CREE與lumileds在大功率LED光源上面的比較

1、以我們的觀點(diǎn)，CREE是LED行業(yè)的后起之秀。lumileds在大功率LED芯片領(lǐng)域占據(jù)著近乎統(tǒng)治的地位，其推出的各種封裝形式和安裝配件，幾乎成為了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。但是lumileds的K2系列新品，并沒有在性能上給用戶太多的提升，甚至在對(duì)等情況下，還不如其3W產(chǎn)品的效能。在大功率領(lǐng)域，LED的高溫性能一直是一個(gè)難以解決的問題，隨著溫度的升高，LED的光效不斷下降，其壽命也隨之大幅度縮短。K2系列似乎是3W系列的一個(gè)耐熱升級(jí)版，在相同的情況下，光效和3W產(chǎn)品接近，而其優(yōu)勢(shì)在于，K2可以工作在高達(dá)185°C的高溫下。不過大功率LED多數(shù)不會(huì)面臨這種惡劣環(huán)境，而用戶也不希望自己的產(chǎn)品里包含一個(gè)

2、核心溫度高達(dá)185°C的發(fā)熱器件。從這個(gè)角度講，K2是一款失敗的產(chǎn)品。日亞化工不斷發(fā)布新的LED技術(shù)資料，日亞的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到150流明/瓦的高效率，但是日亞并沒有公布詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)，更重要的是，在國內(nèi)，幾乎無法買到日亞化工的LED產(chǎn)品。單純的光效并不具有參考價(jià)值，因?yàn)殡S著功率增長，LED的光效在不斷下降。lumileds的產(chǎn)品在300mA以下，光效可以超過60流明/W,但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到700mA，光效驟然降低到了3040流明/W。事實(shí)上，市面上在銷售的5mm高亮白光LED，其中優(yōu)秀的產(chǎn)品，光效可以達(dá)到100流明/W,超過任何的大功率產(chǎn)品，但是那是在驅(qū)動(dòng)電流僅有5mA的微弱功率

3、下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流增長，光效急劇跌落。CREE似乎在大功率下保有高光效的技術(shù)上取得領(lǐng)先，至少，目前能夠批量訂貨的產(chǎn)品，1W到3W功率，CREE在效能上具有無可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)。但是，在封裝技術(shù)上，CREE并不是一家成熟的公司，CREE的封裝形式，無法很好的適應(yīng)目前的LED外部光學(xué)配件，而且其封裝在使用過程中曾經(jīng)出現(xiàn)過部件脫落等現(xiàn)象，其引腳的布局也有很大局限性。盡管如此，CREE是成功的，封裝作為LED的外圍技術(shù)，其技術(shù)含量并不高，即使幾乎不具備大功率LED核心制造技術(shù)的中國大陸，也掌握了一定的封裝技術(shù)，我相信隨著市場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)品的不斷反饋，CREE能夠把其產(chǎn)品的這個(gè)缺陷消除掉。從2006年2月份發(fā)布第一款產(chǎn)

4、品資料，到現(xiàn)在已經(jīng)接近一個(gè)年頭，不少廠商已經(jīng)逐步接受他們的產(chǎn)品并將其應(yīng)用在自己的設(shè)計(jì)中，這里面包括著名的手電廠商SureFire（中文翻譯：神火）。以下是CREEXLamp7090XR-ESeriesLEDs和lumiledsK2LXK2-PW12-S00的幾個(gè)參數(shù)對(duì)比：（注：7090XR-E是CREE工作在350700mA的性能最好的LED產(chǎn)品，而LXK2-PW12-S00也是K2系列350mA700mA性能最好的產(chǎn)品。）350mA下，CREE效率70流明/瓦，發(fā)光通量80流明，正向壓降3.3VK2效率50流明/瓦，發(fā)光通量60流明，正向壓降3.42V700mA下，CREE效率50流明/瓦，

5、發(fā)光通量130流明，正向壓降3.75VK2效率40流明/瓦，發(fā)光通量100流明，正向壓降3.6V目前CREE的售價(jià)比K2略低，雙方在價(jià)格上的差距引起的性價(jià)比差距使得CREE的優(yōu)勢(shì)更加明顯。不過，我不認(rèn)為lumileds會(huì)就此善罷甘休，在2007年，在這個(gè)LED仍然在飛速發(fā)展的時(shí)代，LED性能大戰(zhàn)會(huì)繼續(xù)上演，而受益的是使用了這些產(chǎn)品，而提高效率，降低能耗和成本的用戶。順便，國內(nèi)號(hào)稱60流明/瓦的LED生產(chǎn)線不知道投產(chǎn)沒有，在70流明/瓦的對(duì)手面前，這條生產(chǎn)線是依靠低價(jià)拼搶市場(chǎng)，還是簡單的把60流明/瓦的印字改成70流明/瓦抑或80呢？從1999Lumileds推出大功率LED,或者從2001年L

6、umileds的大功率LED裝上手電開售開始，數(shù)年來一直沒有公司能和Lumileds在這個(gè)領(lǐng)域正面競(jìng)爭(zhēng)。Nichia的光效不斷破紀(jì)錄，但僅限于小功率；以大粉團(tuán)為代表的國產(chǎn)(包括臺(tái)灣產(chǎn))大功率LED光效低下，核心面積還大，只能作為低質(zhì)低價(jià)的代用品oOsram的LED很早就突破了500流明，但是光效不高，多核心，面積大電壓高耗電多，只能在較大的改裝品手電用用。于是多年來，大家都已經(jīng)習(xí)慣了Lumileds的產(chǎn)品，一提到大功率LED手電，首先就會(huì)問，是Lumileds的嗎？Lumileds其實(shí)也在不斷改進(jìn)自己的產(chǎn)品，比如K2在健壯性方面有了很大提高，LED的Bin也在緩慢的提升中，高Bin的LED越來

7、越常見。這時(shí)手電廠商所做的事情，似乎只是完善設(shè)計(jì)，并且等待更好的Bin出來。然而到了2006年下半年，突然一個(gè)另大家倍感陌生的名字出現(xiàn)了，這就是Cree。Cree公司其實(shí)不是這么晚才出LED的，比如很早以前的CR2ION就用了Cree的一款LED，不過這些產(chǎn)品并沒有引起大家的什么注意。到了2006年的7月，Cree開始發(fā)售基于EZ1000核心的7090XR-E系列LED，一些玩家的初步測(cè)試證明了其所標(biāo)稱的驚人數(shù)據(jù)不虛，Lumileds的產(chǎn)品在一夜之間落后了。和Lumileds的K2提高產(chǎn)品健壯性不同的是，Cree在另外一個(gè)方面有了巨大進(jìn)步，這就是發(fā)光效率。LumiledsLuxIII，K2在3

8、50ma下典型光通量是4050流明，而Cree則有8090流明，也就是說Cree的光效差不多比Lumileds產(chǎn)品高了一倍。在1000ma下，Cree的光通量最高可以達(dá)到210流明，而Lumileds的LuxIII，K2不過100流明左右。Lumiled的另外一款產(chǎn)品，LuxV，最大光通量雖然勉強(qiáng)可以和Cree對(duì)抗，但是能耗高一倍，核心面積大三倍，同樣完敗。Fig.28Cree7090XR-ECree7090XR-E的優(yōu)良性能，使其一下子成為手電發(fā)光體的熱選。但是Cree的LED并不和原有的Lumileds產(chǎn)品兼容，主要的原因是：1.Cree的發(fā)光體本身帶有一個(gè)金屬圈，發(fā)光角度較小，半功率輻射

9、角只有75度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Lumileds的120度，這意味著光束向前集中較多，反光杯要足夠深才能收集到足夠多的光。2.Cree發(fā)光體的輻射點(diǎn)更深，這導(dǎo)致原有的為配合Lumileds設(shè)計(jì)的聚光裝置直接裝上Cree以后不合焦。這種不兼容意味著手電廠商必須重新設(shè)計(jì)聚光裝置來配合Cree的LED。最早出現(xiàn)的Cree手電是一些非量產(chǎn)手電。美國的手電改裝大師McGizmo原來設(shè)計(jì)過一款配合CreeUVLED的MCR19XR反光杯，焦距極短，配合7090XR-E也合焦，于是他很快推出了基于Aleph19的XRE。雖然只是一款非量產(chǎn)產(chǎn)品，還是讓很多愛好者通過這只手電認(rèn)識(shí)了Cree的威力。和原來使用LuxV的Su

10、refireL6相比，兩者光通量差不多，但XRE只用一節(jié)電池就能驅(qū)動(dòng)，L6則需要三節(jié)。XRE的反光碗只有17mm口徑，聚光卻不輸L6的34mm光碗配合LuxV，泛光還更強(qiáng)，一時(shí)間，LuxV從昔日的香餑餑變成了明日黃花。Fig.29A19XR-EVSSurefireL6Fig.30McGizmo的鈦PDXR(Cree)系列，后來的PDS(SSC)系列外觀類似。量產(chǎn)手電方面，反應(yīng)最快的當(dāng)數(shù)國廠Fenix，2006的最后幾天，P1D的Cree版P1DCE推出，此后沒幾個(gè)月，F(xiàn)enix就把自己的全線產(chǎn)品換成了CreeLED，完成了換代。全線換裝CreeLED的Fenix光通量比前代產(chǎn)品提高一倍，很多產(chǎn)

11、品還帶有多檔調(diào)光，暴閃等功能。性能先進(jìn)，功能繁多，質(zhì)量中上，價(jià)格適中的Fenix進(jìn)一步擴(kuò)大了自己的市場(chǎng)份額。國產(chǎn)其他的品牌比如Lumapower，Jetbeam之類，也隨后把自己的原有產(chǎn)品升級(jí)成為Cree版。Fig.31P1DCESurefire自然也不會(huì)坐視不理，在Shotshow2007上SF展示了自己的Cree版手電，包括L5，E1L，E2L和L1。這幾款手電最大的特點(diǎn)是使用了一種專門為Cree開發(fā)的20mm口徑透鏡，自從Inova放棄了TIROS透鏡后，使用特殊透鏡的廠商已經(jīng)不多，Surefire的這種嘗試非常難得。和以往的透鏡比，SF的新型Cree透鏡有效克服了缺乏泛光，光斑不圓，有

12、明顯色邊等問題，進(jìn)步很明顯。但和優(yōu)秀的反光碗產(chǎn)品相比，光斑的過渡，均勻性等還有一段路要走。從這幾款手電的參數(shù)設(shè)定上，也體現(xiàn)出了Surefire作為一個(gè)大廠的一些保守和局限。比如E1L的功率設(shè)定只有0.5W左右，雖然電池壽命很長，亮度就不能讓人滿意（30流明）。在上架時(shí)間上也是如此，雖然在07年初已經(jīng)發(fā)布，真正的產(chǎn)品卻遲遲不能開賣。直到7月才少量上架，而作為SurefireCree手電的最強(qiáng)者L5卻在6月被宣布暫不發(fā)布。這大概是因?yàn)镾urefire作為一個(gè)主要面向政府采購的大廠，對(duì)新技術(shù)應(yīng)用的要求并不那么迫切，而且出于產(chǎn)品的兼容性，生產(chǎn)成本考慮，不愿意輕易換代。另外一個(gè)原因可能是因?yàn)镾urefi

13、re對(duì)于LED發(fā)展的估計(jì),2007年目錄上的SurefireLED電筒同時(shí)使用Cree，SSC，Lumileds三個(gè)廠家的LED，這顯然只是一個(gè)權(quán)宜之計(jì)。Fig.32Cree版的Surefire新L1SurefireCree手電推出的緩慢和性能設(shè)定的保守給了別的廠商一些機(jī)會(huì)，比如市場(chǎng)上現(xiàn)在就有很多專門為6P,C2,Z2,M2,G2,G2Z（它們的燈頭通用）開發(fā)的Cree燈頭，價(jià)格合理，性能也不錯(cuò)，往往還帶有多檔調(diào)光，頻閃，記憶等功能。帶有類似功能的，結(jié)構(gòu)類似6P的國產(chǎn)Cree電筒也大量出現(xiàn)。Pelican在大功率LED電筒的產(chǎn)品不多，但設(shè)計(jì)都頗有特點(diǎn)。2007年初LAPD（洛衫機(jī)警察局）打算采

14、購10000只小型LED電筒取代原有的大型金屬電筒（比如4DMaglite），這樣可以避免警察濫用電筒作為鈍器攻擊平民的事件發(fā)生。以此為契機(jī)，Pelican開發(fā)了7060LAPD，使用一節(jié)18650可充電電池，Cree配合深度很大的光面反光碗，使得這款手電具有很強(qiáng)的投射力（一米照度超過10000lux），足以在夜間讓嫌犯頭暈眼花一陣。由于體積比別的小型LED手電大不少，它使用了較為方便的側(cè)面開關(guān)（尾部也有開關(guān)）。在完成了LAPD的訂單以后，這款手電也開始向民間發(fā)售。Fig.33Pelican的LAPD7060Cree的LED本身也有一些局限，比如它的封裝結(jié)構(gòu)導(dǎo)致發(fā)光角度小，用反光碗必須足夠深才

15、能收集到足夠光線（這也是SF為其開發(fā)透鏡的原因之一）。焦點(diǎn)位置和Lumileds的不一致，所以很多原來使用LumiledsLED的手電無法更換升級(jí)。另外，由于一次透鏡外面有個(gè)金屬圈，會(huì)在泛光中形成一些圈圈，有點(diǎn)礙眼。還有用戶抱怨那個(gè)透鏡非常容易脫落哪怕擦拭稍微用力都會(huì)造成脫落損壞。這些都給CreeLED的應(yīng)用帶來一些麻煩。另外一家公司，相對(duì)較新的韓國首爾半導(dǎo)體（SSC）也推出了自己的高光效LEDZPowerP4系列。這個(gè)系列的LED的核心其實(shí)還是Cree的EZ1000，不過使用了不同的熒光粉技術(shù)，外觀封裝也不同。SSC宣稱P4白光系列LED在350ma下有100流明的典型光通量（UBin），在

16、1A下則最高可以達(dá)到240流明。由于封裝結(jié)構(gòu)的不同，SSCP4的半功率發(fā)光角度達(dá)到125度，和LumiledsHD封裝的產(chǎn)品非常類似，兩者的焦點(diǎn)位置也非常接近，以至于原有配合Lumileds的反光碗不用改裝或者稍加改裝就可以配合SSCP4使用，這給很多原有的LumiledsLED電筒用戶升級(jí)帶來了很大便利，也給手電廠商的應(yīng)用帶來不少方便。Fig.34SSCP4LED同樣，McGizmo很快基于SSC推出了基于原來27L，和PD，更換LuxIII為SSCP4的27L-S和PDS。相對(duì)于用深徑比很大的MCR19XR配合Cree，PDS的泛光范圍更大，中心照度也不輸，更加實(shí)用一些，使用MCR27S的

17、27LS和S27PD則具有更好的投射力。2007Surefire目錄里面，最獨(dú)特的一款莫過于Titan，它和以往的Surefire手電可以說是截然不同，一改強(qiáng)悍的戰(zhàn)術(shù)風(fēng)格，而融入了更多的精致的東方元素。它是Surefire第一款使用CR2電池的手電，體積嬌小。正如其名稱，Titan的外殼由鈦合金制成，使用反光碗+SSCLED,最高輸出80流明，可以近乎無級(jí)（1000級(jí)）調(diào)光。首批Titan生產(chǎn)1000支，以后的將改為價(jià)格比較平民化的鋁合金版本，據(jù)說這1000支配額已經(jīng)被訂空。Fig.35SurefireTitan相對(duì)于Cree，量產(chǎn)手電使用SSC的相對(duì)較少，這里面最值得一提的是Novatac的

18、EDC系列。EDC系列本屬于HDS,2006年，Novatac和HDS進(jìn)行了整合，EDC系列也被納入了Novatac門下，基于以前的HDSEDC60,85,Novatac推出使用SSC+20mm輕橘皮反光碗的EDC85,EDC120兩個(gè)系列。每個(gè)系列又分為標(biāo)準(zhǔn)，T（戰(zhàn)術(shù)），P（可編程型），這樣一共就有6種產(chǎn)品。EDC85,120分別代表其最大光通量為85,120流明。標(biāo)準(zhǔn)，T,P的區(qū)別則主要是軟件，比如標(biāo)準(zhǔn)型默認(rèn)的第一檔亮度是10流明，而T型為最大亮度，P型可以自己編輯獲得，此外標(biāo)準(zhǔn)型和T型的尾按鈕突出而P型是平的，關(guān)于它們的具體的區(qū)別可以在官方主頁查詢。這里再八卦一下，據(jù)說最近HDS和Nov

19、atac又有了法律糾紛，最直接的后果是CPF上的HDS版被取消了，現(xiàn)在對(duì)民間市場(chǎng)發(fā)售的Novatac的EDC85,120處于預(yù)訂狀態(tài)，預(yù)期發(fā)貨時(shí)間是7月底，不知道他們的糾紛會(huì)不會(huì)影響到產(chǎn)品的出貨。Fig.36NovatacEDC系列，值得期待的智能電筒至于說到SSC的缺點(diǎn)，從一些使用的個(gè)例來看，SSC的熒光粉穩(wěn)定性相對(duì)欠佳，有時(shí)候在電流較大，散熱不好時(shí)會(huì)出現(xiàn)變色，衰減快等現(xiàn)象。SSC的產(chǎn)能相對(duì)Cree,Lumileds較低，這些都是量產(chǎn)手電較少采用SSC的原因。另外，使用同樣口徑的反光碗時(shí)，SSC的光斑會(huì)比Cree和LuxIII大一些，不大利于遠(yuǎn)射，SSC一次透鏡為較軟較粘，沾上灰塵不易清理（

20、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)是用棉簽蘸水后輕輕擦拭）。高光效大功率LED,Cree僅僅是個(gè)開始。Lumileds當(dāng)然不會(huì)坐視不理，顯然，Lumileds也找到了提高光效的方法，在結(jié)合了K2核心健壯性的優(yōu)勢(shì)以后，這樣的產(chǎn)品更具有競(jìng)爭(zhēng)力。2007年1月23日，PhilipsLumileds宣布其基于K2的大功率白光LED,也就是新K2,光效首次突破100lm/W大關(guān)：在350mA下，光效115lm/W（光通量為136lm）、相關(guān)色溫（CCT）4685K；新K2不僅提高了光效，健壯性也進(jìn)一步增強(qiáng)，可以耐受2000mA的電流，此時(shí)光通量達(dá)502lm,光效為61lm/Wo不過，Lumileds對(duì)新K2的發(fā)布，更多是處于宣傳

21、考慮，新K2真正量產(chǎn)發(fā)貨，恐怕要到2007年底。盡管如此，這還是一款非常值得期待的產(chǎn)品，新K2的應(yīng)用，使得量產(chǎn)手持單LED手電有可能達(dá)到250流明以上的光通量。在發(fā)布新K2兩個(gè)月后，Lumileds又發(fā)布了名為Rebel的新產(chǎn)品，這款產(chǎn)品除了同樣具有高光效（但是比新K2略低），還大大減小的一次光學(xué)的透鏡體積和整個(gè)封裝體積（核心面積不變），大小只有以往大功率LED的四分之一左右。按照Lumileds的說法，這樣小的透鏡使得LED更加接近點(diǎn)光源，另外一個(gè)顯而易見的優(yōu)勢(shì)是，這么小的封裝體積非常適合在袖珍型號(hào)的手電上應(yīng)用，反光碗也可以更加充分地利用反射面積。Rebel的發(fā)布雖然晚一些，但是出貨時(shí)間更早

22、，現(xiàn)在已經(jīng)可以在零售市場(chǎng)買到，大概在7月，F(xiàn)enix和Ultrafire的RebelLED手電就會(huì)全面上市了。Fig.37LumiledsRebel以及和其他LED體形比較Cree的LED是否會(huì)進(jìn)一步升級(jí)呢？回答大概是肯定的，現(xiàn)在已經(jīng)有經(jīng)銷商預(yù)售在產(chǎn)品目錄里面還沒有標(biāo)出的Q4Bin甚至Q5Bin7090XE-E,350ma下光通量分別是100.4-107lm和107113.6lm,可以預(yù)見，Cree和Lumileds的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)十分精彩，類似過去數(shù)年Lumileds一家獨(dú)大的局面是一去不復(fù)返了。Fig.38Cree光效升級(jí)時(shí)間表得益于LED技術(shù)的進(jìn)步，在短短的幾年間LED手電有了巨大的進(jìn)步：第一

23、代1WLED只有不到15流明的光通量，現(xiàn)在最亮的量產(chǎn)單LED手電在34W功率下可以達(dá)到150流明左右。LED手電的種類，花樣也更加豐富，多檔調(diào)光，頻閃，編程這些功能都出現(xiàn)在手電上，大量國產(chǎn)廠商的介入也使得我們有了很多廉價(jià)的選擇（雖然質(zhì)量和可靠性不是太令人滿意）。在未來的幾年里，Lumileds，Cree甚至Osram還會(huì)有什么新進(jìn)展？手電的結(jié)構(gòu)，功能，人機(jī)界面還會(huì)有什么突破？大家一起拭目以待吧。E1L，E2L，L1三只Cree的Surefire手電開賣了，和前幾個(gè)月看到的原型機(jī)比，最大的區(qū)別是透鏡前部加了一個(gè)霧狀透鏡，作用類似反光碗的橘皮紋理，可以使得光斑更加均勻平滑，從評(píng)測(cè)來看輸出令人滿意。驅(qū)動(dòng)電流不是很高，但壽命輸出比較平衡，新的透鏡光斑很類似反光碗。此外，Surefire開公布了G2L，6PL兩款使用SSCLED的手電，其實(shí)就是原有的G2和6P加上了LED的兼容燈頭，和現(xiàn)在市面上常見的LuxIII或者Cree的6P兼容燈頭原理類似。Fig.39L1Cree版