一、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。

二、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

光强计算公式

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。

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？

三、什么是单核心？什么是多核心？

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。

四、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

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。

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。

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。

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。

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。

五、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。

在路上X5

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。

六、当下选什么LED zui好？

按需选择，合适的才是zui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。

在路上X6-USB

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。

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zui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zui高的泛光LED，孤独求败没有竞品。

XHP70.2

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zui强泛光LED(可理解为相对均匀的光)。

XHP50.2

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zui佳选择(如：在路上U16、U18、X5-4核版)。

七、再说单核心聚光LED

SST-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 zui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zui高等级P4 6A下可达2173流明，而目前供应最多的是N4-N5离zui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：

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。

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zui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。

八、SFT-40，平头版单核心

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。

但从Datasheet来看zui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 zui高等级P4亮度2173流明，典型光效170 lm/W。

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50%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 zui合适。

九、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。

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50%，XHP50.2就显的弱鸡被超76%，各擅胜场罢了。

十、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。

参考及引用文献：

[1] 宋国华【白光LED能量转换效率的研究】

[2] 方志列【半导体照明技术】

[3] 孟继武【光转换白光LEDs的研究】

[4] 欧司朗【光的测量和单位】

[5] 回形针【Vol.049 如何做一根懂事的路灯】

[6] 网文，紫雲飞鹤【反光杯基础知识和影响射程的因素有哪些？】

[7] 网文，maxohm【关于聚光、远射手电的一些小知识】

[8] CREE官网https://cree-led.com/products/xlamp-leds

[9] 朗明纳斯官网https://www.luminus.com/products/white

[10] 日亚化学官网http://www.nichia.co.jp/en/about_nichia/index.html

[11] 欧司朗官网https://www.osram.com

[12] 在路上官网http://www.zlsh.net