विषयसूची
- 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 अधिकतम अग्र धारा और केस तापमान संबंध वक्र
- 3.4 शक्ति क्षय और केस तापमान संबंध वक्र
- 3.5 क्षणिक थर्मल प्रतिबाधा वक्र
- 4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
- 4.1 पैकेज आयाम (TO-252-3L)
- 4.2 पिन कॉन्फ़िगरेशन और पोलैरिटी
- 4.3 अनुशंसित PCB पैड लेआउट
- 5. अनुप्रयोग मार्गदर्शिका एवं डिज़ाइन विचार
- 5.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ
- 5.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार
- 6. तकनीकी तुलना एवं लाभ
- 7. सामान्य प्रश्न
- 7.1 "मूलतः कोई स्विचिंग हानि नहीं" का क्या अर्थ है?
- 7.2 फॉरवर्ड वोल्टेज का तापमान गुणांक सकारात्मक क्यों होता है?
- 7.3 एप्लिकेशन में जंक्शन तापमान की गणना कैसे करें?
- 7.4 क्या मैं इस डायोड का उपयोग 400V AC रेक्टिफिकेशन के लिए कर सकता हूँ?
- 8. व्यावहारिक डिज़ाइन उदाहरण
- 9. प्रौद्योगिकी परिचय और रुझान
- 9.1 सिलिकॉन कार्बाइड प्रौद्योगिकी सिद्धांत
- 9.2 उद्योग प्रवृत्तियाँ
1. उत्पाद अवलोकन
यह दस्तावेज़ एक उच्च-प्रदर्शन सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी बैरियर डायोड की विशिष्टताओं का विस्तार से वर्णन करता है, जो सरफेस माउंट TO-252-3L (DPAK) पैकेज में आता है। यह उपकरण उच्च वोल्टेज, उच्च आवृत्ति शक्ति रूपांतरण अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है, जहां दक्षता, शक्ति घनत्व और तापीय प्रबंधन महत्वपूर्ण हैं। सिलिकॉन कार्बाइड प्रौद्योगिकी के कारण, यह डायोड पारंपरिक सिलिकॉन PN जंक्शन डायोड की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है, विशेष रूप से स्विचिंग हानियों को कम करने और उच्च कार्य आवृत्तियों को सक्षम करने में।
इस घटक का मूल उद्देश्य उन्नत बिजली आपूर्ति और ऊर्जा रूपांतरण प्रणालियों में है। इसका प्रमुख लाभ सिलिकॉन कार्बाइड के अंतर्निहित पदार्थ गुणों से प्राप्त होता है, जो सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में कम रिवर्स रिकवरी चार्ज और तेज़ स्विचिंग गति प्रदान करता है। यह सीधे सर्किट में स्विचिंग हानियों में कमी के रूप में परिवर्तित होता है, जिससे समग्र प्रणाली दक्षता में सुधार होता है।
इसका लक्षित बाजार और अनुप्रयोग क्षेत्र व्यापक है, जो आधुनिक उच्च-दक्षता पावर इलेक्ट्रॉनिक्स पर केंद्रित है। प्रमुख उद्योगों में औद्योगिक मोटर ड्राइव, सौर इन्वर्टर जैसी नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ, सर्वर और डेटा सेंटर पावर सप्लाई तथा अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई शामिल हैं। ये अनुप्रयोग इस डायोड की उच्च आवृत्तियों पर कार्य करने की क्षमता से काफी लाभान्वित होते हैं, जिससे छोटे इंडक्टर्स, कैपेसिटर्स आदि निष्क्रिय घटकों के उपयोग की संभावना बनती है, जिससे पावर घनत्व बढ़ता है और सिस्टम आकार एवं लागत कम हो सकती है।
2. गहन तकनीकी मापदंड विश्लेषण
2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग
पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स उन तनाव सीमाओं को परिभाषित करती हैं जो डिवाइस को स्थायी क्षति पहुँचा सकती हैं, ये मान सामान्य संचालन के लिए नहीं हैं।
- दोहरावदार शिखर रिवर्स वोल्टेज (VRRM):650V। यह पुनरावर्ती रूप से लागू किया जा सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज है।
- निरंतर फॉरवर्ड करंट (IF):16A। यह डायोड द्वारा अधिकतम जंक्शन तापमान और थर्मल प्रतिरोध सीमा के तहत संभाला जा सकने वाला अधिकतम निरंतर फॉरवर्ड करंट है।
- सर्ज नॉन-रिपीटिटिव फॉरवर्ड करंट (IFSM):27A. यह रेटिंग एक छोटी अवधि (10ms, अर्ध-साइन वेव) के लिए अनुमत अधिकतम सर्ज करंट निर्दिष्ट करती है, जो सर्ज या फॉल्ट स्थितियों को संभालने के लिए महत्वपूर्ण है।
- Junction Temperature (TJ):175°C. सेमीकंडक्टर जंक्शन की अनुमत अधिकतम तापमान सीमा।
- कुल शक्ति खपत (PD):70W. 25°C के केस तापमान पर, पैकेज द्वारा अपव्यय की जा सकने वाली अधिकतम शक्ति।
2.2 विद्युत विशेषताएँ
ये पैरामीटर निर्दिष्ट परीक्षण स्थितियों के तहत डिवाइस के प्रदर्शन को परिभाषित करते हैं।
- फॉरवर्ड वोल्टेज (VF):16A करंट और 25°C जंक्शन तापमान पर, टाइपिकल मान 1.5V और अधिकतम मान 1.85V है। यह कम VF सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी तकनीक का एक प्रमुख लाभ है, जो कंडक्शन लॉस को कम करता है। कृपया ध्यान दें कि VF तापमान बढ़ने के साथ बढ़ता है, और 175°C पर यह लगभग 1.9V होता है।
- रिवर्स करंट (IR):520V और 25°C पर, टाइपिकल मान 2µA और अधिकतम मान 60µA है। यह कम लीकेज करंट ब्लॉकिंग स्टेट में उच्च दक्षता प्राप्त करने में सहायक है।
- टोटल कैपेसिटेंस चार्ज (QC):400V पर, विशिष्ट मान 22 nC है। यह स्विचिंग हानि की गणना के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। कम QC मान का अर्थ है कि स्विच ऑफ करते समय हटाए जाने वाला संग्रहीत आवेश बहुत कम होता है, जिससे व्यावहारिक रूप से कोई रिवर्स रिकवरी करंट नहीं होता और स्विचिंग हानि बहुत कम होती है।
- कुल धारिता (Ct):यह मान वोल्टेज पर निर्भर है। 1V पर 402 pF, 200V पर 43 pF और 400V पर 32 pF (विशिष्ट, 1MHz) मापा गया है। रिवर्स वोल्टेज बढ़ने के साथ घटने की विशेषता जंक्शन कैपेसिटेंस की एक विशिष्ट विशेषता है।
2.3 तापीय विशेषताएँ
विश्वसनीयता और प्रदर्शन के लिए थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है।
- जंक्शन-टू-केस थर्मल प्रतिरोध (RθJC):विशिष्ट मान 2.9 °C/W है। यह कम मान अर्धचालक जंक्शन से पैकेज केस तक उच्च तापीय स्थानांतरण दक्षता को दर्शाता है, जो उत्पन्न ऊष्मा को हीट सिंक या PCB में विसर्जित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
3. Performance Curve Analysis
डेटाशीट में डिजाइन के लिए आवश्यक कई विशेषता वक्र प्रदान किए गए हैं।
3.1 VF-IF Characteristic Curve
यह ग्राफ विभिन्न जंक्शन तापमानों पर फॉरवर्ड वोल्टेज और फॉरवर्ड करंट के बीच संबंध दर्शाता है। यह कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और उसके सकारात्मक तापमान गुणांक को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है। डिजाइनर इस ग्राफ का उपयोग कंडक्शन लॉस (Pcond = VF * IF) की गणना करने और यह समझने के लिए करते हैं कि लॉस तापमान के साथ कैसे बदलता है।
3.2 VR-IR विशेषता वक्र
यह वक्र विभिन्न तापमानों पर रिवर्स लीकेज करंट और रिवर्स वोल्टेज के संबंध को दर्शाता है। यह पुष्टि करता है कि उच्च वोल्टेज और उच्च तापमान पर भी लीकेज करंट बहुत कम है, जो ब्लॉकिंग मोड में दक्षता के लिए महत्वपूर्ण है।
3.3 अधिकतम अग्र धारा और केस तापमान संबंध वक्र
यह डिरेटिंग कर्व दर्शाता है कि कैसे अधिकतम अनुमत निरंतर फॉरवर्ड करंट केस तापमान बढ़ने के साथ कम होता है। यह थर्मल डिज़ाइन का एक महत्वपूर्ण उपकरण है जो यह सुनिश्चित करता है कि डायोड अपने सुरक्षित ऑपरेटिंग एरिया के भीतर कार्य करे।
3.4 शक्ति क्षय और केस तापमान संबंध वक्र
करंट डिरेटिंग के समान, यह कर्व अधिकतम अनुमत पावर डिसिपेशन को केस तापमान के एक फ़ंक्शन के रूप में दर्शाता है।
3.5 क्षणिक थर्मल प्रतिबाधा वक्र
लघु अवधि के शक्ति स्पंदों के दौरान तापीय प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए यह आरेख महत्वपूर्ण है। यह विभिन्न चौड़ाई के एकल स्पंदों के लिए, जंक्शन से आवरण तक प्रभावी तापीय प्रतिरोध दर्शाता है। इस डेटा का उपयोग स्विचिंग घटनाओं के दौरान शिखर जंक्शन तापमान वृद्धि की गणना के लिए किया जाता है, जो आमतौर पर स्थिर-अवस्था स्थितियों की तुलना में अधिक चुनौतीपूर्ण होती है।
4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी
4.1 पैकेज आयाम (TO-252-3L)
This diode uses the TO-252-3L package, also known as DPAK. Key dimensions include:
- पैकेज लंबाई (E): 6.60 mm (टाइपिकल)
- पैकेज चौड़ाई (D): 6.10 mm (टाइपिकल)
- पैकेज ऊंचाई (H): 9.84 मिमी (टाइपिकल)
- पिन पिच (e1): 2.28 मिमी (बेसिक)
- पिन लंबाई (L): 1.52 मिमी (टाइपिकल)
विस्तृत ड्राइंग PCB पैड डिज़ाइन और असेंबली के लिए आवश्यक सभी महत्वपूर्ण टॉलरेंस प्रदान करती है।
4.2 पिन कॉन्फ़िगरेशन और पोलैरिटी
इस पैकेज में तीन कनेक्शन बिंदु हैं: दो पिन और आवरण (हीट सिंक)।
- पिन 1: कैथोड (K)
- पिन 2: एनोड (A)
- केस (हीट सिंक): यह भाग आंतरिक रूप से कैथोड (K) से जुड़ा हुआ है। यह PCB लेआउट और ताप प्रबंधन का एक महत्वपूर्ण विवरण है, क्योंकि यदि हीट सिंक का विद्युत विभव अन्य सर्किट से भिन्न है, तो उसे अन्य सर्किट से विद्युत रूप से अलग करना आवश्यक है।
4.3 अनुशंसित PCB पैड लेआउट
सतह माउंट असेंबली के लिए अनुशंसित पैड लेआउट प्रदान किया गया है। यह लेआउट विश्वसनीय सोल्डर जोड़ों के निर्माण, उचित थर्मल रिलीज प्रदान करने और PCB कॉपर लेयर्स में प्रभावी ढंग से गर्मी अपव्यय सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। निर्माण उपज और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए इस अनुशंसा का पालन करना महत्वपूर्ण है।
5. अनुप्रयोग मार्गदर्शिका एवं डिज़ाइन विचार
5.1 विशिष्ट अनुप्रयोग परिपथ
यह सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड निम्नलिखित कुछ महत्वपूर्ण शक्ति रूपांतरण टोपोलॉजी के लिए आदर्श है:
- पावर फैक्टर करेक्शन (PFC):स्विचिंग पावर सप्लाई के लिए बूस्ट कन्वर्टर स्टेज। इसकी उच्च-गति स्विचिंग विशेषता उच्च आवृत्ति पर हानि को कम करती है और PFC स्टेज की दक्षता बढ़ाती है।
- सोलर इन्वर्टर DC-AC स्टेज:अक्सर इन्वर्टर में फ्रीव्हीलिंग या क्लैंप सर्किट के लिए उपयोग किया जाता है। इसका उच्च रेटेड वोल्टेज और कम स्विचिंग हानि सोलर अनुप्रयोगों में आम उच्च डीसी बस वोल्टेज और स्विचिंग आवृत्ति के लिए बहुत फायदेमंद है।
- मोटर ड्राइव इन्वर्टर:इन्सुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर या MOSFET के पार फ्रीव्हीलिंग डायोड के रूप में उपयोग किया जाता है। त्वरित पुनर्प्राप्ति विशेषता डेड-टाइम आवश्यकता को न्यूनतम करती है और वोल्टेज स्पाइक्स को कम करती है।
- अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई और डेटा सेंटर पावर सप्लाई:उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए PFC और DC-DC रूपांतरण चरणों में उपयोग किया जाता है, जो ऊर्जा खपत और शीतलन आवश्यकताओं को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है।
5.2 प्रमुख डिज़ाइन विचार
- थर्मल प्रबंधन:हालांकि नुकसान कम है, लेकिन उचित ताप अपव्यय महत्वपूर्ण है। कम RθJC मान PCB या बाहरी हीटसिंक तक गर्मी के कुशल हस्तांतरण की अनुमति देता है। हीटसिंक को PCB पर पर्याप्त बड़े तांबे के क्षेत्र में मिलाप किया जाना चाहिए जो हीटसिंक के रूप में कार्य करे। उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए, हीटसिंक से जुड़े बाहरी हीटसिंक की आवश्यकता हो सकती है।
- डिवाइस समानांतर कनेक्शन:सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड में फॉरवर्ड वोल्टेज का एक सकारात्मक तापमान गुणांक होता है। यह विशेषता समानांतर में जुड़े डिवाइसों के बीच धारा साझाकरण को सुगम बनाती है और थर्मल रनवे को रोकने में सहायता करती है - यह कुछ अन्य डायोड तकनीकों के सापेक्ष एक महत्वपूर्ण लाभ है।
- स्विचिंग गति और लेआउट:डायोड की अल्ट्रा-फास्ट स्विचिंग क्षमता का मतलब है कि सर्किट लेआउट अत्यंत महत्वपूर्ण है। बंद होने के दौरान अत्यधिक वोल्टेज ओवरशूट से बचने के लिए पावर लूप में परजीवी प्रेरकत्व को न्यूनतम करना चाहिए। इसमें छोटे और चौड़े ट्रेस का उपयोग तथा डिकपलिंग कैपेसिटर का सही स्थानन शामिल है।
- गेट ड्राइव विचार (संबंधित स्विचिंग ट्रांजिस्टर के लिए):कोई रिवर्स रिकवरी करंट न होने के कारण, सहायक स्विचिंग ट्रांजिस्टर (जैसे MOSFET, IGBT) के गेट ड्राइव सर्किट डिज़ाइन को सरल बनाता है, और डायोड रिकवरी के कारण शूट-थ्रू करंट की चिंता करने की आवश्यकता नहीं होती।
6. तकनीकी तुलना एवं लाभ
मानक सिलिकॉन फास्ट रिकवरी डायोड यहाँ तक कि सिलिकॉन कार्बाइड जंक्शन बैरियर शॉट्की डायोड की तुलना में, इस घटक के स्पष्ट लाभ हैं:
- सिलिकॉन PN डायोड से तुलना:सबसे महत्वपूर्ण अंतर लगभग शून्य रिवर्स रिकवरी चार्ज है, जो अनिवार्य रूप से कैपेसिटिव चार्ज द्वारा प्रतिस्थापित होता है। यह रिवर्स रिकवरी हानि और संबंधित विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को समाप्त करता है, जिससे उच्च स्विचिंग आवृत्तियों को प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।
- सिलिकॉन शॉटकी डायोड की तुलना में:सिलिकॉन शॉटकी डायोड कम वोल्टेज स्तरों तक सीमित हैं। यह सिलिकॉन कार्बाइड डायोड शॉटकी रेक्टिफिकेशन सिद्धांत के लाभों को 650V स्तर तक विस्तारित करता है, जो कई ऑफ़लाइन पावर आपूर्ति अनुप्रयोगों के लिए एक मानक वोल्टेज है।
- उच्च तापमान संचालन क्षमता:सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री सिलिकॉन की तुलना में उच्च जंक्शन तापमान पर काम कर सकती है, जिससे प्रतिकूल वातावरण में विश्वसनीयता बढ़ जाती है।
- सिस्टम-स्तरीय लाभ:उच्च स्विचिंग आवृत्ति प्राप्त करने की क्षमता चुंबकीय घटकों और कैपेसिटर के आकार को कम करने की अनुमति देती है, जिससे अधिक कॉम्पैक्ट और हल्के बिजली स्रोत बनाए जा सकते हैं। बेहतर दक्षता से गर्मी कम होती है, जो शीतलन प्रणाली को सरल या समाप्त कर सकती है, जिससे लागत और आकार और कम हो जाते हैं।
7. सामान्य प्रश्न
7.1 "मूलतः कोई स्विचिंग हानि नहीं" का क्या अर्थ है?
Silicon PN diodes के विपरीत, जहाँ संग्रहित अल्पसंख्यक वाहकों को बंद अवधि के दौरान हटाया जाना चाहिए, silicon carbide Schottky diodes बहुसंख्यक वाहक उपकरण हैं। इनका बंद व्यवहार मुख्यतः जंक्शन कैपेसिटेंस के डिस्चार्ज द्वारा नियंत्रित होता है। खोई हुई ऊर्जा इस कैपेसिटेंस के चार्ज और डिस्चार्ज से संबंधित होती है, जो आम तौर पर तुलनीय silicon diodes के रिवर्स रिकवरी लॉस से काफी कम होती है।
7.2 फॉरवर्ड वोल्टेज का तापमान गुणांक सकारात्मक क्यों होता है?
शॉट्की डायोड में, एक दिए गए करंट के लिए, फॉरवर्ड वोल्टेज तापमान बढ़ने के साथ थोड़ा कम हो जाता है। हालाँकि, उच्च-करंट सिलिकॉन कार्बाइड शॉट्की डायोड में, प्रमुख प्रभाव ड्रिफ्ट क्षेत्र प्रतिरोध का तापमान बढ़ने के साथ बढ़ना है। यह प्रतिरोध वृद्धि समग्र फॉरवर्ड वोल्टेज को तापमान बढ़ने के साथ बढ़ने का कारण बनती है, जिससे करंट शेयरिंग के लिए अनुकूल एक सकारात्मक तापमान गुणांक प्रदान होता है।
7.3 एप्लिकेशन में जंक्शन तापमान की गणना कैसे करें?
स्थिर-अवस्था जंक्शन तापमान का अनुमान सूत्र द्वारा लगाया जा सकता है: TJ = TC + (PD * RθJC)। यहाँ TC मापा गया केस तापमान है, PD डायोड में शक्ति क्षय है, और RθJC थर्मल प्रतिरोध है। गतिशील परिस्थितियों के लिए, शक्ति क्षय तरंगरूप के साथ क्षणिक थर्मल प्रतिबाधा वक्र का उपयोग करना आवश्यक है।
7.4 क्या मैं इस डायोड का उपयोग 400V AC रेक्टिफिकेशन के लिए कर सकता हूँ?
400V AC लाइन वोल्टेज के रेक्टिफिकेशन के लिए, पीक रिवर्स वोल्टेज लगभग 565V तक पहुँच सकती है। 650V रेटेड डायोड लाइन पर वोल्टेज स्पाइक्स और ट्रांजिएंट्स के लिए एक सुरक्षा मार्जिन प्रदान करता है, जिससे यह इस तरह के अनुप्रयोगों (जिसमें तीन-फेज 400VAC सिस्टम शामिल हैं) के लिए एक उपयुक्त और सामान्य विकल्प बन जाता है।
8. व्यावहारिक डिज़ाइन उदाहरण
दृश्य:सर्वर पावर सप्लाई के लिए 1.5kW का बूस्ट पावर फैक्टर करेक्शन (PFC) स्टेज डिज़ाइन करें, जिसका लक्ष्य इनपुट वोल्टेज रेंज 85-265VAC और आउटपुट 400VDC हो। स्विचिंग आवृत्ति को 100 kHz पर सेट करके चुंबकीय घटकों के आकार को कम किया जाए।
डायोड चयन का कारण:मानक सिलिकॉन अल्ट्राफास्ट डायोड 100 kHz पर महत्वपूर्ण रिवर्स रिकवरी लॉस दिखाता है, जो दक्षता को गंभीर रूप से प्रभावित करता है। इस 650V सिलिकॉन कार्बाइड शॉटकी डायोड का चयन इसलिए किया गया है क्योंकि इसका स्विचिंग लॉस नगण्य है और इसका कंडक्शन लॉस कम है। 16A की निरंतर धारा रेटिंग उचित डिरेटिंग के तहत इस अनुप्रयोग में औसत और आरएमएस धारा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त है।
थर्मल डिजाइन:गणना से पता चलता है कि डायोड कंडक्शन लॉस लगभग 4W है। 2.9°C/W के विशिष्ट RθJC मान का उपयोग करते हुए, यदि केस का तापमान 80°C पर बनाए रखा जाता है, तो जंक्शन तापमान वृद्धि लगभग 11.6°C है, जिससे जंक्शन तापमान लगभग 91.6°C हो जाता है, जो 175°C की अधिकतम सीमा से काफी नीचे है। यह PCB कॉपर पैड को प्राथमिक हीट सिंक के रूप में उपयोग करने की अनुमति देता है, बिना भारी बाहरी हीट सिंक के, जिससे स्थान और लागत की बचत होती है।
9. प्रौद्योगिकी परिचय और रुझान
9.1 सिलिकॉन कार्बाइड प्रौद्योगिकी सिद्धांत
सिलिकॉन कार्बाइड एक विस्तृत बैंडगैप अर्धचालक सामग्री है। इसकी व्यापक बैंडगैप इसे कई श्रेष्ठ भौतिक गुण प्रदान करती है: उच्चतम क्रांतिक विद्युत क्षेत्र, उच्च तापीय चालकता और उच्च तापमान पर कार्य करने की क्षमता। Schottky डायोड में, सिलिकॉन कार्बाइड उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज, कम अग्र वोल्टेज ड्रॉप और अत्यंत तीव्र स्विचिंग गति के संयोजन को प्राप्त करता है।
9.2 उद्योग प्रवृत्तियाँ
सिलिकॉन कार्बाइड पावर डिवाइस का अपनाना तेजी से बढ़ रहा है। मुख्य चालक कारक वैश्विक उद्योगों में ऊर्जा दक्षता के प्रयास और उच्च शक्ति घनत्व की मांग हैं। निर्माण मात्रा में वृद्धि और लागत में निरंतर गिरावट के साथ, सिलिकॉन कार्बाइड विशिष्ट उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों से मुख्यधारा की बिजली आपूर्ति, इलेक्ट्रिक वाहन ऑनबोर्ड चार्जर और सौर ऊर्जा प्रणालियों की ओर बढ़ रहा है। रुझान ऑटोमोटिव और औद्योगिक ड्राइव अनुप्रयोगों के लिए उच्च वोल्टेज रेटिंग वाले उत्पादों के विकास, और पावर मॉड्यूल में एक पूर्ण उच्च-प्रदर्शन स्विचिंग सेल बनाने के लिए सिलिकॉन कार्बाइड डायोड को सिलिकॉन कार्बाइड MOSFET के साथ एकीकृत करने की ओर है।
LED विनिर्देश शब्दावली का विस्तृत विवरण
LED तकनीकी शब्दावली की पूर्ण व्याख्या
1. प्रकाशविद्युत प्रदर्शन के मुख्य मापदंड
| शब्दावली | इकाई/प्रतिनिधित्व | सामान्य व्याख्या | यह महत्वपूर्ण क्यों है |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस एफिकेसी (Luminous Efficacy) | lm/W (लुमेन प्रति वाट) | प्रति वाट विद्युत ऊर्जा से उत्सर्जित प्रकाश प्रवाह, जितना अधिक होगा उतनी ही अधिक ऊर्जा दक्षता। | यह सीधे तौर पर प्रकाश उपकरण की ऊर्जा दक्षता रेटिंग और बिजली लागत निर्धारित करता है। |
| ल्यूमिनस फ्लक्स (Luminous Flux) | lm (लुमेन) | 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। |
| Viewing Angle | ° (डिग्री), जैसे 120° | वह कोण जिस पर प्रकाश तीव्रता आधी रह जाती है, जो प्रकाश पुंज की चौड़ाई निर्धारित करता है। | प्रकाश के दायरे और समरूपता को प्रभावित करता है। |
| रंग तापमान (CCT) | K (केल्विन), जैसे 2700K/6500K | प्रकाश का रंग गर्म या ठंडा होता है, कम मान पीला/गर्म, अधिक मान सफेद/ठंडा। | प्रकाश व्यवस्था का वातावरण और उपयुक्त परिदृश्य तय करता है। |
| रंग प्रतिपादन सूचकांक (CRI / Ra) | कोई इकाई नहीं, 0–100 | प्रकाश स्रोत द्वारा वस्तुओं के वास्तविक रंगों को प्रदर्शित करने की क्षमता, Ra≥80 उत्तम माना जाता है। | रंग सटीकता को प्रभावित करता है, शॉपिंग मॉल, आर्ट गैलरी जैसे उच्च आवश्यकता वाले स्थानों में प्रयुक्त। |
| Color Tolerance (SDCM) | मैकएडम दीर्घवृत्त चरण, जैसे "5-step" | रंग स्थिरता का मात्रात्मक माप, चरण संख्या जितनी कम होगी रंग उतना ही अधिक सुसंगत होगा। | 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) | रंगीन एलईडी रंगों के संगत तरंगदैर्ध्य मान। | लाल, पीला, हरा आदि एकवर्णी एलईडी के रंगतान (ह्यू) को निर्धारित करता है। |
| Spectral Distribution | वेवलेंथ बनाम इंटेंसिटी कर्व | 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 चमकाने के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्टेज, एक प्रकार का "स्टार्ट-अप थ्रेशोल्ड"। | ड्राइविंग पावर सप्लाई वोल्टेज ≥ Vf होना चाहिए, कई LEDs को श्रृंखला में जोड़ने 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 धारा (Pulse Current) | Ifp | डिमिंग या फ्लैश के लिए उपयोग किया जाने वाला शीर्ष करंट जिसे कम 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। |
| रिवर्स वोल्टेज (Reverse Voltage) | Vr | एलईडी सहन कर सकने वाला अधिकतम रिवर्स वोल्टेज, इससे अधिक होने पर ब्रेकडाउन हो सकता है। | सर्किट में रिवर्स कनेक्शन या वोल्टेज स्पाइक्स को रोकने की आवश्यकता है। |
| थर्मल रेजिस्टेंस (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | चिप से सोल्डर पॉइंट तक गर्मी के प्रवाह में प्रतिरोध, कम मान बेहतर ऊष्मा अपव्यय को दर्शाता है। | उच्च तापीय प्रतिरोध के लिए मजबूत ऊष्मा अपव्यय डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, अन्यथा जंक्शन तापमान बढ़ जाता है। |
| इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इम्यूनिटी (ESD Immunity) | V (HBM), जैसे 1000V | इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) प्रतिरोध, उच्च मान का अर्थ है स्थैतिक बिजली से क्षति की कम संभावना। | उत्पादन में इलेक्ट्रोस्टैटिक सुरक्षा उपाय करने आवश्यक हैं, विशेष रूप से उच्च संवेदनशीलता वाले LED के लिए। |
तीन, ताप प्रबंधन और विश्वसनीयता
| शब्दावली | प्रमुख संकेतक | सामान्य व्याख्या | प्रभाव |
|---|---|---|---|
| जंक्शन तापमान (Junction Temperature) | Tj (°C) | LED चिप का आंतरिक वास्तविक कार्य तापमान। | प्रत्येक 10°C कमी पर, जीवनकाल दोगुना हो सकता है; अत्यधिक तापमान से ल्यूमेन डिप्रिसिएशन और कलर शिफ्ट होता है। |
| ल्यूमेन डिप्रिसिएशन (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (घंटे) | चमक प्रारंभिक मान के 70% या 80% तक गिरने में लगने वाला समय। | LED की "सेवा जीवन" को सीधे परिभाषित करना। |
| ल्यूमेन रखरखाव दर (Lumen Maintenance) | % (जैसे 70%) | एक निश्चित अवधि के उपयोग के बाद शेष चमक का प्रतिशत। | दीर्घकालिक उपयोग के बाद चमक बनाए रखने की क्षमता को दर्शाता है। |
| रंग विस्थापन (Color Shift) | Δu′v′ या मैकएडम दीर्घवृत्त | उपयोग के दौरान रंग में परिवर्तन की मात्रा। | प्रकाश व्यवस्था के दृश्य की रंग एकरूपता को प्रभावित करता है। |
| Thermal Aging | सामग्री प्रदर्शन में गिरावट | लंबे समय तक उच्च तापमान के कारण एनकैप्सुलेशन सामग्री का क्षरण। | इससे चमक में कमी, रंग परिवर्तन या ओपन-सर्किट विफलता हो सकती है। |
चार। पैकेजिंग और सामग्री
| शब्दावली | सामान्य प्रकार | सामान्य व्याख्या | विशेषताएँ और अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| पैकेजिंग प्रकार | EMC, PPA, सिरेमिक | चिप की सुरक्षा करने और प्रकाशिक एवं ऊष्मीय इंटरफेस प्रदान करने वाली आवरण सामग्री। | EMC में उत्कृष्ट ताप प्रतिरोध और कम लागत होती है; सिरेमिक में बेहतर ताप अपव्यय और लंबी आयु होती है। |
| चिप संरचना | फॉरवर्ड माउंट, फ्लिप चिप (Flip Chip) | चिप इलेक्ट्रोड व्यवस्था विधि। | फ्लिप-चिप बेहतर ताप अपव्यय और उच्च प्रकाश दक्षता प्रदान करता है, जो उच्च शक्ति के लिए उपयुक्त है। |
| फॉस्फर कोटिंग | YAG, सिलिकेट, नाइट्राइड | ब्लू LED चिप पर लगाया जाता है, जो प्रकाश के एक भाग को पीले/लाल प्रकाश में परिवर्तित करता है और सफेद प्रकाश बनाने के लिए मिश्रित होता है। | विभिन्न फॉस्फर प्रकाश दक्षता, रंग तापमान और रंग प्रतिपादन को प्रभावित करते हैं। |
| लेंस/ऑप्टिकल डिज़ाइन | समतल, माइक्रोलेंस, कुल आंतरिक परावर्तन | प्रकाश वितरण को नियंत्रित करने के लिए पैकेजिंग सतह की प्रकाशीय संरचना। | उत्सर्जन कोण और प्रकाश वितरण वक्र निर्धारित करता है। |
पाँच, गुणवत्ता नियंत्रण और श्रेणीकरण
| शब्दावली | श्रेणीकरण सामग्री | सामान्य व्याख्या | उद्देश्य |
|---|---|---|---|
| ल्यूमिनस फ्लक्स ग्रेडिंग | कोड जैसे 2G, 2H | चमक के स्तर के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह में 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 समूहीकरण। | ड्राइविंग पावर स्रोत के साथ मिलान करने में सुविधा, सिस्टम दक्षता में सुधार। |
| रंग विभेदीकरण श्रेणी | 5-step MacAdam ellipse | रंग निर्देशांक के अनुसार समूहीकरण करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि रंग एक अत्यंत सीमित सीमा के भीतर आते हैं। | रंग एकरूपता सुनिश्चित करें, एक ही प्रकाश साधन के भीतर रंग में असमानता से बचें। |
| रंग तापमान श्रेणीकरण | 2700K, 3000K, आदि | रंग तापमान के अनुसार समूहीकृत करें, प्रत्येक समूह की 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 | लुमेन रखरखाव परीक्षण | निरंतर तापमान की स्थिति में लंबे समय तक जलाकर, चमक क्षय डेटा रिकॉर्ड करें। | LED जीवनकाल का अनुमान लगाने के लिए (TM-21 के साथ संयोजन में)। |
| TM-21 | जीवनकाल प्रक्षेपण मानक | Estimating lifespan under actual usage conditions based on LM-80 data. | Providing scientific life prediction. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Optical, electrical, and thermal test methods are covered. | उद्योग द्वारा स्वीकृत परीक्षण आधार। |
| RoHS / REACH | पर्यावरण प्रमाणन | सुनिश्चित करें कि उत्पाद में हानिकारक पदार्थ (जैसे सीसा, पारा) न हों। | अंतर्राष्ट्रीय बाजार में प्रवेश की पात्रता शर्तें। |
| ENERGY STAR / DLC | ऊर्जा दक्षता प्रमाणन | प्रकाश उत्पादों के लिए ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन प्रमाणन। | आमतौर पर सरकारी खरीद, सब्सिडी कार्यक्रमों में उपयोग किया जाता है, बाजार प्रतिस्पर्धा बढ़ाने के लिए। |