LED-Test / Review
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Cree XLamp XHP35.2 HI D4 color kit E3 (5000 K, 70 CRI)
25.11.2023
Nach einigen Jahren auf dem Markt erhielt die XHP35 ein Upgrade. So wurden die neuesten LED-Chips und die neueste Fertigungstechnologie verwendet, was die Performance steigern und die Effizienz ebenfalls erhöhen sollte. Wie stark dieser Effekt ausfällt, wird dieser Test zeigen.
Der hier getestete Emitter wurde Anfang 2023 regulär bei Mouser erworben. Datumscode dieser LED ist lt. Mouser der 16. Februar 2022.
Technische Daten
Tj 85 °C, If 350 mA
Binning: D4 (min. 550 lm)
Farbgruppierung: E3 (5000 K)
CRI: min. 70
Nennspannung: typ. 11,2 (max. 12,2) V
Max. Vorwärtsstrom: 1500 mA
Max. Spitzenstrom: --- mA
Abstrahlwinkel: 120
Wärmewiderstand: 0,7 K/W
Max. Temperatur Tj: max. 150 °C
Offizielles Datenblatt: Cree XHP35.2 HI (PDF, 3,1 MB)
Äußerliches Erscheinungsbild
Im Grundsatz ähnelt die XHP35.2 HI der alten Version sehr. Auch hier sitzen die Leuchtflächen auf einem dunkelgrauen Substrat und sind von weißer Vergussmasse umgeben.Auffällig sind bei der Nachfolgegeneration das Fehlen der Bonding-Drähte sowie die zumindest augenscheinlich weiter auseinanderliegenden Leuchtflächen, was durch "Lücken" gekennzeichnet ist. Zudem scheint die gelbe Leuchtfläche im direkten Vergleich etwas kleiner zu sein. Bei der alten XHP35 werden zwei verschiedene LED-Chips verwendet, Flip Chip und lateral, was die Kosten für die alte Version massiv erhöht. Die neue XHP35.2 besitzt nur einen Typ LED-Chip, der ausschließlich von der Unterseite her angeschlossen wird.
In der Seitenansicht scheint das Phosphor unterhalb der weißen Vergussmasse großflächig auf dem gesamten Substrat statt nur auf den LED-Chips aufgebracht worden zu sein, da oberhalb der gelben Schicht eine dünne weiße Schicht erkennbar ist.
Dank des standardisierten Footprints XP/3535 (3,45 x 3,45 mm) lassen sich sowohl handelsübliche LED-Boards als auch Zentrierhilfen für XP-LEDs freizgügig verwenden. Dank symmetrischem Aufbau der LED sind auch gedrehte Zentrierhilfen problemlos verwendbar.
Das Footprint bietet keine Überraschungen. 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.
Das Thermal Pad ist elektrisch neutral, sodass die Verwendung von DTP-Alu- und Kupfer-Boards problemlos möglich ist ohne die LED im Direct-drive (Anschluss direkt an Akku ohne Treiberelektronik) betreiben zu müssen.
Leuchtfläche
Die Leuchtfläche besteht aus vier einzelnen LED-Chips. Diese sind für eine Verschaltung nach 4S entsprechend auf dem Substrat angeordnet. Wie bei den meisten modernen Emittern üblich sind die Chips als Flip Chip ausgeführt.
Die Leuchtfläche ist 4,95 mm² groß. Da die Leuchtflächen wie im Bild auch seitlich Licht abstrahlen ist eine Bestimmung der Leuchtlächengröße auf klassischem Wege schwierig und nicht zu 100 % möglich.
Durch die trotz der Lücken zwischen den LED-Chips relativ gleichförmig leuchtende Fläche sollten bei Nutzung von Sekundäroptiken keine Donut-Holes oder "Kreuze" im Lichtbild auftreten.
Leistung und Überbestrombarkeit
Innerhalb offizieller Parameter, soweit diese bekannt sind:
- bei 1500 mA (offizieller Maximalstrom): 1820 lm @ 13,838 V
- Leistung bei offiziellem Maximum: 20,8 W
- Effizienz bei 1500 mA: 87,7 lm/W
Das Binning D4 gibt min. 550 lm bei 85 °C an. Da der Lichtstromverlust bei von 25 °C ausgehend bei 85 °C etwa 10 % beträgt und Cree nur eine Toleranz von +/- 7 % gewährt, wird das Binning nicht eingehalten und entspricht daher D2.
Die Vf dagegen liegt mit 11,64 V bei 350 Ma (Binning-Conditions) im zu erwartenden Bereich. Bei Berücksichtigung des Temperaturkoeffizienten von -5 mV/°C liegt die Vf bei 85 °C also bei etwa 11,35 V und entspricht daher der typischen Vorwärtsspannung.
Überbestromung:
- Maximum bei 3,2 A erreicht, an diesem Punkt 2485 lm @ 15,91 V
- Leistung bei Maximum 50,9 W
- Sweet Spot bei etwa 2 A (2152 lm @ 14,51 V)
- Leistung im Sweet Spot 29,02 W
- Effizienz im Maximum 48,8 lm/W
- Effizienz im Sweet Spot 74,2 lm/W
Überbestromung lohnt sich bei der XHP35.2 HI nur bedingt. Zwar steigt der Lichtstrom ausgehend vom erlaubten Maximum um 27 %, allerdings steigt die Leistung dabei um über das doppelte. Der Sweet Spot (Bereich der LED in welchem der Lichtstrom 20 % unterhalb des maximal möglichen Lichtstroms liegt) befindet sich mit 2 A recht nah am vom Hersteller freigegebenen Maximalstrom.
Auffällig ist die extrem hohe Vf, die bei den verwendeten modernen LED-Chips nicht zu erwarten ist. Die LED-Chips der XHP35.2 werden höchstwahrscheinlich auch für XHP50.3/70.3 und auch XP-G2 new gen bis XP-G4 verwendet. Generell scheint Cree die Auswahl der LED-Chips massiv reduziert zu haben um durch Massenfertigung weniger Typen einen hohen Yield zu erhalten und durch die extrem hohe Stückzahl die Stückkosten enorm zu senken.
Bei 350 mA benötigt jeder LED-Chip in 4S-Verschaltung (4 seriell) etwa 2,9 V. Zum Vergleich: der einzelne LED-Chip der XP-G4 benötigt bei 1000 mA gerade einmal typ. 2,92 V, während einer der vier LED-Chips bei der hier getesteten XHP35.2 HI bei 1000 mA bereits stolze 3,25 V benötigt.
Richtig übel sieht dann der Vergleich mit der alten XHP35 HI aus. Das hier gezeigte Sample der XHP35 HI war eine LED im Binning E2. Diese wurde meines Wissens nie offiziell in den Cree-Datenblättern gelistet und ist auch nie bei allgemein bekannten Großhändlern (Mouser, RS, Digikey) aufgetaucht, war aber eine Zeit lang über Umwege über BLF/TLF-User erhältlich.
Was ebenfalls auffällt:
- Der max. Lichtstrom der XHP35 ist im Allgemeinen deutlich höher. Zwar ist diese um eine Stufe besser gebinned, doch sind fast 20 % Lichtstrom-Differenz zu hoch, um den Unterschied nur damit zu erklären
- Die Vf der XHP35 ist zu Beginn höher, bis sie bei etwa 1-1,2 A die Spannung der neuen XHP35.2 unterschreitet und für den Rest des Tests auch deutlich unterhalb dieser bleibt. Der Unterschied beträgt bei maximaler Bestromung über 600 mV!
- Durch die Bauweise mit klassisch lateralen Chips und Bondierungsdrähten steigt die Vf der XHP35 gegen Ende immer weiter an, die neue Version hat dieses Problem dank Flip Chip nicht.
- Der Wärmewiderstand der neuen Version ist nicht deutlich geringer als erhofft, da die Maximalperformance mehr oder weniger identisch ist. Allerdings könnte dies auch auch trotz nominal besserem Wärmewiderstand schlichtweg am (zu) kleinen Footprint liegen, weil bei diesem die Wärmeabfuhrfläche deutlich kleiner als bei größeren Footprints wie 5050 oder gar 7070 ist, doch dies bleibt Spekulation, zumal eine Lumileds Luxeon MZ auf einem 3535-Board über 60 W Leistung erreicht. Dies impliziert, dass die maximal mögliche Leistung im 3535-Footprint irgendwo zwischen 55 und 65 W liegen dürfte.
Leuchtdichten
Werte bei 25 °C Tsp, 85 °C Tsp Werte 13 % niedriger
Durch die seitlich abstrahlenden Chips (siehe Die-shot bei niedrigem Betriebsstrom) ist die Leuchtdichte erheblich geringer als noch bei der XHP35, da die gesamte genutzte Leuchtfläche erheblich ansteigt. Durch die laterale Bauweise der LED-Chips der XHP35 strahlten diese nur nach oben ab.
Für Thrower ist die XHP35.2 HI damit nicht mehr wirklich nutzbar. Hier sind LEDs wie Luminus SFT-40 oder -70 bzw. Osram-Modelle wie CSLPM1.TG zu bevozugen, wobei diese mit 3 V betrieben werden. Die XHP35.2 HI sehe ich hier primär als sinnvollen Ersatz für Lampen mit universeller Abstrahlcharakteristik und Bedarf für 12 V-LEDs an, zumal in Taschenlampen allgemein niemals der maximal mögliche Lichtstrom genutzt werden sollte und die Leuchtdichte dadurch noch einmal sinkt.
Lichtqualität und Verhalten in Optiken
Das Lichtbild ist in Ordnung, die minimal auftretenden gelblichen Ringe sind wenig störend - auch bei Nutzung von SMO-Reflektoren. Donut-Holes und andere Artefakte gibt es nicht. Durch die seitlich abstrahlenden LED-Chips ist die Corona um den Spot deutlicher ausgeprägt und geht gleichmäßig in den Spill über, eine Eigenschaft, die für ein gut nutzbares Allrounder-Lichtbild gewünscht ist.
Lichtfarbe
Die Lichtfarbe ist in Ordnung. Mit einem duv von 0,0046 befindet sich die Farbverortung oberhalb der BBL, doch starke Grün- oder Gelbtöne gibt es nicht. Für allgemeine Verwendung in mobiler Lichttechnik eignet sich diese LED in jedem Fall. Zu beachten ist hier, dass es Streuungen bezüglich des Tints geben kann, da die Farbgruppe relativ weit gefasst ist und auch Farbtöne oberhalb der BBL beinhaltet.
Der CRI von 75 liegt deutlich oberhalb des Cree angegebenen Mindestwertes. Der R9 ist niedrig; gleichwohl liegt dieser deutlich über den Werten anderer LEDs mit 70 CRI-Einstufung. Alles in allem ist diese LED dennoch ein typischer Vertreter der Modelle mit niedriger Farbwiedergabe - falls diese gewünscht ist, müssen entweder die Varianten mit hoher Farbwiedergabe gewählt oder auf andere Hersteller wie Nichia ausgewichen werden.
- Ra: 75
- R9: -22
- CCT: 5098 K
- duv: 0,0046
Fazit
Die XHP35.2 HI ist eine ziemliche Enttäuschung. Nicht nur, dass die maximale Performance kaum höher als bei der alten XHP35 ist, so ist auch die Vorwärtsspannung deutlich höher. Zudem ist die maximal erreichbare Leuchtdichte geringer und das Lichtbild im allgemeinen weniger auf Thrower ausgelegt.
Da erfahrungsgemäß der einzige echte Vorteil der HI-LEDs neben der hohen Leuchtdichte vor allem die Farbstabilität über den gesamten Abstrahlwinkel ist, ist dies auch der einzige sinnvolle Verwendungszweck, vor allem wenn eine LED mit 12 V Vorwärtsspannung und dem XP-Footprint zwingend erforderlich ist.
Pro
- Farbstabilität über gesamten Abstrahlwinkel
- dank XP-Footprint mit Zubehör für XP-/3535-LEDs kompatibel
Neutral
- nur in 12 V-Konfiguration verfügbar
- Binning D4 nicht erreicht
Contra
- keine gesteigerte Performance
- deutlich verringerte Leuchtdichte
- deutlich höhere Vf als bei Vorgängermodell
Danke fürs Lesen dieses Tests.
LG, Dominik
v1.0.1
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