LED-Test / Review
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Moonleds MN-S3535 (6000 K, typ. 97 CRI, R9/R12 min. 90)
27.01.2024
Die Existenz der Moonleds MN-S3535 in ihrer High CRI-Variante tauchte kürzlich per Zufall im BLF auf. Besonderes Merkmal dieser LED sind der extrem hohe CRI von typ. 97 und der ebenfalls sehr hohe R9 und R12 von min. 90. Allerdings könnte der sehr hohe Wärmewiderstand von 8,0 °C/W die elektrische Performance und damit den maximalen Lichtstrom deutlich begrenzen.
Wie genau, klärt dieser Test. Zur Verfügung gestellt wurden diese Emitter von BLF-User INeedMoreLumens. Vielen Dank dafür!
Der hier getestete Emitter wurde mir aus einer Musterbestellung im Januar 2024 aus den USA geliefert.
Technische Daten
Tj 25 °C, If 700 mA
Typ: single die, lateral
Binning: typ. 190-220 lm
Farbgruppierung: 6000-6500 K
CRI: typ. 97 (R9/R12 min. 90)
Nennspannung: 2,8-3,2 V
Max. Vorwärtsstrom: 1000 mA
Max. Spitzenstrom: --- mA
Abstrahlwinkel: 120 °
Wärmewiderstand: typ. 8,0 K/W
Max. Temperatur Tj: max. 125 °C
Offizielles Datenblatt: MN-S3535 (PDF, ggf. Anmeldung bei Google Drive erforderlich)
Im Datenblatt ist die Angabe des max. Betriebsstroms widersprüchlich. Es ist die Rede sowohl von 1000 (Seite 1) als auch 1200 mA (auf Seite 2). Im Sinne eines konservativen Betriebspunkts verwende ich hier 1000 mA als Basis des Maximalstroms, wobei die Angabe der maximalen Leistung von 3 W klar auf einen maximalen Betriebsstrom von 1000 mA hindeutet.
Design, LES, Performance und Leuchtdichte
Die Moonleds MN-S3535 erinnert auf den ersten Blick stark an eine XP-E2. Das dunkelgraue Substrat ist mit einer silbern schimmernden Beschichtung überzogen, auf welcher der LED-Chip und der Silikon-Dome sitzen.
Auffällig ist hier die Aufbringung des orange-gelben Phosphors. Dieses ist nicht genau auf dem LED-Chip aufgebracht, sondern eher kreisrund auf diesem verteilt. Eventuell dient dies der Vermeidung von bläulichem seitlichen Schimmern. Dies tritt manches Mal bei LEDs in der klassischen lateralen Bauweise auf.
Die Anode ist mit einem deutlich erkennbaren Plus gekennzeichnet, was das Handling insbesondere für manuelles Reflowen sehr vereinfacht. Im Test gab es keine Probleme mit übermäßiger Empfindlichkeit von Dome oder Substrat.
Das Footprint ist im Standard 3535 gehalten, Überraschungen gibt es da keine. Das Thermal Pad ist elektrisch isoliert, sodass die Verwendung von DTP-Boards problemlos möglich ist. Die Kathode ist im Thermal Pad mit einer Kerbe markiert.
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 des Anschluss der Anode eher empfehlenswert.
Die Leuchtfläche ist 2,2 mm² groß. Die Leuchtfläche erinnert stark an die klassische Bauweise von Cree XP-E2 und -G2 und manchen älteren chinesischen LEDs. Seitlich schimmert etwas Licht durch bzw. wird von dem an den Kanten überstehenden Phosphor reflektiert, welches eine wärmere CCT aufweist und eine Leuchtflächenbestimmung daher deutlich erschwert.
In der Leuchtfläche ist erkennbar, dass hier kein runder LED-Chip wie bei neueren chinesischen LEDs zum Einsatz kommt, sondern ein Chip mit klassischer rechteckiger Leuchtfläche. Dieser besitzt an zwei Ecken Aussparungen für den Anschluss der beiden Bonding-Drähte. Hierdurch geht etwas Leuchtfläche verloren; dies ist einer der Gründe warum immer häufiger auf das Flip-Chip-Design gesetzt wird.
Die ebenfalls mitgesendete 5000 K-Variante ist der Vollständigkeit halber ebenfalls im Diagramm aufgeführt. Folgende Daten gelten für die 6000 K-Variante.
- bei 1000 mA (offizieller Maximalstrom): 268 lm @ 3,04 V
- Leistung bei offiziellem Maximum: 3,04 W
- Effizienz bei 1000 mA: 88,4 lm/W
- Maximum bei 1,8 A erreicht, an diesem Punkt 356 lm @ 3,23 V
- Leistung bei Maximum 5,81 W
- Effizienz im Maximum 61,1 lm/W
Die Moonleds MN-S3535 besitzt eine sehr bescheidene Performance. Die Effizienz ist im Allgemeinen niedrig; bei 1 A erreicht sie gerade einmal 268 lm. Dies ist selbst für LEDs mit kleiner Leuchtfläche ähnlich einer einer XP-E2 wenig.
Besonders kritisch wiegen hier zwei Dinge: die sehr niedrige Tj von gerade einmal 125°C und auch der sehr hohe Wärmewiderstand. In Kombination sorgen beide Faktoren für eine sehr geringe Überbestrombarkeit. Bereits ab 1,5 A beginnt der Lichtstrom innerhalb weniger Sekunden um einige Prozent abzusinken, was auf mangelnde Wärmeabfuhr von Chip auf das Substrat hindeutet. Dies ist verwunderlich, da andere Hersteller wie Luminus/Sanan oder Cree deutlich höhere Betriebsströme bei ähnlich großen LED-Chips ermöglichen. Allerdings scheint dies bei Moonleds bei vielen LEDs ein Problem darzustellen; die Moonleds royal blue 3535 LED (P/N MN-S3535B450340) besitzt ebenfalls einen sehr niedrigen Maximalstrom von 700 mA.
Welche LED-Chips hier verbaut werden, ist unbekannt. Dies für die MN-S3535-Serie verwendeten Chips scheinen jedenfalls empfindlicher auf Wärmeentwicklung zu reagieren, wie aus der ungewöhnlich niedrigen Tj hervorgeht. Je niedriger die Tj (Temperature junction, maximale Temperatur des Halbleiters), desto geringer die Lebensdauer bei hoher Umgebungstemperatur. Bezogen auf diese LEDs bedeutet das: sie sollten entweder gut gekühlt oder mit sehr niedrigem Strom betrieben werden, um eine möglichst hohe Lebensdauer zu erreichen. Ein Betrieb über dem offiziellen Maximum kann die Lebensdauer erheblich verkürzen. Zudem bedeutet ein niedriger Tj auch eine geringere Maximalperformance - grundsätzlich gilt bei weißen LEDs (mit royal-blauem LED-Chip), dass bei identischem Betriebsstrom und 50 °C Steigerung der Tj der Lichtstrom um etwa 20 % absinkt. Dies ist der Hauptgrund, warum die LED-Lichtstrommessungen diese typische Kurvenform haben.
Ein zehnminütiger Betrieb bei 1,6 A hat keine Beschädigungen des Emitters zur Folge. Empfehlenswert ist ein dauerhafter Betrieb bei diesen Strombereichen allerdings nicht, insbesondere da sich wegen der niedrigen Tj und dem hohen Wärmewiderstand hitzebedingte Beschädigungen nicht ausschließen lassen.
Daten für 25 °C Tsp (bei 85 °C sind die Leuchtdichten etwa 13 % geringer).
Die Leuchtdichte ist nicht so schlecht, wie zu erwarten wäre. Durch die relativ kleine Leuchtfläche ist trotz sehr geringer Effizienz eine im Vergleich zu anderen 3535-LEDs hohe Leuchtdichte bei geringem Betriebsstrom möglich. Dadurch lässt sich diese LED -in kleinen Lampen mit kleinen Reflektoren oder Linsen verwenden; eine Disziplin, in welcher diese LED durch ihre geringe Performance und Wärmempfindlichkeit ohnehin am besten geeignet ist.
Lichtbild, Spektrum und Farbeindruck
Das Lichtbild ist perfekt und entspricht dem der Nichia 519A oder älteren Cree-LEDs mit lateralem Chip (bspw. XP-L HI 1st gen). Hier ist eine Convoy S2+ mit 10509 Carclo Triple Lens abgebildet, doch bei Verwendung von Reflektoren sieht das Lichtbild sehr ähnlich aus. Störender Tintshift oder Farbverfälschung gibt es nicht.
5000 K 97 CRI
6000 K 97 CRI
Folgende Informationen beziehen sich ausschließlich auf die Variante mit 6000 K.
Das Spektrum entspricht quasi 1:1 der Normlichtquelle D65. Diese bildet eine Norm-Strahlungsverteilung einer Lichtquelle bei 6504 K ab, was ziemlich genau dem Spektrum eines wolkenverhangenen Himmels zur Mittagszeit entspricht.
In der Taschenlampen-Szene spielen neben Effizienz und "Throw" (Leuchtdichte) neuerdings auch Faktoren wie CCT, duv und CRI eine wesentliche Rolle. Die Nichia 519A ist momentan (Stand: Anfang 2024) das Maß der Dinge und hat sich in Lampen für Nutzer mit hohen Farbwiedergabe-Ansprüchen durchgesetzt. 519A besitzen in der Regel einen duv von entweder 0 oder unter 0 (negativer Bereich). Dies bedeutet, dass das Licht mehr Rotanteil besitzt. Dies sorgt für eine subjektiv sehr angenehme Farbwiedergabe, welche sich auch nominal im CRI-Standard widerspiegelt. Der Wunsch nach Emittern mit negativem duv ist einer der Gründe für den großen Erfolg der 519A.
Im Jahre 2008 wurde mit der Norm ANSI/NEMA C78 377A ein Standard für das Binning von Halbleiter-Lichtquellen wie LEDs eingeführt. Nach dieser werden von so gut wie allen LED-Herstellern die LEDs in Farbgruppierungen einsortiert und entsprechend verkauft. In diesem ANSI Standard verläuft das Zentrum der 3- und 5-step-Binnings ab 5000K NICHT mehr genau entlang der BBL (Black body locus, dt. Schwarzkörperkurve), sondern versetzt darüber. Dies bewirkt einen duv von 0,002 bis 0,0035. Dies ist in so gut wie jedem Datenblatt von LEDs mit neutral- und kaltweißem Binning deutlich erkennbar. Je höher die Ziel-Farbtemperatur, desto weiter entfernt sich das Zentrum der Farbverortung von der BBL. Nominal bedeutet dies einen höheren Grünanteil; doch hier ist zu beachten, dass ein duv von 0 nicht zwingend ein "echteres" Licht bedeutet. Tageslicht besitzt je nach Umgebung, Bewölkungsgrad und Tageszeit durchaus einen signifikanten Grünanteil. Ein duv von 0,002 oder größer ist typisch für Tageslicht bei bewölktem Himmel.
Genau diese Farbeigenschaften gibt die Normlichtquelle D65 wieder. Da D65 dem Tageslicht ohne direkte Sonneneinstrahlung am nächsten kommt, besitzt eine Lichtquelle mit einem ähnlichen oder identischen Spektrum das "natürlichere" Licht. Dies wird im o.g. Spektrum deutlich: die schwarze Linie im Spektrum ist D65; die Moonleds MN-S3535 bietet hier eine extreme Ähnlichkeit, bis auf den Blau-Peak und das allgemein bekannte Cyan-Loch, was aber quasi jede kommerziell erhältliche weiße LED auf dem Markt betrifft.
Der Farbwiedergabe-Wert und R1-R14 sind mit die höchsten, die ich bisher bei einer weißen LED gemessen habe. Leider wird der vom Hersteller angegebene Wert von min. 90 bei R12 nicht erreicht (82); dafür sind R9 und Ra extrem hoch und nahe dem, was technisch momentan möglich ist.
Subjektiv wirkt das Licht der hier getesteten MN-S3535 perfekt. Es wirkt allerdings auch anders als das Licht einer 519A mit 5700 K (sm573 R9080). Dert folgende Beamshot zeigt dies eindrücklich (fixer Weißabgleich 5000 K).
Die 519A sm573 R9080 übersättigt rote und braune Farben. Dies ist im Beamshot besonders bei der Couch und dem roten Hocker sichtbar. Generell wirkt alles rötlicher. Das Licht der Moonleds wirkt ausgeglichener; der eigentlich graublaue Blumentopf wirkt weniger künstlich, der gesamte Farbeindruck wirkt schlicht "realistischer", eben eher wie bei Tageslicht. Farben wie beige oder hellbraun wirken stellenweise sehr unterschiedlich, was bei dem Licht der 519A sm573 problematisch sein kann. Natürlich spielt hier die unterschiedliche CCT eine gewisse Rolle, wobei der Unterschied gerade bei Waldspaziergängen und generell Oberflächen im rot-braunen Spektrum signifikant ist und mit dem Auge ebenfalls deutlich wahrnehmbar ist.
Die hier getesteten Moonleds MN-S3535 bieten im Prinzip eine Normlichtquelle D65 und eignen sich damit perfekt als (tragbare) Referenzlichtquelle um Tageslicht zu simulieren. Die 519A tun dies nicht - sie bieten ein subjektiv weiches, sehr angenehmes Licht, sind aber eben nicht mit Tageslicht vergleichbar, da sie die Farben wegen der starken Sättigung im roten Bereich eben nicht so wiedergeben, wie es bei Tageslicht der Fall ist.
Der vermeintlich hohe duv von 0,0026 spielt hier tatsächlich keine große Rolle und entspricht dem Tageslicht relativ genau. Der duv des Normlichts D65 liegt bei 0,0032. Er stört zu keiner Zeit und lässt das Licht dank der hohen CCT und dem speziellen Spektrum tatsächlich echter wirken, ohne gleichzeitig zuviel vom angenehmen Tint zu verlieren.
- Ra: 98
- R9: 97
- CCT: 7034 K
- duv: 0,0026
Fazit
Solch eine ambivalente LED habe ich bisher selten getestet. Freud und Leid liegen dicht beieinander: so niedrig die maximale Performance und der sehr geringe maximale Lichtstrom pro Emitter auch ist, so beeindruckend ist die Lichtqualität. Das Spektrum entspricht ziemlich genau der Normlichtquelle D65 (Tageslicht bei bewölktem Himmel). Der Ra und R1-R14 sind extrem hoch. Der Beam mit Reflektoren und TIR-Linsen ist nahezu perfekt, störende Farbartefakte oder andere Anomalien gibt es nicht.
Pro
- beeindruckende Lichtqualität, extrem hohe Farbwiedergabe
- Spektrum und Farbeindruck wie Normlicht D65 (Tageslicht)
- sehr gutes Lichtbild in Sekundäroptiken
Neutral
- duv über 0 (entspricht Tageslicht/D65)
Contra
- sehr geringe Überbestrombarkeit
- sehr geringer Lichtstrom im sicheren Betriebsbereich möglich
- starker Lichtstromabfall bereits bei über 1,5 A (Wärmeempfindlichkeit)
- keine offizielle Bezugsquelle bekannt
Danke fürs Lesen dieses Tests.
LG, Dominik
v1.0.1
