Dlaczego są tylko diody RGB i RGBW-LED, ale nie ma ich więcej w jednej obudowie?

W innym wątku pojawiło się pytanie, gdzie znajdują się diody LED z 5 lub więcej matrycami w różnych kolorach. (Uznanie dla Briana Drummonda) Tło jest następujące:

Diody LED RGB są bardzo popularne do tworzenia kolorowych efektów świetlnych. W rzeczywistości, dzięki trzem rodzajom receptorów w ludzkim oku, praktycznie każdy możliwy kolor, jaki możemy dostrzec, można wytworzyć za pomocą czerwonej, zielonej i niebieskiej diody LED, chociaż diody LED mogą wytwarzać tylko bardzo ograniczoną część widma widzialnego. Dzięki trzem kolorom jest nawet możliwe, przy doskonałym stosunku mieszania, wytworzyć światło postrzegane jako czysta biel. Wizja człowieka nie może rozpoznać różnych źródeł światła, jeśli wzbudzają trzy stożki wykrywające kolory w oku na tym samym poziomie. Ten efekt nazywa się metameryzmem.

Jednak człowiek może bardzo dobrze postrzegać jakość źródeł światła, gdy światło jest odbijane przez kolorowe powierzchnie lub przedmioty. Ponieważ odbicie światła na kolorowych powierzchniach jest faktycznie zwielokrotnieniem widma światła z widmem remisji pigmentów. Przekazane widmo różni się znacznie dla różnych źródeł białego światła.

Krótko mówiąc: białe światło z diod LED RGB to bałagan. Jeśli spróbujesz użyć go do ogólnych celów oświetleniowych, kolory grafiki zostaną zredukowane do szarawego melanżu, a ludzka skóra wygląda jak pływająca przez tydzień w stawie w kamieniołomie.

Biała dioda LED z niebieskim chipem i warstwą konwersyjną wytwarzają znacznie lepsze światło do oświetlenia, ale nie można go dostroić, aby uzyskać światło o różnych temperaturach barwowych, nie mówiąc już o czystych kolorach.

Podczas gdy niektóre diody LED z białym układem scalonym i trzema układami kolorystycznymi w jednej obudowie, zwykle nie zapewniają lepszego renderowania kolorów, ale mają wyższy strumień świetlny przy świetle białym.

Pytanie z kilkoma dodatkowymi słowami brzmi:

Dlaczego nie ma diod LED typu multi-chip (5 lub więcej układów) do wytwarzania światła o wyższym oddawaniu kolorów?

Odpowiedź na to pytanie składa się z dwóch części. Pierwsze to samo pytanie.

Do czego służy dioda LED typu multichip we wspólnej obudowie?

Celem włączenia czerwonych, zielonych i niebieskich układów we wspólnej obudowie LED jest wygenerowanie źródła światła zdolnego do wytworzenia dowolnego koloru z pozornie jednego piksela. Jest to konieczne w dwóch przypadkach:

1. Do generowania pikseli jak w taśmach LED lub ekranach LED o wysokiej rozdzielczości.
2. Aby wytworzyć przestrajalne źródło światła dla optyki nieobrazowej.

W tym drugim celu zwykle produkowane są lekkie silniki COB, ponieważ obudowa SMT stosowana w większości diod LED RGB ma ograniczone możliwości odgarniania mocy cieplnej.

Kontrastowe odwzorowanie kolorów jest konieczne przy oświetlaniu większej powierzchni. Tylko wtedy, gdy znaczny strumień jest używany do mniej lub bardziej jednorodnego oświetlenia obiektów lub powierzchni o wyraźnych i różnych kolorach. Różne kolory odbijające białe światło wymagają wyświetlenia źródła światła o wysokim współczynniku oddawania barw, takiego jak światło dzienne lub światło żarowe.

Co jest potrzebne do wytworzenia białego światła o zwiększonym oddawaniu kolorów?

Aby wytworzyć światło nadające się do ogólnego oświetlenia, i tak wymagany jest wyższy etendue, ponieważ zwykle chce się jednorodnego oświetlenia bez twardych cieni. Oznacza to, że światło dla GI musi być i tak mieszane i rozproszone, aby można było również zastosować obudowy z pojedynczym chipem. Otwiera to możliwość wyboru przez OEM chipów, których potrzebuje indywidualnie.

Ale dlaczego nie można znaleźć najbardziej przydatnej kombinacji układów scalonych, aby umieścić je we wspólnej obudowie?

Stopień swobody rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem liczby diod LED. Dla każdego dodawanego układu musisz wybrać binowanie o dominującej długości fali i binowanie strumienia. Ponadto istnieje wiele innych parametrów związanych z każdą matrycą do wyboru dla wspólnej obudowy, z których wiele jest zależnych od temperatury.

Wyobraźmy sobie teraz, że firma produkująca diody LED poświęciła znaczną ilość czasu na zbudowanie 6-matrycowej obudowy, która może wytwarzać białe światło o temperaturze 4000 K przy wszystkich wartościach R (1-14) powyżej 90. Pierwsza skarga, jaką usłyszy producent to: „Dlaczego nie mogę uzyskać tego samego φ dla czystej czerwieni, jak dla bieli? Nie można przejść przez całą gamę z użytecznym strumieniem!” Drugi to być może: „Potrzebuję tylko bieli w temperaturze 2700 K i niektórych innych kolorów. Dlaczego muszę płacić za dodatkowy ciemnoniebieski układ, którego tak naprawdę nie potrzebuję?”

Obudowa LED mieszcząca więcej matryc monochromatycznych niż potrzebna do generowania niezależnych wartości trójchęci jest jak szwajcarski scyzoryk z narzędziami. Ale nie nosisz tej diody LED w kieszeni, aby swobodnie syntetyzować widmo w dowolnym miejscu. Dioda LED będzie zawsze montowana na płytce drukowanej w celu spełnienia określonego celu. Nie miałbyś szwajcarskiego noża wojskowego w kuchni w szufladzie do krojenia szynki. $8^n$

Czego więc używają do wytwarzania światła o wyższym renderowaniu kolorów?

Ekonomicznym sposobem na uzyskanie światła o wyższym oddawaniu kolorów jest użycie białego układu LED (zasadniczo niebieskiego lub ultrafioletowego układu LED pokrytego chemikaliami, aby przekształcić światło niebieskie w ciągłą mieszaninę światła zielonego, żółtego i czerwonego). Ze względu na niewielką ilość substancji fosforowych potrzebnych do zbudowania białych diod LED od samego początku ekonomicznie możliwe jest stosowanie wysokiej jakości substancji, które wytwarzają białe światło o współczynniku CRI wynoszącym 90 (R1-R8). Dwa układy o różnej CCT (skorelowanej temperaturze barwowej) mogą być użyte do stworzenia dowolnych temperatur barwowych dla tak zwanej „przestrajalnej bieli” przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego oddawania barw.

Aby osiągnąć jeszcze wyższą jakość światła, dodawalibyśmy kolorowe układy LED, ale nie wszechobecne czerwone, zielone i niebieskie, ponieważ ich widmo jest już częścią spektrum białych. Aby osiągnąć wyższy poziom oddawania barw, należy zamknąć luki w widmie pozostawione przez białe diody LED. Te luki to cyjan wgniecenie i skrajnie czerwony spadek. Aby je wypełnić, potrzebujesz niebieskozielonych diod LED i daleko czerwonych diod LED. Podczas gdy daleko czerwone diody LED mają różne długości fal, cyjanowe diody LED są znacznie trudniejsze do uzyskania z powodu problemów epitaksji. Dlatego większość rozwiązań z wysokim oddawaniem kolorów wykorzystuje kombinację niebieskiego o niskiej energii i zielonego o wysokiej energii, aby zawęzić cyjanową lukę.

Najwyraźniej trudno jest wybrać kilka matryc do jednego celu. Bardziej problematyczne jest zbudowanie „uniwersalnej” obudowy z 6 lub 7 matrycami, bez powodowania, że ​​będzie ona bezużyteczna lub zbyt droga dla 70% wszystkich możliwych klientów - nie mówiąc już o problemach termicznych, w których gromadzisz tak wiele niezależnych elektrycznie elementów w jednej obudowie.

Alternatywnym poglądem - który w żaden sposób nie jest sprzeczny z odpowiedzią Ariser - jest to, że koszty krańcowe w stosunku do RGB lub RGBW lub po prostu białych diod LED na bazie fosforu są na tyle wysokie, że masowy rynek woli tańsze rozwiązania ... dziś.

Rynek specjalistyczny - być może ci, którzy uważają CRI na poziomie 90 za absolutne minimum lub nalegają na zabranie rzeczy na zewnątrz, aby zobaczyć, jak naprawdę wyglądają - mogą przyjąć niestandardowe rozwiązania, niezależnie od kosztów.

Ale jeśli ceny niebieskich diod LED spadną (sposób, w jaki niebieskie diody LED nie są już po 10 funtów każda) lub inne technologie obniżą koszty krańcowe, może się to stać po prostu dlatego, że nie ma oszczędności kosztów z gorszego rozwiązania.

Urządzenia RGBWA istnieją. Są szeroko dostępne do oświetlenia scenicznego LED, właśnie dlatego, że rozwiązuje to problem uzyskania „ciepłej bieli”.

Oczywiście fakt, że pakiety są mniej popularne i droższe w produkcji niż RGB lub RGBW, oznacza, że ​​urządzenia z nimi korzystające są droższe. Jak w przypadku większości rzeczy, płacisz za jakość! Mimo wszystko zdecydowanie tam są.