiennent beaucoup moins d'énergie réelle sur le canal vert, tandis que la vraie lumière blanche contiendrait une énergie approximativement égale dans chaque canal - d'où la définition du «bruit blanc» dans l'électronique.

EDIT: Un article intéressant place l'efficacité quantique des LED rouges et bleues dans la région 70-80%, bien au-dessus de celle des LED vertes (avant 2008) (c'est un argument de vente, après tout!). Il est donc probable que, quelle que soit la raison de la faible intensité des LED bleues, ce n'est pas qu'elles soient difficiles à réaliser.

Ainsi, les intensités relatives des trois LED dans la question sont la tentative du fabricant d'annuler cette pondération et de faire correspondre les LED afin que la lumière générée soit approximativement blanche au courant nominal.

Illustration (source d'image) À mes yeux au moins, dans l'illustration ci-dessus, G est de loin le primaire le plus lumineux, avec R deuxième et B le plus sombre, mais lorsqu'ils sont mélangés, ils produisent un assez bon blanc.

Je ne prétends pas que les autres réponses sont fausses, mais elles manquent deux points importants. L'un d'eux que je considère comme le plus pertinent.

Les LED RGB ne sont pas destinées à produire une lumière blanche. Ils sont destinés à atteindre une certaine gamme Wikipedia sur gamut , c'est-à-dire l'espace colorimétrique qui peut être affiché par la LED. Et ils le font. Si les trois canaux sont pilotés avec une résolution de 8 bits, probablement seulement moins de 1% de tous les réglages possibles produiront un mélange léger sur le locus planckien. Wikipédia sur le locus planckien , où se trouve la lumière blanche. On peut donc deviner que la lumière blanche n'est pas l'objectif principal d'une LED RGB.

La gamme est le résultat de l'analyse de cas d'utilisation effectuée par un fabricant. Dans la plupart des cas, le cas d'utilisation exige une sortie élevée pour les couleurs de signal comme le rouge, le vert et le jaune, mais seulement une puissance limitée lors de la production de lumière blanche.

Même si le cas d'utilisation couvre les bandes LED RGB omniprésentes, il n'est ni nécessaire ni possible de toucher le locus Planckian lorsque vous pilotez toutes les LED à 100%. L'œil humain tolère de nombreuses ellipses MacAdam loin du locus planckien lorsqu'il n'a pas de bonne source lumineuse à comparer et encore plus lorsque le propriétaire de l'œil a obtenu les LED à un prix d'aubaine.

Comme je l'ai écrit dans mon commentaire, la taille des matrices des trois couleurs est généralement égale, ce qui conduit à une puissance électrique et thermique presque égale pour les trois puces. Ceci et la bande passante limitée du processus épitaxial actuellement disponible empêchent finalement les fabricants de «plaire à tout le monde». Par conséquent, il est extrêmement peu probable d'obtenir un appareil RVB qui frappe le locus planckien lorsqu'il est piloté à 100%. En plus de cela, même s'il y avait une puce RVB avec cette propriété, elle ne produirait pas le même résultat à une température ambiante juste 20 ° plus élevée.

$λ_{dom}$ . Pour qu'ils puissent imiter un spectre blanc ensemble, ils doivent avoir des bosses spectrales adjacentes ou produire plus de lumière, si leur longueur d'onde dominante est loin des LED adjacentes. Pour le RVB, le vert est en fait dans un long écart entre R et B. La puissance de sortie doit donc être augmentée pour générer le même tristimulus que la lumière du jour. Cela signifie que la LED verte supporte la charge principale en fournissant le flux pour une lumière qui apparaît blanche. L'œil grâce à ses propriétés métamériques est plutôt indulgent quant à la "forme" réelle du spectre.

Le rendu des couleurs scandaleusement abyssal du blanc généré par RVB est une autre histoire .

Les LED de différentes couleurs sont fabriquées avec des matériaux et des processus et des conceptions très différents. Il n'y a aucune garantie qu'ils auront la même luminosité. Il est plus judicieux de placer des LED plus efficaces là-bas lorsqu'elles sont disponibles plutôt que de dégrader les plus efficaces afin de faire correspondre la couleur la moins efficace. Bien sûr, ils devront fonctionner à différents courants (ou cycles de service) pour obtenir une balance des blancs, mais ce n'est pas un gros problème.

Si vous prêtez une attention particulière aux spécifications, vous remarquerez que les valeurs nominales du mcd sont données avec une puissance approximativement égale (30 mw) appliquée à chaque LED. en supposant que notre œil verra "blanc" lorsque les trois couleurs auront la même luminosité, une façon d'y parvenir serait de réduire la luminosité des LED rouges et vertes et d'augmenter la luminosité de la LED bleue. En supposant que la luminosité est proportionnelle au courant, je réduirais le courant de la LED verte à 5 mA, la LED rouge à 8,8 mA et le bleu serait augmenté à 26 mA. Cela donnerait à chaque LED environ 625 mcd. Bien sûr, cela suppose que la LED bleue peut gérer 26 mA, sinon, les courants devraient être proportionnellement réduits en fonction du courant maximum que la LED bleue peut gérer.

La réponse à votre question principale est simplement les contraintes de fabrication et de prix. Pour votre deuxième question ... non, il n'a pas besoin d'être jaunâtre, cela dépend juste de la précision avec laquelle vous équilibrez les courants aux LED (et la luminosité de l'arrière-plan). Pour la troisième question, la réponse est similaire au premier cas, l'optimisation du processus de fabrication dicte la même taille de matrice, le processus de dépôt, etc.