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Versuche mit XHP-35 HI

sma

Flashaholic**
8 Januar 2011
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Die XHP-35 HI (Link zu Cree) besticht durch eine große Emitterfläche (also viel Lumen) und verspricht gleichzeitig hohe Leuchtdichte ("high intensity"). Insbesondere liegen die 4 Einzelemitter auf Stoß aneinander. Das habe ich mir mal näher angesehen, v.a. die Leuchtdichte.

Kandidat war diese hier, eine XHP-35 HI, Flux: E2, Farbe: 3C (lt. Datenblatt: 4750-5000K Tendenz evtl. grünlich), von Mountain Electronics, auf einem Kupferstar.


Weiß jemand zufällig näheres über die Qualität des Stars?

Ergebnisse

Hier die Werte in einer Tabelle. Das Labornetzgerät rastet elektronisch in Schritten von 0.1V und 0.1A. Daher die seltsam unrunden Werte. Lumen und Lux sind die Spitzenwerte bei moglichst wenig erwärmten Kühlkörper nach dem Einschalten. Die Meßwerte für die Lichtstärke decken sich praktisch perfekt mit denen für den Lichtstrom. Aus den fetten Werten habe ich den Umrechnungsfaktor für die übrigen Werte (in Klammern) genommen. Denn die Lumen sind einfacher zu messen und bei der Lichtstärke ist der Meßfehler größer. Die Werte ohne Vf sind in gnuplot direkt aus dem Graphen abgelesen. Wie immer gilt: die scheinbar genauen Zahlen dürfen nicht über die hohe Unsichterheit hinwegtäuschen. Was sich beim Messen mit viel Mühe wie 1-3% Unsicherheit anfühlt, kann insgesamt schnell 10-15% sein.

XHP-35 HI (E2) (Emitter: 5.9mm²)
Strom [mA] | Vf [V] | Leistung [W] | Lichtstrom [lm] | Lichtstärke [cd] | Leuchtdichte [cd/mm²]
350 | | | (537) | | (33)
373 | 11.77 | 4.40 | 569 | | (96)
749 | 12.35 | 9.25 | 1026 | 372 | 63
1000 | | | (1290) | | (79)
1500 | | | (1720) || (106)
1550 | 13.28 | 20.6 | 1760 | | (108)
2000 | | | (2030) | | (125)
2060 | 13.80 | 28.4 | 2070 | 750 | 127
2500 | | | (2220) | | (136)
2540 |14.27 | 36.2 | 2230 | | (137)
2840 | 14.62 | 41.5 | 2280 | | (140)
3000 | | | (2265) | | (139)
3040 | 14.87 | 45.2 | 2260 | | (138)
3230 | 15.13 | 48.9 | 2210 | | (136)

Und als Graph:



Nachtrag: Das Datenblatt nennt optimale 590 lm@350mA/85°C, also 10% mehr als die obigen 537. Das wären dann bei 2.8A theoretisch 2500 Lumen (statt 2280). Das ändert aber nichts an der Leuchtdichte, weil ich die nicht über die Lumen sondern direkt bestimmt habe.

Vergleich zur XP-L HI

Ich habe die XP-L HI (Cree Link) noch nicht vermessen, aber djozz hat einer XP-L den Dom abgenommen und bekommt maximal 2100 Lumen raus. Angenommen die Emitter sind sich ähnlich genug, dann kann man sie immerhin rechnerisch vergleichen. Denn dann verhalten sich die Lumen 1:1 wie die Leuchtdichte. Auf Bildern im Datenblatt und bei djozz ergibt sich eine Emitterbreite von 2.05mm, als ohne Bondingflächen eine Fläche von 4.13 mm².

XHP-35 HI: 2280 lm / 5.9 mm² => 140 cd/mm²
XP-L (ohne Dom): 2100 lm / 4.13 mm² (Faktor 1.32) => 184 cd/mm² (?)

djozz hat einen besseren Kühlkörper und wahrscheinlich seine Ulbrichtkugel besser an die LED angepaßt. Also kann der Vorsprung in Wirklichkeit kleiner sein. (Und er hatte ein Sinkpad, ich weiß noch nicht ob das TPad auch so gut ist.)

Fazit
  • Also eine maximale Leuchtdichte von 140 cd/mm² bei dieser Emittergröße ist schon ordentlich. Hier sind Leuchtdichten zum Vergleich.
  • Die hohe Vf ist so eine Sache. Bei 15V schnurrt das Treiberangebot ganz schön zusammen...
  • Etwa 35 W Verlustleistung aus dem Knirps wollen erstmal weggekühlt werden.
  • Für einen reinen Thrower eignet sich die XP-L HI wohl besser. (Und sie hat eine angenehm niedrige Vf.)
  • Selbst eine maximal überstromte XM-L2 bringt auch nur 140 cd/mm² (ganz abgesehen vom Problem der zwischenzeitlich schwächer gewordenen Bondingdrähte).
  • Die frühere Konkurrenz, die SBT-70 brachte es bei 7mm² auf 70 cd/mm², bei knapp 30W.
  • Obere Meßlatte ist die alte XP-G2 (mit kleinerem Emitter) mit 210 cd/mm², die aber nur 1.66 mm² bzw. maximal ~550lm bringt.
  • Eine mögliche Ursache für die gute Gesamteistung: Die XHP-35 hat eine sehr gute Wärmeableitung. Das Datenblatt gibt 1.8 °C/W an, bei der XM-L2 2.5°C/W, bei der XP-G2 4°C/W, bei der XP-L HI 2.2 °C/W

Aufbau

Ich habe die Lichtstärke in 1m Entfernung und die Lumen in meiner kleinen Kugel gemessen.
Dabei habe ich auch die Vorwärtsspannung über zusätzliche Anschlüsse direkt an der LED abgenommen.



Bei der Verschraubung auf den Kühlkörper entsteht ein kaum vermeidbarer Spalt zur Ulbrichtkugel. Ein paar der guten Lumen entweichen also leider. Hier sieht's jedoch dramatischer aus, als es ist; ich konnte den genauen Verlust aber noch nicht abschätzen.



Für die Lichtstärkemessung versuche ich möglichst viel Streulicht durch schwarze Schaumstoffklötzchen als Blenden abzuschirmen. Bei der eigentlichen Messung halte ich dann ein Messer als Blende einmal in und einmal knapp neben den Strahlengang. Somit kann ich das restliche Hintergrundlicht abziehen. (Das Oberlicht ist nur für's Foto an.) Rechts ist die LED auf dem geriffelten Kühlkörper. Ganz links ist das Luxmeter. Der weiße Punkt ist die Sensorfläche, mit einer Schraubklemme fixiert. Auch auf diese Weise ist es noch ein unheimliches Mordsgefummel, daß man nicht ruckzuck merkliche Meßfehler hat.




Emittergröße

Die Emittergröße steht nicht im Datenblatt. Ich habe mir dort das Bild und ein eigenes Foto (möglichst aus Entfernung ohne Verzerrung, aber noch scharf genug) angesehen.



Mit dem Datenblatt erhalte ich 2.5 mm Emitterbreite und mit dem eigenen Bild 2.46-2.47mm.
Breite der Bondinganschlüsse: 0.19mm und Graben zwischen den einzelnen Emittern 0.019mm.
Das ergibt aus dem Datenblatt 6.08 mm², aus dem eigenen Bild 5.89-5.93 mm² (3% kleiner als Datenblatt, Vorteil: leuchtende LED, Nachteil: unscharf) und ich nahm 5.9 mm².

Sonstiges:

Und am Ende noch, nur gefühlshalber, der zeitliche Verlauf bei diesem Kühlkörper bei hohen Strömen.

Strom [mA] | Lichtstrom [Lumen] @ 2 sek | @ 30s | @60s
2060 | 2050 | 2024 (-1.3%) | 1997 (-2.6%)
2550 | 2220 | 2165 (-2.5%) | 2115 (-4.8%)
2840 | 2280 | 2205 (-3.3%) | 2135 (-6.4%)

Die LED hat ja eine eigenartige Farbsprenkelung, bei niedrigen und hohen Strömen. Ich frage mich, ob das rein herstellungsbedingt ist oder ob damit auf irgendeine Art und Weise der Farbbin eingestellt wird.

 
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Andi

Flashaholic**
3 Februar 2011
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Das mit der Prenkelung kann ich bestätigen, ist bei meiner auch so.

Habe die gleiche LED, allerdings auf Noctigon, da ich die Qualität des TPad´s nicht kannte.
 

sma

Flashaholic**
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Ich habe die XP-L HI (Cree Link) noch nicht vermessen, [...]
Zwischenzeitlich schon, hier, ...
aber djozz hat einer XP-L den Dom abgenommen und bekommt maximal 2100 Lumen raus. Angenommen die Emitter sind sich ähnlich genug, dann kann man sie immerhin rechnerisch vergleichen. Denn dann verhalten sich die Lumen 1:1 wie die Leuchtdichte. Auf Bildern im Datenblatt und bei djozz ergibt sich eine Emitterbreite von 2.05mm, als ohne Bondingflächen eine Fläche von 4.13 mm².

XHP-35 HI: 2280 lm / 5.9 mm² => 140 cd/mm²
XP-L (ohne Dom): 2100 lm / 4.13 mm² (Faktor 1.32) => 184 cd/mm² (?)
... und damit noch eine Korrektur zur XP-L: Ha, böser Fehler. Eine XP-* hat gar nicht 3.7mm Trägerbreite, sondern 3.45mm. (Danke, the_Driver!)
Anhand des Bildes von djozz: 3.56 mm² (allerdings nicht der leuchtende Emitter, die Fläche könnte in Wirklichkeit etwas größer sein, da ich den ganz schmalen Emitterrand weggelassen habe)
oder mit dem Bild der alten XP-L HI U5 (nicht ganz sicher, ob der Emitter gleich groß ist wie bei djozz) 3.67 mm². Ich nehme mal meine Zahl.
=> XP-L (ohne Dom): 2100 lm / 3.67 mm² => Faktor 1.48 => 207 cd/mm² (?)
Puh, das ist viel, und deutlich mehr, als die alternative Hochrechnung nach Versuch mit XP-L HI mit 173 cd/mm².
Alles eh Spekulation. Für einen Vergleich bedarf es einer echten Lichtstärkmessung einer aktuellen XP-L.
 
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Xandre

Flashaholic***²
8 März 2011
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BaWü
Die XP G2 bringt doch ca 800 Lumen bei hohem Strom ?

Gruß Xandre
 
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sma

Flashaholic**
8 Januar 2011
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Ich weiß nicht, wo ich das nachgeschaut habe, aber es war falsch.
Du hast ganz recht, hier bei djozz kommt die R5 mit Dom auf 1000 lm, ohne also ca. 800. Und die S2 (als letzte mit kleinem Emitter?) noch etwas mehr.
 
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sma

Flashaholic**
8 Januar 2011
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XHP-35 HI: 2280 lm / 5.9 mm² => 140 cd/mm²

Wie funktioniert die Rechnung?
Das war nicht als Rechnung gemeint, sondern als Gegenüberstellung "2280 lm bei 5.9 mm² führen zu (gemessenen) 140 cd/mm²", um dann für die XP-L "HI" eine hochspekulative Dreisatz-Hochrechnung zu machen (wenn der XP-L Emitter sich gleich verhält, dann kann man dreisatzartig die unterschiedlichen Lumen und Flächenwerte verrechnen und es ergäbe sich hier der Wert 140 * 2100/(4.13*(2280/5.9)) = 184.

Ich habe dann eine Woche später eine alte XP-L HI mit 154 cd/mm² gemessen. Aber da der Fluxbin nicht sicher bekannt war, brachte auch das noch keine neue Erkenntnis.
 

Walter Sobchak

Flashaholic*
19 Februar 2018
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Hallo!

Ich habe zur XHP-35 HI eine kurze Frage und hoffe, dass ich hier (oder vielleicht im Zebralight-Thread) richtig aufgehoben bin.

Mir ist gestern beim Umprogrammieren meiner SC64w HI aufgefallen, dass beim Ausschalten in der untersten Leuchtstufe einer der vier Emitter sichtbar schneller dunkel wird. Ist das ein normales "Verhalten" der XHP-35 HI?

Danke!
 

light-wolff

Flashaholic***²
14 September 2011
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im Süden
"Normal" vielleicht nicht, aber nicht ungewöhnlich auch auch kein Defekt. Vermutlich hat dieser Emitter eine um wenige mV abweichende Vorwärtsspannung, oder eine Art Nebenschluss im Chip.
Ist bei Betrieb auf der niedrigsten Stufe ein Unterschied sichtbar?

Nebenbei bemerkt sind Power-LEDs für solch geringe Ströme gar nicht spezifiziert, es kann sein, dass sie bei z.B. 1mA überhaupt noch nicht leuchten, also kein Moonlight. Das kommt zwar selten vor, ist aber kein Reklamationsgrund gegenüber dem LED-Hersteller - für den Kunden gegenüber dem TL-Hersteller natürlich schon, schließlich hat der Moolight verkauft.
 
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