Почему есть только RGB и RGBW-светодиоды, но нет ни одного с большим количеством микросхем в одном корпусе?

В другой ветке возник вопрос, где находятся светодиоды с 5 и более плашками разных цветов. (Слава Брайану Драммонду) Фон выглядит следующим образом:

Светодиоды RGB очень популярны для создания красочных световых эффектов. Фактически, из-за трех типов рецепторов в человеческом глазе практически каждый возможный цвет, который мы можем воспринимать, может быть получен с помощью красного, зеленого и синего светодиодов, хотя светодиоды могут создавать только очень ограниченную часть видимого спектра. В трех цветах даже при условии идеального соотношения смешивания можно получить свет, воспринимаемый как чистый белый. Человеческое зрение не может распознать разные источники света, если они возбуждают три цветовых сенсорных конуса на одном и том же уровне. Этот эффект называется метамеризмом.

Однако человек может очень хорошо воспринимать качество источников света, когда свет отражается от цветных поверхностей или объектов. Потому что отражение света на цветных поверхностях фактически является умножением спектра света на спектр ремиссии пигментов. Излучаемый спектр сильно различается для разных источников белого света.

Короче говоря: белый свет от RGB-светодиодов - беспорядок. Если вы попытаетесь использовать его для общего освещения, цвета художественных работ уменьшатся до сероватого меланжа, и человеческая кожа будет выглядеть как находящаяся на плаву в карьерном пруду в течение недели.

Белый светодиод с синей микросхемой и конверсионным слоем дает значительно лучший свет для освещения, но не может быть настроен для получения света с разными цветовыми температурами, не говоря уже о чистых цветах.

Хотя в одном корпусе есть несколько светодиодов с белой микросхемой и тремя цветными микросхемами, они, как правило, направлены не на лучшую цветопередачу, а на более высокий световой поток при белом свете.

Итак, вопрос с некоторыми дополнительными словами:

Почему нет многочиповых светодиодов (5 или более чипов) для производства света с более высокой цветопередачей?

Ответ на этот вопрос состоит из двух частей. Первый вопрос сам по себе.

Какая польза от многокристального светодиода в общем корпусе?

Цель включения красных, зеленых и синих микросхем в общий корпус светодиода состоит в том, чтобы создать источник света, способный воспроизводить любой цвет, по-видимому, из одного пикселя. Это необходимо в двух случаях:

1. Для генерации пикселей, как в светодиодных лентах или светодиодных экранах с высоким разрешением.
2. Создать настраиваемый источник света для оптики без изображения.

Для последней цели обычно производятся легкие двигатели COB, потому что корпус SMT, используемый для большинства светодиодов RGB, имеет только ограниченные возможности для рассеивания тепловой мощности.

Более высокая контрастность цвета необходима при освещении большей поверхности. Только тогда, когда значительный поток используется для более или менее однородного освещения объектов или поверхностей различными и разными цветами. Различные цвета, отражающие белый свет, требуют отображения источника света с высоким индексом цветопередачи, такого как дневной свет или лампа накаливания.

Что нужно для получения белого света с повышенной цветопередачей?

Чтобы произвести свет, пригодный для общего освещения, в любом случае требуется более высокий уровень, потому что обычно требуется однородное освещение без твердых теней. Т.е. свет для GI все равно должен быть смешанным и рассеянным, поэтому можно использовать и одночиповые корпуса. Это открывает возможность для OEM-производителя самостоятельно выбирать микросхемы, которые ему нужны.

Но почему невозможно найти наиболее полезную комбинацию микросхем для помещения их в общий корпус?

Степень свободы растет экспоненциально с увеличением количества светодиодов. Для каждого чипа, который вы добавляете, вы должны выбрать биннинг с доминирующей длиной волны и биннинг потока. Кроме того, существует множество других параметров, связанных с каждым кристаллом, для выбора общего корпуса, многие из которых зависят от температуры.

Теперь давайте представим, что компания-производитель светодиодов потратила значительное количество времени на строительство 6-ти корпусного корпуса, который может излучать белый свет при 4000 К со всеми значениями R (1-14) выше 90. Первая жалоба, которую услышит производитель это: «Почему я не могу получить такое же φ для чистого красного цвета, как и для белого? Невозможно пройти всю гамму с пригодным для использования потоком!» Второй вопрос: «Мне нужен только белый цвет при 2700 К и некоторые другие цвета. Почему я должен платить за дополнительный темно-синий чип, который мне на самом деле не нужен?»

Корпус светодиода, вмещающий в себя больше монохроматических матриц, чем необходимо для создания независимых значений тристимула, похож на швейцарский армейский нож с инструментами. Но вы не носите этот светодиод в кармане, чтобы свободно синтезировать спектр, куда бы вы ни пошли. Светодиод всегда будет установлен на печатной плате для выполнения определенной цели. У вас не будет швейцарского армейского ножа на кухне в ящике, чтобы резать ветчину. $8^n$

Так что же они используют для получения света с более высокой цветопередачей?

Экономичный способ получить свет с более высокой цветопередачей - использовать белый светодиодный чип (по существу синий или ультрафиолетовый светодиодный чип, покрытый химическими веществами для преобразования синего света в непрерывную смесь зеленого, желтого и красного света). Из-за небольшого количества фосфорных веществ, необходимых для создания белых светодиодов, экономически возможно использовать высококачественные вещества, которые с самого начала дают белый свет с CRI 90 (R1-R8). Две микросхемы с разными CCT (коррелированная цветовая температура) могут использоваться для создания произвольных цветовых температур для так называемого «настраиваемого белого» при сохранении высокой цветопередачи.

Чтобы достичь еще более высокого качества света, нужно добавить цветные светодиодные чипы, но не вездесущие красные, зеленые и синие, потому что их спектр уже является частью спектра белых. Для достижения более высокой цветопередачи необходимо закрыть промежутки в спектре, оставленные белыми светодиодами. Этими пробелами являются голубой вмятина и дальний красный склон. Для их заполнения вам нужны голубые светодиоды и дальние красные светодиоды. В то время как дальние красные светодиоды поставляются с различными длинами волн, голубые светодиоды гораздо сложнее приобрести из-за проблем с эпитаксией. Таким образом, большинство решений с высокой цветопередачей используют комбинацию синего с низким энергопотреблением и зеленого с высокой энергией для сужения синего промежутка.

Очевидно, довольно трудно выбрать пару штампов для одной цели. Более проблематичным является создание «универсального» корпуса на 6 или 7 головок, не делая его непригодным или слишком дорогим для 70% всех возможных клиентов - не говоря уже о проблемах с температурой, с которыми вы сталкиваетесь при накоплении в одном корпусе такого количества электрически независимых компонентов.

Альтернативный взгляд, который никоим образом не противоречит ответу Арисера, заключается в том, что предельные издержки по сравнению с RGB или RGBW или просто белыми светодиодами на основе фосфора достаточно высоки, чтобы массовый рынок предпочитал более дешевые решения ... сегодня.

Специализированный рынок - возможно, те, кто считает CRI 90 минимальным или настаивает на том, чтобы вынести вещи на улицу, чтобы посмотреть, как они на самом деле выглядят, - могут принять индивидуальные решения любой ценой.

Но если цены на голубые светодиоды падают (так как синие светодиоды больше не стоят 10 фунтов стерлингов каждый) или другие технологии снижают предельные издержки, это может произойти просто потому, что нет экономии на более низком решении.

Устройства RGBWA существуют. Они широко доступны для светодиодного сценического освещения именно потому, что это решает проблему получения «теплого белого».

Конечно, тот факт, что пакеты менее популярны и более дороги в изготовлении, чем RGB или RGBW, означает, что светильники, использующие их, стоят дороже. Как и в большинстве случаев, вы платите за качество! Тем не менее, они определенно там.