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[LED-Test / Review] Cree XLamp XHP70.2 P2 40E (≈ 4000 K)

Köf3

LED-Spezialist
17 Mai 2015
2.779
3.782
113
LED-Test / Review
DE

Cree XLamp XHP70.2

P2 40E, XHP70B-01-0000-0D0BP240E


Note: Test is also available in English, please click here


dsc02552-xhp70.2-teasf8uz6.jpg




Technische Daten


Tj 85 °C, If 2100 mA (6V)

Order code: XHP70B-01-0000-0D0BP240E

Eigenschreibweise: XHP70.2 – nicht XHP-70.2 oder XH-P70.2

Datenblatt: Klick (offiziell)

Typ: quad die
Binning: P2 (typ. 1830 lm)
Nennspannung: typ. 5,6 V, max. 6,1 V (12 V: typ. 11,2 V, max. 12,2 V)
max. Strom: 4800 mA (12 V: 2400 mA)
Farbtemperatur: typ. 4000 K (color kit 5-Step 40E), min. 70 CRI
Abstrahlwinkel: typ. 120 °
Wärmewiderstand: typ. 0,9 °C/W
Max. Temperatur Tj: 150 °C


Ich habe diesen Emitter bei Mouser erworben. Leider war der erste Emitter schon ab Werk defekt. Er brachte ≈ 20 % weniger Leistung als angegeben und die Leuchtflächen leuchteten schon bei unterschiedlichsten Spannungen ab 3,2 V auf, wohlgemerkt noch ohne vorige Überbestromung.

Mouser hat mir aber nach englischer Korrespondenz glücklicherweise unkompliziert einen Ersatz-Emitter geschickt – und den teste ich hier nun!


Äußerliches Erscheinungsbild


Wie alle Cree-Emitter der neuesten Generation kommt die XHP70.2 in einem gelben Farbkleid daher. Die Beschichtung der Leuchtfläche erstreckt sich über die gesamte Fläche des Emitters, welche 7,00 x 7,00 mm misst.

Das Footprint entspricht also dem des Vorgängers, der XHP70, sodass die Kosten für Design und Fertigungsanpassungen etwaiger Produkte möglichst gering gehalten werden können.


dsc02545-xhp70.2-oben8aurj.jpg


dsc02546-xhp70.2-schruhuhf.jpg


dsc02550-xhp70.2-seitsxuu3.jpg


Gut sind die vier einzelnen Leuchtflächen zu erkennen.
Durch die Asymmetrische Grundfläche ist es problemlos möglich, gedrehte Zentrierhilfen zu verwenden, zusätzlich können bestehende Sinkpads/DTP-Boards für die alte XHP70 weiterverwendet werden.

Wie schon die XHP70 besitzt auch die XHP70.2 die Besonderheit, dass die benötige Spannung über das PCB-Layout eingestellt werden kann. Alle erhältlichen XHP70.2 können daher automatisch mit 6 oder 12 V betrieben werden.
Wenn das Thermal Pad, also die mittlere große Kontaktfläche unter der LED, elektrisch von Anode/Kathode isoliert ist, wird die LED mit 6 V betrieben.
Wird das Thermal Pad allerdings elektrisch mit Anode und Kathode verbunden, läuft die XHP70 mit 12 V.

Siehe auch diese Grafik.


Leuchtfläche


Die vier einzelnen Leuchtflächen werden in 2S 2P (2x seriell, 2 x parallel) oder 4S angeschlossen, je nach Spannungskonfiguration.

Die XHP70.2 weist eine deutlich größere Leuchtfläche als ihr unmittelbarer Vorgänger auf, zumal bei der XHP70.2 die Abstände zwischen den Leuchtflächen quasi komplett fehlen.


dsc02541-xhp70.2-diewmuqs.jpg



Merkmal von Crees neuer LED-Generation ist die blau-gelb gesprenkelte Leuchtfläche, wie man sie schon von XP-G3, XP-L2 und XHP50.2 kennt. Bereits auf dem Vergleichsbild kann man die gelbe Umrandung um den Die erahnen, wie sie bereits ebenso von anderen aktuellen Cree-LEDs bekannt ist.

Die reinen Leuchtfläche ist 31,52 mm² groß und ist damit 9,6 % größer als bei der XHP70 (reine Leuchtfläche dieser: 28,752 mm²). Die Zwischenräume zwischen den einzelnen Dies leuchten ebenfalls; daher werden sie zur Leuchtfläche gezählt – was bei der XHP70 nicht der Fall war.

Bei steigendem Winkel wird das emittierte Licht zusehends gelb-grünlich - dieser Effekt ist bereits von der XHP70 bekannt.


dsc02541-xhp70.2-leucgxun1.jpg


Durch diese Maßnahme fällt die Leuchtdichte im Vergleich zur XHP70 etwas geringer aus, wie auf dem Vergleichsbild zu sehen.


Leistung und Überbestrombarkeit


Die XHP70.2 wird hier mit XHP50.2/70 und MT-G2 verglichen.


xhp70.2test2585degdia1cu8n.png


Innerhalb offizieller Parameter:
  • bei 4800 mA (offizieller Maximalstrom bei 6 V-PCB Layout): 3810 lm @ 6,09 V
  • Leistung bei offiziellem Maximum: 29,2 W
  • Effizienz bei 4800 mA: 130,5 lm/W
  • bei 2100 mA (Binning conditions, 25 °C Tsp): 1876 lm @ 5,73 V – umgerechnet auf 85 °C nach Datenblatt und Cree PCT: 1705 lm
Die hier getestete XHP70.2 erfüllt nicht das angegebene Binning (1830 lm @ 85 °C/2100 mA). Diese LED entspricht lt. meinen Messungen Bin N4, nicht P2.


Überbestromung:
  • 20 A-NETZTEIL AUSGEREIZT
  • Maximum bei 20,00 A nicht erreicht, an diesem Punkt 9228 lm @ 7,29 V
  • Leistung bei Maximum 145,8 W
  • Sweet Spot bei etwa 15 A (8379 lm @ 6,95 V)
  • Leistung im Sweet Spot 104,3 W
  • Effizienz im Maximum 63,3 lm/W
  • Effizienz im Sweet Spot 80,3 lm/W
Das Maximum dürfte bei etwa 21 bis 24 A liegen, bei schätzungsweise 9300 bis 9500 Lumen Lichtstrom. Es wären dann elektrische Leistungen von über 170 W zu erwarten!

Dies bedeutet aber gleichzeitig, dass der Wärmewiderstand geringer sein muss als im Datenblatt angegeben; ich schätze ihn auf 0,6 bis 0,8 statt 0,9 °C/W.



xhp70.2vergleichdiagr0wumo.png


Die XHP70.2 zieht allen Emittern, auch der XHP70, davon. Sie lässt sich deutlich besser überbestromen und erreicht ihr Maximum bei über 20 A – mehr Strom liefert selbst mein neues Netzgerät nicht. Zugleich ist die Vf geringer als bei allen anderen Emittern.

Die XHP50.2 ist effizienter als die MT-G2 und erreicht das gleiche Lichtstrommaximum bei geringerem Strom; ein Zeichen dass diese LED veraltet und nur noch bedingt für Hochleistungslampen geeignet ist.

Die hier gemessene XHP50.2 entspricht Bin J4, wie angegeben (der Emitter wurde ebenfalls bei Mouser erworben, Test folgt bald). Ein Zeichen, dass die XHP70.2 tatsächlich zu wenig Lichtstrom liefert als im Bin angegeben.


Leuchtdichten


Die Messwerte wurden in einer Testanordnung ohne Restlicht von Reflexionen o.ä. erfasst.

Achtung: aufgrund des gemessenen geringeren Binnings als angegeben (hier N4) lassen sich die Leuchtdichten der XHP70.2 nicht auf Emitter mit echtem P2-Binning übertragen!


LEDStrom If mALeuchtdichte cd/mm2
Cree MT-G2 Q0 2800 19,6
8600 45,2
16200 (max) 58,1
XHP70 N2 2800 24,8
8600 59,8
14800 (max) 79,3
XHP70.2 P2 2800 22,9
8600 56,9
20000 93,3
XHP50.2 2800 45
8600 100,3
13800 (max) 121,1
XHP35 HI E22800 (max) 151,4


Die XHP70.2 besitzt zwar eine höhere Leuchtdichte, profitiert hier aber ausschließlich von der höheren Bestrombarkeit und dem daraus resultierenden höheren Lichtstrom. Bei niedrigeren Strömen kann die XHP70 dank der kleineren Leuchtfläche (die aus den auseinanderstehenden Dies resultieren) vorbei ziehen.

Die XHP50.2 und XHP35 HI (nur der Referenz halber aufgeführt) ziehen meilenweit vorbei. Zum Vergleich: eine XP-G2 S4 2B besitzt eine maximale Leuchtdichte von 197,3 cd/mm2, die Black Flat 266,5 und die Synios DMLN31.SG sogar 297,8 cd/mm2.


Lichtqualität und Verhalten in Optiken


Ähnliche Cree-LEDs der neuesten Generation strahlen in Optiken einen gelben Ring um den Spot ab. Dies verhält sich hier nicht anders; um die Problematik auch für den Laien greifbar zu machen, habe ich die XHP70.2 in eine Lampe verbaut, welche normalerweise eine neutralweiße XHP70 befeuert (Leistung max. ≈ 2900 lm):


img_1998-xhp70.2-lampu5ui2.jpg


Bereits hier kann der gelbe Ring um den Spot erahnt werden.


img_2002-beamshot-xhpgsub8.jpg


img_1994-xhp70.2-beamfhuin.jpg


dsc02560-xhp70.2-beamecus1.jpg


Die gelbe Verfärbung ist nicht nur auf der Whitewall gut sichtbar und nervt.
Der Spot selbst ist eindeutig kälter als die angegebenen 4000 K. Dieser Wert wird erst nach der Durchmischung des kompletten Lichts erreicht. In einer Taschenlampe geschieht dies in der Regel nicht.

Dafür existiert im Spot kein „Kreuz“ mehr, welches durch die auseinanderstehenden Leuchtflächen bei Verwendung des Vorgängers XHP70 auftrat. Dieses Problem konnte durch die Verwendung matter Optiken und speziell angepasster Reflektoren allerdings größtenteils bis vollständig gelöst werden.


Fazit


Die XHP70.2 knüpft nahtlos da an, wo die XHP70 aufgehört hat: Leistung, Leistung und nochmals Leistung – und zwar bei erheblich geringerer Vf.
Mit erreichten 9228 lm bei 146 W und 20 A sowie noch höherer Maximalbestromung spielt diese LED in Bereichen sehr starker COBs, ohne aber dessen prinzipbedingte Nachteile sowie die riesige Bauform in Kauf nehmen zu müssen.

Die Leuchtfläche ist größer als bei der XHP70; zudem gibt es bei Nutzung dieser LED in Optiken starke Farbabweichungen im Lichtbild. Dafür fehlt das bekannte „Kreuz“ im Spot.

Wenn Leistung vordergründig ist und die Lichtqualität dabei vernachlässigt werden kann, führt aktuell kein Weg an diesem Emitter vorbei!


Pro:

- LEISTUNG!
- sehr hohe Überbestrombarkeit
- geringe Vf
- hohe Effizienz auch bei hohem Strom
- geringer Wärmewiderstand


Contra:

- Farbabweichungen im Lichtbild von Optiken
- Farbtemperatur nur bei kompletter Durchmischung des Lichts erreicht
- getesteter Emitter weniger effizient als angegeben (25 / 85 °C)


Danke fürs Lesen des ausführlichen Tests! :) :flooder:

Lieben Gruß und jederzeit gut Licht, Dominik



Hinweise auf Fehler oder Anregungen mir am besten per PN mitteilen!
 
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Jinbodo

Flashaholic**
4 Februar 2017
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Bin zwar (noch?) nicht selber am modden, aber finde Deine LED-Reviews äusserst interessant, danke dafür :thumbup:
 
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The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
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Essen
Krasses Teil! Somit verträgt sie kurzzeitige Stromspitzen von ~18A, wie manche Leute sie im BLF gemessen haben (im DD mit 2x 26650), wohl doch, sofern die Wärmeableitung passt. Das habe ich in dem Maße nicht erwartet.
Nebenbei: schöne Makrobilder ;).

Mich wundert, dass der Bin hier nicht stimmen soll. Schon komisch.

Die Effizienz ist trotzdem sehr gut. 1000 Lumen bei ca. 5,5W (fast doppelt so effizient, wie eine ältere XM-L2).
 
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The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
7.419
5.209
113
Essen
Die MT-G2 kann man jetzt echt vergessen, wenn man nicht unbedingt eine perfekt gleichmäßige Lichtfarbe mit smo Relfektor braucht. Die XHP-70.2 kriegt man bei gleicher Effizienz mit 90CRI und neutraler Farbtemperatur.

Es wird Zeit, dass sich mal mehr Leute mit TIR-Optiken (mit integriertem Diffusor) beschäftigen. Die mischen die verschiedenen Lichtfarben vernünftig und man kriegt noch ein Bisschen Reichweite hin.
 

Köf3

LED-Spezialist
17 Mai 2015
2.779
3.782
113
Um die LED voll auszutesten könntest du sie ggf. noch mal mit 12V testen, wenn dein Netzteil noch Spannungsreserven hat. ;)
Die Kiste kann 600 W. :D (20 A @ max. 30 V)

Ich habe allerdings kein Cu-DTP-Board mit 12 V Layout, nur für 6 V. Wenn jemand mir eines abgeben mag, dann kann ich die XHP70.2 noch einmal quälen. :)

LG, Dominik
 
28 September 2016
4
22
3
Danke für die sorgfältige und complete Test in English, es macht es viel einfacher für mich es zu lesen. Dein Bilder sind vortrefflich! Ich versuche dieses Antwort doch in Deutsch zu schreiben.

Ich hatte versucht diese Led zu testen, aber in mein Versuch der maximale Lichtstrom war bei 12.5A, weil anderen rapportierten noch ein Zunahme zwischen 15 und 20 A. Ich denke daß mein set-up nicht zureichend is für diese hohe Leistung. Es ist gut zu sehen daß es Ihnen gelingt ist die Lichtstrom Zunahme bis 20A zu bestätigen. :)

Übrigens habe ich noch einige XHP70 Sinkpads für 12V. Nachteil von diesen ist daß die 'traces' sehr dünn sind und vielleicht 10A nicht überleben. Ich kann zwei von diesen versanden wann Sie wollen?
 
Zuletzt bearbeitet:

hbh

Flashaholic**
4 Dezember 2017
1.249
526
113
Gibt es eine Auflistung der Taschenlampen, die mit der neuesten Generation des XHP70.2 LED ausgestattet sind?
 

pipchen

Flashaholic
30 November 2014
108
22
18
Niedersachsen
Danke für die Adresse - The_Driver!
Das erleichtert ungemein die Auswahl der Lampe für einen Neueinsteiger.
Diese Sachen sollten mal in einem Unterforum zusammengefasst werden.
Gruß
pipchen
 

The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
7.419
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Essen
Danke für die Adresse - The_Driver!
Das erleichtert ungemein die Auswahl der Lampe für einen Neueinsteiger.
Diese Sachen sollten mal in einem Unterforum zusammengefasst werden.
Gruß
pipchen

Das wäre viel zu viel Arbeit. Da gibt es ja tausend verschiedene Eigenschaften und Lampen und dazu kommen dauernd neue auf den Markt.
 
Zuletzt bearbeitet:
31 Januar 2024
8
0
1
Sorry wenn ich diesen alten Thread wieder ausgrabe. Vermutlich gibts zwischenzeitlich bessere LEDs. Aber ich bin über die Imalent MS03 gestolpert und die scheint aktuell noch erhältlich zu sein und wird mit 3 Stück dieser XHP70.2 angegeben.

Der Link für das Datenblatt geht zwischenzeitlich nicht mehr bzw. öffnet bei mir irgend eine nichtssagende XML Datei. Daher habe ich dieses Datenblatt genommen: https://docs.rs-online.com/7132/0900766b815afb9d.pdf

Die hellste Lichtfarbe wird im Datenblatt mit max. 2000 lm angegeben. Die Imalent MS03 soll mit 3 Stück dann aber auf 13000 lm kommen. Dazu müsste die LED um mehr als Faktor 2 im Pulsbetrieb über den max. Werten "vergewaltigt" werden um auf diese Werte zu kommen. Oder die Imalent Angaben sind nicht seriös was Otto Normal ohne Ulbricht Kugel wohl auch nicht nachmessen kann (?).

Aus der Tabelle auf Seite 8 entnehme ich eine typische Vorwärtsspannung von etwa 11,8V bei 85 Grad. Das macht 11,8V*2,4A=28,3W oder 70lm/Watt was nicht gerade ein besonders guter Wert ist. Bei der besseren Allgemeinbeleuchtung sind ja aktuell Werte von 200lm/W angesagt. Sie werden vermutlich aber nicht von solchen LEDs mit hohen Leistungen erreicht (?)

Also noch mal sorry für die vielen unscharfen Fragen aber im Taschenlampen und LED Bereich ist die Orientierung nicht gerade einfach.
 
Zuletzt bearbeitet:

Galaxypower

Flashaholic*
25 Januar 2020
304
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43
Rostock
Sorry wenn ich diesen alten Thread wieder ausgrabe. Vermutlich gibts zwischenzeitlich bessere LEDs. Aber die Imalent MS03 scheint aktuell noch erhältlich zu sein und wird mit 3 Stück dieser XHP70.2 angegeben.
Und wie kommst du jetzt hier auf die MS03, es gibt ja noch viele Lampen mit XHP70.2, auch wenn es die xhp70.3 schon gibt, meist in der HI-Variante.
 
31 Januar 2024
8
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1
Die MS03 hatte ich rein Zufälllig eben neulich mal in der Hand und da hats Wow gemacht weshalb ich jetzt mal im Datenblatt nachgeschaut habe um zu verstehen wie sowas funktioniert. Die Daten haben jetzt eben noch nicht wirklich zu meiner tiefgreifenden Erleuchtung beigetragen.
 

The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
7.419
5.209
113
Essen
Schaue dir doch mal den ersten Beitrag dieses Threads genauer an. Die Messwerte sollten zur Erleuchtung beitragen ;). In der Praxis schaffen diese LEDs bei guter thermischer Anbindung viel mehr, als das, was im Datenblatt steht. Das liegt hauptsächlich an den heute gängigen Kupferplatinen, auf die die LEDs gelötet werden. Für die XHP-70(.2/.3) gilt das im besonderem Maße, da sie aus vier sehr großen DIEs besteht, die alle jeweils sehr viel Strom vertragen. Cree hat diese LEDs sehr stark unterspezifiziert, da bei schlechter thermischer Anbindung vermutlich nicht viel mehr möglich ist.
 
31 Januar 2024
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Habs noch mal genau alles gelesen. Aha, die XHP-70.2 lässt sich besser überbestromen als in den Daten angegeben weil der thermische Übergangswiderstand besser ist als im Datenblatt scheint. Der thermische Widerstand ist dort eben unter Worst Case Randbedingungen spezifiziert welche man im Einzelfall bei Tests nicht einhalten muß. Klar begrenzt bei Dioden nur die Kühlung den Strom weshalb ich auf Pulsbetrieb getippt habe.

Immerhin kommt @Köf3 bei seinen beachtlichen Tests auch auf 63,3 und 80,3 lm/W was ich hingegen mit 70 lm/W nach den Datenblattangaben überschlagen habe. Den Wirkungsgraden von "normalen" LEDs aus der Allgemeinbeleuchtung nach sollte da noch sehr viel Luft für Neuentwicklungen sein. Leuchtwürmchen erzeugen mit ihrem Katalysator das grüne Licht mit deutlich über 95% Wirkungsgrad. Demnach zu urteilen, wäre die LED Entwicklung momentanirgendwo im Zeitalter der Dampfmaschinen wo es eine Sensation war als man den Wirkungsgrad von 2% auf 3% verbessern konnte. Das war eine erhebliche Verbesserung und die Leistung konnte man deutlich höher als bei einem Pferd auslegen. Aber ein Verbrennungsmotor mit mindestens 30% Wirkungsgrad lächelt heute darüber. Es könnte zum Thema LEDs also noch zahlreiche spannende Entwicklungen geben zu welchen die heutigen Taschenlampen das gleiche Licht über Stunden abgeben können ohne zu überhitzen, die Batterie mit hohen Strömen zu plagen oder gar noch einen Lüfter zu benötigen. Aber die Angabe von lm/W im Datenblatt scheint vor allem bei kleinen Leistungen üblich, weil die großen Leistungen hier (noch) nix gescheites hinkriegen. Werde mir also weiter mal die aktuellen Datenblätter aus der "Emitter" Klasse als Bettlektüre vornehmen um nicht nur bei den Modellen der Taschenlampen sondern auch bei den LED Modellen mitreden zu können. Vermutlich kann man mit dem LED Hintergrundwissen die Lampendesigns dann auch besser einstufen.

Das Problem von hohen Wirkungsgraden ist vermutlich die Lebensdauer. Man kann als LED ein Labormuster mit gigantischen Daten bauen, aber die organischen Materialien degenerieren so rasch, daß die Teile für den praktischen Einsatz kaum verkaufbar sind.
 
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The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
7.419
5.209
113
Essen
Hohe Wirkungsgrade, wie du sie meinst, werden nur bei niedriger Stromdichte erreicht (Ampere pro mm^2 LED-DIE-Fläche). Die XHP-70 erreicht bie niedriger Stromdichte sehr hohe Wirkungsgrade. Die Effizienzangaben von @Köf3 beziehen sich auf den Betrieb in hochgezüchteten Taschenlampen für, in der Regel, sehr kurze Zeitspannen. Man ist dort dann nur durch die Kühlung der Taschenlampe limitiert, da so viel Wärme entsteht. Bei dieser LED sind das immerhin weit über 100W.

Bei z.B. 2A (somit ca. 11,4W) erreicht die LED laut den Messergebnissen oben je nach Temperatur ca. 150lm/W. Bei 5A (ca. 30W) sind es noch 115lm/W. Das sind super Werte für so hohe Leistungen und das mit einer sechs Jahre alten LED.
 
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Köf3

LED-Spezialist
17 Mai 2015
2.779
3.782
113
Aha, die XHP-70.2 lässt sich besser überbestromen als in den Daten angegeben weil der thermische Übergangswiderstand besser ist als im Datenblatt scheint
Die Angaben im Datenblatt sind normalerweise (es gibt Ausnahmen) sehr konservativ ausgelegt. So eine LED muss auch unter ungünstigen Bedingungen (auf Board ohne direkte Wärmeabfuhr, in geschlossenen Gehäusen, bei hoher Umgebungstemperatur draußen) einwandfrei funtionieren und eine lange Lebensdauer aufweisen. Zudem begrenzt der LED-Chip an sich die Lebensdauer.
Cree ist traditionell sehr konservativ, zudem ist die XHP70.2 eine unfassbar robuste LED, die selbst bei massiver Überbestromung nicht zerstört wird.

Momentan konzentriert sich die Entwicklung der LEDs insbesondere auf zwei Dinge: Customizing (für zahlungskräftige Kunden werden spezielle LEDs designed die dann ihren Weg in Taschenlampen finden, siehe bspw. die Nitecore EDC35), und maximale Lichtqualität (hoher CRI bei gleichzeitig optimalen Abstrahleigenschaften in Sekundäroptiken).