LED-Test / Review
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Cree XP-G4 B4 color kit 2B (5700 K, min. 90 CRI)
10.11.2023
Am 18.07.2023 wurde die XP-G4 als vierte Generation der XP-Familie von Cree vorgestellt. Nach der sehr populären XP-G2 und der bereits einigen Jahren alten XP-G3 ist sie das neueste Modell der XP-Familie. Cree bewirbt hier insbesondere den erhöhten Maximalstrom von 3 A und das verbesserte optische Profil sowohl relativ zur senkrechten Sichtachse als auch allgemeine Farbechtheit über den gesamten Abstrahlwinkel hinweg.
Dieser Emitter wurde auf Kaidomain erworben. Zur Verfügung gestellt wurde er von @Palladin, vielen Dank hierfür!
Technische Daten
Tj 85 °C, If 700 mATyp: single die, flip-chip
Binning: B4 (min. 280 lm)
Farbgruppierung: 2B (5700 K)
CRI: min. 90, R9 min. 50
Nennspannung: typ. 2,8 - max. 3,3 V
Max. Vorwärtsstrom: 3000 mA
Max. Spitzenstrom: --- mA
Abstrahlwinkel: 120 °
Wärmewiderstand: 1,3 K/W
Max. Temperatur Tj: max. 150 °C
Offizielles Datenblatt: Cree XP-G4 (PDF, 2,7 MB)
Hinweis: Cree hat bei der XP-G4 die Binnings und damit die Bezeichnungen eben dieser geändert. Cree binned diese LEDs nun bei 700 mA statt bei 350 mA, wie noch bei der XP-G3. Dadurch sind die Leistungseinstufungen der vorangegangenen Serien nicht mehr direkt vergleichbar!
Äußerliches Erscheinungsbild
Im Grundsatz entspricht das Design der XP-G4 dem des Vorgängers. Auffällig sind hier insbesondere zwei Dinge: das allgemeine Design ist mehr orange statt gelb, und die Leuchtfläche ist kaum direkt erkennbar, wobei dies bei LEDs mit niedrigem CRI bzw. anderem CCT unterschiedlich ausfallen dürfte. Auch eine offensichtliche Markierung für die Anode/Kathode und eine Umrahmung wie bei der XP-G3 fehlen.Alles in anderem ist es eine der optisch schlichtesten LEDs, die je released wurden. Bei der seitlichen Ansicht entspricht die leichte Wellenform des weißen Silikons unterhalb des Domes dem Design der XP-P (Test hier).
Das Footprint ist im typischen 3535 (XP) Format gehalten und weist keine Besonderheiten auf. Die Kante im Thermal Pad weist auf die Anode hin. Solche deutlichen Verkleinerungen der Wärmeabfuhrflächen sind kritisch zu betrachten; so verringern sie die Wärmeabfuhr weiter, welche insbesondere im kompakten 3535-Format ohnehin stark limitiert ist. Hier ist eine Markierung auf der Oberseite bzw. eine Abschrägung einer Ecke der Anode eher empfehlenswert.
Leuchtfläche
Die Leuchtfläche ähnelt der von anderen Emittern wie HL2X oder 519A. Bonding-Drähte gibt es nicht, wie bei den meisten modernen Emittern ist der LED-Chip in Flip chip-Technologie gefertigt.
Allerdings fällt hier eine starke Färbung der Kanten auf; an den Rändern schimmert es stark bläulich, was auf einen unregelmäßigen Auftrag von Phosphor hindeutet. Dies dürfte Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften in Verbindung mit Reflektoren/Linsen haben.
Falls eine LED ohne Dome im XP-Format benötigt wird, empfehle ich entweder die Cree XP-P (welche es in vielen verschiedenen CCT und CRIs gibt) oder andere LEDs von Osram bzw. eine dedomte 519A, sofern hohe Lichtqualität benötigt wird.
Leistung und Überbestrombarkeit
Innerhalb offizieller Parameter, soweit diese bekannt sind:
- bei 3000 mA (offizieller Maximalstrom): 1030 lm @ 3,29 V
- Leistung bei offiziellem Maximum: 9,9 W
- Effizienz bei 3000 mA: 104,4 lm/W
DIe Performance liegt im zu erwartenden Rahmen, das Binning wird eingehalten. Die Vf liegt im normalen Bereich. Die XP-G4 wird somit vom Hersteller als 10 W-LED eingestuft.
Überbestromung:
- Maximum bei 10,2 A erreicht, an diesem Punkt 1844 lm @ 4,01 V
- Leistung bei Maximum 40,9 W
- Sweet Spot bei etwa 6 A (1574 lm @ 3,64 V)
- Leistung im Sweet Spot 21,8 W
- Effizienz im Maximum 45,0 lm/W
- Effizienz im Sweet Spot 72,1 lm/W
Trotz des im Vergleich zur XP-G3 nominal höheren Wärmewiderstands ist die Performance sehr gut. Problematisch kann hier die für eine Flip chip-LED sehr hohe Vorwärtsspannung sein, insbesondere wenn nur linear geregelte Treiberelektroniken verwendet werden.
Zumindest das hier getestete Sample kann prinzipiell im Direct drive (Anschluss der LED direkt am Akku, ohne zwischengeschaltete Treiberelektronik) verwendet werden, wobei dies nur für handelsübliche 18650 oder kleinere Akkus empfohlen ist. Bei 21700ern mit besonders guter Spannungslage (bspw. Samsung INR21700-40T) besteht die Gefahr einer Überbestromung und damit einem frühzeitigen Ausfall bzw. Alterung.
Auch die Vf ist deutlich geringer, wobei die 519A hier klar zeigt, wie es noch besser geht. Hier zeigt sich insbesondere der Unterschied im Wärmewiderstand: die Lumileds HL2X ist weit abgeschlagen und erreicht nur maximal 5,6 Ampere, obwohl die allgemeine Effizienz der HL2X im Bereich der 519A liegt bzw. diese sogar übertrifft.
Leuchtdichten
Werte bei 25 °C Tsp, 85 °C Tsp Werte 13 % niedriger
Lichtqualität und Verhalten in Optiken
Das Lichtbild ist… interessant. Der an sich scharf abgegrenzte Spot ist stark verfälscht. Ein kälterer (bläulicher) Rand ist mit einem gelblich-orangenen Bereich gefüllt. Die Corona und der Spill sind dagegen frei von Farbverfälschungen. Vermutlich wird dieser Effekt durch die bereits beobachteten Farbabweichungen auf der Leuchtfläche verursacht.
Diese Farbverfälschung ist auch auf nicht weißen Oberflächen sichtbar, wobei sich die Sichtbarkeit in Outdoor-Anwendungen mit vielen unterschiedlichen Oberflächen und unterschiedlichen Tiefen relativieren dürfte. Empfehlenswert ist die XP-G4 in Reflektoren und Linsen dadurch allerdings nicht uneingeschränkt, zumindest nicht dieses Sample von dieser Charge bzw. diesem CCT/CRI.
Lichtfarbe
Obwohl Cree einen CRI von mind. 90 angibt, erreicht das hier getestete Sample diesen nicht, gleichwohl bleibt der gemessene CRI von 88 immer noch im erlaubten Bereich, da Cree eine Toleranz von +/- 2 CRI auf seine Messungen/Binnings angibt. Der R9 erreicht mit 50 dagegen den von Cree angegebenen Minimalwert so gerade eben.
Für problematisch halte ich im Spektrum vor allem den starken Grünanteil und der deutlich fehlende Rotanteil im Bereich 620 bis 660 nm, wobei dies die Effizienz stark steigert, welche für die Einordnung im höchstmöglichen Binning B4 essentiell ist. Die Spektren von XP-G4 und 519A sind sich im Grunde recht ähnlich, nur dass der Rotanteil der XP-G4 deutlich geringer ist. Eher ähnelt das Spektrum der XP-G4 dem der HL2X 5700 K 90CRI, wobei bei letzterer der Blau-Peak bei 440 statt 450 nm liegt und der Grün- und Rotanteil bis 620 nm anteil noch höher ist.
Der Tint ist grünlich, aber gerade noch erträglich. Bei Anwendungen außerhalb der Beleuchtung von weißen oder glatten Flächen dürfte der grünliche Tint nicht stören, allerdings gibt es auch hier bessere Alternativen mit Farbverortung nahe oder unterhalb der BBL.
- Ra: 88
- R9: 50
- CCT: 6196 K
- duv: 0,0097
Fazit
Nachteilig sind allerdings die hohe Vf und die seltsamen Verfärbungen im Spot, die allerdings vor allem durch das Phosphor bzw. der Leuchtfläche bedingt sind und bei anderen Samples anders ausfallen können. Außerdem ist der Tint leicht grünlich und die Farbwiedergabewerte von Cree werden nur gerade so eben eingehalten.
Es gilt festzuhalten, dass die hier festgestellten Befunde bei LEDs späterer Chargen bzw. anderer Binnings/Farbgruppierungen unterschiedlich ausfallen können.
Pro
- hohe Effizienz
- gutes Potenzial für Überbestromung
- attraktive Preisgestaltung
Neutral
- Markierung im Thermal Pad, damit verbundene Reduzierung der Wärmeabfuhrfläche
- Dedoming nicht ohne weiteres möglich
Contra
- Farbverfälschungen im Spot
- hohe Vf für LED im Flip chip-Design, insbesondere bei hoher Bestromung
Danke fürs Lesen dieses Tests.
LG, Dominik
v1.0.1
Zuletzt bearbeitet:
und sich selbst ein Bild davon machen will, schreibt mir eine PN. Ich verschenke meine Restlichen Exemplare.