Pourquoi n'y a-t-il que des LED RGB et RGBW, mais aucune avec plus de puces à l'intérieur d'un boîtier?

Dans un autre fil, la question a émergé, où se trouvent les LED avec 5 matrices ou plus de couleurs différentes. (Bravo à Brian Drummond) Le contexte est le suivant:

Les LED RVB sont très populaires pour créer des effets d'éclairage colorés. En fait, en raison des trois types de récepteurs dans l'œil humain, pratiquement toutes les couleurs possibles que nous pouvons percevoir peuvent être produites avec une LED rouge, verte et bleue bien que les LED ne puissent produire qu'une section très délimitée du spectre visible. Avec trois couleurs, il est même possible, avec un rapport de mélange parfait, de produire une lumière perçue comme un blanc pur. La vision humaine ne peut pas reconnaître différentes sources de lumière si elles excitent les trois cônes de détection de couleur dans l'œil aux mêmes niveaux. Cet effet est appelé métamérisme.

Cependant, l'homme peut très bien percevoir la qualité des sources lumineuses lorsque la lumière est réfléchie par des surfaces ou des objets colorés. Parce que la réflexion de la lumière sur les surfaces colorées est effectivement une multiplication du spectre lumineux avec le spectre de rémission des pigments. Le spectre envoyé diffère considérablement pour différentes sources de lumière blanche.

Pour faire court: la lumière blanche des LED RGB est un gâchis. Si vous essayez de l'utiliser à des fins d'éclairage général, les couleurs des illustrations sont réduites à un mélange grisâtre et la peau humaine ressemble à être à flot dans un étang de carrière pendant une semaine.

Les LED blanches ayant une puce bleue et une couche de conversion produisent une lumière considérablement meilleure pour l'éclairage, mais ne peuvent pas être réglées pour produire de la lumière avec des températures de couleur différentes et encore moins des couleurs pures.

Bien qu'il existe des LED avec une puce blanche et trois puces de couleur dans un même boîtier, celles-ci ont généralement tendance à ne pas offrir un meilleur rendu des couleurs mais à avoir un flux lumineux plus élevé à la lumière blanche.

La question avec quelques mots supplémentaires est donc:

Pourquoi n'y a-t-il pas de LED multipuces (5 puces ou plus) pour la production de lumière avec un rendu des couleurs plus élevé?

Une réponse à cette question se compose de deux parties. La première est une question elle-même.

À quoi sert une LED multipuce dans un boîtier commun?

Le but d'incorporer des puces rouges, vertes et bleues dans un boîtier LED commun est de générer une source lumineuse capable de produire n'importe quelle couleur à partir d'un pixel, apparemment. Cela est nécessaire dans deux cas:

1. Pour générer des pixels comme dans les bandes LED ou les écrans LED à haute résolution.
2. Pour produire une source de lumière accordable pour l'optique sans imagerie.

Dans ce dernier but, des moteurs légers COB sont généralement produits, car un boîtier SMT utilisé pour la plupart des LED RGB n'a que des capacités limitées pour pelleter la puissance thermique.

Un rendu des couleurs plus élevé en contraste est nécessaire lors de l'éclairage d'une plus grande surface. Uniquement lorsqu'un flux important est utilisé pour éclairer de manière plus ou moins homogène des objets ou des surfaces aux couleurs distinctes et variables. Différentes couleurs réfléchissant la lumière blanche nécessitent une source lumineuse avec un indice de rendu des couleurs élevé pour être affiché, comme la lumière du jour ou la lumière incandescente.

De quoi a-t-on besoin pour produire une lumière blanche avec un rendu des couleurs accru?

Pour produire une lumière utilisable pour un éclairage général, une étendue plus élevée est de toute façon nécessaire, car on veut généralement un éclairage homogène sans ombres dures. C'est-à-dire que la lumière pour GI doit être mélangée et diffusée de toute façon, donc on peut également utiliser des boîtiers à puce unique. Cela ouvre la possibilité à un OEM de sélectionner individuellement les puces dont il a besoin.

Mais pourquoi n'est-il pas possible de trouver la combinaison de puces la plus utile pour les placer dans un boîtier commun?

Le degré de liberté augmente de façon exponentielle avec un nombre croissant de LED. Pour chaque puce que vous ajoutez, vous devez sélectionner un binning avec une longueur d'onde dominante et un binning de flux. De plus, il y a un tas d'autres paramètres associés à chaque matrice pour sélectionner un boîtier commun dont beaucoup dépendent de la température.

Imaginons maintenant qu'une entreprise produisant des LED ait consacré beaucoup de temps à construire un boîtier à 6 puces pouvant produire une lumière blanche à 4000K avec toutes les valeurs R (1-14) supérieures à 90. La première plainte que le fabricant entendra est: "Pourquoi ne puis-je pas obtenir le même φ pour le rouge pur que pour le blanc? Il n'est pas possible de parcourir toute la gamme avec un flux utilisable!" La seconde est peut-être: "Je n'ai besoin que de blanc à 2700 K et de certaines des autres couleurs. Pourquoi dois-je payer pour une puce bleu profond supplémentaire dont je n'ai pas vraiment besoin?"

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Alors, qu'utilisent-ils alors pour produire de la lumière avec un rendu des couleurs plus élevé?

Un moyen économique d'obtenir de la lumière avec un rendu des couleurs plus élevé consiste à utiliser une puce LED blanche (essentiellement une puce LED bleue ou ultraviolette recouverte de produits chimiques pour convertir la lumière bleue en un mélange continu de lumière verte, jaune et rouge). En raison de la faible quantité de substances phosphorées nécessaires pour construire des LED blanches, il est économiquement possible d'utiliser des substances de haute qualité qui produisent une lumière blanche avec un IRC de 90 (R1-R8) dès le départ. Deux puces avec un CCT différent (température de couleur corrélée) peuvent être utilisées pour créer des températures de couleur arbitraires pour ce que l'on appelle le "blanc accordable" tout en maintenant un rendu des couleurs élevé.

Pour atteindre des qualités de lumière encore plus élevées, on ajouterait des puces LED de couleur, mais pas les omniprésentes rouges, vertes et bleues, car leur spectre fait déjà partie du spectre des blancs. Pour atteindre un rendu des couleurs plus élevé, il faut combler les lacunes du spectre laissées par les LED blanches. Ces lacunes sont la dent cyan et la pente rouge lointaine. Pour les remplir, vous avez besoin de LED cyan et de LED bien rouges. Alors que les LED lointaines sont livrées avec une variété de longueurs d'onde, les LED cyan sont beaucoup plus difficiles à acquérir en raison de problèmes d'épitaxie. Ainsi, la plupart des solutions avec un rendu des couleurs élevé utilisent une combinaison d'un bleu à basse énergie et d'un vert à haute énergie pour réduire l'écart cyan.

Apparemment, il est plutôt difficile de sélectionner quelques matrices dans un seul but. Le plus problématique est de construire un boîtier "universel" à 6 ou 7 matrices sans le rendre inutilisable ou trop cher pour 70% de tous les clients possibles - sans parler des problèmes thermiques que vous rencontrez en accumulant autant de composants électriquement indépendants dans un même boîtier.

Un autre point de vue - qui ne contredit en rien la réponse d'Ariser - est que les coûts marginaux par rapport à RGB ou RGBW ou simplement aux LED blanches à base de phosphore sont suffisamment élevés pour que le marché de masse préfère des solutions moins chères ... aujourd'hui.

Le marché spécialisé - peut-être ceux qui considèrent un IRC de 90 comme un strict minimum ou insistent pour prendre les choses à l'extérieur pour voir à quoi ils ressemblent vraiment - peut adopter des solutions personnalisées, quel qu'en soit le coût.

Mais si les prix des LED cyan chutent (la façon dont les LED bleues ne coûtent plus 10 £ chacune) ou d'autres technologies réduisent les coûts marginaux, cela peut arriver simplement parce qu'il n'y a pas d'économie de coûts d'une solution inférieure.

Les périphériques RGBWA existent. Ils sont largement disponibles pour l'éclairage de scène LED, précisément parce qu'il résout le problème d'obtenir un «blanc chaud».

Bien sûr, le fait que les packages soient moins populaires et plus chers à fabriquer que RGB ou RGBW signifie que les luminaires qui les utilisent sont plus chers. Comme pour la plupart des choses, vous payez pour la qualité! Pourtant, ils sont définitivement là-bas.