15 Jahre LEDs. Was hat sich in der Zeit eigentlich getan?
Spoiler: eine Menge.
Hier gibt es mal einen kleinen Rückblick auf die früheren LED-Zeiten. Das hat mich mal gereizt, insbesondere weil meine erste Taschenlampe (eine Ledlenser P7) eine XR-E LED besaß, welche mich bis 2015 treu begleitet hatte…
Folgende LEDs habe ich mir hier mal etwas genauer angeschaut.
| Cree XR-E | Cree MC-E | Luminus SST-50 | |
| Release | 2006 | 2008 | 2010 |
| max. Vorwärtsstrom | 1000 mA | 700 mA pro LED-Chip (max. 2,8 A @ 4P) | 5000 mA |
| typ. Spannung | 3,3 V @ 350 mA | 3,1 V @ 350 mA pro LED-Chip | 3,2 V @ 1,75 A |
| CCT | cold white, 6500 K | cold white, 6500 K | cold white, 6500 K |
| typ. CRI | 75 | 75 | 70 |
| Wärmewiderstand | 8 °C/W | 3 °C/W | 2,45 °C/W |
| Tj max | 150 °C | 150 °C | 150 °C |
Diese LEDs sind also zum Teil bereits über 15 Jahre alt. Zur Verfügung gestellt wurden sie mir von @Palladin , vielen Dank hierfür!
v.l.n.r - Cree XR-E, Cree MC-E, Luminus SST-50
Viel gemein haben diese Emitter mit heutigen LEDs nicht mehr. Sie waren damals größer und aufwändiger gefertigt. Häufig wurden die LED-Chips einzeln auf ein separates PCB verlötet, welches eine Art Reflektor und/oder eine Glaslinse trug und welcher seinerseits auf einem Keramik-PCB saß. Dies war bei der Cree XR-E der Fall. Auch das Footprint wich deutlich ab; Quasi-Standards wie 3535 oder 5050 gab es damals quasi gar nicht, erst mit Aufkommen von XM-L und XP-G LEDs hielten diese wirklich Einzug in den Markt. Zum Teil waren LEDs damals noch mit runden Thermal pads ausgestattet, wo die Anschlussbeinchen separat auf dem LED-Board verlötet waren.
Die Cree MC-E war einer der ersten Multi-Die-Emitter auf dem Markt. Im Prinzip nutzt diese LED vier EZ-1000 Chips, welcher auch in der XR-E Verwendung fand. Dies erhöht den Lichtstrom beträchtlich, und senkt die Vorwärtsspannung, zumindest bei Parallelverschaltung der Chips. Der Hersteller Seoul Semiconductor bot damals mit der SSC P7 eine ähnliche LED an, bei welcher allerdings ebenfalls vier EZ-1000 Chips zum Einsatz kamen – nur das Aufbringen des Phosphor und das Packaging wurden von Seoul selbst durchgeführt.
Erkennbar ist bei MC-E und P7 der enorme Aufwand der Verdrahtung der einzelnen Chips. Bonding-Drähte wurden im gesamten Package herumgeführt, was das ganze gleichzeitig sehr empfindlich machte, sobald die schützende Glaslinse entfernt wurde. Flip Chip-Montage und Direktverschaltung auf dem Substrat wurde 2007 von Lumileds in Form der Luxeon Rebel auf dem Markt eingeführt, setzte sich damals aber nur langsam durch.
Die Luminus SST-50 war 2010 einer der wenigen Emitter mit für damalige Verhältnisse großer Leuchtfläche auf dem Markt. Die bekannte Cree XM-L kam erst über ein Jahr später auf dem Markt. Auch hier war das Footprint ungewöhnlich. Heutzutage lassen sich MT-G2 Boards oder notfalls auch 7070 Boards für diese LEDs nutzen.
Die SST-50 sticht hier deutlich hervor. Bei sehr niedriger Bestromung ist die Effizienz erstaunlich gering, bei 10 mA erreicht die SST-50 lediglich etwa 40 lm/W, ein Wert, der teilweise sogar von überbestromten Halogen-Leuchtmitteln erreicht werden kann!
Hier im Diagramm zeigt sich diese Thematik besonders deutlich.
Erst ab etwa 180 mA erreicht die Effizienz ihr Maximum. Ich weiß nicht genau, woran das liegt, auch wenn dieser Effekt bei allen LEDs (in deutlich abgeschwächter Form) auftritt. Auch die Kennlinie der Vf der SST-50 ist ungewöhnlich, denn bei zunehmendem Betriebsstrom flacht die Kurve immer mehr ab, bis bei maximaler Bestromung die Vorwärtsspannung so gut wie gar nicht mehr ansteigt. Eventuell ist gerade dieses Verhalten auch einer der Gründe, warum manche Hersteller gerade für LEDs mit großen Chips einen Mindest-Betriebsstrom angeben.
Im Vergleichsdiagramm habe ich für bessere Einordnung des Fortschritts eine Nichia 519A-V1 mit R9080 – d.h. höchster Farbwiedergabe – bei 5700 K eingefügt. Alle anderen LEDs sind kaltweiß im Bereich 6500 – 8000 K mit einem CRI von typ. 70-75.
Der Unterschied ist beeindruckend. Selbst trotz des extrem hohen CRI ist die 519A-V1 um Längen effizienter und weist eine erheblich geringere Vf auf. Bei Nutzung einer LED mit geringem CRI und kaltweißer Lichtfarbe sind hier im Gegensatz zur High CRI-Variante noch einmal 40-60 % erhöhte Lichtausbeute möglich.
Hier sticht allerdings dennoch die MC-E hervor. Für das Jahr 2008 war dieser Emitter ein absolut beeindruckendes Stück Technik. Maximal mögliche 1800 lm bei so einem kleinen Gehäuse waren für die damalige Zeit beinahe unvorstellbar – genauso wie die mögliche extreme Überbestromung auf über 14 Ampere (!). 1000 lm waren auch in Taschenlampen – entsprechende Elektronik vorausgesetzt – mit einem Emitter bereits damals nicht unmöglich, und so ist diese LED selbst heutzutage durchaus noch zu gebrauchen. Selbst die Vf ist erträglich niedrig, was sich primär durch die Parallelschaltung der LED-Chips ergibt. 1000 lm bei etwa 3,4 V sind selbst für heutige Verhältnisse kein allzu schlechter Wert.
Fairerweise muss angemerkt werden, dass damals Hochleistungs-MCPCBs mit DTP-Technologie kaum bis gar nicht in entsprechender Qualität verfügbar waren und ohnehin durch das häufige Fehlen von hochwertiger Treiberelektronik diese theoretisch erreichbaren Lichtströme in der Regel nicht genutzt werden konnten.
Die XR-E wird wegen dem einzelnen EZ-1000 Chip und dem hohen Wärmewiderstand selbst hier gnadenlos abgehängt. Über 300 Lumen waren damals auch mit sehr guter Kühlung in mobilem Licht kaum machbar. Damalige Lampen boten mit dieser LED daher in der Regel nicht mehr als 200-220 lm.
Cree XR-E
Cree MC-E
Luminus SST-50
Interessanterweise war die Lichtqualität bei kaltweißem CCT und geringer Farbwiedergabe-Einstufung durchweg besser als heute. Das „Cyan-Loch“ ist geringer ausgeprägt und Ra sowie R9 sind besser als bei den meisten heutigen kaltweißen Emittern. Ein Ra von 75-78 ist hier durchgängig erreicht worden, zum Teil auch bei negativem duv. Das zeigt, wie die heutigen Emitter auch auf Kosten der Farbwiedergabe effizienter geworden sind, gleichwohl hat es in Punkto Chips und Phosphor ebenfalls extreme Fortschritte gegeben – gerade High CRI-Varianten sind heutzutage besser als jemals zuvor, bei gleichzeitig massiv verbesserter Effizienz!
Auch die optische Qualität war zum Teil besser. Natürlich gibt es auch heutige grandiose LEDs, welche sich in Optiken perfekt einsetzen lassen, wie beispielsweise die Luminus SFT-40 oder die Nichia 519A, doch sind heutige LEDs bei weitem nicht mehr so unproblematisch wie damals – extremer Tintshift kommt häufiger vor und macht eine Nutzung in Reflektoren deutlich schwieriger.
Selbst die MC-E lässt sich in Optiken verwenden, einen Tint-Shift gibt es nicht. Lediglich das Donut-Hole – durch die Lücken zwischen den LED-Chips bedingt – muss mit einer diffusen Optik entfernt werden. SST-50 und XR-E bieten ein perfektes Lichtbild ohne jeden Makel an, insbesondere bei Verwendung von OP-Reflektoren.
Fazit
Früher war manches besser. Lichtbild, CRI bei kaltweißen Emittern, der Tint, all das war damals zum Teil besser. Der technische Fortschritt ist aber dennoch mehr als deutlich, die Weiterentwicklungen im Bereich Effizienz und Lichtqualität sind es ebenfalls. Und doch waren die hier vorgestellten LEDs für die damalige Zeit absolutes High-Tech, mit einer Performance, welche damals so manchen Flashaholic oder Lichttechniker in Staunen hat versetzen lassen. Heutzutage mögen wir darüber schmunzeln, doch haben diese LEDs den Weg für all das geebnet, was wir heute schätzen und auch irgendwo als selbstverständlich erachten. Gerade die MC-E hat mit der hohen Performance bereits sehr früh gezeigt, was möglich sein kann, und dass Multi-Die-Emitter der Weg zum maximalen Lichtstrom sind - etwas, was heute als ganz normal wahrgenommen wird.
Ich denke, ich werde die hier getestete MC-E in eine Lampe einbauen. In welche, weiß ich nicht, am besten in etwas altertümliches – etwas, wo dieser Emitter stilecht zur Geltung kommen kann.
Danke fürs Lesen, ich hoffe es hat euch gefallen
Viele Grüße, Dominik
Viele Grüße, Dominik
Zuletzt bearbeitet:
verbesserungswürdig. Auch das steckte zu jener Zeit noch in den Kinderschuhen und wurde nur allmählig verbessert. Aber solange Du es nicht übertreibst...
. Gekauft habe ich damals eine JetBeam RRT-2 XR-E R2.
