सामग्री सूची
- 1. उत्पाद अवलोकन
- 2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
- 2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
- 2.2 विद्युत विशेषताएँ
- 2.3 तापीय विशेषताएँ
- 3. Performance Curve Analysis
- 3.1 VF-IF Characteristic Curve
- 3.2 VR-IR विशेषता वक्र
- 3.3 VR-Ct विशेषता वक्र
- 3.4 अधिकतम अग्र धारा बनाम केस तापमान संबंध
- 3.5 Transient Thermal Impedance
- 4. Mechanical and Packaging Information
- 4.1 पिन कॉन्फ़िगरेशन और पोलैरिटी
- 4.2 पैकेज आयाम और आउटलाइन ड्राइंग
- 4.3 अनुशंसित PCB पैड लेआउट
- 5. Assembly and Operation Guide
- 5.1 Installation Torque
- 5.2 भंडारण की शर्तें
- 6. अनुप्रयोग सुझाव
- 6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट
- 6.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार
- 7. तकनीकी तुलना एवं लाभ
- 8. सामान्य प्रश्नों के उत्तर
- 8.1 "मूलतः कोई स्विचिंग हानि नहीं" से क्या तात्पर्य है?
- 8.2 आवरण कैथोड से क्यों जुड़ा होता है?
- 8.3 इस डायोड की शक्ति हानि की गणना कैसे करें?
- 8.4 क्या इस डायोड को सीधे सिलिकॉन डायोड के स्थान पर उपयोग किया जा सकता है?
- 9. डिज़ाइन अनुप्रयोग केस स्टडी
- 10. कार्य सिद्धांत परिचय
- 11. प्रौद्योगिकी विकास प्रवृत्तियाँ
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ TO-247-2L पैकेज में उपलब्ध एक उच्च-प्रदर्शन सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की बैरियर डायोड के विनिर्देशों का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करता है। यह उपकरण उच्च दक्षता, उच्च-आवृत्ति संचालन और उत्कृष्ट तापीय प्रदर्शन की मांग वाले पावर इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका मुख्य कार्य एकतरफ़ा धारा चालन प्रदान करना है, साथ ही इसमें अत्यंत कम स्विचिंग हानि और रिवर्स रिकवरी चार्ज होता है, जो पारंपरिक सिलिकॉन PN जंक्शन डायोड की तुलना में एक महत्वपूर्ण लाभ है।
इस घटक का प्राथमिक उद्देश्य उन्नत पावर कन्वर्ज़न प्रणालियों में अनुप्रयोग है जहाँ दक्षता और पावर घनत्व महत्वपूर्ण हैं। इसका मूल लाभ सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री के मूलभूत गुणों से उत्पन्न होता है, जो इसे सिलिकॉन-आधारित उपकरणों की तुलना में उच्च तापमान, वोल्टेज और स्विचिंग आवृत्तियों पर कार्य करने में सक्षम बनाता है। लक्षित बाज़ारों में औद्योगिक बिजली आपूर्ति, नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ और मोटर ड्राइव अनुप्रयोग शामिल हैं, जहाँ ये विशेषताएँ सीधे तौर पर सिस्टम-स्तरीय लाभों में परिवर्तित हो सकती हैं।
2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
पूर्ण अधिकतम रेटिंग उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती है जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं। ये मान सामान्य संचालन के लिए नहीं हैं।
- दोहराया जाने वाला पीक रिवर्स वोल्टेज:650V। यह अधिकतम तात्कालिक रिवर्स वोल्टेज है जिसे बार-बार लागू किया जा सकता है।
- Continuous Forward Current:10A. यह डायोड द्वारा अधिकतम जंक्शन तापमान और थर्मल प्रतिरोध सीमा के तहत लगातार संचालित किया जा सकने वाला अधिकतम डीसी करंट है।
- Non-Repetitive Surge Current:30A। यह रेटिंग डायोड की एकल उच्च-धारा अतिभार घटना (10ms साइन हाफ-वेव) को विफल हुए बिना सहन करने की क्षमता को दर्शाती है, जो सर्ज करंट या फॉल्ट स्थितियों को संभालने के लिए महत्वपूर्ण है।
- जंक्शन तापमान:175°C। सेमीकंडक्टर जंक्शन स्वयं के लिए अनुमत अधिकतम तापमान।
- भंडारण तापमान:-55°C से +175°C.
2.2 विद्युत विशेषताएँ
ये पैरामीटर निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।
- फॉरवर्ड वोल्टेज:IF=10A, TJ=25°C की स्थिति में, टाइपिकल मान 1.48V और अधिकतम मान 1.85V है। यह कम VF सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड की एक महत्वपूर्ण विशेषता है, जो चालू होने पर होने वाले नुकसान को कम करने में मदद करती है। कृपया ध्यान दें कि VF तापमान बढ़ने के साथ बढ़ता है और TJ=175°C पर लगभग 1.9V तक पहुँच जाता है।
- रिवर्स लीकेज करंट:VR=520V, TJ=25°C की स्थिति में, टाइपिकल मान 2µA है, अधिकतम मान 60µA है। लीकेज करंट तापमान बढ़ने के साथ बढ़ता है, यह एक ऐसी विशेषता है जिसे उच्च तापमान डिजाइन में अवश्य ध्यान में रखा जाना चाहिए।
- टोटल कैपेसिटेंस चार्ज:VR=400V की स्थिति में, टाइपिकल मान 15nC है। यह स्विचिंग लॉस की गणना के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। कम QC मान का अर्थ है कि डायोड जंक्शन कैपेसिटेंस में संग्रहीत ऊर्जा बहुत कम है, इस ऊर्जा को प्रत्येक स्विचिंग चक्र में डिसिपेट किया जाना चाहिए, जिससे इसके लाभों में वर्णित "मूलतः कोई स्विचिंग लॉस नहीं" प्राप्त होता है।
- संधारित्र ऊर्जा संग्रहित करता है:VR=400V की स्थिति में, विशिष्ट मान 2.2µJ है। यह निर्दिष्ट वोल्टेज पर डायोड संधारित्र में संग्रहित ऊर्जा है, जो सीधे QC से संबंधित है।
2.3 तापीय विशेषताएँ
थर्मल प्रबंधन विश्वसनीय संचालन और रेटेड प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।
- जंक्शन-टू-केस थर्मल प्रतिरोध:विशिष्ट मान 1.7°C/W है। यह कम मान सेमीकंडक्टर चिप से डिवाइस केस तक उत्कृष्ट ताप स्थानांतरण दर्शाता है, जिससे केस से जुड़े हीट सिंक के माध्यम से गर्मी को कुशलतापूर्वक हटाया जा सकता है। TC=25°C पर, कुल 88W पावर डिसिपेशन रेटिंग इसी पैरामीटर और अधिकतम जंक्शन तापमान से प्राप्त होती है।
3. Performance Curve Analysis
The datasheet contains multiple characteristic curves that are crucial for design engineers.
3.1 VF-IF Characteristic Curve
यह ग्राफ फॉरवर्ड वोल्टेज और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध को दर्शाता है, आमतौर पर कई जंक्शन तापमानों पर (जैसे 25°C और 175°C)। यह कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और इसके सकारात्मक तापमान गुणांक को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है। सकारात्मक तापमान गुणांक समानांतर संचालन के लिए एक लाभकारी विशेषता है, क्योंकि यह करंट शेयरिंग को बढ़ावा देता है और थर्मल रनवे को रोकता है।
3.2 VR-IR विशेषता वक्र
यह वक्र विभिन्न तापमानों पर रिवर्स वोल्टेज और रिवर्स लीकेज करंट के बीच संबंध दर्शाता है। यह इस बात पर जोर देता है कि ब्रेकडाउन क्षेत्र के निकट पहुंचने से पहले लीकेज करंट कैसे अपेक्षाकृत कम बना रहता है और तापमान के साथ कैसे घातांकीय रूप से बढ़ता है।
3.3 VR-Ct विशेषता वक्र
यह आरेख दर्शाता है कि डायोड की कुल धारिता रिवर्स बायस वोल्टेज में वृद्धि के साथ कैसे घटती है। यह अरेखीय धारिता उच्च-आवृत्ति स्विचिंग व्यवहार का एक महत्वपूर्ण कारक है।
3.4 अधिकतम अग्र धारा बनाम केस तापमान संबंध
यह डेरेटिंग वक्र दर्शाता है कि अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट कैसे केस तापमान बढ़ने के साथ कम होता है। यह किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए आवश्यक करंट के लिए हीट सिंक के प्रदर्शन को निर्धारित करने का एक महत्वपूर्ण उपकरण है।
3.5 Transient Thermal Impedance
The curve of transient thermal resistance versus pulse width is crucial for evaluating thermal performance under pulsed current conditions. It shows that for very short pulses, the effective thermal resistance is lower than the steady-state junction-to-case thermal resistance, thereby allowing higher peak currents.
4. Mechanical and Packaging Information
4.1 पिन कॉन्फ़िगरेशन और पोलैरिटी
यह उपकरण TO-247-2L पैकेज में आता है, जिसमें दो पिन हैं। पिन 1 कैथोड है और पिन 2 एनोड है। महत्वपूर्ण बात यह है कि पैकेज की धातु माउंटिंग टैब या बाहरी आवरण विद्युत रूप से कैथोड से जुड़ा हुआ है। शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए स्थापना के दौरान इस पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि जब तक हीट सिंक कैथोड पोटेंशियल पर न हो, तब तक आवरण को हीट सिंक से इंसुलेट किया जाना चाहिए।
4.2 पैकेज आयाम और आउटलाइन ड्राइंग
विस्तृत यांत्रिक चित्र प्रदान किए गए हैं, सभी महत्वपूर्ण आयाम मिलीमीटर में हैं। इसमें कुल लंबाई, चौड़ाई, ऊंचाई, पिन पिच, पिन व्यास और माउंटिंग टैब पर माउंटिंग होल के आयाम शामिल हैं। सही PCB पैड डिजाइन और यांत्रिक असेंबली के लिए इन आयामों का पालन करना आवश्यक है।
4.3 अनुशंसित PCB पैड लेआउट
इसमें पिन (फॉर्मिंग के बाद) सतह माउंट के लिए अनुशंसित पैड लेआउट शामिल है, जो विश्वसनीय सोल्डरिंग और यांत्रिक शक्ति सुनिश्चित करने के लिए पैड आकार, आकार और अंतर निर्दिष्ट करता है।
5. Assembly and Operation Guide
5.1 Installation Torque
हीटसिंक पर डिवाइस को सुरक्षित करने वाले स्क्रू के लिए निर्दिष्ट स्थापना टॉर्क M3 या 6-32 स्क्रू के लिए 8.8 N·m (या समतुल्य lbf-in) है। सही टॉर्क लगाने से इष्टतम थर्मल संपर्क सुनिश्चित होता है, जबकि पैकेज को नुकसान नहीं पहुंचता।
5.2 भंडारण की शर्तें
उपकरण को -55°C से +175°C के निर्दिष्ट भंडारण तापमान सीमा के भीतर, सूखे और गैर-संक्षारक वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए। संचालन के दौरान मानक ESD (इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज) रोकथाम उपायों का पालन किया जाना चाहिए, क्योंकि शॉटकी बैरियर स्थैतिक बिजली क्षति के प्रति संवेदनशील है।
6. अनुप्रयोग सुझाव
6.1 विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट
- पावर फैक्टर करेक्शन:इसे कंटीन्यूअस कंडक्शन मोड PFC परिपथ में बूस्ट डायोड के रूप में उपयोग किया जाता है। इसकी तीव्र स्विचिंग और कम QC मान स्विच-ऑफ हानि को न्यूनतम करते हैं, जो उच्चतर स्विचिंग आवृत्ति की अनुमति देता है और इस प्रकार चुंबकीय घटकों के आकार को कम करता है।
- सौर इन्वर्टर:बूस्ट स्टेज या इन्वर्टर ब्रिज में अनुप्रयोग। उच्च दक्षता शक्ति हानि को कम करती है, और उच्च तापमान क्षमता बाहरी वातावरण में विश्वसनीयता बढ़ाती है।
- मोटर ड्राइव:इन्वर्टर ब्रिज में फ्रीव्हीलिंग या क्लैंपिंग डायोड की स्थिति जो मोटर को चलाती है। कोई रिवर्स रिकवरी करंट नहीं होने से वोल्टेज स्पाइक्स और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस कम होता है और ड्राइव की दक्षता बढ़ती है।
- अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई बनाम डेटा सेंटर पावर:उपरोक्त लाभ इन प्रणालियों के उच्च-घनत्व, उच्च-दक्षता पावर कन्वर्जन चरणों पर भी लागू होते हैं।
6.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार
- थर्मल प्रबंधन:उच्च बिजली अपव्यय क्षमता के कारण, उच्च धारा पर संचालन के लिए उपयुक्त हीटसिंक की आवश्यकता होती है। हीटसिंक द्वारा प्रदान किया जाने वाला केस से परिवेश तक का थर्मल प्रतिरोध, अधिकतम परिवेश तापमान, बिजली हानि और वांछित जंक्शन तापमान मार्जिन के आधार पर गणना की जानी चाहिए।
- डिवाइस समानांतरकरण:VF का सकारात्मक तापमान गुणांक कई डायोड समानांतर में जुड़े होने पर धारा समान वितरण के लिए अनुकूल है। हालांकि, इष्टतम समान वितरण प्राप्त करने के लिए परजीवी प्रेरकत्व और प्रतिरोध सममित सुनिश्चित करने हेतु सावधानीपूर्वक लेआउट की अभी भी सिफारिश की जाती है।
- स्नबर सर्किट:यद्यपि इस डायोड में व्यावहारिक रूप से कोई रिवर्स रिकवरी नहीं है, फिर भी सर्किट का परजीवी प्रेरकत्व स्विच-ऑफ अवधि के दौरान वोल्टेज ओवरशूट का कारण बन सकता है। अत्यधिक उच्च di/dt वाले अनुप्रयोगों में, लूप प्रेरकत्व को न्यूनतम करने के लिए स्नबर सर्किट या सावधानीपूर्वक लेआउट के उपयोग की आवश्यकता हो सकती है।
- गेट ड्राइवर विचार:इस डायोड का तीव्र स्विचिंग उच्च di/dt और dv/dt का कारण बन सकता है, जो शोर को गेट ड्राइवर सर्किट में युग्मित कर सकता है। उचित शील्डिंग और गेट ड्राइवर लेआउट अत्यंत महत्वपूर्ण है।
7. तकनीकी तुलना एवं लाभ
मानक सिलिकॉन फास्ट रिकवरी डायोड या यहाँ तक कि सिलिकॉन कार्बाइड जंक्शन बैरियर शॉट्की डायोड की तुलना में, इस सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड के निम्नलिखित महत्वपूर्ण लाभ हैं:
- शून्य रिवर्स रिकवरी:शॉट्की बैरियर एक बहुसंख्यक वाहक उपकरण है, जो PN जंक्शन डायोड में मौजूद अल्पसंख्यक वाहक भंडारण समय और संबंधित रिवर्स रिकवरी धारा व हानि को समाप्त करता है। यह इसका सबसे महत्वपूर्ण लाभ है।
- उच्च कार्य तापमान:सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री 175°C तक का अधिकतम जंक्शन तापमान अनुमति देती है, जो विशिष्ट सिलिकॉन डायोड से अधिक है, जिससे यह अधिक कठोर वातावरण में काम कर सकती है या छोटे हीट सिंक का उपयोग कर सकती है।
- कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप:विशिष्ट कार्यशील धारा पर, इसका VF समान वोल्टेज स्तर के सिलिकॉन फास्ट रिकवरी डायोड से कम होता है, जिससे चालन हानि कम हो जाती है।
- उच्चतर स्विचिंग आवृत्ति क्षमता:कम QC और शून्य Qrr का संयोजन इसे उच्च आवृत्तियों पर कुशलतापूर्वक कार्य करने में सक्षम बनाता है, जिससे सीधे तौर पर निष्क्रिय घटकों (इंडक्टर्स, कैपेसिटर्स) का आकार छोटा और शक्ति घनत्व अधिक होता है।
8. सामान्य प्रश्नों के उत्तर
8.1 "मूलतः कोई स्विचिंग हानि नहीं" से क्या तात्पर्य है?
इसका तात्पर्य नगण्य रिवर्स रिकवरी हानि से है। हालांकि कैपेसिटिव स्विचिंग हानि अभी भी मौजूद है, लेकिन सिलिकॉन डायोड में आमतौर पर पाई जाने वाली, कहीं अधिक बड़ी रिवर्स रिकवरी हानि की पूर्ण अनुपस्थिति के कारण, कुल स्विचिंग हानि काफी कम हो जाती है, आमतौर पर एक गुना कम।
8.2 आवरण कैथोड से क्यों जुड़ा होता है?
यह पावर पैकेजिंग में एक सामान्य डिज़ाइन है, जिसका उद्देश्य आंतरिक कनेक्शन को सरल बनाना और थर्मल प्रदर्शन में सुधार करना है। इसका मतलब है कि हीट सिंक को सिस्टम के बाकी हिस्सों से विद्युतीय रूप से अलग किया जाना चाहिए, जब तक कि इसे जानबूझकर कैथोड पोटेंशियल पर न रखा जाए। उच्च डाइइलेक्ट्रिक स्ट्रेंथ वाले इंसुलेटिंग गैस्केट और थर्मल इंटरफ़ेस मटेरियल की आवश्यकता होती है।
8.3 इस डायोड की शक्ति हानि की गणना कैसे करें?
कुल शक्ति हानि, चालन हानि और स्विचिंग हानि का योग है। चालन हानि = IF(AVG) * VF। स्विचिंग हानि ≈ (1/2) * C * V^2 * f (संधारित्र हानि के लिए), जहाँ C प्रभावी संधारित्र है, V अवरोध वोल्टेज है, और f स्विचिंग आवृत्ति है। Qrr हानि घटक शून्य है।
8.4 क्या इस डायोड को सीधे सिलिकॉन डायोड के स्थान पर उपयोग किया जा सकता है?
वोल्टेज और करंट रेटिंग के संदर्भ में, आमतौर पर यह संभव है। हालांकि, तेज स्विचिंग गति सर्किट के पैरासिटिक पैरामीटर्स को उजागर कर सकती है, जिससे उच्च वोल्टेज स्पाइक्स हो सकते हैं। संबंधित स्विचिंग डिवाइस (जैसे MOSFET) के गेट ड्राइव की नॉइज इम्यूनिटी का पुनर्मूल्यांकन करने की आवश्यकता हो सकती है। अलग-अलग लॉस विशेषताओं के कारण, थर्मल डिज़ाइन का भी पुनर्मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
9. डिज़ाइन अनुप्रयोग केस स्टडी
परिदृश्य:2kW निरंतर चालन मोड पावर फैक्टर करेक्शन बूस्ट स्टेज में सिलिकॉन अल्ट्राफास्ट डायोड को इस कार्बन सिलिकॉन शॉट्की डायोड से अपग्रेड किया गया। मूल डिज़ाइन 100kHz पर काम करता था।
विश्लेषण:मूल सिलिकॉन डायोड का Qrr 50nC और VF 1.8V था। स्विचिंग लॉस महत्वपूर्ण थे। इसे इस कार्बन सिलिकॉन डायोड से बदलकर निम्नलिखित सुधार हासिल किए गए:
- स्विचिंग हानि में कमी:Qrr हानि समाप्त हो जाती है। कम QC के कारण, कैपेसिटिव स्विचिंग हानि भी कम हो जाती है।
- चालन हानि में कमी:समान औसत धारा के लिए, कम VF चालन हानि को लगभग 18% तक कम कर देता है।
- आवृत्ति वृद्धि की संभावना:कुल स्विचिंग हानि में भारी कमी डिजाइनरों को सक्षम बनाती हैस्विचिंग आवृत्ति बढ़ाने के लिए200-300kHz तक। इससे बूस्ट इंडक्टर और EMI फ़िल्टर घटकों का आकार और वजन लगभग 50% कम हो गया, जिससे सीधे तौर पर "पावर डेंसिटी में वृद्धि" हासिल हुई।
- थर्मल मैनेजमेंट:डायोड में कुल पावर लॉस कम होता है। इसके उच्च जंक्शन तापमान रेटिंग के साथ मिलकर, यह हीट सिंक के आकार को कम करने की अनुमति दे सकता है, जिससे लागत और स्थान में और बचत होती है।
परिणाम:सिस्टम की पूर्ण लोड दक्षता में 1-2% की वृद्धि, पावर डेंसिटी में वृद्धि, और चुंबकीय घटकों तथा कूलिंग सिस्टम के छोटे आकार के कारण सिस्टम लागत में संभावित कमी।
10. कार्य सिद्धांत परिचय
शॉट्की डायोड एक धातु-अर्धचालक जंक्शन द्वारा बनता है, जो मानक डायोड के P-N अर्धचालक जंक्शन से भिन्न होता है। इस सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड में, धातु संपर्क सीधे n-प्रकार के सिलिकॉन कार्बाइड से जुड़ा होता है। यह एक शॉट्की बैरियर बनाता है, जो धातु पर अर्धचालक के सापेक्ष सकारात्मक बायस लगाए जाने पर, करंट को फॉरवर्ड दिशा में आसानी से प्रवाहित होने की अनुमति देता है।
मुख्य संचालन अंतर रिवर्स रिकवरी में निहित है। PN डायोड में, इसे बंद करने के लिए संग्रहीत अल्पसंख्यक वाहकों (जिसे रिवर्स रिकवरी की प्रक्रिया कहा जाता है) को हटाने की आवश्यकता होती है, जिसमें समय लगता है और एक महत्वपूर्ण रिवर्स करंट पल्स उत्पन्न होता है। शॉट्की डायोड में, करंट केवल बहुसंख्यक वाहकों (n-प्रकार सिलिकॉन कार्बाइड में इलेक्ट्रॉनों) द्वारा वहन किया जाता है। जब वोल्टेज रिवर्स होता है, तो ये वाहक लगभग तुरंत हटा दिए जाते हैं, जिससे कोई अल्पसंख्यक वाहक भंडारण समय नहीं होता है, जिससे "शून्य रिवर्स रिकवरी" प्राप्त होती है। यही मूलभूत सिद्धांत उच्च-गति स्विचिंग और कम स्विचिंग हानि को संभव बनाता है।
11. प्रौद्योगिकी विकास प्रवृत्तियाँ
Silicon carbide power devices represent a major trend in the field of power electronics, driving the transition from traditional silicon-based devices. The market drivers are the global push for higher energy efficiency, higher power density, and the electrification of transportation and industry.
The development of silicon carbide Schottky diodes focuses on several key areas: further reducing specific on-resistance (thereby lowering VF), improving the reliability and stability of the Schottky metal-semiconductor interface at high temperatures, increasing voltage ratings to 1.2kV, 1.7kV and above to meet medium-voltage application requirements, and reducing device capacitance to support switching frequencies in the MHz range. Integration is another trend, co-packaging silicon carbide Schottky diodes with silicon carbide MOSFETs into modules to create efficient, fast-switching power stages. With increasing manufacturing volumes and decreasing costs, silicon carbide technology is steadily moving from high-end applications to mainstream power conversion products.
LED विनिर्देशन शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की संपूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत 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 ही अधिक ऊर्जा बचत होगी। | यह सीधे तौर पर लैंप की ऊर्जा दक्षता रेटिंग और बिजली की लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (लुमेन) | प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित कुल प्रकाश मात्रा, जिसे आम बोलचाल में "चमक" कहा जाता है। | यह निर्धारित करता है कि लैंप पर्याप्त रूप से चमकीला है या नहीं। |
| देखने का कोण (Viewing Angle) | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश की तीव्रता आधी रह जाती है, जो प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (Kelvin), jaise 2700K/6500K | Prakash ka rang garam ya thanda, kam maan peela/garam, adhik maan safed/thanda hota hai. | Prakash ke mahaul aur upyogit sthaan nirdharit karta hai. |
| कलर रेंडरिंग इंडेक्स (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 उपयोग किया जाता है। |
| Color Fidelity (SDCM) | MacAdam Ellipse Steps, e.g., "5-step" | A quantitative indicator of color consistency; a smaller step number indicates better color consistency. | एक ही बैच के लैंपों के रंग में कोई अंतर नहीं होने की गारंटी। |
| प्रमुख तरंगदैर्ध्य (Dominant Wavelength) | nm (नैनोमीटर), उदाहरण के लिए 620nm (लाल) | Rang-bhedak LED ke rangon ke saath sambandhit tarang lambai ke maan. | Laal, peela, hara aadi ek-rangi LED ke rang-ka (hue) ka nirdhaaran 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 |
|---|---|---|---|
| फॉरवर्ड वोल्टेज (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, एकाधिक LED श्रृंखला में जुड़े होने पर वोल्टेज जुड़ जाता है। |
| फॉरवर्ड करंट (Forward Current) | If | LED को सामान्य रूप से चमकने के लिए आवश्यक धारा मान। | आमतौर पर स्थिर धारा ड्राइव का उपयोग किया जाता है, धारा चमक और आयु निर्धारित करती 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 से बचाव आवश्यक है। |
| Thermal Resistance | Rth（°C/W） | चिप से सोल्डर पॉइंट 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। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इम्यूनिटी (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 | मुख्य 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, एनकैप्सुलेशन और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिकीय एवं ऊष्मीय 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। | फ्लिप चिप में बेहतर हीट डिसिपेशन और उच्च ल्यूमिनस एफिशिएंसी होती है, जो उच्च पावर 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 होकर सफेद प्रकाश बनाता 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। |
पांच, 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 badhaye. |
| Rang ke aadhaar par vargikaran | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकरण करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग अत्यंत सीमित सीमा के भीतर रहें। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश स्रोत के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| रंग तापमान श्रेणीकरण | 2700K, 3000K आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत किया गया है, प्रत्येक समूह का एक 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 | निरंतर तापमान परिस्थितियों में लंबे समय तक प्रकाशित करके, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड किया जाता है। | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयोजन में)। |
| TM-21 | Life Prediction Standard | Life estimation under actual use conditions based on LM-80 data. | Provide scientific life prediction. |
| 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 | उत्पाद हानिकारक पदार्थों (जैसे सीसा, पारा) से मुक्त 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. |