LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

OnTheRoad在路上 06-26 00:29 关注

追加修改(2021-08-09 23:21:56):
推荐产品增加链接: 在路上U16

在路上U16可充电USB手电筒迷你防身强光户外防水超亮LED家用便携189元天猫精选去购买


在路上U18

在路上U18迷你强光手电筒小USB-C可充电防身户外防水超亮家用便携208元天猫精选去购买


在路上 X5

在路上X5USB-C手电筒26650可充电强光小手电筒SFT40远射迷你防水268元天猫精选去购买


业内人士才疏学浅、片面、武断、主观夹带个人色彩。

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!


什么是电光转换效率?

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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


什么是光通量?什么是光强?

Φ光通量Luminous Flux:代表光源的发光总量,单位是流明(lm)

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)

把光通量除以给定方向上的立体角,就是光强。计算公式为

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

也就是上图圆锥内的光通量(箭头)。如果是点光源,即使圆锥的体积发生变化,如果立体角不发生变化,圆锥内通过的光量也不会发生变化。光通量是指所有方向上的总量,反过来将所有立体角的光强加在一起(积分)就可以得到光通量。

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

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

如果上面还没有懂,那么通俗点可以理解为:光强=能照多远?光通量=有多亮?


什么是单核心?什么是多核心?

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

左起,[1]XHP50.2 4核心、[2]SST-40单核心、[3]SFT-40单核心平头,它们的外形(封装)尺寸都是5mm*5mm。


多核心的意义?

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。

下表以XP-L2 HD W2为例

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

由上表可知350mA时可发出203流明(lm),光效高达213.8 lm/W,而满功率3000mA时发出1316.2流明 (lm),光效仅138.2 lm/W, 光效足足下降了35%,下降的部分转换为热量了。这就解释了为什么越亮就越热。

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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

这里没有谈对LED超流(超额定功率)后的光效,可以肯定的说对任何LED超流后,其光效远远低于原厂标称值很多很多,超流的结果是又亮又烫续航时间又短,LED寿命还大打折扣。

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。

用图形表示就是这样,同等功率光效曲线随着LED数量增加明显爬升。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


同样拿XP-L2 HD W2来推算(不严谨的推算看看就好,你又爱又恨的CREE是不会拿W2这么高等级为你组合的,牙膏还可以挤几年。况且LED组合还涉及到很多学问这里不展开)。

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26%。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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


拼在一起以后它的最大功率也可由原来的10W上升到40W,翻了4倍,理论光通量来到了5264.9流明。这就是多核心矩阵的意义,可以维持较高光效,可以更大功率,光通量自然就更高。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


CREE XHP35、XHP50、XHP50.2、XHP70、XHP70.2和Luminus SST-70X、SFT-70X及未来XHP35.2、XHP50.3、XHP70.3都是将4颗LED呈“田”字形拼在一起集中发力,维持高光效的同时加大功率,光通量大幅提升,你会明显的感觉到更亮了。国产LED厂商深谙其道,更是组合出6核、9核、12宫格还取了个好听直译的名字P120。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?



那么直接上多核心不就完了,为什么还要去研究单核心?

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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

LED发出的光经过反光杯二次反射投射出去,在相同反光杯和其它物理条件下,不同LED的发光面积与聚光性能密切相关。其发光面积越小表现为中心光强越高,也就是越聚光远射。发光面积越大光线越难以被约束光越散。

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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

中间的黄色荧光粉部分是发光体,SFT-40比较好辨认,XHP50.2也是正方形不过CREE把整颗LED都糊满了荧光粉,不讲究卫生啊。从外观上我们能一眼就能看出LED发光面积的区别。以下是发光面积柱形图,资料来自网络。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


当下选什么LED最好?

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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


上述“在路上X6-USB”相同反光杯 不同的两款LED,其出光立体角相同。XHP70.2 4核心[泛光区域]的光通量更高几乎覆盖了对方,SFT-40的[中心光柱]更细光强必然照射的更远。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


前文提过多核心的XHP70.2是由4颗小LED拼成一个大LED,发光面积31.52mm²,封装在7mm*7mm的透镜内。[中心光柱]较粗,P4级在满功率30W下可达4325.2流明,[泛光区域]光强高,光线所覆盖区域亮度高物体清晰可辨。是目前进口LED中最强的多核心。因其粗壮的[中心光柱]它照射的并不远,而是广阔且亮度高。玩家简称它P70或P70二代,是目前光效最高的泛光LED,孤独求败没有竞品。

XHP70.2XHP70.2


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23.22mm²,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)。


再说单核心聚光LED

SST-40SST-40

单核心的SST-40和XM-L3是同级竞争产品,都是一颗发光面积4mm²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。

Luminus SST-40等级划分如下:

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

Luminus SST-40等级划分


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。

大功率、高光效、超高亮度、泛聚兼并,这些优点使其成为当前主流LED。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

筒友群比较热衷于聚光远射,细细的光柱劈荆斩棘人群中你最闪耀,有些更是超流(超功率)使用,LED寿命、效率、发热、续航都不是考虑因素,只要帅过3秒就行。引用某位桐油的话“还不到LED寿命到头,就有新LED出来了早就该换掉了,效率是什么?续航是什么?不就是要多带几节电池么”。这么说也挑不出毛病。


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3.83mm²的发光面积,同等40mm口径反光杯光强提升100%,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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


但从Datasheet来看最高等级P2亮度1919流明和典型光效158 lm/W,都略微低于它大哥SST-40最高等级P4亮度2173流明,典型光效170 lm/W。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?


从实际体验来看,输出光通量相同的手电,聚光的照射范围小光强高,对人的感官刺激更强烈会让人感觉更亮,特别是拍照同框对比的时候「泛光区域」的光交叉,SFT-40细细的光柱会给你留下深刻印象。所以,追求聚光的筒友可以忽视它与SST-40的那点数据差异,可别忘了特定条件下它的光强要高一倍以上,对比起来SFT-40给人的直观感觉要亮很多。

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 1mm²核心的LED。小反光杯现阶段依然是XM-L3或SST-40最合适。


是骡子是马拉出来遛遛

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测试圆锥轴线的光强,取3支样品3次的平均值。
2、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。

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

可见4核心的XHP50.2得益于它多核心矩阵的优势,光通量鹤立鸡群,同等功率(可理解为相同续航时间)高出SST-40 38%,高出SFT-40 47%。


LED强光手电筒,为什么你的超亮聚光远射?SFT-40值得买吗?

光强测试中平头的SFT-40 一枝独秀,肉眼可见的中心光斑更小更强,盖过它大哥SST-40的风头超了100%,XHP50.2就显的弱鸡被超319%,各擅胜场罢了。


结束语:

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。

展望未来,大功率泛光30W XHP70的第三代(XHP70.3)、18W 3V XHP50.3 HD即将上市。大功率聚光要看3V SFT-40、6V XHP50.3 HI。大功率聚泛兼并XM-L3、SST-40继续制霸。小体积(3.45*3.45mm)高光效单核心XP-L2依然是首选。小功率聚光CREE XP-P、OSRAM nm1未来可期,另外群里桐油安利aaclsh的国产P70-HI、P35-HI据说价格低廉性能直追SFT40,这几颗国产平头版是针对聚光开发的,值得玩味。

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。

厚颜献丑了,贻笑大方。

全部评论(264)
以云之名
25
06-27 22:50

手电大家谈用户前来撑场

东买买西买买
11
06-26 01:08

那么多年过去了,科瑞还没出新货啊

sosad
7
06-27 22:21

就喜欢这种文章,先来一堆专业数据,然后看的一头蒙比,最后有钱的直接买买买,没钱的只能换下一章!

Arch9527
7
06-26 16:53

真是太专业了,看来外行只能看个热闹了,[被吓到]

值友9020350822
7
06-26 11:37

看着都想买,没了真没地方用,这就是普通人的现状

林芷晨
6
06-27 16:37

都快忘记最后一次去手电大家谈是哪年了……

宇宙防衛計画
5
07-06 18:24
某冷哈哈 请告诉无脑买啥? 1

单锂直按海星C21A 70.2 135大洋,多锂侧按JJK03 70.2 200大洋,远射阿木XT45/XT60 SBT90.2 300+大洋,入门松美T40侧按TYPE-C直充 SST40 50大洋,送人桶 5块钱包邮的XML-T6变焦桶,可以用21700能亮好久

眼镜卷毛
5
06-28 08:15
喜之狼2008 有没紫光灯和白光可切换的灯吗 1

一看就是钓鱼佬

OnTheRoad在路上
4
07-08 11:23
ilwyl3344 虽然科普了一些内容,但仍然能看出是在推销自己店的东西。我还看了看,店里的东西还挺贵。 1
mr_joke_z 你要真把他的文章看进去了 还用他推销么 2

初衷是“授人以渔”,您让我端盘糍粑鱼上来,他让我做个红烧鱼,隔壁说要醋溜鱼块。[无奈] 您认真看完自己就会选了。[哦耶]

OnTheRoad在路上
4
07-05 21:47
某冷哈哈 请告诉无脑买啥? 1

现阶段推荐“在路上X5”