सामग्री
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
- 2.1 विद्युत विशेषताएँ
- 2.2 ऊष्मीय विशेषताएँ
- 3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
- 3.1 VF-IF विशेषता वक्र
- 3.2 VR-IR विशेषता वक्र
- 3.3 VR-Ct विशेषता वक्र
- 3.4 अधिकतम अग्र धारा बनाम केस तापमान संबंध वक्र
- 3.5 क्षणिक तापीय प्रतिबाधा वक्र
- 4. Mechanical and Packaging Information
- 4.1 Package Outline and Dimensions
- 4.2 पिन कॉन्फ़िगरेशन और ध्रुवीयता पहचान
- 5. स्थापना और असेंबली मार्गदर्शिका
- 6. अनुप्रयोग सुझाव
- 6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ
- 6.2 डिज़ाइन विचार
- 7. तकनीकी तुलना एवं लाभ
- 8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
- 9. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी
- 10. कार्य सिद्धांत
- 11. प्रौद्योगिकी रुझान
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ TO-247-2L पैकेज में उपलब्ध एक उच्च-प्रदर्शन सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी बैरियर डायोड के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण कठोर बिजली रूपांतरण अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट दक्षता और विश्वसनीयता प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य एकतरफा धारा चालन प्रदान करना है, साथ ही इसमें अत्यंत कम स्विचिंग हानि और रिवर्स रिकवरी चार्ज है, जो पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित डायोड की तुलना में एक महत्वपूर्ण लाभ है।
यह डायोड मुख्य रूप से आधुनिक उच्च-आवृत्ति, उच्च-दक्षता वाली बिजली आपूर्ति प्रणालियों के लिए तैयार किया गया है। इसका मुख्य लाभ सिलिकॉन कार्बाइड की अंतर्निहित सामग्री विशेषताओं से आता है, जो इसे सिलिकॉन की तुलना में उच्च तापमान, वोल्टेज और स्विचिंग आवृत्तियों पर काम करने में सक्षम बनाता है। लक्षित बाजार विविध है और उन उद्योगों को शामिल करता है जिनकी ऊर्जा दक्षता, शक्ति घनत्व और ताप प्रबंधन के लिए कठोर आवश्यकताएं हैं, जिनमें औद्योगिक मोटर ड्राइव, सौर इन्वर्टर जैसी नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ, डेटा सेंटर बिजली आपूर्ति और अबाधित बिजली आपूर्ति शामिल हैं।
2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
2.1 विद्युत विशेषताएँ
विद्युत मापदंड डायोड की विशिष्ट परिस्थितियों में कार्य सीमा और प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।
- Repetitive Peak Reverse Voltage:650V. यह अधिकतम तात्कालिक रिवर्स वोल्टेज है जिसे बार-बार लगाया जा सकता है। यह डिवाइस के वोल्टेज रेटिंग को परिभाषित करता है और किसी दिए गए बस वोल्टेज के लिए डायोड का चयन करने में महत्वपूर्ण है, जिसमें आमतौर पर एक सुरक्षा मार्जिन की आवश्यकता होती है।
- निरंतर फॉरवर्ड करंट:8A. यह अधिकतम औसत फॉरवर्ड करंट है जिसे डायोड लगातार संचालित कर सकता है, जो अधिकतम जंक्शन तापमान और थर्मल प्रतिरोध द्वारा सीमित है। यह 8A मान केस तापमान 25°C की स्थिति में निर्दिष्ट है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, वास्तविक कार्य तापमान के आधार पर डीरेटिंग की आवश्यकता होती है।
- फॉरवर्ड वोल्टेज:8A करंट और 25°C जंक्शन तापमान पर, टाइपिकल मान 1.5V है, अधिकतम मान 1.85V है। यह पैरामीटर कंडक्शन लॉस की गणना के लिए महत्वपूर्ण है। कम VF सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी तकनीक का एक प्रमुख लाभ है, जो सीधे सिस्टम दक्षता में सुधार करने में योगदान देता है। कृपया ध्यान दें कि VF में नकारात्मक तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि यह तापमान बढ़ने के साथ थोड़ा कम हो जाता है, यह समानांतर कॉन्फ़िगरेशन में थर्मल रनवे को रोकने में मदद करता है।
- रिवर्स करंट (IR):520V रिवर्स वोल्टेज और 25°C जंक्शन तापमान पर, टाइपिकल मान 2µA है। यह डायोड के रिवर्स बायस्ड होने पर लीकेज करंट है। कम लीकेज करंट ऑफ-स्टेट में पावर लॉस को न्यूनतम करता है।
- कुल संधारित्र आवेश:VR=400V पर, विशिष्ट मान 12 nC है। यह उच्च-आवृत्ति स्विचिंग अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। QC डायोड जंक्शन कैपेसिटेंस से जुड़े आवेश का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे प्रत्येक स्विचिंग चक्र में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। कम QC मान सीधे कम स्विचिंग हानि में परिवर्तित होता है, जिससे उच्चतर आवृत्ति पर संचालन संभव होता है।
- सर्ज नॉन-रिपीटेबल फॉरवर्ड करंट:29A। यह कम समय में अनुमत अधिकतम गैर-दोहराव वाली चरम धारा है। यह डिवाइस की सर्ज या फॉल्ट करंट, जैसे कि स्टार्टअप या लोड ट्रांजिएंट के दौरान आने वाली धारा को सहन करने की क्षमता को दर्शाता है।
2.2 ऊष्मीय विशेषताएँ
विश्वसनीयता और प्रदर्शन के लिए थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है।
- अधिकतम जंक्शन तापमान:175°C. यह सेमीकंडक्टर जंक्शन का पूर्ण अधिकतम तापमान है जिसे वह सहन कर सकता है। इस सीमा पर या इसके निकट निरंतर संचालन से डिवाइस के जीवनकाल में उल्लेखनीय कमी आएगी।
- जंक्शन-टू-केस थर्मल प्रतिरोध:विशिष्ट मान 1.9 °C/W है। यह पैरामीटर सेमीकंडक्टर चिप और पैकेज केस के बीच थर्मल प्रतिबाधा को मात्रात्मक रूप से व्यक्त करता है। कम मान चिप से हीट सिंक तक बेहतर ऊष्मा स्थानांतरण को दर्शाता है। जंक्शन तापमान वृद्धि की गणना ΔTJ = PD * RθJC के रूप में की जा सकती है, जहां PD डायोड में व्यय शक्ति है।
- कुल शक्ति अपव्यय:TC=25°C पर 42W। यह निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत डिवाइस द्वारा व्यय की जा सकने वाली अधिकतम शक्ति है। व्यवहार में, अनुमेय शक्ति अपव्यय केस तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाता है।
3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण
The datasheet provides several characteristic curves that are crucial for design and analysis.
3.1 VF-IF विशेषता वक्र
यह ग्राफ फॉरवर्ड वोल्टेज और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध दर्शाता है। यह एक गैर-रैखिक संबंध प्रदर्शित करता है, जो आमतौर पर नेक-इन वोल्टेज से शुरू होता है और फिर लगभग रैखिक रूप से बढ़ता है। डिज़ाइनर एक विशिष्ट ऑपरेटिंग करंट पर कंडक्शन लॉस को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए इस वक्र का उपयोग करते हैं, जो एकल विशिष्ट VF मान का उपयोग करने की तुलना में अधिक सटीक होता है।
3.2 VR-IR विशेषता वक्र
यह वक्र लागू रिवर्स वोल्टेज के साथ रिवर्स लीकेज करंट में परिवर्तन को दर्शाता है। यह दिखाता है कि कैसे लीकेज करंट रिवर्स वोल्टेज और जंक्शन तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है। ऑफ-स्टेट लॉस का अनुमान लगाने के लिए यह महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों में।
3.3 VR-Ct विशेषता वक्र
यह ग्राफ डायोड की कुल धारिता का रिवर्स वोल्टेज के साथ परिवर्तन दर्शाता है। जंक्शन धारिता अत्यधिक गैर-रैखिक है और रिवर्स वोल्टेज बढ़ने पर काफी कम हो जाती है। यह गैर-रैखिक धारिता स्विचिंग व्यवहार और QC पैरामीटर्स की गणना के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।
3.4 अधिकतम अग्र धारा बनाम केस तापमान संबंध वक्र
यह डीरेटिंग वक्र दर्शाता है कि केस तापमान बढ़ने के साथ अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट कैसे कम होता है। यह हीट सिंक डिज़ाइन के लिए एक मौलिक मार्गदर्शिका है, जो यह सुनिश्चित करती है कि सभी परिचालन स्थितियों में जंक्शन तापमान अपने अधिकतम रेटेड मान से अधिक न हो।
3.5 क्षणिक तापीय प्रतिबाधा वक्र
यह वक्र क्षणिक तापीय प्रतिरोध और स्पंद चौड़ाई के बीच संबंध दर्शाता है। अल्पकालिक शक्ति स्पंदों के दौरान जंक्शन तापमान वृद्धि का मूल्यांकन करने के लिए यह महत्वपूर्ण है, जैसे कि स्विचिंग घटनाओं या सर्ज स्थितियों में होने वाले स्पंद। पैकेज के तापीय द्रव्यमान के कारण बहुत छोटे स्पंदों के लिए प्रभावी तापीय प्रतिरोध कम होता है।
4. Mechanical and Packaging Information
4.1 Package Outline and Dimensions
यह उपकरण उद्योग-मानक TO-247-2L पैकेज में निर्मित है। आकृति चित्र में महत्वपूर्ण आयाम शामिल हैं: कुल पैकेज लंबाई लगभग 20.0 मिलीमीटर, चौड़ाई 16.26 मिलीमीटर, ऊंचाई 4.7 मिलीमीटर। लीड्स में विशिष्ट मोटाई और अंतराल होता है, ताकि मानक PCB लेआउट और हीटसिंक माउंटिंग छिद्रों के साथ संगतता सुनिश्चित की जा सके।
4.2 पिन कॉन्फ़िगरेशन और ध्रुवीयता पहचान
TO-247-2L पैकेज में दो पिन होते हैं। पिन 1 को कैथोड के रूप में और पिन 2 को एनोड के रूप में पहचाना जाता है। यह महत्वपूर्ण है कि पैकेज का धातु हीट सिंक या आवरण कैथोड से विद्युतीय रूप से जुड़ा हुआ है। इंस्टॉलेशन के दौरान इस बात का सावधानीपूर्वक ध्यान रखा जाना चाहिए; यदि हीट सिंक का विभव कैथोड से भिन्न है, तो उचित विद्युतीय इन्सुलेशन सुनिश्चित करना आवश्यक है। मैनुअल विश्वसनीय सोल्डरिंग और थर्मल प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, सरफेस माउंट लीड फॉर्म का उपयोग करते समय, अनुशंसित पीसीबी पैड लेआउट प्रदान करता है।
5. स्थापना और असेंबली मार्गदर्शिका
सही स्थापना प्रदर्शन और विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण है।
- स्थापना टॉर्क:फिक्सिंग स्क्रू के लिए अनुशंसित स्थापना टॉर्क 8.8 N·cm है। सही टॉर्क लगाने से यह सुनिश्चित होता है कि पैकेज केस और हीट सिंक के बीच इष्टतम थर्मल संपर्क प्राप्त हो, साथ ही पैकेज को कोई नुकसान न पहुंचे।
- थर्मल इंटरफ़ेस मटेरियल:डायोड केस और हीट सिंक के बीच सूक्ष्म वायु अंतराल को भरने और थर्मल प्रतिरोध को न्यूनतम करने के लिए उपयुक्त थर्मल ग्रीस या थर्मल पैड का उपयोग अवश्य करें।
- विद्युत पृथक्करण:चूंकि केस कैथोड से जुड़ा होता है, यदि हीट सिंक अलग-अलग विभव पर हो, तो विद्युत रोधी लेकिन तापीय रूप से चालक पैड का उपयोग करना आवश्यक है। इस पैड का इन्सुलेशन वोल्टेज रेटिंग सिस्टम के ऑपरेटिंग वोल्टेज से अधिक होना चाहिए।
- भंडारण की शर्तें:डिवाइस को -55°C से +175°C के तापमान सीमा में, सूखे, गैर-संक्षारक वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए।
6. अनुप्रयोग सुझाव
6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ
यह सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड निम्नलिखित प्रमुख पावर इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों के लिए आदर्श है:
- पावर फैक्टर करेक्शन:स्विचिंग पावर सप्लाई के लिए बूस्ट कन्वर्टर स्टेज। इसकी तेज स्विचिंग और कम QC मान उच्च आवृत्ति पर स्विचिंग लॉस को कम करते हैं, PFC स्टेज की दक्षता बढ़ाते हैं।
- सोलर इन्वर्टर DC-AC स्टेज:इन्वर्टर ब्रिज में या फ्रीव्हीलिंग डायोड के रूप में उपयोग किया जाता है। इसका उच्च वोल्टेज रेटिंग और उच्च दक्षता इन्वर्टर की समग्र दक्षता बढ़ाने में मदद करती है, जो सौर ऊर्जा उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है।
- अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई:रेक्टिफायर/चार्जर और इन्वर्टर सेक्शन में उपयोग किया जाता है। इसकी उच्च सर्ज क्षमता बैटरी चार्जिंग करंट और आउटपुट लोड ट्रांजिएंट को संभालने में मदद करती है।
- मोटर ड्राइव इन्वर्टर:आउटपुट ब्रिज में IGBT या MOSFET के पार फ्रीव्हीलिंग डायोड के रूप में कार्य करता है। रिवर्स रिकवरी चार्ज की अनुपस्थिति के कारण, रिवर्स रिकवरी हानि और संबंधित वोल्टेज स्पाइक्स समाप्त हो जाते हैं, जिससे अधिक सुचारू स्विचिंग और कम विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप प्राप्त होता है।
6.2 डिज़ाइन विचार
- स्नबर सर्किट:अत्यंत तीव्र स्विचिंग गति और नगण्य रिवर्स रिकवरी के कारण, सिलिकॉन पीएन जंक्शन डायोड की तुलना में, di/dt या dv/dt को नियंत्रित करने के लिए बफर सर्किट को सरल बनाया जा सकता है या कभी-कभी आवश्यक भी नहीं होता। हालांकि, लेआउट से उत्पन्न परजीवी प्रेरकत्व अभी भी वोल्टेज ओवरशूट का कारण बन सकता है, जिसे कॉम्पैक्ट पीसीबी लेआउट के माध्यम से न्यूनतम करना आवश्यक है।
- समानांतर संचालन:VF का नकारात्मक तापमान गुणांक इन डायोड को धारा संचालन क्षमता बढ़ाने के लिए स्वाभाविक रूप से समानांतर संचालन के लिए उपयुक्त बनाता है। जब एक डायोड गर्म होता है, तो इसका VF कम हो जाता है, जिससे यह अधिक धारा साझा करता है। यह धारा संतुलन को बढ़ावा देता है, थर्मल रनवे को नहीं। फिर भी, सममित लेआउट और थर्मल युग्मन पर ध्यान देने की सलाह दी जाती है।
- हीट सिंक आकार निर्धारण:शक्ति अपव्यय, RθJC और डेरेटिंग वक्र का उपयोग करके हीट सिंक आकार को सटीक रूप से निर्धारित करें। लक्ष्य जंक्शन तापमान को दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए 175°C से काफी नीचे बनाए रखना है।
7. तकनीकी तुलना एवं लाभ
मानक सिलिकॉन फास्ट रिकवरी डायोड या यहाँ तक कि सिलिकॉन पीएन डायोड की तुलना में, इस सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड के महत्वपूर्ण लाभ हैं:
- व्यावहारिक रूप से शून्य रिवर्स रिकवरी:शॉट्की बैरियर बहुसंख्यक वाहक उपकरण है, जबकि पीएन जंक्शन अल्पसंख्यक वाहक उपकरण है। यह संग्रहीत आवेश और संबंधित रिवर्स रिकवरी समय एवं धारा को समाप्त कर देता है। यह सबसे महत्वपूर्ण लाभ है, जो स्विचिंग हानियों को काफी कम कर सकता है।
- उच्च कार्य तापमान:Silicon Carbide की व्यापक बैंडगैप उच्चतम अधिकतम जंक्शन तापमान की अनुमति देती है, जो अधिक डिज़ाइन मार्जिन प्रदान करती है या छोटे हीटसिंक के उपयोग की अनुमति देती है।
- उच्च स्विचिंग आवृत्ति:कम QC और कोई रिवर्स रिकवरी न होने के संयोजन से उच्च आवृत्तियों पर भी कुशल संचालन संभव होता है। इससे छोटे पैसिव घटकों के उपयोग की अनुमति मिलती है, जिससे पावर डेंसिटी बढ़ जाती है।
- कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप:विशिष्ट ऑपरेटिंग करंट पर, सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड का फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप आमतौर पर उच्च वोल्टेज सिलिकॉन फास्ट रिकवरी डायोड के बराबर या उससे कम होता है, जिससे कंडक्शन लॉस कम हो जाते हैं।
- ट्रेड-ऑफ:Historically, the primary trade-off has been cost, although the price of silicon carbide devices has significantly decreased. Additionally, the reverse leakage current of Schottky diodes is typically higher than that of PN diodes and increases sharply with rising temperature, which is a factor to consider in extremely high-temperature applications.
8. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
Q1: What does "virtually no switching loss" mean in practice?
A1: इसका अर्थ है कि डायोड में स्विचिंग हानि का प्रमुख तंत्र - रिवर्स रिकवरी लॉस - नगण्य है। हालांकि, जंक्शन कैपेसिटेंस के चार्ज और डिस्चार्ज के कारण अभी भी हानि उत्पन्न होती है। ये कैपेसिटिव हानियां आमतौर पर सिलिकॉन डायोड की रिवर्स रिकवरी हानि, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति पर, से काफी कम होती हैं।
Q2: इस डायोड के लिए हीट सिंक का चयन कैसे करें?
A2: सबसे पहले, सबसे खराब स्थिति में बिजली अपव्यय की गणना करें: PD = (VF * IF_avg) + (VR * IR_avg)। अपेक्षित ऑपरेटिंग जंक्शन तापमान पर VF और IR मानों का उपयोग करें। फिर, अपना लक्षित अधिकतम जंक्शन तापमान निर्धारित करें। आवश्यक हीट सिंक का थर्मल रेजिस्टेंस सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है।
Q3: क्या मैं मौजूदा सर्किट में सीधे इस डायोड को सिलिकॉन डायोड से बदल सकता हूँ?
A3: हमेशा सीधा प्रतिस्थापन संभव नहीं है। हालांकि पिन लेआउट और पैकेजिंग संगत हो सकते हैं, लेकिन तेज स्विचिंग गति सर्किट पैरासिटिक इंडक्शन के कारण उच्च वोल्टेज स्पाइक्स पैदा कर सकती है। संबंधित स्विचिंग ट्रांजिस्टर के गेट ड्राइव या नियंत्रण में समायोजन की आवश्यकता हो सकती है। कम फॉरवर्ड वोल्टेज भी सर्किट व्यवहार को थोड़ा बदल सकता है। एक व्यापक डिज़ाइन समीक्षा की सिफारिश की जाती है।
Q4: केस कैथोड से क्यों जुड़ा है?
A4: यह पावर पैकेजिंग में आम है। यह उत्कृष्ट थर्मल प्रदर्शन वाली धातु की हीट सिंक को विद्युत कनेक्शन के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है। यह कैथोड पथ में परजीवी अधिष्ठापन को कम करता है, जो उच्च-गति स्विचिंग के लिए अनुकूल है। यदि हीट सिंक का विभव कैथोड से भिन्न है, तो सावधानीपूर्वक इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है।
9. व्यावहारिक डिज़ाइन केस स्टडी
परिदृश्य: एक 1.5kW बूस्ट PFC स्टेज डिज़ाइन करना।
मान लीजिए कि इनपुट वोल्टेज रेंज 85-265VAC है, आउटपुट वोल्टेज 400VDC है, और स्विचिंग आवृत्ति 100kHz है। बूस्ट डायोड को 400V वोल्टेज को ब्लॉक करना चाहिए और इंडक्टर करंट का वहन करना चाहिए। गणना से पता चलता है कि पीक करंट लगभग 10A है, और डायोड का औसत करंट लगभग 4A है।
यदि 50ns के रिवर्स रिकवरी टाइम और 30nC के QC वाले सिलिकॉन अल्ट्रा-फास्ट रिकवरी डायोड का उपयोग किया जाता है, तो 100kHz पर महत्वपूर्ण रिवर्स रिकवरी लॉस होगा। इस सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड को चुनकर, डायोड में स्विचिंग लॉस केवल कैपेसिटिव लॉस तक कम हो जाता है। इससे दक्षता में सीधे 0.5-1.5% की वृद्धि होती है, गर्मी कम होती है, और संभवतः छोटे हीट सिंक का उपयोग या उच्च परिवेश तापमान पर काम करने की अनुमति मिलती है। रिवर्स रिकवरी करंट स्पाइक की अनुपस्थिति के कारण, यह डिज़ाइन कम इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस से भी लाभान्वित होता है।
10. कार्य सिद्धांत
शॉटकी डायोड एक धातु-अर्धचालक जंक्शन द्वारा बनता है, जो मानक PN जंक्शन डायोड में उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक-अर्धचालक जंक्शन से भिन्न होता है। सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड में, धातु सिलिकॉन कार्बाइड पर जमा की जाती है। यह एक शॉटकी बैरियर बनाता है जो लगाए गए छोटे वोल्टेज पर फॉरवर्ड दिशा में करंट को स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होने देता है। रिवर्स दिशा में, बैरियर करंट प्रवाह को रोकता है। चूंकि चालकता केवल बहुसंख्यक वाहकों पर निर्भर करती है, अल्पसंख्यक वाहकों का इंजेक्शन और भंडारण नहीं होता है। इसलिए, जब वोल्टेज रिवर्स होता है, तो हटाने के लिए कोई संग्रहीत चार्ज नहीं होता है, जिसके परिणामस्वरूप लगभग तात्कालिक स्विच-ऑफ विशेषताएं और कोई रिवर्स रिकवरी घटना नहीं होती है।
11. प्रौद्योगिकी रुझान
सिलिकॉन कार्बाइड पावर डिवाइस, जिसमें शॉटकी डायोड और MOSFET शामिल हैं, उच्च दक्षता, आवृत्ति और शक्ति घनत्व की ओर बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास की प्रमुख प्रवृत्ति का प्रतिनिधित्व करते हैं। बाजार औद्योगिक और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए 600-650V डिवाइस से 1200V और 1700V रेटेड डिवाइस की ओर बढ़ रहा है। एक पूर्ण उच्च-प्रदर्शन पावर स्टेज बनाने के लिए मॉड्यूल में सिलिकॉन कार्बाइड डायोड को सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET के साथ एकीकृत करना तेजी से आम होता जा रहा है। सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री की गुणवत्ता और निर्माण प्रक्रियाओं में निरंतर सुधार लागत कम कर रहा है और डिवाइस विश्वसनीयता बढ़ा रहा है, जिससे सिलिकॉन कार्बाइड प्रौद्योगिकी मध्यम से उच्च शक्ति, प्रदर्शन-महत्वपूर्ण नए डिजाइनों के लिए पसंदीदा विकल्प बन रही है।
LED विनिर्देशन शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाश-विद्युत प्रदर्शन के मुख्य संकेतक
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| दीप्त प्रभावकारिता (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्पन्न प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी अधिक ऊर्जा बचत। | यह सीधे तौर पर लैंप की ऊर्जा दक्षता रेटिंग और बिजली की लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (ल्यूमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आमतौर पर "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि प्रकाश जुड़नाक पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| देखने का कोण (Viewing Angle) | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश तीव्रता आधी हो जाती है, जो प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (Kelvin), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा, कम मान पीला/गर्म, उच्च मान सफेद/ठंडा। | प्रकाश व्यवस्था के माहौल और उपयुक्त परिदृश्य को निर्धारित करता है। |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को पुनः प्रस्तुत करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंगों की वास्तविकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों में प्रयुक्त। |
| Color Matching Tolerance (SDCM) | MacAdam Ellipse Steps, e.g., "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; a smaller step number indicates higher color consistency. | एक ही बैच के लाइटिंग फिक्स्चर के रंग में कोई अंतर नहीं होने की गारंटी। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), जैसे 620nm (लाल) | Rang-birange LED ke rangon ke sambandhit tarang lambai ke maan. | Laal, peela, hara aadi ek-rangi LED ke rang-ka (hue) ka nirnay karta hai. |
| स्पेक्ट्रम वितरण (Spectral Distribution) | तरंगदैर्ध्य बनाम तीव्रता वक्र | LED द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्य पर तीव्रता वितरण को दर्शाता है। | रंग प्रतिपादन और रंग गुणवत्ता को प्रभावित करता है। |
दो, विद्युत मापदंड
| शब्दावली | प्रतीक | सामान्य व्याख्या | डिज़ाइन विचार |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage | Vf | LED को चालू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड"। | ड्राइवर पावर सप्लाई वोल्टेज Vf से अधिक या बराबर होना चाहिए, कई एलईडी श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| फॉरवर्ड करंट (Forward Current) | If | LED को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक करंट मान। | आमतौर पर कॉन्स्टेंट करंट ड्राइव का उपयोग किया जाता है, करंट चमक और आयु निर्धारित करता है। |
| अधिकतम पल्स करंट (Pulse Current) | Ifp | डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग किया जाने वाला शीर्ष करंट जिसे थोड़े समय के लिए सहन किया जा सकता है। | पल्स चौड़ाई और ड्यूटी साइकिल को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक गर्मी से क्षति होगी। |
| Reverse Voltage | Vr | LED सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, इससे अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक को रोकने की आवश्यकता है। |
| Thermal Resistance | Rth(°C/W) | चिप से सोल्डर जॉइंट तक ऊष्मा प्रवाह का प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय दर्शाता है। | उच्च ऊष्मीय प्रतिरोध के लिए मजबूत ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन आवश्यक है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| ESD Immunity | V (HBM), जैसे 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक शॉक प्रतिरोध क्षमता, मान जितना अधिक होगा, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति से उतना ही कम प्रभावित होगा। | उत्पादन में स्थिरवैद्युत निरोधी उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, ताप प्रबंधन एवं विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी से, जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान प्रकाश क्षय और रंग विस्थापन का कारण बनता है। |
| ल्यूमेन डिप्रिसिएशन (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | एलईडी के "उपयोगी जीवन" को सीधे परिभाषित करना। |
| लुमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित उपयोग अवधि के बाद शेष रोशनी का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| Color Shift | Δu′v′ या MacAdam Ellipse | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| थर्मल एजिंग (Thermal Aging) | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन सर्किट विफलता का कारण बन सकता है। |
चार, पैकेजिंग और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिकी, तापीय इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC गर्मी प्रतिरोधी अच्छा, लागत कम; सिरेमिक हीट डिसिपेशन बेहतर, जीवनकाल लंबा। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंट, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था का तरीका। | Flip Chip बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता प्रदान करता है, जो उच्च शक्ति के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | नीले प्रकाश चिप पर लगाया जाता है, जो आंशिक रूप से पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित होता है और सफेद प्रकाश बनाने के लिए मिश्रित होता है। | विभिन्न फॉस्फोर प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | समतल, माइक्रोलेंस, कुल आंतरिक परावर्तन | पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना, प्रकाश वितरण को नियंत्रित करती है। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
5. गुणवत्ता नियंत्रण और ग्रेडिंग
| शब्दावली | ग्रेडिंग सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेडिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह का न्यूनतम/अधिकतम लुमेन मान होता है। | सुनिश्चित करें कि एक ही बैच के उत्पादों की चमक समान हो। |
| वोल्टेज ग्रेडिंग | कोड जैसे 6W, 6X | फॉरवर्ड वोल्टेज रेंज के अनुसार समूहीकृत। | Driver power supply ke saath anukoolan ko aasaan banaye, system efficiency ko badhaye. |
| Rang ke aadhaar par vargikaran | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकृत करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग बहुत छोटी सीमा के भीतर आते हैं। | रंग स्थिरता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश स्रोत के भीतर रंग असमानता से बचें। |
| रंग तापमान वर्गीकरण | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत, प्रत्येक समूह का संबंधित निर्देशांक सीमा होती है। | विभिन्न परिदृश्यों की रंग तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना। |
VI. परीक्षण और प्रमाणन
| शब्दावली | मानक/परीक्षण | सामान्य व्याख्या | महत्व |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lumen Maintenance Test | Constant temperature conditions mein lambe samay tak jalaye jaane par, prakash ke kshay ka data record kiya jaata hai. | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयोजन में)। |
| TM-21 | जीवनकाल प्रक्षेपण मानक | LM-80 डेटा के आधार पर वास्तविक उपयोग की स्थितियों में जीवनकाल का अनुमान लगाना। | वैज्ञानिक जीवनकाल पूर्वानुमान प्रदान करना। |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल और थर्मल परीक्षण विधियों को शामिल करता है। | उद्योग द्वारा स्वीकृत परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | उत्पादों में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) नहीं होने की पुष्टि करें। | अंतर्राष्ट्रीय बाज़ार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | Energy efficiency and performance certification for lighting products. | Commonly used in government procurement and subsidy programs to enhance market competitiveness. |