Por que existem apenas LEDs RGB e RGBW, mas nenhum com mais chips dentro de uma caixa?

Em outro segmento , surgiu a questão: onde estão os LEDs com 5 ou mais matrizes de cores diferentes. (Parabéns a Brian Drummond) Os antecedentes são os seguintes:

Os LEDs RGB são muito populares para criar efeitos de iluminação coloridos. De fato, devido aos três tipos de receptores no olho humano, praticamente todas as cores possíveis que podemos perceber podem ser produzidas com um LED vermelho, verde e azul, embora os LEDs possam produzir apenas uma seção muito delimitada do espectro visível. Com três cores, é possível, com uma proporção de mistura perfeita, produzir uma luz percebida como um branco puro. A visão humana não pode reconhecer diferentes fontes de luz se elas excitarem os três cones sensores de cores nos olhos nos mesmos níveis. Este efeito é chamado de metamerismo.

No entanto, o ser humano pode muito bem perceber a qualidade das fontes de luz quando a luz está sendo refletida por superfícies ou objetos coloridos. Porque o reflexo da luz em superfícies coloridas é efetivamente uma multiplicação do espectro da luz pelo espectro de remissão de pigmentos. O espectro remetido difere bastante para diferentes fontes de luz branca.

Para resumir uma longa história: A luz branca dos LEDs RGB é uma bagunça. Se você tentar usá-lo para fins de iluminação geral, as cores da arte serão reduzidas a uma mescla acinzentada e a pele humana parecerá estar flutuando em um lago de pedreira por uma semana.

O LED branco com chip azul e uma camada de conversão produz uma luz consideravelmente melhor para iluminação, mas não pode ser ajustado para produzir luz com diferentes temperaturas de cor e muito menos cores puras.

Embora existam alguns LEDs com chip branco e três chips coloridos em uma caixa, esses geralmente tendem a não tratar uma melhor reprodução de cores, mas a ter um fluxo luminoso mais alto à luz branca.

Portanto, a pergunta com algumas palavras adicionais é:

Por que não há LEDs multichip (5 ou mais chips) para a produção de luz com maior reprodução de cores?

Uma resposta a esta pergunta consiste em duas partes. A primeira é uma pergunta em si.

Qual é a utilização de um LED multichip em um compartimento comum?

O objetivo de incorporar chips vermelho, verde e azul em uma caixa comum de LED é gerar uma fonte de luz capaz de produzir qualquer cor a partir de aparentemente um pixel. Isso é necessário em dois casos:

1. Para gerar pixels como em tiras de LED ou telas de LED com alta resolução.
2. Para produzir uma fonte de luz ajustável para óptica sem imagem.

Para este último objetivo, geralmente são produzidos motores leves COB, porque uma carcaça SMT usada para a maioria dos LEDs RGB tem apenas recursos limitados para eliminar a energia térmica.

É necessária uma reprodução de cores mais alta ao iluminar uma superfície maior. Somente quando um fluxo significativo é usado para iluminar objetos de forma mais ou menos homogênea ou superfícies com cores distintas e variadas. Diferentes cores refletindo a luz branca exigem que uma fonte de luz com um alto índice de reprodução de cores seja exibida, como luz do dia ou luz incandescente.

O que é necessário para produzir luz branca com maior renderização de cores?

De qualquer maneira, para produzir uma luz utilizável para iluminação geral, é necessário um valor mais alto, pois geralmente se deseja uma iluminação homogênea, sem sombras fortes. Ou seja, a luz para GI deve ser misturada e difusa de qualquer maneira, para que você também possa usar caixas de chip único. Isso abre a possibilidade de um OEM selecionar os chips de que precisa individualmente.

Mas por que não é possível encontrar a combinação mais útil de chips para colocá-los em um compartimento comum?

O grau de liberdade cresce exponencialmente com um número crescente de LEDs. Para cada chip adicionado, é necessário selecionar um binning com um comprimento de onda dominante e um binning de fluxo. Além disso, existem vários outros parâmetros associados a cada matriz para selecionar um alojamento comum, muitos dos quais dependem da temperatura.

Agora vamos imaginar que uma empresa produtora de LED gastou um tempo considerável para construir uma caixa de 6 matrizes que pode produzir uma luz branca a 4000K com todos os valores R (1-14) acima de 90. A primeira reclamação que o fabricante ouvirá é: "Por que não consigo o mesmo φ para o vermelho puro e o branco? Não é possível percorrer toda a gama com um fluxo utilizável!" A segunda é talvez: "Eu só preciso de branco a 2700 K e algumas das outras cores. Por que tenho que pagar por um chip azul profundo adicional que realmente não preciso?"

$8^n$ ferramentas. Mas você não carrega esse LED no bolso para sintetizar livremente um espectro aonde quer que você vá. Um LED sempre será montado em uma placa de circuito impresso para cumprir uma finalidade específica. Você não teria um canivete suíço em sua cozinha em uma gaveta para cortar presunto.

Então, o que eles usam para produzir luz com maior renderização de cores?

Uma maneira econômica de obter luz com uma renderização de cores mais alta é usar um chip de LED branco (essencialmente um chip de LED azul ou ultravioleta revestido com produtos químicos para converter a luz azul em uma mistura contínua de luz verde, amarela e vermelha). Devido à pequena quantidade de substâncias fosforosas necessárias para construir LEDs brancos, é economicamente possível usar substâncias de alta qualidade que produzem luz branca com um CRI de 90 (R1-R8) desde o início. Dois chips com CCT diferente (temperatura de cor correlacionada) podem ser usados ​​para criar temperaturas de cores arbitrárias para o chamado "branco ajustável", mantendo uma alta renderização de cores.

Para alcançar qualidades de luz ainda mais altas, adicionamos chips de LEDs coloridos, mas não os onipresentes vermelhos, verdes e azuis, porque seu espectro já faz parte do espectro dos brancos. Para obter uma renderização de cores mais alta, é necessário fechar as lacunas no espectro deixadas pelos LEDs brancos. Essas lacunas são o dente ciano e a inclinação vermelha distante. Para preenchê-los, você precisa de LEDs ciano e LEDs vermelhos distantes. Enquanto os LEDs vermelhos distantes vêm com uma variedade de comprimentos de onda, os LEDs cianos são muito mais difíceis de adquirir devido a problemas de epitaxia. Portanto, a maioria das soluções com alta reprodução de cores usa uma combinação de azul de baixa energia e verde de alta energia para diminuir a diferença de ciano.

Aparentemente, é bastante difícil selecionar duas matrizes para um único objetivo. O mais problemático é construir uma carcaça "universal" de 6 ou 7 matrizes sem torná-la inutilizável ou muito cara para 70% de todos os possíveis clientes - sem falar nos problemas térmicos que você acumula tantos componentes eletricamente independentes em uma carcaça.

Uma visão alternativa - que de forma alguma contradiz a resposta de Ariser - é que os custos marginais sobre RGB ou RGBW ou simplesmente LEDs brancos à base de fósforo são altos o suficiente para que o mercado de massa prefira soluções mais baratas ... hoje.

O mercado especializado - talvez aqueles que consideram um CRI de 90 como um mínimo ou insistem em levar as coisas ao ar livre para ver como realmente são - podem adotar soluções personalizadas, qualquer que seja o custo.

Mas se os preços dos LEDs cianos caírem (da mesma forma que os LEDs azuis não custam mais de 10 libras cada) ou outras tecnologias reduzirem os custos marginais, isso pode acontecer simplesmente porque não há redução de custos em uma solução inferior.

Existem dispositivos RGBWA. Eles estão amplamente disponíveis para iluminação de palco LED, precisamente porque resolve o problema de obter um "branco quente".

Obviamente, o fato de os pacotes serem menos populares e mais caros do que RGB ou RGBW significa que os equipamentos que os utilizam são mais caros. Como na maioria das coisas, você paga pela qualidade! Ainda e tudo, eles estão definitivamente lá fora.