Por que os LEDs RGB ou bicolores não produzem um amarelo decente?

Eu tenho vários LEDs RGB diferentes e LEDs vermelhos / verdes bicolores, de diferentes fornecedores.

Acho que, com os resistores apropriados, eles podem produzir um perfeito laranja e ciano; e uma magenta quase aceitável. Uma coisa que eles não podem produzir, no entanto, é um amarelo tolerável. Parece horrível.

Dado que nossos olhos vêem o amarelo simplesmente como uma combinação de vermelho e verde; e considerando que as TVs e os monitores de computador exibem com sucesso um adorável amarelo diariamente, usando nada além de pixels vermelhos e verdes; por que meus LEDs são totalmente incapazes de realizar esse feito? Eu tentei pesquisar no Google por respostas e acabei vazio.

Obviamente, cada cor terá sua própria voltagem direta, mas eu permiti isso fornecendo resistências diferentes; ou, em alguns casos, sinais PWM ajustáveis. Mas não importa como eu varie a quantidade de vermelho versus a quantidade de verde, em nenhum momento é produzido um amarelo decente.

Infelizmente, devido às limitações das câmeras, sou incapaz de fornecer uma ilustração realista do amarelo patético que elas produzem. Mas basta dizer que é uma cor doentia e desagradável.

Agora, talvez eu tenha apenas LEDs de baixa qualidade. Mas ainda assim, qualquer tom de amarelo deve ser possível a partir da proporção correta de vermelho e verde. Mesmo que o verde já esteja um pouco vermelho, certamente eu precisaria apenas de menos?

Provavelmente por causa do comprimento de onda curto do seu LED verde e não do verde monocromático que você poderia esperar (coordenadas x e y mais próximas do centro). Se você der uma olhada na curva CIE 1931 e traçar suas coordenadas xey vermelhas e verdes (listadas na folha de dados de fabricantes sérios, caso contrário, assuma o comprimento de onda puro na borda externa ou mova-o levemente), as únicas cores que você é capaz de produzir estão ao longo dessa linha. Para RGB, é a mesma coisa, mas você está formando um triângulo e só pode misturar cores nesse triângulo.

O amarelo é complicado aqui, porque você precisa que seu verde seja quase amarelo para poder misturar verde e vermelho a um bom amarelo; nesse ponto, você sacrificou muitas cores verde e ciano. Para piorar as coisas, a propagação da produção em LEDs verdes é muito alta em comparação com outras cores; portanto, ela varia, a menos que você calibre cada uma delas, pelo menos de lote para lote.

Perdoe minhas habilidades de pintura aqui, mas deixe-me dar três exemplos. Um LED RGB "otimizado para amarelo" terá um comprimento de onda alto para o LED verde, mas você está perdendo uma grande área de azul claro, ciano e azul esverdeado:

Um LED RGB otimizado para ciano possui um comprimento de onda curto no LED verde e sacrifica as cores amarelas para obter um bom ciano.

Por esse motivo, existem LEDs RGBA comerciais (A para âmbar, obrigado por apontar Ilmari Karonen). Nesse momento, você terá um trapézio (obrigado Wildcard!) Com quatro pontos nos quais poderá desenhar todas as cores, com as despesas adicionais de mais um LED e canal de driver associado.

É até um pouco pior do que o indicado pelo winny:

LEDs verdes são exigentes. Um resultado é que os LEDs verdes emitem sobre uma distribuição mais ampla de comprimentos de onda, em vez de serem um comprimento de onda quase semelhante ao laser. E quando você mapeia esse intervalo de cores para o espaço de cores xy, não está mais no lugar espectral. Assim, mesmo o seu LED RGB otimizado para amarelo pode não ficar tão perto do amarelo quanto você esperaria.

De O que é vermelho? Sobre a cromaticidade dos LEDs baseados em InGaN / GaN vermelho-laranja :

Para aqueles que continuam observando que seus monitores de LED podem mostrar um bom amarelo, seu monitor de LED quase certamente não usa três cores de LEDs. Em vez disso, usará LEDs brancos e filtros de cores, e os LEDs brancos ficam amarelos com fósforo, em vez do intervalo de banda do semicondutor.