LED-Test / Review
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Cree XLamp XM-L2 (New design)
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Für einige Jahre war die XM-L2 wie ihr Vorgänger, die XM-L, eine der meist verwendeten LEDs für Taschenlampen. Ihre gute Performance gepaart mit der attraktiven Preisgestaltung und dem relativ einfachen Dedoming machte sie auch zu einer guten Wahl für Umbauten und Reichweitenrekorde. Zunehmend wird sie allerdings von Osram- und Luminus-Emittern verdrängt.
Vor wenigen Jahrern wurde von Cree eine neue Plattform für LEDs vorgestellt, die mit XP-G3 und XP-L2 im Laufe der Jahre 2016 und 2017 schließlich auf dem Markt eingeführt wurde. Entgegen eines eventuell daraufhin zu erwartenden Produktionsstopps der XM-L2 wurde im Mai 2021 eine PCN (Product Change Notification, Link zu Mouser) veröffentlicht, welche eine Produktänderung für die XM-L2 ankündigt. Die betraf die elektrischen Parameter ebenso wie das Design. Ausgliefert werden sollte das neue Design ab August 2021.
Durch die große Abweichung zum bisher bekannten Design habe ich beschlossen, diese LED zu testen und vor allem auch die Tauglichkeit mit klassischem Dedomen in Taschenlampen zu untersuchen.
Erworben wurde dieser Emitter Ende November 2022 bei Mouser.
Technische Daten
Tj 85 °C, If 700 mA
Typ: single die
Binning: U3, typ. 320 lm
Farbgruppierung: 51 (≈ 6200 K)
Nennspannung: typ. 2,72 V max. 3,15 V
Max. Vorwärtsstrom: 3000 mA
Max. Spitzenstrom: ---
Abstrahlwinkel: typ. 120°
Wärmewiderstand: typ. 0,7 °C/W
Max. Temperatur Tj: max. 150 °C
Offizielles Datenblatt: Cree XM-L2 (PDF, 1,6 MB)
Hinweis: es gilt zu beachten, dass die aktuelle Version des Datenblatts auf der Webseite von Cree nur noch für die neue Version der XM-L2 gilt! Für die alte Version mit klassischer Bondierung kann dieses Datenblatt gehostet von Mouser (PDF, 1,9 MB) herangezogen werden. Guter Aufschluss kann die Jahresangabe für das Copyright im Footer des Datenblatts geben (neu: 2022, alte Version: bis 2019/2020)
Äußerliches Erscheinungsbild
Die neue Version unterscheidet sich erheblich von der früheren XM-L2. Die gelbe Leuchtfläche wird von einer Silikonkuppel (Dome) bedeckt. Um den LED-Chip befindet sich eine schlichte weiße Fläche. Während beim Vorgängerdesign die Kontaktierung auf der Oberseite durchgeführt wurde (Lateral design), wird das neue Design als Flip Chip Design hergestellt, die Kontaktierung befindet sich also auf der Unterseite des LED-Chips. Diese Bauform ist bereits von früheren LEDs bekannt, unter anderem der XP-L2 und auch von anderen Herstellern wie bei Nichia mit der 319A.
Ein hellgraues Plus-Zeichen kennzeichnet die Anode.
Wie die ältere XM-L2 ist die neue Version 5,00 x 5,00 mm groß, wodurch sie nach wie vor das XM-Footprint aufweist. Sie ist weiterhin voll kompatibel mit Zubehör für XM-Footprint, wie Zentrierhilfen und Boards, und ermöglicht damit einen einfachen Tausch mit einer früheren Cree XM-LED.
Das Thermal pad (mittlere Kontaktfläche) ist wie bei den Cree XM-LEDs üblich elektrisch neutral. Die Zacke im Thermal pad ist eine weitere Markierung für die Anode.
Leuchtfläche
Die Leuchtfläche ähnelt der XP-G3 und XP-L2. Bei schwacher Bestromung ist eine feine Granulierung mit kleinen blauen und gelben Bereichen erkennbar. Die Durchmischung des Lichts dieser Bereiche entspricht der angegebenen Farbtemperatur.
Die Leuchtfläche ist mit Dome 7,90 mm² groß. Sie ist etwa 1 mm² kleiner wie bei der originalen XM-L2 abzüglich der Bondierung, was die Leuchtdichte verbessern sollte und auf dem folgenden Bild sehr gut erkennbar ist. Offensichtlich wurden optische Eigenschaften des Emitters zumindest leicht verändert.
Durch die fehlenden Bondierungs-Drähte auf der Oberseite des Die steigt die Effizienz durch die fehlende Abschattung und die LED sollte für Fokusoptiken besser geeignet sein weil sie ein saubereres Lichtbild ohne „abgeschnittene Ecken“ liefert.
Leistung und Überbestrombarkeit
Innerhalb offizieller Parameter:
- bei 3000 mA (offizieller Maximalstrom): 1369 lm @ 3,18 V (dedomed: 1171 lm)
- Leistung bei offiziellem Maximum: 9,54 W
- Effizienz bei 3000 mA: 143,5 lm/W (dedomed: 122,7 lm/W)
- bei 700 mA (Binning conditions, 25 °C Tj): 379 lm @ 2,80 V (dedomed: 325 lm) – umgerechnet auf 85 °C nach Datenblatt und Cree PCT: 345 lm (dedomed: 298 lm)
Die Performance ist gelinde gesagt schlicht beeindruckend. Fast 4000 Lumen und über 15 A Maximalstrom zeigen, dass sich die vergangenen Jahre auch auf dem XM-Footprint einiges getan hat. Die XP-L2 wird spielend leicht übertroffen, von der alten XM-L2 ganz zu schweigen. Es gilt zu beachten, dass die hier getestete XM-L2 bei etwa 5 A durch durchgebrannte Bonding-Drähte irreparabel zerstört wurde und daher nicht ihre volle Leistungsfähigkeit entfalten konnte.
Der im Datenblatt angegebene Wärmewiderstand 0,7 °C/W dürfte plausibel sein, da sogar die Performance der XP-L2 deutlich übertroffen wird. Da der Maximalstrom allerdings deutlich unterhalb der XHP70 liegt (0,9 °C/W) ist anzunehmen, dass die Wärmeabfuhr durch die Fläche des Thermal pad im XM-Footprint begrenzt wird und dadurch den Maximalstrom limitiert.
Überbestromung:
- Maximum bei 16,8 A erreicht, an diesem Punkt 3833 lm @ 4,48 V (dedomed: 16,2 A @ 3231 lm / 4,44 V)
- Leistung bei Maximum 75,3 W (dedomed: 71,9 W)
- Sweet Spot bei etwa 9 A (3036 lm @ 3,85 V), dedomed 8,6 A (2510 lm @ 3,80 V)
- Leistung im Sweet Spot 34,65 W (dedomed: 32,7 W)
- Effizienz im Maximum 50,9 lm/W (dedomed: 42,2 lm/W)
- Effizienz im Sweet Spot 87,6 lm/W (dedomed: 76,8 lm/W)
Leuchtdichten und Dedoming
Werte bei 25 °C Tsp, 85 °C Tsp Werte 6-14 % niedriger
Update 06.12.2022
Aufgrund mangelhafter Messtechnik und ungenügendem Messaufbau waren die früheren Leuchtdichte-Werte viel zu hoch, um teilweise bis zu 70 % (!). Nach Überarbeitung der Messmethodik und der Anschaffung eines deutlich genaueren Messgeräts erscheinen die Werte nunmehr deutlich plausibler.
Die neuen Ergebnisse sind in der obigen Tabelle hinterlegt.
DIe Leuchtdichte liegt im zu erwartenden Bereich der XM-L2, XP-L(2) oder auch SST-40-W. Letztere zieht ohne Dome der neuen XM-L2 auch im dedomten Zustand gnadenlos davon. Auch die etwas ältere XP-L HI V3 schafft es, bereits bei niedrigerem sofort vorbeizuziehen. Sehr hoch ist die Leuchtdichte insbesondere im dedomten Zustand nicht.
Allerdings gilt es zu beachten, dass auch im Direct drive an einem potenten 18650 nicht mehr als 6 bis 7 A erreicht werden dürften, wodurch andere LEDs in der Leuchtdichte im Vorteil sind.
Dedoming ist möglich, ich habe die LED geshaved. Das Silikon ist härter und schwerer zu schneiden als bei den früheren XM-L2, was eine gründliche Arbeitsweise erfordert. Durch Dedoming werden die optischen Parameter verändert, welche Auswirkungen auf Lichtstrom und Leuchtdichte haben.
Die Leuchtfläche ist hier 4 mm² groß, genauso wie bei der alten XM-L2. Der prozentuale Unterschied der Leuchtfläche nach dem Dedomen fällt allerdings deutlich geringer aus.
Auffällig ist das stärkere Leuchten um den Die als bei vorhandenem Dome. Vermutlich entspricht der Die in etwa denen der XP-L2 und -G3, bei welchen auch seitlich Licht abgestrahlt wird und dadurch Auswirkungen auf Optiken und Lichtbild erwartbar sind. Aufgrund der unterschiedlichen Leuchtfläche entspricht der Die nicht dem der XP-L2, möglicherweise wird hier eine neue (Cree-exklusive) Chip-Plattform eingesetzt.
Interessant ist hier der geringe Unterschied der Leuchtdichte nach dem Dedomen. Die Leuchtdichte steigt um nicht einmal 10 %, trotz der Verringerung der Leuchtfläche. Dies wurde auch durch die neuerliche Messung bestätigt, der zweite Emitter entspricht in seiner Performance fast exakt dem zuerst getesteten Emitter. Ich vermute, dass durch die bereits in der LED vorhandene Bündelung die Leuchtdichte und gleichzeitig der Lichtstrom so stark erhöht werden, dass Dedomen hier schlicht keinen echten Vorteil mehr bietet.
Es ist offensichtlich, dass LEDs der neuesten Generation immer stärker auf Leuchtdichte bei gleichzeitig möglichst hoher Effizienz optimiert werden. Dies dürfte primär der Verkleinerung des Packages ohne Leuchtdichten-Verlust bei gleichzeitig maximaler Effizienz dienen, was gerade im Automotive-Bereich relevant ist. Dies wird auch im Vergleich mit der dedomten LED deutlich – der Dome besitzt offensichtlich einen anderen Brechungsindex wie bei den früheren XM-L2, denn er fokussiert die Leuchtfläche deutlich enger, was am starken farblichen Unterschied je nach Abstrahlwinkel deutlich zu erkennen ist. Nach dem Dedomen ist der farbliche Unterschied viel weniger intensiv ausgeprägt und die Lichtfarbe vermischt sich mehr. Dies entspricht im weitesten Sinne der alten XM-L2.
Lichtqualität und Verhalten in Optiken
Trotz der starken Farbunterschiede im Abstrahlverhalten ist das Lichtbild in einem handelsüblichen Reflektor in Ordnung. Es gibt minimale gelbe Ringe um den gleichfarbigen Spot, doch sind diese mit einem etwas veränderten Reflektordesign oder einem OP-Reflektor problemlos zu entfernen. Für die Verwendung in Reflektoren ist diese LED also problemlos geeignet.
Auf dem obigen Foto ist das Lichtbild in dedomten Zustand dargestellt, außer einem etwas engeren Spot verändert sich gegenüber der LED mit Dome allerdings grundlegend nichts. Zu beachten ist allerdings, dass die Lichtfarbe im Spot dennoch kälter als der Spill ist, was bei der LED mit Dome ausgeprägter zu Tage tritt.
Die Lichtfarbe ist ein bläuliches Weiß. Die Angabe von typ. 70 CRI erscheint hier realistisch, die Farbe rot wird nur stark verfälscht wiedergegeben.
Update 26.12.2022
Ich habe diese LED nun vollständig dedomed. Ergebnisse dieses Vorgangs und auch allgemeine Farb- und Leuchtdichtenmessungen sind hier zu finden!
Fazit
Eine sehr interessante LED. Auch wenn sie nach wie vor unter dem Namen „XM-L2“ vermarketet wird und sogar dieselben Order codes wie die vorige Version verwendet, so ist sie doch im Prinzip ein völlig anderes Modell mit gänzlich anderen Eigenschaften und Design wie der Vorgänger. Die Effizienz ist sehr hoch, der interne Aufbau der LED ist ein ganz anderer (Flip chip statt Lateral chip) und auch die optischen Eigenschaften sind anders als von der früheren XM-L2 gewohnt. Die Leuchtdichte ist sehr viel höher, und der Wärmewiderstand wurde so stark reduziert, dass beinahe die dreifache Leistung wie beim Vorgänger möglich ist.
Gerade zu Beginn der Einführung dieser neuen Version war die unmittelbare Verwendung der früheren Order codes ein riesiges Problem. Aufgrund der meist nicht bekannten Datecodes der Reels war es für den Kunden sehr schwierig bis unmöglich herauszufinden, ob nun eine LED des neuesten Designs oder noch der Vorgänger geliefert wird. Zudem gilt das aktuelle Datenblatt auf der Seite von Cree nur noch für die hier getestete Variante. Eine Versionshistorie habe ich nicht gefunden.
Für mich ist diese XM-L2 im neuen Design quasi das, was die XM-L3 eigentlich hätte sein sollen. Deutlich verbesserte elektrische Charakteristiken, höhere Leuchtdichte und volle Kompatibilität mit bestehenden Designs und Zubehör machen diese LED zu einer klaren Empfehlung wenn ein sauberes Lichtbild nicht essentiell, aber ein Tausch einer XM-L oder XM-L2 notwendig ist.
Pro
- enorme Performance
- sehr hohe Effizienz
- geringe Vf und sehr geringer Wärmewiderstand
- voll kompatibel mit XM-Zubehör
Neutral
- Leuchtdichte im Bereich früherer Modelle wie XP-L(2) oder SST-40-W
- dedoming lohnt sich kaum
- Lichtbild in Reflektoren ausbaufähig
Contra
- Aufgrund der Weiterverwendung der früheren Order codes für Kunden unklar, ob bereits LEDs diesen Typs als XM-L2 ausgeliefert werden
- Aktuelles Datenblatt gilt nur noch für die neue Version der XM-L2
Mein erster ausführlicher Test seit Jahren. Danke fürs Lesen.
LG, Dominik
Zuletzt bearbeitet:
Ich habe die LED vor ein paar Monaten schon bei Kaidomain als "new XM-L2" gesehen und konnte damit nichts anfangen, jetzt weiß ich auch endlich was es damit auf sich hat. Klingt ja echt interessant mal gucken wo die gut reinpassen würde.
