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[LED-Crashtest] 2 x Cree XLamp XM-L2 "U2"/U4 (2017)

Dieses Thema im Forum "Köf3's LED-Tests" wurde erstellt von Köf3, 6. August 2017.

  1. Hallo allerseits!

    Heute teste ich einen altbekannten Emitter. Die XM-L2 ist seit Anfang 2013 verfügbar, und wird noch heute in einigen Taschenlampen verbaut. Zudem ist sie auch heute noch verhältnismäßig effizient und bietet auch mit einfachem Dedoming einen sehr hohen Lichtstrom.

    Hier stehen die Vorzeichen allerdings etwas anders. Ursprünglich wollte ich einen normalen LED-Test mit aktuellen XM-L2 im Binning U2 durchführen, ohne sie zerstören.

    Ein Trugschluss, wie sich bald herausstellen sollte...


    Cree XM-L2 (order code nicht verfügbar)
    Leistungsbinning: U2
    Tint: 1A (color kit E1)
    nominale CCT: ≈ 6500 K
    max. Strom: 3000 mA
    Abstrahlwinkel: typ. 125°
    Spannung: typ. 2,85 V, max. 3,15 V (@ 700 mA / 85 °C)


    Die beiden LEDs stammten aus Convoy-Modellen aktueller Chargen, Frühjahr 2017. Angegeben waren sie laut Shop mit "U2 1A". Sie waren ab Werk auf einfache Aluminium-Boards mit Sperrschicht gelötet, in den Lampen war bereits der neuere Treiber mit "Convoy"-Aufdruck auf der Akkuseite verbaut.


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    Die XM-L2 ist eine LED im gleichnamigen XM-Footprint. Sie besitzt die Ausmaße 5,00 x 5,00 mm, ebenso wie eine XHP50 oder die Nichia NV4W144AM (eher bekannt als 144A). Das Substrat ist dunkelgrau und die Leuchtfläche schimmert silbern im Gegenlicht.
    Das Phosphor befindet sich ausschließlich auf der Leuchtfläche selbst.

    Die Leuchtfläche wird durch zwei Bondierungen mit Strom versorgt, welche einen kleinen Teil der Leuchtfläche verdecken.
    Die Reine Leuchtfläche ist mit Dome genau 8,72 mm² groß, in etwa wie die XP-L HD.


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    Sonst gibt es keine Auffälligkeiten. Farbabweichungen oder andersfarbige Ringe sucht man bei der XM-L2 vergebens, sodass sie freizügig mit verschiedensten Arten Optiken (Reflektoren, Linsen) verwendet werden kann.



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    Hinweis: hier genannte Werte sind LED Lumen, bei 25 - 35 °C Tsp.


    Die Effizienz der hier getesteten XM-L2 ist beeindruckend. Bei 350 mA und 25 °C Temperatur erreichen beide hier getesteten LEDs etwa 215 Lumen, bei 700 mA und 25 °C sind es immer noch stolze 390 lm!
    Das Maximum wird bei 5,2 A, 2080 lm und 4,07 V erreicht, dann traten technische Probleme auf.

    Beide XM-L2 desselben Typs brannten nämlich bei genau 5,3 A durch und wurden dadurch irreparabel zerstört, was einen weiteren Test unmöglich macht. Auf dem Diagramm sieht man gut, dass das eigentliche Maximum des Emitters noch lange nicht erreicht wurde und eigentlich etwa 2700 Lumen zu erwarten gewesen wären.

    Der Verlauf der Vorwärtsspannung Vf ist interessant. Sie bleibt relativ lange bei 3,2 bis 3,6 V, steigt dann aber ab 4,6 A immer heftiger an - ein Effekt, wie ich ihn ebenfalls bei vorherigen (nicht veröffentlichten) Testläufen meiner neuen Ausrüstung beobachten konnte und durch steigenden Innenwiderstand der (damals zu dünnen) Anschlussleitungen verursacht wurde.

    Hieraus schließe ich, dass die Bonddrähte der hier limitierende Faktor gewesen und offenbar deutlich dünner als bei der XP-L oder alten XM-L2 aus sehr frühen Chargen sind. Und es gibt noch einen Anhaltspunkt für diese Theorie, nämlich die Beschädigungen des Emitters nach dem Test.


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    Es gibt Risse im inneren des Silikon-Dome. Diese erstrecken sich über die Bonddrähte und deuten darauf hin, dass eine extreme Hitze vorgeherrscht haben musste. Beide Emitter sahen nach dem Versagen fast identisch aus.
    Beide LEDs funktionierte zwar noch, aber nur bei extrem hoher Spannung (über 7 V) und dann auch nur bis max. 20 Lumen. Ein sanftes Andrücken des Domes erhöhte interessanterweise die Helligkeit, bei loslassen verringerte sie sich wieder und schwankte. Ein weiteres Indiz, dass die Bonddrähte durchgebrannt sind.


    Immerhin konnte ich so noch Die-Shots der kaputten LED durchführen:

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    Es gibt also zwei konkrete Schlussfolgerungen.

    Die hier getesteten Emitter waren mit Bin U2 angegeben, aber das ist nicht der Fall. Die Effizienz im Bereich 0 bis 1,05 A plus die Zerstörung bei geringem Strom deuten auf klar auf den Bin U4 hin. Es gab bereits vor einiger Zeit im englischsprachigen Foren Berichte, dass die höchst-gebinnten XM-L2 keine starke Überbestromung mehr aushalten.

    Die Bonddrähte wurden bei den höchsten Bins (U3 und U4) offenbar überarbeitet. Sie sind dünner, weisen daher bei hohen Stromen einen erheblich höheren Widerstand auf und wurden womöglich zudem aus einem anderen Material gefertigt. Ich vermute, dass unter anderem dadurch der Verlust durch die verdeckte Leuchtfläche verringert werden sollte.
    Dieses Vorgehen erinnert mich an die Modifikationen der einstmals hervorragenden XP-G2. Diese hat mehrfach größere Leuchtflächen und veränderte Überbestromungs-Eigenschaften erfahren, wodurch sie für (Extrem)Taschenlampen kaum mehr geeignet ist und für Extrem-Thrower von der Osram Oslon Black Flat abgelöst wurde.
    Ich sehe keinen Grund zur Annahme, dass sich diese Veränderungen nur auf die Bins U3/U4 beziehen wird, denn auch bei der XP-G2 wurden diese Modifikationen schon in Bin S2 umgesetzt. Daher dürften bereits heute LEDs im Bin U2 im Umlauf sein, die selbige Modifikationen erfahren haben.


    Der dokumentarischen Vollständigkeit halber noch die Diagramme für 85 °C Tsp, nach Angaben vom Cree PCT und dem XM-L2 Datenblatt.

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    Das Maximum liegt hier bei 1845 lm @ 5,2 A. Bei 350 mA sind es 191 Lumen, bei 700 mA immer noch 346 Lumen, was ebenfalls klar auf Bin U4 hindeutet.


    Fazit

    Die XM-L2 ist nun seit viereinhalb Jahren kommerziell erhältlich. Sie hat sich seither weit verbreitet und ist eigentlich auch heute noch eine hervorragende LED. Noch immer recht effizient, bietet sie zugleich ein schönes Lichtbild in verschiedenen Optiken und ließ sich bisher immer wunderbar überbestromen.

    Im Gegensatz zu den proklamierten "U2" lieferten beide hier getesteten LEDs deutlich höhere Ströme bei 700 mA. Zum Vergleich: eine U2 gebinnte XM-L2 aus einer Thrunite TN12 2014 welche ich daraufhin unter gleichen Bedingungen maß, lieferte einen etwa 14 % geringeren Lichtstrom.
    Also wurden statt U2-Bins U4 verbaut. Eigentlich eine gute Sache, doch gut überbestromen kann man zumindest diese Emitter nicht mehr und sind daher wenigstens für Extrem-Bestromung unbrauchbar. Dadurch rate ich vom Überbestromen der XM-L2 klar ab!

    Zudem ist unklar, ob diese offensichtlichen Veränderungen auch bei niedriger gebinnten LEDs umgesetzt wurden/werden. Falls höhere Lichtleistungen benötigt werden, rate ich zum Einsatz der Cree XP-L HD oder - falls die Lichtqualität egal ist - XP-L2.
    Falls eine dedomte XM-L2 verbaut werden soll, sollte eine XP-L HI verwendet oder eine XP-G3 geshavt werden. Vielleicht kann auch die Osram Oslon Black Flat einen näheren Blick wert sein. Falls die Applikation keine einfache Änderung des LED-Footprints zulässt, sollte die XM-L2 auch bei Nutzung eines DTP-Boards und großer Heatsink bis auf weiteres nur noch mit offiziellem Maximalstrom betrieben werden!


    Vielen Dank fürs Lesen und allzeit gut Licht - auch aus einer überbestromten XM-L2! :)

    Lieben Gruß, Dominik
     
    0kay, goromyr, wapd2 und 8 andere Flashys haben sich hierfür bedankt.
  2. zum ThruNite-Shop
    Auch hier im TLF schon bekannt ;)

    Ist doch nett, dass Convoy einem welchem im U4 Bin einbaut (aber trotzdem komisch...).
     
  3. Ja, aber ohne Lichtstromdiagramme mit quasi perfekter Wärmeableitung + Umrechnung auf 85 °C Tsp. ;)

    Die Wärmeableitung meines Testsetups ist offenbar extrem gut. Selbst bei maximaler Bestromung und dutzenden Watt el. Leistung gibt es lediglich temperaturbedingte Abweichungen im Bereich ± 1,5 %. Könnte also mitten im Test aufhören, was essen und dann weitermachen, einen "cold start" gibt es bei mir nicht. (Was ich trotzdem nicht tue.)

    Generell ist es allerdings so, dass tatsächlich wohl nur noch XM-L2 diesen Typs im Umlauf sind. Mir ist tatsächlich vor einem Jahr eine XM-L2 T6 bei 5,0 A abgeraucht (Bonddrähte durch, habe das mal in meiner Mappe festgehalten und dann beim Schreiben des Tests vergessen), und vorhin hat sich die XM-L2 U2 aus der Thrunite TN12 2014 bei 5,6 A und etwa 3,98 V zerlegt.

    LG, Dominik
     
    The_Driver hat sich hierfür bedankt.
  4. Miboxer.com
    Ja, schon klar. Ging mir ja nur um den frühen Tod.

    Kannst du die Skala der Y-Achse für die Vf verändern? Der Bereich 2V-5V würde ja reichen. So könnte man besser Werte ablesen.
     
  5. Die Skala zu verändern bedeutet zusätzliche Linien im Diagramm, wodurch es überladen und schlecht aussieht. Es ist dann zudem einfach schwieriger, die Werte abzulesen, vor allem weil die Teilstriche manchmal unlogische Abstände haben, die das ablesen erschweren (bspw. 0,33 oder 0,15 oder 0,5).

    LG, Dominik
     
  6. hierzu hätte ich eine frage: eine xm-l2 u2 wird von cree bei 3A (und 30°C) mit 1111,5 lumen angegeben. ich vermute ganz stark, cree gibt auch led-lumen an (sie produzieren ja nur die led, keine tl). du hast aber 1400 lumen gemessen. untertreibt cree bei den eigenen werten?
     
  7. Skilhunt Taschenlampen
    Nein, er hat doch geschrieben, dass es eine U4 sein muss.
     
  8. Zudem gibt Cree auch noch Abweichungen bis zu ± 7 % zum eigentlichen Leistungsbinning (Zitat Cree: "Cree maintains a tolerance of ±7% on flux and power measurements"), welches bei 85 °C Tj durchgeführt wird, genannt hot binning.

    Rein theoretisch könnte eine XM-L2 U4 bei 85 °C und 700 mA also bis zu 363,8 lm liefern, was bei 25 °C Tj nach datenblatt-gerechtem Umrechnungsfaktor dann sogar 409,7 lm wären. :eek:

    Eine U2 würde dann im allerbesten Fall bei 85 °C Tj und 700 mA 321 lm bringen, und bei 25 °C Tj 361,4 lm.

    LG, Dominik
     
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