¿Cómo haría un LED RGB igual de brillante que un LED blanco de amplio espectro?

Digamos que tenía un LED blanco de amplio espectro (todas las longitudes de onda visibles) y quería hacer un LED RGB (solo longitudes de onda rojo-verde-azul) que pudiera producir luz blanca de igual brillo que la de amplio espectro.

¿Necesitaría que las longitudes de onda del LED RGB fueran de mayor intensidad que las longitudes de onda del LED de espectro amplio para compensar las longitudes de onda que faltan (violeta, amarillo, etc.)?

¿Menos longitudes de onda significa una luz menos brillante? Entonces, debido a que tiene menos longitudes de onda, ¿necesita aumentar su intensidad?

En realidad, esta es una pregunta bastante compleja, ya que interviene la percepción humana del color, incluido el hecho de que el ojo no es igualmente sensible en toda la gama. Tenga en cuenta que incluso un LED 'blanco' no tiene necesariamente 'todos' los colores.

Respuestas (1)

Hay muchos aspectos interesantes en esta pregunta. Explicaré el espectro de un LED blanco ancho y luego explicaré el espectro de un LED blanco RGB. Pero antes de eso, es importante entender cómo el ojo percibe el color. No es tan simple como 3 longitudes de onda distintas vistas por 3 conos.

Visión de color:

La retina del ojo tiene tres conos diferentes, rojo, verde y azul.

espectro ocular

Esta imagen 1 muestra la sensibilidad de diferentes conos a diferentes longitudes de onda de luz. Se ven diferentes colores debido a los diferentes niveles de estimulación de los tres conos diferentes. El color blanco se ve cuando los tres conos son igualmente estimulados. Esto no requiere que estén presentes todas las longitudes de onda de la luz visible. En cambio, una simple combinación de luz amarilla y azul estimulará los tres conos por igual. De hecho, esta es la técnica utilizada para crear un LED blanco de amplio espectro.

LED blanco de amplio espectro:

espectro led blanco

Este es el espectro común 2 de un LED blanco. Es una combinación de luz amarilla y azul. Esta combinación aparece como blanco. Si bien los LED blancos se pueden fabricar con una combinación de muchas longitudes de onda, este es el tipo más utilizado.

LED blanco RGB:

En un LED blanco RGB, se utiliza una combinación de tres longitudes de onda para estimular los conos por igual.

Espectro LED blanco RGB

este es el espectro 3 de un LED blanco RGB.

Ahora, en cuanto a su pregunta, la luminosidad de todo el espectro se puede obtener integrando la luminosidad espectral en todo el rango de longitudes de onda. Para igual brillo la luminosidad debe ser igual. Entonces, para los dos LED descritos, para igual luminosidad, la luminosidad espectral de las longitudes de onda en el LED RGB debe ser mayor ya que abarca menos longitudes de onda.

Nota:

1. Para tener la misma luminosidad, la intensidad radiante espectral de las longitudes de onda roja y azul debe ser mayor que la longitud de onda verde debido a la diferencia en la sensibilidad del ojo a los diferentes colores.

2. Como lo señaló @Ruslan

La presencia de un tono en blanco es extremadamente subjetiva. Depende de la adaptación cromática, y ésta, a su vez, depende de la variación individual, en particular, de la edad (que provoca el amarillamiento del cristalino) y de la cantidad y distribución de la pigmentación macular. De hecho, uno podría incluso estar en desacuerdo consigo mismo sobre esta cuestión dependiendo de si mira el objeto con fóvea o con una parte más excéntrica de la retina.

Sin embargo, como no es posible tener en cuenta todas las variaciones posibles, se ha utilizado la función de luminosidad, que es el promedio de tales variaciones, para responder a esta pregunta.

Fuentes:

  1. Sensibilidad del cono a diferentes longitudes de onda

  2. LED blanco de amplio espectro

  3. LED blanco RGB

En realidad, esta afirmación es incorrecta: "Para igual brillo, la intensidad radiante debe ser igual". . El hecho de que la intensidad radiante sea igual solo significa que la radiación será igual, no el brillo (luminancia). Para esto último hay que tener en cuenta la eficacia luminosa a la hora de integrar la densidad de potencia espectral.
Incluso la función de luminosidad no representa objetivamente qué tan brillante vemos varias longitudes de onda. De hecho, las personas tienen ojos con sensibilidades muy diferentes a diferentes colores, debido en parte a las diferencias en el número relativo de fotorreceptores de diferentes tipos. La percepción del color y el brillo son fenómenos subjetivos complejos que tienen tanto que ver con la psicología como con la física.
@Ruslan gracias por tu aporte. He editado mi respuesta para reflejar más de cerca la percepción del brillo.
@Puk Si bien esto es cierto, creo que casi todos pueden estar de acuerdo si un LED es blanco o no. En lugar de explicar un fenómeno tan complejo, siento que una explicación más simple puede responder esta pregunta adecuadamente.
@trinitrotoluene Estoy de acuerdo en que la mayoría de la gente estaría de acuerdo en que un LED blanco es "blanco", pero no necesariamente en si un LED azul y un LED rojo son igualmente brillantes, por ejemplo.
@Puk al menos la función de luminosidad es el resultado de la coincidencia de colores (promediada entre múltiples observadores). Por supuesto, existen otros efectos, no relacionados con la combinación de colores: por ejemplo, el efecto Helmholtz-Kohlrausch y la variación entre diferentes observadores (que es bastante considerable) y la percepción del brillo dependiente del contraste , pero todo esto es irrelevante aquí.
@Ruslan No creo que la variación entre diferentes observadores sea irrelevante. Si tiene un LED blanco normal y uno compuesto por LED rojo, verde y azul; la gente no estará de acuerdo sobre si estos son igualmente brillantes. El flujo luminoso da una idea de su brillo, pero el brillo percibido diferirá de persona a persona, a menudo significativamente.
@Puk Si esto es cierto y tan significativo como usted afirma, la gente debería estar en desacuerdo sobre si un LED blanco tiene un tono azul o rojo. ¿Se han realizado estudios para probar esto? ¿Es este un efecto muy significativo o solo uno menor?
@trinitrotoluene hay un problema: la presencia de un tono en blanco es extremadamente subjetiva. Depende de la adaptación cromática, y ésta, a su vez, depende (además de la exposición anterior a la luz) de la variación individual, en particular, de la edad (que provoca el amarillamiento del cristalino) y de la cantidad y distribución de la pigmentación macular. De hecho, uno podría incluso estar en desacuerdo consigo mismo sobre esta cuestión dependiendo de si mira el objeto con fóvea o con una parte más excéntrica de la retina.
@Ruslan Ok, incluso si este es el caso, lo mejor que podemos hacer para responder a esta pregunta es considerar los valores promedio, que es la función de luminosidad. Incluiré una nota de que el tono es subjetivo en mi respuesta. Gracias.
Sí, es por eso que anteriormente dije que la variación individual es irrelevante: es una lata de gusanos totalmente diferente a lo que preguntó el OP.
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