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LED 强光手电筒为什么你的超亮聚光远射?SFT-40 值得买吗?

发布日期:2021-09-28 03:04   来源:未知   阅读:

  欢迎共同讨论批评指正,鄙人求知若渴,但躺平不抬杠,你杠就是你对,你杠就是你赢!

  电光转换效率是衡量 LED 性能的一个重要指标,是指将电能转换为光能的能量转换效率,它遵循能量守恒定律。光通量代表光源发光总量,单位是流明 ( lm ) ,输入的电能功率,单位是瓦 ( W ) ,转换效率即为 流明 / 瓦 ( lm/W ) 。手电发光是 LED 将电能转换为光能的过程,只有小部分转换为光能,大部分转换为热能。

  I 光强 Luminous Intensity:表示光源给定方向上单位立体角内的光通量,单位是坎德拉 ( cd )

  任意大小的球总立体角均为 4 π,因此烛光的总光通量固定为 4 π,且不因距离变化而变化,1 烛光 ( cd ) 的光通量约为 12.56 流明。

  同一颗 LED 功率越小电光转换效率越高,热量损失越少,功率越大转换效率越低,发热量越高。以下用 CREE 的 XP-L2 为例,厂商以 1050mA 电流下的光效划分不同等级,等级越高转换效率越高,价格越高,你见到的 T6、U2、U3、U4、V5、V6、W2 都是指的等级,电光转换效率逐级递增。顺便说一句 Luminus SST-40 的等级是 P4>P3>P2>N5>N4>N3>N2。

  将上面的表格换成图形,我们可以发现随着电流增加,光效呈明显的下滑趋势,发热量必然更大。

  近几年流明密度提升举步维艰,头部企业 CREE 新品一直在增加发光面积来提升光通量。在没有新技术出现之前不大可能大幅提升单核心的光效,几家 LED 大厂单核的性能也非常接近。

  所以要亮,多芯片矩阵 LED 就显的非常有必要。输入总功率由多个核心分摊,单一核心的光效就可以维持在较高水平, 众人拾柴火焰高 光通量叠加亮度自然就更高,同时热量损失也更少。

  同等 10W 时( 你可以理解为相同续航时间 ) ,一颗 LED 光通量 1316.2 流明,将 4 颗拼在一起因为个体低功率光效高,光通量 1657.6 流明,足足提升了 21%。打个比方,限时 10 分钟搬砖,我一个成年人虽然力气大,也比不过一个班的小学生搬的砖多。超流 ( 超功率 ) 就是用鞭子抽我,压榨我的极限让我比快更快,不管我下一秒还能不能站起来。

  这和手电指向性照明的需求有关,通常手电需要两次光学设计,一次由 LED 厂商完成出光角度、光通量、光强、光强分布、色温范围、显色指数等。二次由手电厂商完成,主要集中在反光杯的设计,反光杯的目的是把 LED 发散的光线汇聚发射往一个方向,聚弱为强,以达到强化照明效果。通过对反光面的设计可以调整手电的出光角度、聚光 / 泛光比例等。

  由前文可知,4 核心相当于单核心 4 倍的发光面积,这就需要配置大口径深反光杯,反光杯体积大了容纳它的手电就大了。例如:在路上 M9 PRO、X3 PRO、X5 PRO、X6-USB。同等体积 ( 同等反光杯 ) 要想获得更强聚光性能,还得单核心上场。单核心发光面积小,粗算只有 4 核心的 1/4 更容易做到聚光。更有去掉透镜的平头版本加持,例如 XP-P、XP-L HI、XHP35.2 HI、SFT-40、NM1、PM1。

  按需选择,合适的才是最好。为了便于理解我们将光斑划分为 [ 中心光柱 ] 和 [ 泛光区域 ] 。首选输出光通量相等,切换反光杯 [ 中心光柱 ] 与 [ 泛光区域 ] 的光强互为此消彼长的关系。

  其次 LED 灯珠仅是光斑表现的一方面,聚光 / 泛光与反光杯口径及工艺密切相关,当然我们不能忽视高光通量带来的震撼,这些暂撇开不谈。

  下文依然是基于相同条件下不同 LED 的对比,设置前提条件便于我们了解 LED 对于聚光性能的影响。

  但 XHP70.2 并非没有缺点,它的驱动电压必须要 6V 以上,对于 1 节锂电池3.7V 来说需要升压才能驱动它,升压的转换效率普遍在 85% 左右 ( 当然也有同步整流效率 90%+ 成本翻倍 ) ,意味着仅提高电压以支持它就需要损失 15% 的电能。再来升压时若要提供 5A 电流,锂电池端放电电流近 11A,对电池放电性能、弹簧、开关、各零配件接触电阻都是一个考验。

  好在,我们还有 3V 版本的 XHP50.2,依然是由 4 颗小 LED 拼成一个大 LED,发光面积 23.22mm ,与上面 XHP70.2 6V 版 2 并 2 串不同,CREE 将 4 颗芯片全并联封装在 5*5mm 的透镜内,原生的低电压 4 核心是目前单节锂电池最强泛光 LED ( 可理解为相对均匀的光 ) 。

  如果你不在乎升压的损耗,或者通过串联电池来提高供电电压 ( 如:在路上 X6-USB ) ,那么无疑 XHP70.2 是这个阵营的首选。如果在意损耗,又无法接受串联电池加长的 金箍棒 手感,3V 版本的 XHP50.2 是最佳选择 ( 如:在路上 U16、U18、X5-4 核版 ) 。

  单核心的 SST-40 和 XM-L3 是同级竞争产品,都是一颗发光面积 4mm 的 LED 封装在 5*5mm 的透镜内,都在 18W 约 1800 流明左右,粗看外形一样,LED 最重要的指标——发光效率二者旗鼓相当。但是不知道为什么我们很难见到 SST-40 高等级的货,Datasheet 中最高等级 P4 6A 下可达 2173 流明,而目前供应最多的是 N4-N5 离最高 P4 差了 3-4 个等级,6A 下只有 1693 流明和 1806 流明。难道也是受芯片缺货的影响?再看 CREE 高等级铺货倒是很好。

  厂商将同型号 LED 划分不同 Bin,等级越高光效越高,欲知详情请参考另外一篇《手电筒 LED 排行榜,哪款手电筒值得买推荐?L2、T6、P50、P70、P90 是什么?CREE 等级?》

  它们在搭配 40mm 以上大口径反光杯时 [ 中心光柱 ] 又细又亮,较多的光线被集中在 [ 中心光柱 ] 近乎平行的投射出去 ( 平行是追求那是不可能滴! ) ,光强超过 10 万坎德拉,远射超过 600 米。射出一条光柱划破夜空,百米开外不在话下,但照射脚下就一只盘子大小的光圈白花花的刺眼,驴友用于爬山反馈 调低档位旁边看不清,调高档位中间太刺眼。 此时的它更适合探照、搜索、隧道、探洞、开路及需要远距离照明的场景。

  在搭配 36mm 口径以下反光杯时,带来泛光与聚光兼顾的平衡性能,照顾的更全面。适合中距离及近距离照明,如家用、徒步、钓鱼、爬山、露营、工作面照明等大多数户外活动。

  SFT-40 已出 Rev.01 版,拥有接近 SST-40 的性能,凭借官方去果冻 ( 透镜 ) 与 3.83mm 的发光面积,同等 40mm 口径反光杯光强提升 50%,从前文可知光强决定了照射距离,计算公式为 射程 = √ ( 光强 *4 ) ,在样品【在路上 X5】40mm 口径反光杯下远射超过 600 米,在当下在大功率聚光远射市场大有横扫之势。

  非常期待在后期 Rev.02 版能提升光通量和光效。它的出现令人眼前一亮,上次打动我还是久远的 CREE XR-E Q5 的面世。十年磨一剑,霜刃未曾试。今日把示君,谁有不平事?

  这里特别提醒反光杯口径越大越深,搭配 SFT-40 时光强提升越明显,光柱越细照射的越远。现阶段用 18mm 反光杯搭配 SFT-40 几乎感受不到它与 SST-40 有特别明显的差异,反而拉低了整体光通量与光效。对于小直手电或小口径反光杯倘若想要聚光,个人建议当前可选 nm1,或是再等等 CREE XP-P 1mm 核心的 LED。小反光杯现阶段依然是 XM-L3 或 SST-40 最合适。

  1、以下测试基于【在路上 X5】40mm 口径反光杯及其它相同条件,采用 TES 1335 测试圆锥轴线、测试基于现有样品等级分别为 SFT-40 N5、SST-40 P2、XM-L3 U4、XHP50.2 K4,更高的等级对结果影响较大,数据不严谨仅做参考。

  到这里如何你还没有看明白,那就这样来理解,又亮又聚光续航又长选什么?把这个问题与上面表述对应起来就是,同等条件下 又亮 = 光通量, 又聚光 = 光强、 续航又长 = 光效。

  这里为什么没有 PM1?因我们拿到 PM1 的样品发现其核心不是规则的矩形而是长方形 1.59 × 1.25mm,看来欧司朗并不是为聚光灯具开发的,这会导致光斑并不完美,当然不完美并不代表不好用,请自行判断。

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